الكسوف الذي أثبت أن آينشتاين على حق و غير فهمنا للكون

عندما طمر القمر الشمس في 29 مايو 1919 ، كان العلماء قادرين على تأكيد نظرية النسبية.



الكسوف الكلي للشمس الذي تم مشاهدته من سوبرال ، البرازيل ، في عام 1919.

  image :  Getty via SSPL

قبل مائة عام من هذا الأسبوع ، قام كسوف كلي للشمس بتغطية الشمس لفترة وجيزة وأعطى للبشرية فهمًا جديدًا للكون.

كان ذلك في 29 مايو 1919 ، ومن المقرر أن يستخدم العلماء الكسوف لاختبار نظرية ثورية جديدة للجاذبية تعرف باسم النسبية العامة - وهي نتاج أفكار ألبرت آينشتاين غير المشهور بعد. تُعرف النسبية الآن كما أسماها الفيزيائي جوزيف جون طومسون الحائز على جائزة نوبل في وقت لاحق من ذلك العام. بأنها "واحدة من أعظم الإنجازات في الفكر الإنساني" ، ولكن حتى كسوف عام 1919 ، كانت النسبية - التي قدمها أينشتاين في عام 1915 - لا تزال غير مثبتة.

بعد أشهر من التحضير ، قام آرثر ستانلي إدنغتون ، مدير مرصد كامبريدج ، بوضع تلسكوبات ومعدات التصوير في جزيرة برينسيبي ، قبالة الساحل الغربي لأفريقيا. وكان عالم فلكي آخر ، هو أندرو كروملين من مرصد غرينتش الملكي ، قد وضع معداته في مكانه في بلدة سوبرال البرازيلية.

لم يكن واضحا على الإطلاق أن علماء الفلك سينجحون. لقد حبط الحظ السيئ محاولتين سابقتين لاختبار نظرية آينشتاين . حيث وقف  الطقس في وجه اختبارٍ خلال كسوف عام 1912 ؛ بعد ذلك بعامين ، خطط لاختبار آخر بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى . لكن في مايو من عام 1919 ، انتهت الحرب وكان علماء الفلك يأملون في النهاية في أن يتمكنوا من معرفة ما إذا كان آينشتاين على حق

- مفهوم جديد للفضاء والوقت والجاذبية.

لأكثر من قرنين من الزمان ، كان ينظر إلى الجاذبية بالطريقة التي نظر إليها إسحاق نيوتن - كقوة جذابة بين الأشياء. ولكن في عام 1915 ، قدم آينشتاين تفسيراً جديداً للجاذبية ، واصفا إياها بأنها ليست قوة ولكن انحناء الفضاء الناجم عن وجود أشياء ضخمة ، بما في ذلك النجوم والكواكب.

هذا صعب بعض الشيء ، لكن أينشتاين وزملاؤه أدركوا أنه إذا كانت النظرية صحيحة ، فسيكون لها تأثير بسيط وقابل للقياس: وهي أن الجاذبية ستغير مسار شعاع الضوء بكمية ضئيلة.



ألبرت أينشتاين في دراسته في برلين في عام 1919 في سن ال 40.

 source image : AP

نميل إلى اعتبار الضوء انه منعدم الوزن تمامًا ، لكنه ليس بهذه البساطة. الضوء هو شكل من أشكال الطاقة ، وأظهر آينشتاين في معادلاته الشهيرة E = mc2 لعام 1905 أن الطاقة يمكن أن تتصرف مثل الكتلة. هذا الفهم الجديد ، بالإضافة إلى اكتشاف أينشتاين للفضاء المنحني ، يعني أن شعاع الضوء يجب أن ينحني - أي يتبع طريقًا منحنيًا وليس مستقيمًا - استجابة للجاذبية.

أي كتلة - كرة البولينج ، جبل ، أو  الأرض - سوف يجعل شعاع الضوء ينحني  . لكن الفلكيين عرفوا أن انحراف الضوء يتناسب مع كتلة الجسم التي تسبب الانحراف. لقياس الانحراف الصغير ، كانوا بحاجة إلى شيء هائل حقًا - شيء مثل شمسنا.

تخيل شعاعاً من الضوء يسرع متجها إلينا من نجم بعيد ،ويمر بجانب الشمس في طريقه إلى الأرض. نظرًا لأن الضوء يضيء الينا من فوق الشمس ، يجب أن تحرفه جاذبية الشمس عن مساره ، مما يتسبب في تحول موضع النجم الظاهر بكمية صغيرة.

يقول دانييل كينيفيك - Daniel Kennefick ، عالم الفيزياء الفلكية ومؤرخ العلوم في جامعة أركنساس في فايتفيل: "لقد جعل أينشتاين هذه الملاحظة الدقيقة للغاية - أن الضوء يجب أن يتأثر بالجاذبية". هذا يعني أن شعاع الضوء سوف ينحرف بكمية صغيرة ، "ويجب أن نكون قادرين على قياس هذا الانحراف".

إجراء مثل هذا القياس أمر صعب. معظم الوقت تكون الشمس ساطعة لدرجة أنه من المستحيل مراقبة النجوم التي تقع بالقرب منها في السماء. لكن لبضع دقائق أثناء كسوف الشمس ، يطفئ القمر ضوء الشمس ، ويمكن تصوير نجوم الخلفية ويمكن تحديد مواقعها بدقة.

بطبيعة الحال ، فإن الكسوف الكلي للشمس نادر الحدوث ، ولا يحدث إلا مرة واحدة في السنة ولا يظهر إلا على طول شريط ضيق على سطح الأرض. تعقيد الأمور هو حقيقة أن نظرية أينشتاين تتنبأ بتحول صغير لضوء النجوم - يمكن مقارنته بعرض قطعه نقدية يتم عرضها من على بعد ميل واحد. و كانت التلسكوبات واللوحات الفوتوغرافية للعصر قادرة بالكاد على اكتشاف مثل هذا التحول الصغير.

- "من خلال سحابة. الأمل " :

يقول كينفيك ، الذي يسرد كتابه الجديد "No Shadow of a Doubt" قصة هذا الاختبار الحاسم لنظرية آينشتاين ، إن مجرد الوصول إلى المواقع لمشاهدة الكسوف عام 1919 لم يكن بالأمر السهل. في ذلك الوقت ، استغرق الأمر ما لا يقل عن سنة لتنظيم رحلة كسوف ، ولم يكن أحد يعلم إلى متى ستستمر الحرب.

في نوفمبر من عام 1918 - قبل ستة أشهر من الكسوف - كان إديجتون - Eddigton و كروميلين - Crommelin "على وشك إلغاء هذا العمل. لو أن الحرب لم تنته بعد أسبوع ، فمن المحتمل أن يستسلموا".

في النهاية ، كان الطقس مختلطاً . سماء سوبرال كانت واضحة. لكن برينسيبي كانت مغطاة بالغيوم ، لكن كانت واضحة بما يكفي لفريق إدينغتون للحصول على صور قليلة قبل انتهاء الكسوف.

أرسل إدينغتون برقية من ثلاث كلمات إلى زملائه في لندن: "من خلال سحابة. الأمل ".



خلال الكسوف ، تم استخدام اثنين من heliostats مع المرايا المنقولة لتوجيه صور للشمس اتناء الكسوف إلى زوج من التلسكوبات الأفقية. تم فحص قياس الصور التي التقطت من خلال هذه الأدوات بحثا عن انحراف لمواقع النجوم المجاورة للشمس.

SSPL via Getty Images

بعد أن انتهى الكسوف وعاد الفلكيون إلى ديارهم ، استغرق الأمر شهوراً لقياس المواقع الدقيقة للنجوم الظاهرة على لوحات التصوير الفوتوغرافي. في النهاية ، خلصوا إلى أن ضوء النجوم إنحنى بالفعل - وبمقدار يتفق مع نظرية أينشتاين.

قدم فلكي إنجلترا الملكي ، فرانك دايسون ، النتائج في اجتماع مشترك للجمعية الملكية الفلكية والجمعية الملكية التي عقدت في 6 نوفمبر 1919 في لندن. قال دايسون "لا يمكن أن يكون هناك شك" في أن قياسات الكسوف "تؤكد تنبؤ أينشتاين".

_ أينشتاين يصبح من المشاهير :

قامت صحيفة لندن تايمز بالإبلاغ عن الأخبار في اليوم التالي وصحيفة نيويورك تايمز بعد يومين - وإكتسب آينشتاين شهرة عالمية. وعلى الرغم من تعقيد النظرية النسبية العامة ، إلا أن تأكيد نظرية أينشتاين كان له صدى لدى الملايين حول العالم.

يقول كينيفيك - Kennefick : "هنا كانت هذه الأخبار الرائعة ، وهي أن نظرية نيوتن المفاجئة تم الإطاحة بها ، لتحل محلها نظرية من هذا الرجل [آينشتاين] لم يسمعوا بها من قبل". وقيل إن النظرية رائعة لدرجة أن قلة قليلة من الناس كانت تفهمها. كان هذا كما أعتقد ، دراماتيكيًا جدًا للناس ".

في الواقع ، بدا أن الناس يتشبثون بالنظرية على الرغم من تعقيدها - أو ربما بسببه.

يقول عالم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا شون كارول: "كانت النسبية العامة هي الطفل المدلل لكونها نظرية مجنونة جديدة يصعب فهمها ، مع انعكاسات مثيرة على طبيعة الواقع". "ومع ذلك يمكنك أن ترى [النتائج] ؛  يمكنك تصويرها. لذلك وقع الناس في هذه الإثارة ".

على مر السنين ، تساءل المؤرخون عما إذا كانت نتائج اختبار 1919 قد تم الإبلاغ عنها بدقة. جادل البعض بأن إدينغتون ، على وجه الخصوص ، كان حريصًا للغاية على إثبات صحة أينشتاين لدرجة أنه قام بتنظيف البيانات - أو حتى حذف نقاط البيانات التي لا يبدو أنها مناسبة. لكن كينيفيك يقول إن التحليل اللاحق لبيانات الرصد التي تم الحصول عليها في عام 1919 أكدت النتيجة الأصلية - وأن نظرية أينشتاين قد نجحت ، في الواقع ، في اختبارها العظيم.

تم تأكيد النسبية عشرات المرات في العقود التي تلت ذلك، مع دقة أكبر بكثير - وأدت إلى اكتشاف عجائب أخرى بين العقل والانحناء، بما في ذلك الثقوب السوداء و موجات الجاذبية .