10 اكتشافات تثبت أن أينشتاين كان على صواب بشأن الكون – واكتشاف واحد يثبت أنه مخطئ
فيزيائي أسطوري البرت اينشتاين كان مفكرًا سابقًا لعصره. ولد أينشتاين في 14 مارس 1879 ، ودخل عالمًا لم يُكتشف فيه الكوكب القزم بلوتو بعد ، وكانت فكرة رحلات الفضاء حلماً بعيد المنال. على الرغم من القيود الفنية في عصره ، نشر أينشتاين نظريته الشهيرة عن العامة النسبية في عام 1915 ، والتي قدمت تنبؤات حول طبيعة الكون والتي من شأنها أن تثبت دقتها مرارًا وتكرارًا لأكثر من 100 عام قادمة.
فيما يلي 10 ملاحظات حديثة أثبتت أن أينشتاين كان محقًا بشأن طبيعة الكون منذ قرن مضى – وأثبتت أنه كان على خطأ.
1. الصورة الأولى للثقب الأسود
تصف نظرية النسبية العامة لأينشتاين جاذبية نتيجة التواء وقت فراغ؛ بشكل أساسي ، كلما كان الجسم أكبر حجمًا ، كلما زاد انحناء الزمكان ويسبب سقوط الأجسام الأصغر باتجاهه. تتنبأ النظرية أيضًا بوجود الثقوب السوداء – الأجسام الضخمة التي تشوه الزمكان لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع الهروب منها.
عندما قام الباحثون باستخدام Event Horizon Telescope (EHT) بالتقاط ملف أول صورة لثقب أسودلقد أثبتوا أن أينشتاين كان محقًا بشأن بعض الأشياء المحددة جدًا – أي أن لكل ثقب أسود نقطة اللاعودة يسمى أفق الحدث، والتي يجب أن تكون دائرية تقريبًا وذات حجم يمكن التنبؤ به بناءً على كتلة الثقب الأسود. أظهرت صورة الثقب الأسود الرائدة في EHT أن هذا التوقع كان صحيحًا تمامًا.
2. أصداء “أصداء” الثقب الأسود
أثبت علماء الفلك صحة نظريات أينشتاين للثقب الأسود مرة أخرى عندما اكتشفوا نمطًا غريبًا من الأشعة السينية المنبعثة بالقرب من ثقب أسود على بعد 800 مليون سنة ضوئية من الأرض. بالإضافة إلى انبعاثات الأشعة السينية المتوقعة التي تومض من مقدمة الثقب الأسود ، اكتشف الفريق أيضًا التوقعات “أصداء مضيئة” لضوء الأشعة السينية، والتي انبعثت خلف الثقب الأسود لكنها لا تزال مرئية من الأرض بسبب الطريقة التي ينحني بها الثقب الأسود الزمكان من حوله.
3. موجات الجاذبية
تصف نظرية النسبية لأينشتاين أيضًا تموجات هائلة في نسيج الزمكان تسمى موجات الجاذبية. تنتج هذه الموجات عن عمليات اندماج بين أضخم الأجسام في الكون ، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. باستخدام كاشف خاص يسمى مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) ، أكد علماء الفيزياء وجود موجات الجاذبية في عام 2015، واستمروا في الكشف العشرات من الأمثلة الأخرى لموجات الجاذبية في السنوات التي تلت ذلك ، مما يثبت أن أينشتاين على حق مرة أخرى.
4. شركاء الثقب الأسود المتذبذب
يمكن أن تكشف دراسة موجات الجاذبية عن أسرار الأجسام الضخمة البعيدة التي أطلقها. من خلال دراسة موجات الجاذبية المنبعثة من أ زوج من الثقوب السوداء الثنائية تتصادم ببطء في عام 2022 ، أكد الفيزيائيون أن الأجسام الضخمة تتذبذب – أو تتقدم – في مداراتها بينما كانت تدور بالقرب من بعضها البعض ، تمامًا كما توقع أينشتاين.
5. نجم التنفس “الرقص”
رأى العلماء نظرية أينشتاين عن حركة الاستباق في العمل مرة أخرى بعد دراسة نجم يدور حول ثقب أسود هائل لمدة 27 عامًا. بعد الانتهاء من مدارين كاملين للثقب الأسود ، فإن كان ينظر إلى مدار النجم على أنه “يرقص” إلى الأمام في نمط وردية بدلاً من التحرك في مدار بيضاوي ثابت. أكدت هذه الحركة تنبؤات أينشتاين حول كيفية دوران جسم صغير للغاية حول جسم ضخم نسبيًا.
6. نجم نيوتروني “يسحب الإطار”
ليست الثقوب السوداء فقط هي التي تنحني الزمكان حولها ؛ تستطيع قشور النجوم الميتة فائقة الكثافة أن تفعل ذلك أيضًا. في عام 2020 ، درس الفيزيائيون كيفية دوران نجم نيوتروني حول قزم أبيض (نوعان من النجوم المنهارة والميتة) على مدار العشرين عامًا الماضية ، ووجدوا الانجراف طويل المدى في الطريقة التي يدور بها الجسمان بعضها البعض. وفقًا للباحثين ، من المحتمل أن يكون هذا الانجراف ناتجًا عن تأثير يسمى سحب الإطار ؛ بشكل أساسي ، انجذب القزم الأبيض في الزمكان بما يكفي لتغيير مدار النجم النيوتروني بشكل طفيف مع مرور الوقت. هذا ، مرة أخرى ، يؤكد التنبؤات من نظرية النسبية لأينشتاين.
7. عدسة مكبرة الجاذبية
وفقًا لأينشتاين ، إذا كان الجسم ضخمًا بدرجة كافية ، فيجب أن ينحني الزمكان بحيث يظهر الضوء البعيد المنبعث خلف الجسم مكبّرًا (كما يُرى من الأرض). يسمى هذا التأثير بعدسة الجاذبية ، وقد استخدم على نطاق واسع لحمل عدسة مكبرة للأشياء الموجودة في أعماق الكون. بشكل مشهور ، أول صورة ميدانية عميقة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي استخدم تأثير العدسة التثاقلي لحشد مجري يبعد 4.6 مليار سنة ضوئية لتكبير الضوء بشكل كبير من المجرات التي تبعد أكثر من 13 مليار سنة ضوئية.
8. ضع خاتم أينشتاين عليه
شكل واحد من عدسات الجاذبية هو حي للغاية لدرجة أن الفيزيائيين لا يستطيعون إلا أن يضعوا اسم أينشتاين عليه. عندما يتم تكبير الضوء من جسم بعيد إلى هالة كاملة حول جسم أمامي ضخم ، يطلق عليه العلماء اسم “حلقة أينشتاين”. توجد هذه الأجسام المذهلة في جميع أنحاء الفضاء ، وقد تم تصويرها من قبل علماء الفلك والعلماء المواطنين على حد سواء.
9. الكون المتغير
عندما ينتقل الضوء عبر الكون ، يتغير طوله الموجي ويتمدد بعدة طرق مختلفة ، تُعرف باسم الانزياح الأحمر. أشهر أنواع الانزياح نحو الأحمر يرجع إلى توسع الكون. (اقترح أينشتاين رقمًا يسمى الثابت الكوني لتفسير هذا التوسع الظاهر في معادلاته الأخرى). ومع ذلك ، تنبأ أينشتاين أيضًا بنوع من “الانزياح الأحمر الجاذبي” ، والذي يحدث عندما يفقد الضوء الطاقة في طريقه للخروج من الكساد في الزمكان الناتج عن الأجسام الضخمة ، مثل المجرات. في عام 2011 ، أثبتت دراسة للضوء من مئات الآلاف من المجرات البعيدة ذلك الانزياح الأحمر الثقالي موجود بالفعل، كما اقترح أينشتاين.
10. الذرات أثناء التنقل
تبدو نظريات أينشتاين صحيحة أيضًا في عالم الكم ، على ما يبدو. تشير النسبية إلى أن سرعة الضوء ثابتة في الفراغ ، مما يعني أن الفضاء يجب أن يبدو كما هو من كل اتجاه. في عام 2015 ، أثبت الباحثون أن هذا التأثير هو صحيح حتى على أصغر نطاق، عندما قاموا بقياس طاقة إلكترونين يتحركان في اتجاهات مختلفة حول نواة الذرة. ظل فرق الطاقة بين الإلكترونات ثابتًا ، بغض النظر عن الاتجاه الذي تتحرك فيه ، مما يؤكد هذه القطعة من نظرية أينشتاين.
11. هل أنت مخطئ بشأن “الحركة المرعبة عن بعد؟”
في ظاهرة تسمى التشابك الكمومي ، يمكن للجسيمات المرتبطة على ما يبدو أن تتواصل مع بعضها البعض عبر مسافات شاسعة أسرع من سرعة الضوء ، و “تختار” فقط حالة تسكنها بمجرد قياسها. كره أينشتاين هذه الظاهرة ، واشتهر بأنها “حركة مخيفة عن بعد” ، وأصر على أنه لا يمكن لأي تأثير أن ينتقل أسرع من الضوء ، وأن للأجسام حالة سواء قمنا بقياسها أم لا.
ولكن في تجربة عالمية ضخمة حيث تم قياس ملايين الجسيمات المتشابكة حول العالم ، وجد الباحثون أن الجسيمات تبدو وكأنها تختار حالة فقط لحظة قياسها ، وليس قبل ذلك.
“لقد أظهرنا أن نظرة أينشتاين للعالم … حيث يكون للأشياء خصائص سواء لاحظتها أم لا ، ولا يوجد تأثير ينتقل أسرع من الضوء ، لا يمكن أن يكون صحيحًا – يجب أن يكون أحد هذه الأشياء خاطئًا على الأقل” ، كما قال مؤلف مشارك في الدراسة مورغان ميتشل، أستاذ البصريات الكمومية في معهد العلوم الضوئية في إسبانيا ، قال لـ Live Science في عام 2018.
