f105
| 5 |
|---|
النسبية العامة والانحناء.
...قالنا إن المادة تمدّ الفضاء، وتحدد هندسة الكون، أو ما يُعرف بـ"السطح الفائق للكون". لكن في النسبية العامة، يكون الانحناء إما موجبًا أو صفرًا. في بيئةنا نرى تجمعات كتلة: الشمس، الكواكب، النجوم، إلخ... وبينها شيء نُقارنه بالفراغ. لكن هل هذا الفراغ موجود فعلاً؟
...الفراغ الذي يتحدث عنه الفيزيائي هو ما يبقى بعد إزالة المادة. لكنه ليس شيئًا فارغًا. حتى أعمق أنواع الفراغ تكون دائمًا مُمتلئة بفوتونات. السؤال: هل تُحدث الفوتونات انحناءً في الكون؟
...قد نميل إلى الإجابة "لا"، لأن الفوتونات يُفترض أنها لا تملك كتلة. لكن هذا يشير إلى "كتلتها الحركية". هل لديها "كتلة جاذبية" تُسهم في مجال الجاذبية؟
قبل الحديث عن الفوتونات، دعونا نتحدث عن المادة المضادة. في وقت سابق، صنعنا سطحًا باستخدام نقطتين مخروطيتين.
...بشكل آلي، إذا قمت بصنع هذا الجسم، فلقد وضعت العنصرين المخروطيين بنفس الاتجاه. لكنك كنت قادرًا على القيام بعملية مختلفة:
...لكن المخروط هو مخروط، سواء كانت "قمة" المخروط متجهة للأعلى أو للأسفل. إذا بنيت هذا الجسم الغريب ورسمت عليه خطوط جيوديسية باستخدام شريط لاصق، فستصل إلى نفس النتيجة. هاتان النقطتان المخروطيتان S1 و S2 هما بالفعل نقاط تركيز انحناء موجب.
...إذا قارنا الانحناء بالكتلة، فهذا يُعطي صورة تعليمية للهندسة حول نقطتين كتلتين موجبتين.
...إنها ليست صورة سيئة للثنائية بين المادة والمادة المضادة، وتجعلنا نلمس شيئًا مهمًا: المادة المضادة تملك كتلة موجبة. تمامًا كما تفعل المادة، فهي تُسهم في خلق انحناء موجب محليًا.
...يمكن للمادة والمادة المضادة، عند التقاء بعضهما، أن تُدمّر ذاتها لتعطي إشعاعًا، أي فوتونات. والعكس صحيح. لذا يمكننا تقديم صورة تعليمية للفوتون من خلال إزاحة القمتين S1 و S2 معًا. ثم تقوم بصنع العنصرين المخروطيين من خلال ربط A و B، و C و D.
...في هذه العملية، يشير هذا النموذج إلى أن الفوتون هو جسيم مضاد لنفسه. فعلاً، لم يعد بالإمكان القول في أي اتجاه تتجه قمة المخروط.
...كيف يمكن أن نُسبب هذه التواءات للورق المقوى؟ لكننا سنقوم بعمل المزيد من هذه التواءات لاحقًا، في هذا النوع. على كل حال، إذا رسمت مثلثًا جيوديسيًا حول النقطة التي جمعت فيها القمتين المخروطيتين، فسوف تجد أن مجموع الزوايا يفوق المجموع الإقليدي بقيمة موجبة.
...الفوتون، باعتباره نتيجة هذه التدمير، أو التقاء المادة مع المادة المضادة، يُسبب انحناءً موجبًا في الفضاء.
...في المرحلة التي وصلنا إليها، كل شيء موجب: الكتلة، الانحناء، الطاقة. ما هي الهندسة التي سينشئها كتلة سالبة؟ إذا وُجدت كتل سالبة، فهي ستُحدث انحناءً محليًا سالبًا. وهذا يقودنا إلى الحديث عن المخاريط السالبة.
المخاريط السالبة.
...لصنع مخروط تقليدي، أو ما يُسمى "مخروط موجب"، نُزيل قطاعًا يقابل زاوية q ونُلصق الحواف معًا. أما هنا، فسنفعل العكس. سنُقطع في ورقة الورق المقوى ونُضيف قطعة مسطحة بزاوية q.
...في اليمين، رُسم مثلث مكوّن من خطوط جيوديسية. المجموع هذه المرة أقل من المجموع الإقليدي بزاوية q. سنقول إن النقطة S هي نقطة تركيز انحناء سالب. مع حافة دائرية، سيكون لدينا:
...بالطبع، إذا لم يحتوي المثلث المكوّن من الجيوديسيات على النقطة S، فإن المجموع سيكون مساويًا لـ π. الجانب "الجانبي" لهذا المخروط السالب هو إقليدي، ولا يحتوي على أي انحناء. أما الانحناء، فهو سالب، ويتركز في النقطة S.
محتوى المقال محتوى العلوم الصفحة الرئيسية
**
عدد مرات زيارة هذه الصفحة منذ 1 يوليو 2004** :