Geekly articles weekly

مائة عام من النظرية النسبية العامة. من ساعد أينشتاين

قبل مائة عام ، في نوفمبر 1915 ، نشر ألبرت أينشتاين نظرية النسبية العامة (GR)


نشر أينشتاين أربعة مقالات قصيرة فقط في مجلة برلين الأكاديمية البروسية للعلوم: 1 ، 2 ، 3 ، 4 . تم إرسال آخرها في 25 نوفمبر 1915. تشير المقالات إلى مؤلف واحد ، وغالبًا ما يؤخذ العمل على أنه عمل عبقري واحد. لكن هذا خطأ تماما.


كتب مارسيل غروسمان (يسار) وميشيل بيسو (يمين) صديقان جامعيان لألبرت أينشتاين (في الوسط)

في الواقع ، تلقى الفيزيائي مساعدة لا تقدر بثمن من الأصدقاء والزملاء ، الذين لم يشتهر معظمهم أبدًا وتم نسيانهم بدون تحفظ ، يكتب مجلة Nature مع روابط إلى العديد من المصادر الأدبية التي درس مؤلفوها حياة آينشتاين وتاريخ خلق النسبية العامة.

كان التأثير الأكثر أهمية على إنشاء النسبية العامة من قبل صديقي أينشتاين من سنوات دراسته - مارسيل غروسمان (مارسيل غروسمان) وميشيل بيسو (ميشيل بيسو). كان غروسمان عالمًا رياضيًا موهوبًا وطالبًا مجتهدًا ، وساعد ألبرت الأكثر حالمة وغرابة في اللحظات الرئيسية عندما كان يحاول صياغة نظرية. بيسو هو مهندس ذو خيال وغير منظم في بعض النواحي. حافظ على صداقة مع أينشتاين مدى الحياة. ساهم آخرون.

درس الثلاثة في المدرسة التقنية العليا (البوليتكنيك) ، والتي تسمى الآن المدرسة التقنية العليا السويسرية في زيورخ (ETH) ، من 1896 إلى 1900. كان ألبرت نفسه يأمل أن يتعلم كيف يصبح مدرسًا للفيزياء والرياضيات في المدرسة ، حيث التقى هنا بزميلته في الصف ميليفا ، التي تزوجها فيما بعد. وفقًا للأسطورة ، غالبًا ما غاب آينشتاين عن الفصول الدراسية (بسبب الزوجة المستقبلية؟) ، ثم اجتاز الاختبارات وفقًا لملاحظات غروسمان.


المدرسة التقنية العليا في زيوريخ ، حيث التقى ألبرت أينشتاين بالأصدقاء

، وساعد والد غروسمان أينشتاين في الحصول على وظيفة في مكتب براءات الاختراع في عام 1902 ، حيث جاء بيسو بعد ذلك بعامين. أدى الجدل بين بيسو وأينشتاين إلى أشهر الأعمال العلمية التي نشرها أينشتاين عن تأليفه الوحيد في عام 1905. صاغ فيهانظرية النسبية الخاصة (STR).

في نفس العام السعيد لعام 1905 ، أكمل ألبرت أينشتاين أطروحته وحصل على الدكتوراه في الفيزياء في جامعة زيوريخ.

في عام 1907 ، بدأ ألبرت يفكر في فكرة جديدة تطور STR ، والتي يمكن أن تربط الجاذبية عالميًا بانحناء الزمكان. سميت هذه النظرية فيما بعد بالنظرية العامة للنسبية. بدأ العالم في العمل عليه عن كثب بعد فصله من مكتب براءات الاختراع في عام 1909. تمت ترقيته إلى أستاذ في جامعة زيورخ ، وبعد ذلك بعامين في براغ. في عام 1912 ، عاد أينشتاين إلى زيورخ واتصل مرة أخرى بـ Grossman في ETH. انضم الأصدقاء إلى القوات وطوروا معًا نظرية كاملة ، كانت موجودة حتى ذلك الحين فقط في شكل فكرة.

يوصف تعاون اثنين من علماء الفيزياء فيمذكرات زيورخ لأينشتاين. ونتيجة لذلك ، نشروا عام 1913 عملا علميا مشتركا يعرف باسم Entwurf ("الخطة"). والفرق الرئيسي بين Entwurf لعام 1913 والنظرية العامة للنسبية لعام 1915 هو المعادلات الميدانية ، التي تصف كيف تنحني المادة نسيج الزمكان. في GR ، تكون المعادلات من المتغيرات العامة ، أي أنها تحتفظ بشكلها في أي إطار مرجعي ، وفي نظرية Entwurf فإن التغاير محدود بشكل صارم.

في يوليو 1913 ، وصل اثنان من علماء الفيزياء الألمان إلى زيورخ - ماكس بلانك ووالتر نرنست. عرضوا على ألبرت البالغ من العمر 34 عامًا وظيفة عالية الأجر وخالية من التدريس في الأكاديمية البروسية للعلوم في برلين. قبل أينشتاين العرض في مارس 1914. لم تكن الجاذبية مهتمة بشكل خاص بلانك ونيرنست ؛ لقد كانت مهتمة بأفكار أينشتاين في مجال فيزياء الكم.

ولكن حتى قبل أن يغادر إلى برلين ، عمل الفيزيائي على النسبية العامة. لاختبار الفرضية ، قاموا ، مع Besso ، بتجميع الصيغ التي تفسر المفاجأة الشاذة لنمو الحضيض عند 43˝ لكل قرن. قدم بيسو مساهمة كبيرة في العمل وطرح أسئلة مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، سأل ذات مرة عما إذا كان هناك حل من معادلات Entwurf التي تحدد بشكل فريد مجال الجاذبية للشمس. أظهر تحليل حديث لمخطوطات أينشتاين أن هذا السؤال هو الذي أعطى أينشتاين حجة أقنعه بالتغاير المحدود لمعادلات مجال Entwurf.

تنبأت نظرية آينشتاين بأن الجاذبية تنحني أشعة الضوء. في أغسطس 1914 ، ذهب مع عالم الفلك الألماني الشاب إروين فينلاي فروندلش (إروين فينلاي فرونديشليتش) إلى شبه جزيرة القرم لمشاهدة كسوف الشمس للتحقق من ذلك ، ولكن تم احتجازه من قبل الروس (بدأت الحرب العالمية الأولى). كان على دليل انحناء الضوء أن ينتظر حتى كسوف الشمس عام 1919.

في مايو 1914 ، نشر أينشتاين وجروسمان تعاونًا ثانيًا مع تحسين نظرية Entwurf. ثم لم يتمكنوا من العمل معًا ، لأن أينشتاين ذهب للعمل في برلين.

حدث تقدم بعد ذلك بوقت قصير. انفصل زواج ألبرت ، وعادت ميلينا إلى زيوريخ مع ولديها. استأنف أينشتاين العلاقات مع ابن عمه إلسا ، الذي انقطع قبل عامين. استمر أينشتاين في العمل على النظرية ، ولكن بحلول صيف عام 1915 بدأ يشعر بالتوتر لأن معادلات Entwurf لم تتقارب في أنظمة ذات حركة دورانية (أخبره Besso عن هذا قبل عامين ، لكن أينشتاين تجاهل الملاحظة). لجأ آينشتاين إلى عالم الفلك Freindlich للمساعدة ، لأنه هو نفسه لا يستطيع تجاوز ("كان العقل في حالة عميقة"). أصبح من الواضح أن المشكلة في معادلات حقل Entwurf. في الوقت نفسه ، كان من الضروري الإسراع ، لأن عالم الرياضيات الألماني البارز ديفيد هيلبرت أصبح مهتمًا بأفكار أينشتاين ، وكان من المؤكد أنه كان بإمكانه إعادة الأفكار إلى الذهن.

في عجلة من أمره ، غير أينشتاين المعادلات الميدانية - ونشر ورقة علمية في أوائل نوفمبر 1915. في الأسبوع التالي ، قام بتغييرها مرة أخرى - ونشر مرة أخرى ورقة علمية. ثم مرة أخرى. في النهاية ، أصبحت المعادلات الميدانية متغيرًا مشتركًا في الورقة الرابعة المقدمة للنشر في 25 نوفمبر 1915.

كتب آينشتاين في عمله الأول أن النظرية هي "الانتصار الحقيقي" لرياضيي الرياضيات كارل غاوس وبرنهارد ريمان. يكتب أنه إذا استرشد هو وجروسمان قبل عامين بالرياضيات البحتة بدلاً من الفيزياء ، فلن يسمحوا بالمعادلات الميدانية ذات التباين المشترك. ولكن في الواقع ، كان التعاون مع غروسمان ، بيسو ، وكذلك مؤلفي نظرية مماثلة حول GR - Gunnar Nordstrom و Adrian Fokker ، من بين آخرين - هو الذي ساعده على التغلب على قيود نظرية Entwurf ، وليس فقط Gauss و Riemann.



في كاريكاتير من مجلة Nature: النخبة من فيزياء برلين (فريتز جابر ، والتر نرنست ، هاينريش روبنز ، ماكس بلانك) وأفراد عائلته القديمة والجديدة يشاهدون أينشتاين للأسف اختبار نظريته الجديدة عن الجاذبية ، بدعم من الشخصيات العلمية الشهيرة (إسحاق نيوتن ، جيمس كلارك ماكسويل ، كارل غاوس ، برنهارد ريمان) وعلماء أصغر (مارسيل غروسمان ، جونار نوردستروم ، إروين فينلي فريندليتش ، ميشيل بيسو).

Source: https://habr.com/ru/post/ar387229/

More articles:


All Articles