امروز قصد دارم به بخشی دیگر از کتاب " به دنبال وحدت، از فیزیک تا عرفان" اشاره کنم و تعریفی از نسبیت عام و نسبیت خاص از دید نویسنده را بیان کنم:
« نسبیت خاص
در سال 1900 آلبرت اینشتین جوان خسته و نا امید از بیکاری خویش سعی در گذران امور بصورت معلم نیمه وقت داشت. تا اینکه در سال 1902 توانست در اداره ثبت اختراعات سوئیس مشغول به کار شد. اینشتین از معادلات ماکسول دریافت که سرعت نور بایستی برای هر ناظر با هر سرعتی، ثابت باشد.
در سال 1967 جیمز کلرک ماکسول به رابطه ای مهم که بیانگر ارتباطی مابین خواص الکتریسیته, مغناطیسی و اپتیک بود دست یافت:
این معادله یکی از مهمترین کشفیات قرن نوزدهم نام گرفت. اینشتین در اهمیت معادلات ماکسول گفته است:" نظریه نسبیت خاص پیدایش خود را مدیون معادلات ماکسول است".
اینشتین نظریه نسبیت خود را بر دو اصل ینا نهاد: اصل اول اینکه قوانین فیزیک در کلیه دستگاه های لخت( دستگاه های مرجعی که با سرعت ثابت نسبت به هم حرکت می کنند) یکسان است و اصل دوم اینکه سرعت نور در خلا مقدار ثابت 300000 km/h و مستقل از هر ناظر لخت است.
یکی از پیامدهای نظریه نسبیت این بود که یک قطعه سنگ در شرایط خاص می تواند طبق رابطه E=mc2 منبع بیکرانی از انرژی را در اختیار ما قرار دهد.
به طور کلی در فیزیک کلاسیک ما محدود به انرژی و سرعت های کم هستیم اما اگر سرعت اجسامی که در اطراف ما هستند از 100,000 km/h بیشتر باشد آنگاه هیچیک از قوانین فیزیک کلاسیک کارایی نخواهند داشت. در این حالت قوانین فیزیک نسبیت هستند که حکم فرما خواهند بود. هرچه این سرعت بیشتر باشد آهنگ گذر زمان کندتر خواهد بود و اگر این سرعت به سرعت نور برسد( که برای هیچ جسمی امکان پذیر نیست) آنگاه زمان متوقف می شود. پس برای فوتون ها گذر زمان معنی و مفهومی ندارد.
حرکت نه تنها بر آهنگ گذر زمان اثر می گذارد بلکه بر فضا هم اثر کرده و آن را فشرده می کند و تمام طول های هم جهت با حرکت را فشرده می کند. این مطلب ارتباطی به خطای دید ناظر ندارد و حرکت واقعا فضا را منقبض می کند. بنابراین حداکثر طول یک میله در حالتی است که آن میله نسبت به ناظر ساکن باشد.
نسبیت عام
در نظر بگیرید که خورشید ناگهان ناپدید شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟ از نظر فیزیک نیوتونی با ناپدید شدن ناگهانی خورشید، نیروی جاذبه آن نیز ناگهان ناپدید می شود و زمین نیز بلافاصاله از مدار گردش خود خارج می شود. این پاسخ برای اینشتین قابل قبول نبود، چرا که هیچ چیز قادر به حرکتی سریعتر از نور خورشید نیست. بنابراین حداقل هشت دقیقه طول خواهد کشید تا کره زمین از مدارش خارج شود( مدت زمانی که طول می کشد تا نور فاصله زمین تا خورشید را طی کند). راه حل اینشتین برای این سوال ارائه نظریه نسبیت عام در سال 1915 بود.
فرض کنید چندین نفر چادری را از چند طرف بکشند تا سطحی صاف ایجاد شود. حال اگر گلوله سنگینی را درون چادر قرار دهیم، طبعاً چادر اندکی فرو خواهد رفت. در این حالت اگر تیله کوچکی را بر لبه چادر قرار دهیم تیله به سمت گلوله بزرگ سرازیر خواهد شد و اگر تیله بجای رها شدن با سرعت ثابتی در امتداد حاشیه پرتاب شود آنگاه تیله در مداری دایره ای به دور گلوله به گردش در خواهد آمد.
در این فرض گلوله یعنی خورشید و تیله یعنی زمین و چادر همان فضا- زمانی است که در اثر وجود جرم انحنا یافته است. وجود ماده- انرژی سبب خمشی در فضا- زمان می شود که همان جاذبه است. اگر گلوله ناگهان از مرکز چادر برداشته شود، چادر به بالا جهش می کند. این جهش همچون موجی در سطح چادر منتشر و پس از کسری از ثانیه به تیله منتقل می شود. در صورتی که خورشید به صورت ناگهانی ناپدید شود، امواج غیر مادی (الکترومغناطیسی) با سرعت نور در فضا- زمان حرکت کرده و تقریباً پس از 8 دقیقه به زمین رسیده و آن را از مدارش خارج می کند. بر اساس نظریه نسبیت عام علاوه بر سرعت که باعث می شود آهنگ گذر زمان کندتر شده و طولها کوچکتر شوند( همانگونه که در نسبیت خاص مطرح شد) فاصله از مرکز گرانش نیز همین اثر را دارد. بطوری که هرچه به مرکز گرانش نزدیکتر شویم آهنگ گذر زمان کندتر و طول ها کشیده تر می شوند. یعنی ساعتی که در ارتفاع بالاتری قرار دارد به علت کمتر بودن نیروی جاذبه تندتر کار می کند. به عنوان مثال افرادی که در برج های بلند زندگی می کنند زودتر از افراد دیگر پیر می شوند!! ( البته چون این ارتفاع از زمین بسیار ناچیز است، کاهش عمر آنها نیز در حد چند میلیونیوم ثانیه است).