الفصل الثالث

الفضاء

الخلق

منذ سنوات عديدة، عندما كنت لا أزال مبتدئًا في مجال تبسيط العلوم، طُلب مني أن أقنع أحد الأساقفة الأنجليكانيين، الذي كان ضليعًا في أحداث الخلق المذكورة في سفر التكوين، بأن الكون ظهر قبل ١٤ مليار سنة بفعل «انفجار عظيم». سألني الأسقف: «أخبرني: ألم تعد نظرية الحالة الثابتة مقبولة؟» وكانت فرضية الحالة الثابتة تقضي بأن المادة تظهر على الدوام، وتنص ضمنيًّا على أن الكون ليس له بداية أو نهاية. مع أن هذه الفرضية تحاشت التناقضات المنطقية العظيمة بشأن ما كان عليه الوضع قبل خلق الكون، فإنها تناقضت أيضًا مع علم الفلك المبني على الرصد الدقيق ومن ثم فقدت مصداقيتها. شرحت له هذا لكنني اندهشت من ردة فعله. فقد بدا أن الأسقف تحرر من ثقل كبير: فقد تأكدت له مفاهيم سفر التكوين، كل ما هنالك أن المسألة تتعلق بمقاييس الزمن.

في حين أن الأسقف تقبل الأدلة، مثلما يفعل معظم العقلاء، فإن «الأنصار المتزمتين للمدرسة الخلقوية» يجادلون بشأن المقياس الزمني. حين كنت طالبًا التقيت لأول مرة بشخص يؤمن إيمانًا حارًّا وجادًّا بفكرة خلق الكون منذ ٦ آلاف عام. شرحت له فكرة اختلاف الوضع الظاهري؛ كيف عندما ننتقل من جانب إلى آخر تبدو الأشياء القريبة وكأنها تتحرك بالنسبة لتلك البعيدة، وأن دورة الأرض السنوية حول الشمس تجعلها تتحرك «جيئة وذهابًا» حتى إننا نرى اختلاف الوضع الظاهري في النجوم، وهو ما يؤكد أنها تقع على بعد سنوات ضوئية. حتى دون الخوض في المقاييس الزمنية الأخرى المتعددة، مثل النشاط الإشعاعي الطبيعي للصخور الذي يحدد عمر الأرض بنحو خمسة مليارات عام، فإن الأدلة القائمة أمام أعيننا تكشف حرفيًّا عن كون يتجاوز عمره الستة آلاف عام بكثير.

وافقني هذا الشخص الرأي، لكنه راح يؤكد أن ما حدث قبل ستة آلاف عام أن عملًا إلهيًّا خلق كونًا مكتمل النمو ذا ذاكرة مدمجة في بنيته الأساسية: فاليورانيوم بنظائره المختلفة ضُبط بحيث يبدو أن عمره خمسة مليارات عام، وأشعة الضوء خُلقت أثناء رحلة الخلق بحيث تبدو آتية من المجرات البعيدة.

إن محاولة فهم الكون صعبة بدرجة كبيرة لا تحتمل معها إضافة المزيد من الأسئلة مثل: إذا كان الكون قد خُلق قبل ستة آلاف عام، فلماذا صُنع بخصائص توحي أن عمره ١٤ مليار سنة؟ لماذا لم يبدأ برنامج الخلق منذ ١٤ مليار عام ثم تُرك الكون ليتطور؟ ماذا حدث قبل عملية «ضبط تاريخ الكون ليبدو أبعد مما هو عليه فعلًا»؟ أم أن الكون قد خُلق بالفعل منذ لحظة فحسب وكل منا لديه ذاكرة محفورة عن ماضينا وعن ماضي الكون الظاهري؟ لا تتناسب مثل هذه الأسئلة مع هذا الكتاب، وأيًّا كان ما تعتقد في صحته، فلا يزال هناك سؤال يطرح نفسه بشأن ما كان عليه الموقف قبل الخلق مباشرة. أو كما سألني أحدهم ذات مرة بعد حديث مبسط: «لماذا لم يحدث «الانفجار العظيم» في وقت أقرب؟»

أزعجت فكرة الخلق من العدم المفكرين منذ فجر التاريخ. وقد ناقش الفلاسفة القدماء هذه الأحجية في إطار قوانين المنطق، أما اليوم فلدينا المنهج العلمي؛ إذ يمكن للتجربة أن تختبر الأفكار وتميز بينها. ومع أن العلم لا يستطيع أن يخبرنا بما حدث قبل «الانفجار العظيم» أو حتى تحديد ما إذا كان لمثل هذا السؤال معنى من الأساس (إذا كان الزمن نفسه قد خُلق لحظة الانفجار العظيم، فما المقصود ﺑ «قبل» إذن؟) فإنه يرجح فعليًّا وقوع مثل ذلك الحدث.

منذ أن اكتشف إدوين هابل أن مجرات النجوم تتباعد بعضها عن بعض، صار معروفًا أن الكون يتمدد. أعد تشغيل المشهد إلى الوراء وستجد أنه منذ قرابة أربعة عشر مليار سنة تكتلت المجرات بعضها فوق بعض في نقطة فريدة، انفجرت محدثة ما نطلق عليه اسم «الانفجار العظيم». مثل هذه الأفكار يقبلها الآن الجماهير في المحاضرات المبسطة، لكن ما يثير عجبي هو نطاق بعض الأسئلة التي يطرحونها وعمقها، وإليكم مجموعة منتقاة منها: إن كان الكون يتمدد، فما الذي يحتوي تمدده؟ هل المجرات تتمدد؟ هل الذرات تتمدد؟ وعندما يُجاب عليهم بالنفي، يسألون إذن ما الشيء الذي يتمدد فعليًّا؟ إذا كانت الإجابة «الفضاء»، عندئذ يسألون، وما هذا الفضاء؟ هل الفضاء يوجد بمعزل عن الأشياء، بمعنى أنه سوف يبقى حتى لو أزلت كل أجزاء المادة، أم هل سيزول الفضاء أيضًا بزوال المادة؟

للإجابة عن هذه الأسئلة لا بد أن نستهل نقاشنا بتعريف ما الفضاء فعليًّا. سوف يأخذنا هذا في جولة تبدأ من إسحاق نيوتن والكون الديناميكي في القرن السابع عشر ومنها إلى الأفكار الثاقبة المميزة حول الكهرباء والمغناطيسية لفاراداي وماكسويل في القرن التاسع عشر التي قادت إلى فكرة الزمكان التي خرج بها أينشتاين في القرن العشرين.

نيوتن

يرجع فضل إرساء الأسس الكلاسيكية للفيزياء، التي بينت كيف أن التأثير المتبادل لجسم ما على آخر يؤدي إلى تغيرات في حركتيهما، إلى إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر. للوهلة الأولى تبدو قوانين الحركة التي وضعها «بديهية» وبسيطة على نحو خادع. أولًا: يظل الجسم المادي ساكنًا أو يستمر في الحركة بسرعة ثابتة ما لم يؤثر عليه مؤثر خارجي؛ «قوة ما». يُعرف هذا القانون باسم «قانون القصور الذاتي»؛ بمعنى أن الأجسام «كسولة» ولا ترغب في تغيير حركتها. ويتطلب تغيير سرعة الأجسام الاستعانة ببعض المحفزات الخارجية؛ أي قوة خارجية. وكلما كانت القوة أكبر زادت عجلة تحركها. برهنت التجربة على أنك إذا استخدمت قوة الدفع نفسها مع كرة تنس وقطعة من الرصاص لهما نفس الحجم، فإن كرة التنس ستتحرك على نحو أسرع من قطعة الرصاص: أقر نيوتن أن العجلة النسبية للجسمين لكل وحدة قوة تعد مقياسًا لقصورهما الذاتي المتأصل، أو «الكتلة». غالبًا ما يُشار إلى هذا بقانون نيوتن الثاني للحركة، وإلى قانون القصور الذاتي بقانون نيوتن الأول. في واقع الأمر نحن نرى أن القانون الثاني يضم القانون الأول بوصفه حالة خاصة؛ فإذا تلاشت القوة تتلاشى معها العجلة ويستمر الجسم في طريقه دون معيق.

يلتقي كل طالب ميكانيكا بهذه القوانين التي تبدو بديهية. لا شك في أن تطبيقها يمكننا من إرسال مركبة فضائية إلى كوكب المشتري، وباستخدام المقدار الصحيح من القوة في الوقت المناسب، كما يحدد نيوتن، تصل المركبة إلى وجهتها بالفعل. سيسافر رواد الفضاء إلى مواقع غريبة كي يشهدوا جمال كسوف الشمس الكلي، وتعتمد خطط سفرهم على اليقين بأن توقعات قوانين نيوتن صحيحة بشأن الموقع المضبوط للنطاق البالغ عرضه ١٠٠ كيلومتر على كوكب الأرض الذي سيحجب فيه القمر الشمس تمامًا. لا شك في أن أفكار نيوتن الثاقبة العبقرية صحيحة من الناحية العملية، غير أنه حالما نبدأ في فحصها بمزيد من الدقة، فإنها تثير بعض الأسئلة بشأن طبيعة الفراغ.

تعني حركة الجسيم أن موضعه في لحظة معينة يختلف عن موضعه في لحظة أخرى. دعونا لا نكترث بما تعنيه «اللحظة» أو الزمن هنا، لأننا على وشك مجابهة ما يكفي من المشكلات على كل حال. ما الذي يحدد الموضع؟ الإجابة الطبيعية والمنطقية لهذا السؤال هي «أن الموضع يتحدد بالنسبة لي». بصفة عامة، لا يمكن تحديد موضع أحد الجسيمات أو حركته إلا نسبةً إلى إطار مرجعي معين.

تخيل نيوتن زمانًا ومكانًا مطلقين؛ شبكة استعارية من قضبان قياس غير مرئية تحدد الاتجاهات إلى الأعلى والأسفل، واليمين واليسار، والأمام والخلف، وهي أبعاد المكان الثلاثة. تحركت الأجسام الساكنة أو التي في حالة «حركة منتظمة» (أي غير المتسارعة) طبقًا لقوانين الحركة التي وضعها. وهذه الشبكة كونت التصور الذهني لما عُرف ﺑ «إطار القصور الذاتي».

يمتد المبدأ لما هو أكثر من ذلك؛ فأي جسم يتحرك بسرعة ثابتة داخل إطار القصور الذاتي هذا سيحدد هو نفسه إطارًا للقصور الذاتي. فنحن نتحرك، وننقل معنا شبكة القضبان التخيلية الخاصة بنا. افترض أنني بداخل سيارة تتحرك بسرعة ثابتة قدرها ١٠٠ ميل في الساعة في طريق مستقيم. داخل إطار القصور الخاص بالسيارة يكون موضعي وأنا جالس بجوار السائق على نفس البعد من مقدمة السيارة دائمًا. لكن داخل إطار القصور الخاص بكاميرا مراقبة السرعة المثبتة على جانب الطريق يتغير موضعي؛ ففي ظرف ساعة سأكون على بعد ١٠٠ ميل بالنسبة للكاميرا، وعليه سوف تسجل الكاميرا هذه الواقعة من منظورها وتصدر مخالفة سرعة.

ليست كل الأطر أطر قصور ذاتي. لتوضيح الفكرة؛ قم بلفة دائرية داخل الغرفة. كي تفعل هذا ستغير اتجاهك؛ ففي لحظة تتجه شمالًا وفي أخرى نحو الشرق. أيضًا ستغير سرعتك؛ قد تكون سرعتك نفسها ثابتة لكن اتجاهها سيتغير مع التفافك. يخبرنا نيوتن أن التغير في السرعة ينتج عن تأثير قوة ما؛ في هذه الحالة ستتولد القوة عن الاحتكاك بين قدميك والأرضية، وعليه لا ضير في هذا. والآن كرر التمرين وثبت نظرك طوال الوقت على نقطة ثابتة، وليكن أحد المقاعد مثلًا. سترى أن المقعد، من منظورك، يدور هو الآخر. ما القوة التي تؤثر فيه؟ الجاذبية تجذبه لأسفل وتوازنها مقاومة الأرضية، لذا يظل المقعد ساكنًا في الاتجاه من أعلى لأسفل. مرة أخرى، لا ضير في هذا. ومع أنه لم تؤثر فيه أي قوة على المستوى الأفقي، فقد بدا أنه يدور. تسلط هذه الأحجية الضوء على خاصية هامة في قوانين نيوتن للحركة، تلك الخاصية التي يغفلها الطلبة باستمرار: أن هذه القوانين تنطبق داخل «أطر القصور الذاتي»؛ الأطر التي لا تؤثر فيها أي قوة عليك. أثناء سيرك حول الغرفة كانت قوى الاحتكاك في قدميك هي التي تدفعك، وعليه لم تكن داخل إطار قصور ذاتي. إن الحركة الدائرية الظاهرية للمقعد مقارنة بك لا تخرق أي قانون؛ فالمقعد لم يدر داخل إطار قصور ذاتي.

ما إطار القصور الذاتي إذن؟ الإجابة: هو الإطار الذي لا تؤثر فيه أي قوة صافية عليَّ. وكيف لي أن أعرف أنه لا توجد قوى صافية؟ الإجابة: عندما أكون في حالة سكون أو في حالة حركة منتظمة داخل إطار قصور ذاتي. ثمة مفارقة منطقية هنا؛ فلأننا أسرى مجال جاذبية الأرض، وخاضعون لقوتها الجاذبة، فإننا لسنا داخل إطار قصور ذاتي، حتى عندما نكون في حالة سكون على سطح الأرض. والأدهى من هذا أننا ندور حول الشمس خاضعين لجاذبيتها الجامحة. تعد فكرة إطار القصور الذاتي فكرة مضللة من الناحية العملية. غير أننا نفهمها على نحو إجمالي بوصفها تقريبًا لنموذج مثالي، وهو ما يمكننا من إجراء حسابات صحيحة والخروج بتوقعات دقيقة تناسب أغراضنا العملية.

كل شيء سيكون على ما يرام إذا تخيلنا، كما فعل نيوتن، أن هناك مجموعة ثابتة من المحاور في المكان تحدد إطار القصور الذاتي المطلق. قامت فلسفة نيوتن للميكانيكا على أن أي إطارين من أطر القصور الذاتي تتحرك شبكتاهما بالنسبة لإحداهما الأخرى بسرعة ثابتة (يمكن أن تكون صفرًا) في خط مستقيم دون دوران. تظهر الساعتان الموجودتان في الإطارين نفس الوقت أو على أكثر تقدير تختلف إحداهما عن الأخرى بمقدار ثابت غير متغير. ومن ثم، تظهر كل من ساعة بيج بين في لندن وساعة جراند سنترال ستيشن في نيويورك، والساكنتان كلٌّ في مكانها، بفارق في التوقيت قدره خمس ساعات بسبب اصطلاح المناطق الزمنية المتعارف عليه، لكن الفواصل الزمنية ستكون ثابتة لكل منهما: فالفترة ما بين ١٢:٠٠ و١٢:٢٠ مساءً في لندن تساوي الفترة ما بين ٧:٠٠ و٧:٢٠ صباحًا في نيويورك. وإذا وقع حدثان بالتزامن طبقًا لإحدى الساعتين داخل إطار القصور الذاتي الخاص بها، فإنهما سيقعان في الإطار الآخر أيضًا. وعليه، يكون الزمن عالميًّا، ويمكن أن يستخدمه الجميع، أيًّا كانت حالتهم الحركية.

أتحرك أنا وأنت، والأرض، والقمر، وكل الكواكب داخل هذه المصفوفة دون تغييرها بأي شكل من الأشكال. فالمصفوفة أبدية وغير متغيرة. يسير الزمن بطريقة مشابهة. فصوت التكتكة الصادر عن البندول الكوني لنيوتن يقيس انقضاء الزمن باعتباره تدفقًا منتظمًا، وتواصل الأجسام الموجودة في الكون حركتها.

مفاهيم المكان والحركة

عرَّف أرسطو المكان بالأجسام التي يحويها. وقد اعتبر، هو وتلميذه ثيوفراستوس، أن الأجسام حقيقية لكن المكان ليس كذلك؛ فالأجسام الساكنة تحدد المكان بنسبة بعضها إلى بعض، لكن إذا أزلت الأجسام، فإنك إذن أزلت المكان بالمثل طبقًا لتعريف أرسطو. يعني هذا التعريف ضمنًا أيضًا أنه يستحيل أن يوجد شيء اسمه الفراغ؛ لأن الوعاء يزول بإزالة المادة كلها؛ فلا يمكن الخلاص من أحدهما دون الخلاص من الآخر معه. وعرف ستراتو، وهو تلميذ آخر من تلاميذه، المكان على أنه «وعاء كل الأجسام». وأكد ستراتو أن الأجسام تتحرك في الخلاء، وأن الوعاء يوجد في جميع الأحوال سواء وجد فيه شيء أم لا. وإذا لم يوجد شيء فيه، فهو فراغ إذن.

أدرك بيير جاسندي أن تجارب تورشيللي قضت بأن الفراغ يمكن أن يوجد، وأنه يمكن للإنسان أن يصنعه. وقد نظر إلى المكان بنظرة سلبية؛ فهو يسمح للأشياء أن تنتقل خلاله دون أن يسمح «بالتأثر بها أو التأثير فيها».

يشبه تصور إسحاق نيوتن عن المكان هذا التصور؛ إذ تصور مكانًا مطلقًا، مساحة توجد فيها الجسيمات والأجسام والكواكب وتتحرك. وفي منظوره أيضًا يوجد المكان كما لو كان مصفوفة غير مرئية من ورق الرسم البياني يستحيل التأثير فيها. تتحرك الأجسام خلال هذه المصفوفة الشبكية دون أن تغيرها، ومن ثم كان لوجودها دلالة مطلقة حتى في غياب الأجسام، وبموجب هذا، فإن المكان «الفارغ» هو ما يتبقى عند إزالة جميع الأجسام المادية. رأى نيوتن أن غياب المادة يعني ضمنًا غياب قوة الجاذبية أيضًا، وهو ما لا يخلف شيئًا خلا إطار القصور الذاتي الخالص للفضاء المطلق. وهذا على النقيض من الأماكن النسبية التي تحددها الشبكة المرتبطة بكل جسيم متحرك، لأنها تقتضي وجود أجسام لتحدد حركتها النسبية ومن ثم مصفوفاتها النسبية المتناسقة. ما كان أينشتاين ليتبنى أيًّا من وجهات النظر هذه؛ فقد تملكته شكوك خطيرة فيما يتعلق بحقيقة المكان حتى عندما توجد أجسام على مقربة؛ فالزمان والمكان نفسهما يمتدان ويُعدلان بفعل حركة الأشياء. وقد اعتبر أن مفهوم المكان الفارغ مفهوم متناقض في حد ذاته.

في المكان المطلق لنيوتن، تخيل وقوع مجموعة من الأحداث مثل أن يتقاذف أحدهم ثلاث كرات. والآن تخيل أن كل شيء آخر يتحرك حركة منتظمة نسبة إلى هذا المكان المطلق. يصر نيوتن على أنه لن يتغير بالموقف شيء سوى وجود مصفوفة المكان في حالة حركة منتظمة؛ فنفس القوانين والخبرات تسري على هذا الموقف. تتحرك الأرض حول الشمس بسرعة قدرها نحو ٢٠ كيلومترًا في الثانية، إذن في الفترة ما بين شهري أبريل وأكتوبر، عندما نكون على جانبين متقابلين من الدائرة ونتحرك في اتجاهين متضادين، فإن سرعتنا تتغير بمعدل ٤٠ كيلومترًا في كل ثانية، غير أن مهارات لعب الكرة هي نفسها.

على الرغم من أنه لا يوجد مقياس مطلق للسرعة — فالحركات النسبية هي وحدها التي تُحدَّد بوضوح — يختلف الأمر للعجلة: إذ إن مقدارها كما يقاس في كل أطر القصور الذاتي ثابت لا يتغير. يتباهى إعلان تليفزيون بأن سيارة السباق يمكنها أن تنتقل من سرعة الصفر إلى سرعة ٦٠ ميلًا في الساعة في ثلاث ثوانٍ. لا حاجة هنا لوضع أي شرط مثل «من منظور المشاة الساكنين في الشارع فقط»، لأن العجلة ذاتها سيدركها راكبو الدرجات المرعوبون الذين يسيرون بسرعة ثابتة قدرها ١٥ ميلًا في الساعة بالمثل. بيد أنه عندما تظهر مثل هذه الإعلانات في التليفزيون التعليمي، ربما يجدر أن يُذكر شرط على غرار «من منظور المراقبين داخل أطر القصور الذاتي الخاصة بهم». قد يحاج البعض بأن الركاب الموجودين داخل السيارة يكونون دائمًا في حالة سكون نسبة إلى السيارة والسيارة تسرع بهم. غير أنهم سيشعرون بانزعاج ملحوظ عندما تُدفع ظهورهم بقوة إلى مقاعدهم كما لو كان بفعل قوة غير مرئية. وعندما تنعطف هذه السيارة في منعطف حاد، سيشعر الركاب مرة أخرى بأنفسهم يُدفعون بقوة، هذه المرة يُدفعون إلى الجانب بفعل ما نطلق عليه «القوة الطاردة المركزية». في كلتا الحالتين، لا يكون الركاب داخل أطر من القصور الذاتي.

كي نوضح فكرة نيوتن حول الفضاء المطلق، وكيف بدأ أينشتاين يتشكك فيها، تخيل نفسك مسافرًا على متن طائرة متجهة من لندن إلى نيويورك مثلًا. أنت تجلس في الصف الأمامي، وبعد الإقلاع مباشرة تنطفئ علامات التنبيه بربط حزام الأمان مع وصول الطائرة إلى الارتفاع الذي تحلق عنده بثبات بسرعة ٥٠٠ ميل في الساعة دون أي مطبات هوائية لمدة ثماني ساعات. أنت ثابت في مكانك على الطائرة في حين تؤكد أسرتك على الأرض أنك سافرت ٤ آلاف ميل؛ يبين هذا أنه لا معنى للمكان المطلق. بعد انقضاء الثماني ساعات، تؤكد أسرتك أنك تحركت بسرعة ٥٠٠ ميل في الساعة في حين تقول أنت إنك لم تتحرك من موضعك على الإطلاق؛ يؤكد هذا أنه لا معنى للسرعة الثابتة المطلقة. وإذا قررت أن تمضي وقتك في تقاذف الكرات وأنت جالس في مقعدك، على افتراض أن هذا السلوك الغريب لن يلفت أنظار أفراد طاقم الطائرة المتوترين، فإنك ستشعر بنفس الشعور وتتحلى بنفس المهارة وكأنك تقوم بالأمر عينه وأنت في منزلك. إما إذا اصطدمت الطائرة بمطب هوائي، أو قذفت أنت الكرات أثناء الإقلاع، فستتدافع الكرات في مسارات جديدة وسيختلف الموقف كله تمامًا.

ومع ذلك، ستتفق أنت وأسرتك على أنك أثناء عملية الإقلاع التي ربما استمرت لنصف دقيقة، انطلقت بسرعة على المستوى الأفقي ثم ارتقيت على نحو متسارع نحو السماء. ربما شاهد أفراد عائلتك عملية الإقلاع، في حين شعرت أنت بوضوح بعملية الإقلاع على شكل قوة تؤثر فيك في البداية كضغط في ظهرك عندما تسرع الطائرة عبر الممر ثم في المقعد عندما تنطلق نحو السماء. يمكن أن تستنتج من كمية الضغط الذي تشعر به، على الأقل بالتقريب، مدى العجلة التي تتحرك بها.

بالنسبة لأينشتاين، الذي لم يعرف شيئًا عن الطائرات النفاثة في عام ١٩٠٥ لكن كان بمقدوره تخيل الوجود في مصعد يسقط سقوطًا حرًّا، سيكون للعلاقة بين القوة والعجلة أهمية كبيرة في تصوره لكل من الزمان والمكان.

أسهل طريقة لبيان تأثير العجلة دون الاضطرار إلى الانطلاق بسرعة كبيرة هي الدوامة، فالدوران يعد أحد الأمثلة على العجلة.

تخيل أنك في غرفة صغيرة بلا نوافذ وأن الغرفة تدور حول نفسها. مع أنك معزول عن العالم المحيط، فإنه لا يزال بإمكانك أن تعرف أنك تدور حول نفسك، وذلك نسبةً إلى … شيء ما. بطريقة أو بأخرى تملأ قضبان المساحة في مصفوفة نيوتن — الفضاء الذي يحدد المكان — غرفتك الصغيرة. ليس بمقدورك أن ترى العجلة؛ فهي تحدث في سكون ويستحيل سماعها، وليس لها رائحة، وإذا مددت ذارعك فلا يوجد أية أشكال مادية تثبت لك أنها موجودة. لكن استدر ولفَّ ولسوف تشعر بها تخترق كيانك. ونحن نطلق على التأثير الذي تخلفه العجلة مع تغير اتجاهك اسم «القوة الطاردة المركزية». وعليه، هل هذا المكان المطلق حقيقي بطريقة ما؟ هل يظل باقيًا حتى عندما تُزال كل صور المادة؟

اقترح إرنست ماش، الذي جاء بعد نيوتن بمائتي عام، أن «النجوم الثابتة» تحدد المكان. نحن نعيش في دوامة لأن الأرض تدور حول نفسها مرة كل أربع وعشرين ساعة. ومع أنك تشعر بجميع حواسك حين تدور في دوامة، فإنك ستحتاج إلى أجهزة حساسة حتى ترصد دوران الأرض حول نفسها. وحتى في غياب هذه الأجهزة، ستكشف صورة لسماء الليل ينتصفها النجم القطبي، والملتقطة عن طريق التعريض طويل المدى، عن أن النجوم تتحرك في دروب دائرية حولنا خلال الليل. إن فكرة أن كل تلك النجوم تتحرك في رقصة دائرية متناسقة، في بعض الحالات يبعد بعضها عنا ملايين السنين الضوئية، هي فكرة غير منطقية ولربما اقتضت أيضًا أن تتحرك النجوم أسرع من سرعة الضوء. إننا نحن من ندور حول أنفسنا على نحو مطلق مقارنة بخلفية النجوم.

يصير هذا أكثر وضوحًا إذا زدنا سرعة الدوران.

اجلس في مقعد دوار ولفَّ حول نفسك. كل شيء حولك، بما فيه النجوم إذا كنت تجلس في الهواء الطلق في ليلة صافية، سوف يدور أيضًا. وما يستغرق أربعًا وعشرين ساعة لمشاهدته من الأرض سيستغرق ثانية واحدة هذه المرة. هل يمكن أن تحرك قوة عضلاتك مجرات بأكملها، بحيث تتحدد سرعة دورانها بما إذا كنت تدفع الأرض بقدمك دفعة خفيفة أم تركلها بقوة؟ قطعًا لا، وأنت أيضًا ليس لديك أدنى شك في أنك أنت الذي تدور وليست النجوم؛ لأنك تشعر بالقوة الطاردة المركزية. تتأثر الأرض بفعل دورانها حول نفسها بالقوة الطاردة المركزية، مع أن تأثيرات هذه القوة ليست ظاهرة بدرجة كبيرة. الأرض كرة منبعجة؛ فقطرها عند خط الاستواء أكبر منه عند الخط الممتد من القطب للقطب، ومن الأمثلة الأخرى على ذلك، تبدل مواسم الطقس وميل الحركة إلى الاتجاه «تلقائيًّا» نحو الشرق، وهذا يعرف بتأثير كوريوليس.

ولعل بندول فوكو هو أفضل وسيلة لإثبات أن النجوم الثابتة تصنع إطارًا يمكن كشف الدوران والعجلة نسبة إليه. في كثير من المتاحف العلمية ستجد بندولًا يتأرجح من أحد الأسقف من الشمال إلى الجنوب على سبيل المثال، ولدى مغادرتك المتحف بعدها بساعات يتأرجح البندول من الشرق إلى الغرب دون أن يتدخل أي شخص ليغير اتجاهه. هذه الظاهرة التي رأيتها في متحف العلوم بلندن كانت أحد الألغاز المذهلة التي أثارت اهتمامي بالعلوم عندما كنت طفلًا. حقيقة هذه الظاهرة أنه لا شيء يدفع البندول حقًّا؛ إذ يظل البندول يتأرجح في الاتجاه عينه نسبة إلى النجوم الثابتة، والأرض هي التي تحركت آخذة معها المتحف وإيانا.

مع أن هذ النظرة إلى النجوم تجعل فكرة الدوران المطلق منطقية، هل يمكن لطفل يركب بكل براءة أرجوحة دوَّارة أن يدرك أن هناك مجرات من النجوم على مسافة بعيدة؟ الأرض قريبة لنا للغاية، حتى إن جاذبيتها تثبت أقدامنا عليها. القمر صغير الحجم لكنه قريب بالدرجة التي تمكنه من التأثير على المد والجزر، في حين أن أقرب نجم إلينا وهو الشمس يبقينا في مدارنا السنوي. أما جاذبية الكواكب الأخرى فهي غاية في الصغر لدرجة تجعلها عديمة التأثير علينا، مهما كان ما يزعمه مؤيدو التنجيم. جاذبية النجوم البعيدة وحتى المجرات المنفردة التي تحوي مليارات النجوم ضعيفة للغاية ولا تؤثر على شئون حياتنا اليومية، مع أن الجاذبية الإجمالية لمجرتنا؛ مجرة درب التبانة، وجاذبية مجرة سحابة ماجلان الكبرى تجعل الأخيرة تدور كالقمر التابع حول مجرتنا. عندما تتضاعف المسافة التي تفصلنا عن أي مجرة يقل تأثير الجاذبية الخاص بها إلى الربع. لكن لو كانت المجرات موزعة على نحو منتظم في أنحاء الفضاء، عندئذ سيقابَل كل تضاعف للمسافة بتضاعف قدره أربع مرات في العدد بحيث يظل إجمالي تأثيراتها الجذبوية ثابتًا تقريبًا حتى أطراف الكون. وهكذا مع أن المدَّ والجزر اليوميين والمواسم السنوية على كوكب الأرض يحكمهما تأثير قوى الجذب الآتية من الشمس والقمر، فإن كل هذا يجري ضمن مجال جاذبية النجوم «الثابتة» البعيدة الأشمل.

هذا هو أقرب مفهوم يمكننا أن نصل إليه بسهولة كي نعرف الشبكة المترية المطلقة للمكان المطلق. إن الدوران نسبة إلى مصفوفة الجاذبية هذه هو ما نشعر به عندما نلف في دوامة، أو ننعطف ونحن نستقل سيارة، أو بصفة عامة عندما نغير سرعتنا. ومع ذلك تنشأ مشكلات؛ إذ إن النجوم الثابتة ليست ثابتة إلى هذه الدرجة، وهذه الصورة تعني أيضًا أن سماء الليل ينبغي بها أن تظل ساطعة كما الحال بالنهار ما دام هناك نجم ما في كل جزء من مجالنا البصري (الأمر الذي يُعرف بمفارقة أولبرز)، وحل هذه المشكلة هو أن الكون يتمدد. من المعروف أن صورة الزمان والمكان التي قدمناها، المبنية على فلسفة إسحاق نيوتن، صورة غير كاملة. ومنذ مطلع القرن العشرين ساد تصور ألبرت أينشتاين الأكثر ثراءً. ولا ترجع أصول هذا التصور إلى الجاذبية، وإنما إلى التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية، مع أنه سيتبين أن الجاذبية تقوم فيه بدور رئيسي.

جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة هنداوي © ٢٠٢٠