مفهوم الفنان للفضاء الملتوي حول الأرض. حقوق الصورة: ناسا. اضغط للتكبير
هل الأرض في دوامة الزمكان؟
سنعرف الجواب قريبًا: انتهت تجربة فيزياء ناسا / ستانفورد تسمى Gravity Probe B (GP-B) مؤخرًا عامًا من جمع البيانات العلمية في مدار الأرض. يجب أن تكشف النتائج ، التي ستستغرق سنة أخرى لتحليلها ، شكل الزمكان حول الأرض ، وربما الدوامة.
الزمان والمكان ، وفقًا لنظريات النسبية لأينشتاين ، منسوجة معًا ، لتشكل نسيجًا رباعي الأبعاد يسمى "الزمكان". تخفف الكتلة الهائلة من الأرض هذا النسيج ، مثل الكثير من الأشخاص الثقيل يجلس في وسط الترامبولين. الجاذبية ، كما يقول آينشتاين ، هي ببساطة حركة الأجسام التي تتبع خطوط رصعة الدمل.
إذا كانت الأرض ثابتة ، فستكون هذه نهاية القصة. لكن الأرض ليست ثابتة. يدور كوكبنا ، ويجب أن يدور الدوران بشكل محكم ، قليلاً ، ويسحبه في دوامة رباعية الأبعاد. هذا ما ذهب GP-B إلى الفضاء للتحقق
الفكرة وراء التجربة بسيطة:
ضع الجيروسكوب الدوار في مدار حول الأرض ، مع توجيه محور الدوران نحو بعض النجوم البعيدة كنقطة مرجعية ثابتة. خالٍ من القوى الخارجية ، يجب أن يستمر محور الجيروسكوب في الإشارة إلى النجم إلى الأبد. ولكن إذا كان الفضاء ملتويًا ، فينبغي أن ينحرف اتجاه محور الجيروسكوب بمرور الوقت. من خلال ملاحظة هذا التغيير في الاتجاه بالنسبة للنجم ، يمكن قياس انحرافات الزمكان.
من الناحية العملية ، التجربة صعبة للغاية.
الجيروسكوبات الأربعة في GP-B هي أكثر المجالات مثالية على الإطلاق من قبل البشر. يبلغ حجم هذه الكرات التي يبلغ حجمها بينج بونج من الكوارتز والسليكون المصهور 1.5 بوصة ولا تختلف أبدًا عن المجال المثالي بأكثر من 40 طبقة ذرية. إذا لم تكن الجيروسكوبات كروية جدًا ، فإن محاورها الدورانية ستتأرجح حتى بدون تأثيرات النسبية.
وفقًا للحسابات ، يجب أن يتسبب الزمكان الملتوي حول الأرض في انحراف محاور الجيروسكوبات بمقدار 0.041 ثانية قوسية فقط على مدار عام. القوس الثاني هو 1/3600 من الدرجة. لقياس هذه الزاوية بشكل معقول ، احتاج GP-B إلى دقة رائعة تبلغ 0.0005 ثانية قوسية. إنه مثل قياس سمك ورقة مثبتة على حافة 100 ميل.
اخترع باحثو GP-B تقنيات جديدة كاملة لجعل هذا ممكنًا. لقد طوروا قمرًا صناعيًا "خاليًا من السحب" يمكن أن يتطاير مع الطبقات الخارجية لغلاف الأرض دون إزعاج الجيروسكوبات. لقد اكتشفوا كيفية إبقاء المجال المغناطيسي الخارق للأرض خارج المركبة الفضائية. وصنعوا جهازًا لقياس دوران الجيروسكوب دون لمس الجيروسكوب.
كان سحب التجربة تحديًا استثنائيًا. كان هناك الكثير من الوقت والمال على المحك ، ولكن يبدو أن علماء GP-B قد فعلوا ذلك.
يقول أستاذ الفيزياء فرانسيس إيفريت ، الباحث الرئيسي لـ GP-B في جامعة ستانفورد: "لم تكن هناك أي مفاجآت كبيرة" في أداء التجربة. الآن بعد أن اكتمل أخذ البيانات ، يقول إن المزاج السائد بين علماء GP-B هو "الكثير من الحماس ، وإدراكًا أيضًا أن الكثير من العمل الشاق الطاحن أمامنا".
يجري تحليل دقيق وشامل للبيانات. ويوضح إيفريت أن العلماء سوف يقومون بذلك على ثلاث مراحل. أولاً ، سوف يبحثون في البيانات من كل يوم من التجربة التي تستمر لمدة عام ، للتحقق من المخالفات. بعد ذلك سيقومون بتقسيم البيانات إلى أجزاء تقارب الشهر تقريبًا ، وأخيرًا سوف ينظرون إلى العام بأكمله. من خلال القيام بذلك بهذه الطريقة ، يجب أن يتمكن العلماء من العثور على أي مشاكل قد يفوتها تحليل أكثر بساطة.
في نهاية المطاف سيقوم العلماء حول العالم بفحص البيانات. يقول إيفريت ، "نريد أن يكون منتقدونا الأكثر صرامة."
الرهانات عالية. إذا اكتشفوا الدوامة ، كما هو متوقع تمامًا ، فهذا يعني ببساطة أن أينشتاين كان على حق مرة أخرى. ولكن ماذا لو لم يفعلوا ذلك؟ قد يكون هناك خلل في نظرية آينشتاين ، وهو تناقض صغير يبشر بثورة في الفيزياء.
أولاً ، على الرغم من ذلك ، هناك الكثير من البيانات لتحليلها. ترقب.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
