تئوری نسبیت عام انشتین در بوتۀ آزمایش

در کتابهای درسی فیزیک این آگاهی به خواننده داده می شود که در خلاء یک پر یا گلولۀ پنبه با همان سرعتی سقوط می کند که یک گلولۀ سربی. آیا زمان تجدید نظر در این “دانسته” نرسیده است؟

محققان فرانسوی در هفته های آینده در یک قمر مصنوعی دست به آزمایشی خواهند زد که می تواند بر تئوری نسبیت عام انشتین خط بطلان بکشد.

در این آزمایش، که در مرکز سی.ان.ا.اس. انجام خواهد شد، با دقت خارق العاده ای سرعت سقوط آزاد دو جرم مختلف اندازه گیری خواهد شد. طبق نظریه های کنونی در فیزیک، سرعت سقوط آزاد (سقوط در خلاء) اجسام ابداً به وزن آنها بستگی ندارد. به عبارت دیگر، صرف نظر از این که اجسام چقدر “سبک” یا “سنگین” باشند، سرعت سقوط آزاد همگی در خلاء برابر است. میکروسکوپ مرکز گفته شده، با استفاده از تکنیکهای ویژه، قادر به اندازه گیریهائی با دقت ۱۵ رقم پس از اعشار است. به این ترتیب می توان همزمانی سقوط آزاد دو جسم را کنترل کرد.

در آزمایش گفته شده قرار است سقوط دو جرم مختلف، یکی از پلاتین/رودیوم و دیگری از تیتانیوم، اندازه گیری شود. نتایج این آزمایش در سال ۲۰۱۹ انتشار خواهند یافت.

یان فان در اسخار، فیزیکدان هلندی وابسته به دانشگاه آمستردام، در این باره می گوید: “تصور نمی کنم این آزمایش به نتیجه ای خلاف یافته های تا کنونی منجر شود. اما اگر تفاوت بامعنائی اندازه گیری شود، آن گاه معنای آن فوق العاده خواهد بود، زیرا تفاوتی واقعی در سرعت سقوط آزاد اجسام به معنای لزوم تجدید نظر در برداشتهای پایه ای ما در فیزیک است.”

به موجب تئوری نسبیت عام انشتین در مورد قوۀ جاذبه، که در سال ۱۹۱۵ مطرح شد، تمایزی بین قوۀ جاذبه و شتاب وجود ندارد؛ مشابه سرنشینان آسانسوری که به سمت بالا سرعت می گیرد؛ این مسافران احساس وزن بیشتری می کنند. برعکس این حالت هم در سقوط آزاد پیش می آید: در سقوط آزاد افراد احساس وزن نمی کنند.

انشتین این واقعیت را در تئوری ای در بارۀ زمان و مکان ترکیب کرد، که از انفجار اولیه تا جهان گسترش یابنده و حفره های سیاه کیهانی را توضیح می دهد. در صورت موفقیت آزمایش گفته شده در اندازهگیری تفاوت بامعنا در سقوط آزاد اجسام، برابری شتاب و نیروی جاذبه زیر سؤال خواهد رفت.

آین آزمایش تنها آزمایشی نیست که متوجه مبانی درک ما از نیروی جاذبه است. دانشمندان آلمانی نیز در برمن در تدارک آزمایشی دیگر اند. در نظر است که این آزمایش با اتمهای سبک و سنگین انجام شود و تفاوت احتمالی در سقوط آزاد آنها اندازه گیری شود.