فضا چطور خم میشه؟
پاسخ کوتاه یه برگهی کاغذ رو که لوله کنی، خمشدنش رو از بیرون میبینی. ولی فضا برای خمشدن به جایی بیرون از خودش نیاز نداره. خمشدن فضا یعنی اندازهها توی خود فضا دیگه با هم جور درنمیان: جمع زاویههای یه مثلث بزرگ با فضای تخت فرق میکنه، و نوری که از کنار خورشید رد میشه دو برابر چیزی خم میشه که محاسبهی قدیمی گرانش میگفت. این خمیدگی رو جرم میسازه: مکان و زمان رو با هم دور خودش خم میکنه.
خمیدگیای که از داخل اندازه میگیری
یه برگهی کاغذ رو لوله کن. خم شد، و تو این رو میبینی چون بیرونش وایستادی. ولی فضا توی چی خم میشه؟ ما که نمیتونیم از فضا بیرون بریم و از دور نگاهش کنیم.
خمیدگی دو جوره. یه جورش فقط نسبت به فضای بزرگتر دور و بر یه سطح معنی داره، مثل همون کاغذ. جور دیگهش خمیدگی درونیه، که ویژگی خود اون فضاست. خمیدگی فضا از همین جنسه، پس لازم نیست جایی بیرون از فضا باشه که فضا توش خم بشه.
این جور خمیدگی رو از داخل میشه اندازه گرفت. روی یه توپ خیلی بزرگ از قطب شمال صاف برو تا برسی به استوا. راست بپیچ و یه چهارم دور استوا رو برو. دوباره راست بپیچ و صاف برگرد به قطب.
حالا ببین چی ساختی: مثلثی که هر سه گوشهش مثل گوشهی کاغذ راسته. روی صفحهی تخت جمع زاویههای مثلث همیشه ۱۸۰ درجهست، ولی این یکی ۲۷۰ درجه شد. توی مثلث خیلی کوچیک این اضافه دیده نمیشه. توی خود فضا هم همینه: اگه جمع زاویهها با عدد فضای تخت جور نباشه، اون فضا خمیدهست.
جرم چی رو خم میکنه
این خمیدگی رو جرم میسازه. ولی چیزی که خم میشه فقط مکان نیست. فیزیک مکان و زمان رو با هم یه بافت واحد میبینه، به اسم فضازمان. جایی که جرمی نیست، فضازمان تخته، و جرم که بیاد خمش میکنه.
توی فضازمان خمیده خط کاملاً صاف وجود نداره و چیزی که آزاد باشه صافترین مسیر ممکن رو میره. خلاصهی معروف نظریهی اینشتین همینه: ماده به فضازمان میگه چطور خم بشه و فضازمان خمیده به ماده میگه چطور حرکت کنه.
ولی ما خمیدگی مکان رو حس نمیکنیم، چون روی زمین تقریباً تمام وزن ما از خمشدن زمان میاد. برای دیدن خمیدگی خود مکان باید سراغ چیزی بریم که مستقیم ازش اثر میگیره. اون چیز نوره.
نور رو از کنار خورشید رد کن
نور رو از کنار خورشید رد کن. مسیرش خم میشه. محاسبهی قدیمی با گرانش نیوتن فقط نصف این خمشدن رو میده. نصف دیگهش از اینه که خود خطهای صاف نزدیک خورشید، بهخاطر خمیدگی مکان، خم شدن.
ستارههایی که نورشون از کنار خورشید میگذره توی روشنایی روز دیده نمیشن. برای همین بیش از یه قرن پیش دو گروه انگلیسی موقع یه خورشیدگرفتگی، توی پرینسیپ و سوبرال برزیل، خمشدن نور ستارهها رو اندازه گرفتن. عددها نزدیک پیشبینی اینشتین دراومد، ولی دقتشون برای کنار گذاشتن نظریههای رقیب کافی نبود.
بعدها با اندازهگیریهای رادیویی، بدون نیاز به خورشیدگرفتگی، همون نتیجه با دقت خیلی بیشتری تأیید شد. سیگنال رادیویی فضاپیمای کاسینی هم که از خیلی نزدیک خورشید گذشت، دیرتر رسید و نتیجهش تا حدود یک صدهزارم با پیشبینی جور بود.
از فرفره تا حلقه
یه راه دیگه هم هست که نور توش نقشی نداره. فضاپیمای گرویتی پروب بی، چهار تا فرفرهی خیلی دقیق رو برد توی مدار زمین و یه سال جهت محورشون رو با یه ستارهی راهنما سنجید. محورها حدود دو هزارم درجه توی سال چرخیدن، چون فرفرهها توی فضازمانی حرکت میکردن که جرم زمین خمش کرده. این همونقدری بود که نظریهی اینشتین پیشبینی کرده بود.
حالا همین رو بزرگترش کن. وقتی کهکشانی دور درست پشت کهکشانی نزدیکتر قرار میگیره، نورش از کنار اون خم میشه و دور کهکشان جلویی به شکل یه حلقه دیده میشه. اسمش حلقهی اینشتینه و تلسکوپ جیمز وب یه نمونهش رو ثبت کرده. قدم بعدی با خودته: عکسهای این تلسکوپ رو باز کن و دنبال همچین حلقهای بگرد.
فضا لازم نیست توی چیز دیگهای خم بشه. خمشدنش یعنی اندازهها از داخل خود فضا جور درنمیان. جرم این خمیدگی رو میسازه، و نور و فرفرههایی که از کنارش رد میشن نشونش میدن.
این پاسخ از کجا آمده
هر چیزی که بالا خواندی از این ۹ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینکها همینجاست.