قياس وتَتَبُع معدل جريان الزمن وفق قوانين النظرية النسبية، على هيئة الساعة التناظرية - ساعة الزمكان نموذجاً

الملخص

يهدف هذا البحث إلى إيجاد أداة قياس زمنية تُمكِّننا من تَتَبُع معدل تدفق الزمن النسبي وفق المتغيرات التي حددتها النظرية النسبية. تمثلت مشكلة البحث في عدم وجود ساعة تناظرية تعطي قياس متصل مستمر لمعدل جريان الزمن وفق قوانين النظرية النسبية، وعدم وجود قانون يُمكِن تطبيقهُ على الساعات التناظرية بحيث تعطي مؤشراتها قياس معدل جريان الزمن وفق المتغيرات التي حددتها النظرية النسبية. ابتدأتُ البحث من فرضية تقتضي وجود تناظر بين حركة دورية دائرية منتظمة لجسمين ضمن فضاء الميكانيكا الكلاسيكية، وبين معدلات تباطؤ الزمن؛ بحيثُ يُمكن الاستفادة منها لقياس الزمن النسبي. اتبعتُ المنهج التجريبي والوصفي والبرهان الرياضي لاختبار هذه الفرضية. فاشتققتُ المعادلات الرياضية التي تحقق هذا التناظر، ووظفتَها لصياغة قانون يتحكم في حركة هذين الجسمين، ويُقيِّد هذه الحركة بقيم المتغيرات الموجودة في النظرية النسبية لألبرت أنشتاين. وأجريتُ تجربة معملية على ساعة تناظرية من أجل اختبار صدق هذا القانون. وطبقتُ حدود قيم متغير السرعة بين km/s 10000 وسرعة الضوء في الفراغ. وكذلك اختبرت قراءة الساعة عند قيم كبيرة لمتغير الكتلة (كتلة الثقب الاسود Sagittarius A* أنموذجاً) وعند قيم أنصاف أقطار قريبة نسبياً من نصف قطر (Schwarzschild) لتلك الكتل. فتحصلت على حركة لأجزاء الساعة تَمُر فيها مؤشرات قياس الزمن على درجات القياس بمعدل جريان الزمن الذي يرصده مراقب خارجي عند تلك القيم.