מאיינשטיין לסוליימן – תורת יחסות משופרת

תורת יחסות אלטרנטיבית (4)
תמונה של קימל
פרופסור גיורא קימל

בפרקים הקודמים בסדרה זו הזכרתי את ניסוי מייקלסון-מורלי והצגתי את הבעייתיות שבו, טענתי שבספרות של מדע פופולארי מנסים להסביר את תורת היחסות הפרטית של איינשטיין על ידי המחשות שונות, והצגתי דוגמאות שבעזרתן הסברתי מהן השגיאות בהמחשות הללו. בפרק זה, הרביעי והאחרון בסדרה, אבקש לסכם את הדברים.

תורת היחסות עוסקת ביחסים בין מערכות אינרטיות. במודלים של גלילאו וניוטון לא התחשבו בזמן העברת האינפורמציה בין המערכות. אם האמצעי להעברת אינפורמציה הוא האור, עקב המהירות הגבוהה של האור, אי-ההתחשבות הזאת לא הפריעה לטיפול במערכות אינרטיות קרובות או שהמהירות היחסית ביניהן קטנה בהרבה ממהירות האור.

איינשטיין פיתח את תורת היחסות הפרטית שעוסקת בהעברת אינפורמציה בין מערכות על ידי פליטה וקליטה של אור כאשר מתחשבים בעיקובי קבלת האינפורמציה עקב העובדה שלאור יש מהירות סופית. איינשטיין גם התייחס באופן זהה לאינפורמציה שקשורה לזמן אירועים ולאינפורמציה שקשורה למיקום. במילים אחרות, הוא השתמש במרחב של ארבעה ממדים (שלושת ממדי המיקום +ממד הזמן).

בעקבות תוצאות הניסוי של מייקלסון ומורלי, שמצאו שעל פני כדור הארץ מהירות האור זהה בכל הכיוונים ובהנחה שהאור נע בוואקום סטטי שמשותף לכל המערכות, הוסיף איינשטיין הנחה שמהירות האור קבועה בכל המערכות ואיננה צמודה לשום תווך. תורתו אומתה לאחר שבעזרתה שופרו ההתאמות בין החישובים והתצפיות למסלול תנועת כוכב החמה (מרקורי). בהמשך פיתח איינשטיין את תורת היחסות הכללית, אשר בניגוד לתורת היחסות הפרטית יש בה התייחסות לקשר בין האור ובין התווך שבו הוא עובר ומהירות האור בוואקום יכולה להשתנות. בתורת היחסות נותרו פערים של ממצאים חדשים בלתי חזויים בקוסמולוגיה שכדי להכיל אותם היה צורך להניח את קיומם של חומר אפל ואנרגיה אפלה שאין עליהם עדות ניסיונית ישירה.

הואיל וברור שהאור על פני כדור הארץ עובר באוויר שהוא נייח לגבי כדור הארץ (בהזנחת רוחות שמהירותן זניחה ביחס למהירות האור), תוצאות ניסוי מייקלסון-מורלי הן מובנות בלי להניח שמהירות האור איננה מצטרפת למהירות התווך שבו נע האור. וההנחה שמהירות האור בוואקום קבועה בכל המערכות היא מיותרת. השאלה היא מה קורה אם מוותרים על ההנחה הזאת?

פרופ' ראמזי סוליימן (Ramzi Suleiman) מאוניברסיטת חיפה הרים את הכפפה ופיתח תורת יחסות אלטרנטיבית שמניחה שגלי האור מתנהגים כמו כל סוגי הגלים ואין שום מניעה לחבר את מהירות האור עם מהירות תווך כלשהו. מסתבר שכאשר מוותרים על ההנחה שלאור יש פריווילגיה (שמהירותו איננה קשורה במהירות מערכת כלשהי), מקבלים תורת יחסות הרבה יותר מושלמת הכוללת גם את המשמעות הפיזיקלית של החומר האפל והאנרגיה האפלה, ועוד תופעות רבות אחרות.

פרופ' סוליימן מניח שחוקי הפיזיקה זהים בכל המערכות האינרטיות ואין עדיפות לשום מערכת. בהנחה שהאינפורמציה בין המערכות האינרטיות עוברת באמצעות אותות כלשהם, כל מערכת אינרטית A יכולה למדוד אירועי מיקום וזמן שקורים במערכת B על ידי קליטת אותות שנפלטו ממערכת B. האותות האפקטיביים להעברת אינפורמציה הם קרינות אלקטרומגנטיות כגון רדיו, אור, קרני גאמה וכד', כנראה גם גלי כבידה. אותות אלה עוברים במהירות אופיינית למדיום שבו הם עוברים. בחלל האותות האלה עוברים במהירות של כ-300,000 ק"מ לשנייה. ראוי לציין שחייבים להביא בחשבון לא רק את המרחק בין המערכות אלא גם את המהירות היחסית ביניהן. אם ידועים אורכי הגל שנפלטו ממערכת B (למשל ספקטרום של מימן) ניתן לקבוע את מהירות ההתקרבות או ההתרחקות בין המערכות על ידי אפקט דופלר.

כמו במודל של איינשטיין כך גם במודל של פרופ' סוליימן מערכת A תמדוד מרווחי מיקום וזמן שונים מאלה המדודים בתוך מערכת B אך הנוסחאות לשינויים אלה הן שונות. יש לציין שבמהירויות יחסיות עד כחמישית מהירות האור, המודל של פרופ' סוליימן מתלכד עם מודל איינשטיין. השימוש במודל של פרופ' סוליימן עתיד לשפר את ביצועי ה-GPS.

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Email

6 תגובות

  1. על מודל איינשטיין בוודאי שמעתי כמו כולם. על מודל סוליימן למדתי כעת לראשונה.

  2. גיורא ידידי,
    כיוון שלא שמעתי על פרופ. רמזי סולימן ועל תורתו המתקדמת גיגלתי עליו. הוא בכלל פרופסור אמריטוס לפסיכולוגיה ואין שם איזכור לכך ש"שיפר" את תורת היחסות בצורה שנראית טריביאלית. האם תוכל לציין את מקור האינפורמציה שהבאת כאן?
    תודה.

    1. מתימטיקה היא לא מדע, אלא שפת המדע. אין "ממצאים" מתמטיים…

  3. האם דעתו של סוליימן מקובלת ונלמדת בעולם בהיקף משמעותי?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

פרסום תגובה מהווה הסכמה לתנאי השימוש באתר.
התגובות יפורסמו לפי שיקול דעת העורך.

עשוי לעניין אותך

תמונה של אורית

שינון ולא יותר

הערכת הלמידה בישיבות על פי הטקסונומיה של בלום

תמונה של יגאל

חרקירי מודרני

הדרגים הפוליטי והביטחוני חייבים לקחת אחריות אמיתית

דילוג לתוכן