באדיבות וויקיפדיה
לאחר שתיאר את תורת היחסות הפרטית, החליט איינשטיין לכלול את כוח הכבידה במסגרתה. תורת היחסות הפרטית עוסקת בגופים הנעים במהירות יחסית קבועה. תורת היחסות הכללית היא הישג גאוני המרחיב את הדיון לתנועה לא אחידה מכל סוג שהוא. איינשטיין התחיל לחשוב על צירוף מקרים מפתיע. מסה אינרציאלית היא ההתנגדות שגוף יוצר לכל שינוי במהירותו. זהו גודל קבוע של כמות חומר והוא אינו תלוי במיקום הגוף במרחבי החלל. בכל מקום קיימת אותה מסה והגוף מתנגד לכל שינוי במהירותו כמו גוף ארצי. נראה כי כוח הכבידה הפועל על גוף, או משקל הגוף, משתנה בהתאם לסביבה. המשקל תלוי בשדה הכבידה המקומי – לגוף הנמצא במסלול סביב הארץ או בחלל הרחוק אין משקל וכוח הכבידה הפועל עליו שווה אפס. בכל פעם שאנו מודדים כוח כבידה ומסה התמדתית על פני כדור הארץ, מתקבלות תוצאות זהות בדרגת דיוק גבוהה מאוד. ניוטון וגלילאו לא ידעו כיצד לפרש את צירוף המקרים הזה. איינשטיין הבחין במשמעות עמוקה יותר.
בעודו יושב במשרד הפטנטים בברן עלתה בדעתו של איינשטיין "המחשבה המאושרת ביותר בחיי": הוא הבין שאדם הנופל נפילה חופשית לא ירגיש את משקלו האישי. כלומר, הוא הבין שתאוצה הנגרמת על ידי כוח הכבידה והתאוצה הנגרמת על ידי כוח כלשהו הן תאוצות שקולות. כוח המשיכה אינו שונה מכל כוח אחר.
דמיינו שאתם נמצאים במעלית אטומה ומרגישים את המשקל הרגיל שלכם. האם תוכל לתכנן ניסוי כלשהו שיגיד לך האם אתם מאיצים בחלל בתאוצה של 9.8 מטר לשנייה בריבוע – תאוצת הכבידה של כדור הארץ – או שאתם נמצאים במנוחה על פני כדור הארץ? לא ניתן לתכנן ניסוי שכזה! בשני המקרים הייתם מרגישים את המשקל הרגיל שלכם. אם תפילו תפוח תאוצתו כלפי הקרקע תהייה התאוצה המוכרת לכם. במצב אחד כוח המשיכה מאיץ את התפוח לכיוון הרצפה ובמקרה השני כוח חיצוני גורם לרצפה להאיץ כלפי מעלה כלפי התפוח. עכשיו בואו נבחן את המחשבה המאושרת של איינשטיין. דמיינו שאתם נמצאים במעלית אטומה וחשים חוסר משקל. האם תוכל לתכנן ניסוי כלשהו, שיגיד לך אם אתם משייטים בחלל או צוללים בנפילה חופשית לעבר כדור הארץ? שוב התשובה שלילית! בשני המקרים תפוח שלידכם היה צף בחופשיות במרחב.
באדיבות וויקיפדיה
איינשטיין בנה את התיאוריה שלו סביב התובנה, שלא ניתן להבחין בתאוצה שנוצרת כתוצאה מפעולת כוח הכבידה או בגלל פעולתו של כוח אחר. לתורת היחסות הכללית היו השלכות מרחיקות לכת על הדרך שבה אנו חושבים על היקום. השפעות של תורת היחסות הפרטית באות לידי ביטוי כאשר מאיצים גופים קרוב למהירות האור. לדוגמא: דחיסת החלל או האטה הולכת וגדילה. השפעות אלה חייבות לחול גם על גופים הנעים בשדות כבידה חזקים. על פי תורת היחסות הכללית, כוח המשיכה מעוות את המרחב והזמן, וגורם למרחב להתעקם ולזמן להאט. המרחב והזמן קשורים זה בזה. תפיסת כוח הכבידה של איינשטיין שונה בתכלית מהתמונה הניוטונית המסורתית. כמו בתורת היחסות הפרטית, התוצאות של תורת היחסות הכללית לרוב אינן אינטואיטיביות. בעוד שניוטון הניח שהזמן והמרחב מוחלטים ואחידים, תורת היחסות הכללית צופה שכל מסה משנה את תכונות הזמן והמרחב סביבה. חוקיות זו משתרעת על פני היקום כולו.
תחזית נוספת של תורת היחסות הכללית היא ששעונים מאטים בכבידה חזקה באותה דרך שבה הם מאטים כאשר הם נמצאים במהירות גבוהה בחלל. בבדיקות שנערכו התברר כי שעונים אטומיים פועלים לאט יותר סמוך לפני כדור הארץ מאשר בחלקו העליון של בניין גבוה, שם כוח הכבידה חלש במעט. בחלל, מצאנו כי עיוות הכבידה של החלל מאט אור שעובר ליד השמש בכ- 250 מיליוניות שנייה.
תורת היחסות הכללית צלחה את כל מבחני התצפית בכל תחומי הספקטרום האלקטרומגנטי. מרבית הבדיקות עד כה בוצעו בסביבת כבידה חלשה יחסית של מערכת השמש, שם ההשפעות של חלל המעוות מעטות. התופעה שהובילה לראשונה להתנגשות עם התיאוריה של ניוטון היא התנועה של הנקודה הקרובה ביותר במסלול התנועה של פלנטת מרקורי סביב השמש – הפריהליון. התזוזה של פריהליון קטנה מאוד, רק 0.5 שנית-קשת בשנה. מכיוון שאיינשטיין הראה שלקרינה יש מסה שקולה, הרי שהאור צריך להגיב לכוח המשיכה, בדיוק כמו שחלקיקים בעל מסת מנוחה מגיבים. פוטונים החולפים ליד גוף מסיבי מאיטים ויוצרים הסחה לאדום, הנובעת מפעולת כוח הכבידה. אפקט שנגרם מפני שהפוטונים מאבדים אנרגיה בזמן שהם יוצאים מ"בור הכבידה". ההסחה לאדום הנובעת מכבידת השמש מגיעה לכדי 0.0002% בלבד, אך היא ברת מדידה.
אור הכוכב מוסח מעט כשהוא עובר קרוב גוף מסיבי כמו השמש. התיאוריה של איינשטיין זכתה לראשונה לאשרור פומבי, ולהסכמה רחבה לאחר מסע מחקר, שבחן את ליקוי השמש ב- 1919, שתוצאותיו אישרו את ההסחה של אור הכוכב הוסח בדיוק במידה שצפתה תורת היחסות הכללית. מרבית הפיזיקאים היו דרוכים וציפו בכיליון עיניים להודעה על תוצאות הניסוי. אך איינשטיין הלך לישון רגוע; הוא היה בטוח לחלוטין שתורת היחסות הכללית שלו נכונה. בסוף המאה העשרים שימשו פולסרים כשעונים מדויקים לאישור תחזיות של תורת היחסות הכללית, וכתוצאה מכך הוענק פרס נובל לפיזיקה ב- 1993 לג'וזף טיילור וראסל הולזה.
בהמשך חייו, חרג שמו של איינשטיין מעבר לגבולות הפיזיקה וחקר החלל, הוא הפך למדען המפורסם ביותר בעולם. הוא צוטט בעיתונים והופיע על שערים של כתבי-עת. הציעו לו לכהן כנשיא מדינת ישראל החדשה (אך הוא סירב). הוא התאמץ לפעול במלוא יכולתו כנגד פיתוח נשק גרעיני. עם זאת, לעתים קרובות הוא אמר שהזמנים המאושרים ביותר בחייו היו כאשר היה פקיד זוטר במשרד הפטנטים בברן או כסטודנט צעיר, החולם בהקיץ בבתי הקפה של ציריך. והכי חשוב, איינשטיין מעולם לא איבד את תחושת הסקרנות השובבה, שהובילה אותו לתובנות כה אדירות ביחס למרחב ולזמן.
Author: Chris Impey