تعريف الزمكان

تعريف الزمكان

الزمكان (بالإنجليزية: Spacetime) هو نموذج مفاهيمي يجمع بين الأبعاد الثلاثة للفضاء مع البعد الرابع للزمن، ووفقاً لأقوى النظريات الفيزيائية الحديثة فإنّ الزمكان يُبيّن التأثيرات النسبية غير الطبيعية التي تنشأ عند السفر بالقرب من سرعة الضوء، بالإضافة لحركة الأجسام الضخمة في الكون، وقد طوّر هذه الفكرة العالم الفيزيائي الشهير "ألبرت أينشتاين" كجزء من نظريته النسبية، وقبل ذلك ظهرت نظريات مختلفة لشرح الظواهر الفيزيائية منها: قوانين نيوتن للفيزياء التي تصف حركة الأجسام الضخمة، بالإضافة للنماذج الكهرومغناطيسية ل جيمس ماكسويل التي شرحت خصائص الضوء.

تفسير نموذج الزمكان

افترض العلماء سابقاً عدم وجود صلة بين المكان والزمان، واعتبروا الفضاء المادي سلسلةً ثلاثية الأبعاد مُسطّحة، ولكن بناءً على النظرية النسبية ل أينشتاين فإنّ نموذج الزمكان رباعي الأبعاد يتضمّن تأثيرات الجاذبية، إذ لم تُعتبر الجاذبية على أنّها قوة ولكنّها سبباً لانحراف الزمكان، ممّا يعني أنّ نموذج الزمكان منحنياً وليس مسطحاً، حيث تكون مسارات الجسيمات عبارة عن خطوط مستقيمة في نظام إحداثيات، وهو ما عُدّ امتداداً لمفهوم ريمان عن الفضاء المنحني، إذ يتبع الجسم خطاً عالمياً يُشبه الطريقة التي تتحرك فيها كرة البلياردو على مسار مُحدّد من سطح مائل.

ما هو نسيج الزمكان؟

في البداية تصوّر العلماء أنّ الفضاء عبارة عن فسيفساء تتألّف من قطع صغيرة من الفضاء، وافترضوا أنّه عند تكبيرها سيُرى شيئاً شبيهاً برقعة الشطرنج، ولكنّ ذلك قد يختلف مع مرور الضوء بسرعة كبيرة وباتجاهات مختلفة وواسعة، لذا فإنّ العلماء دعموا فكرة العلائقية التي اكتشفها الفيلسوف الألماني "غوتفريد لايبنتس"، والتي تنصّ على أنّ الفضاء ينشأ من نمط معين من الارتباطات بين الكائنات، ممّا يعني أنّ الفضاء يتألّف من قطع من الصور المجتمعة معاً وِفقاً للخصائص المتشابهة، فمثلاً الألوان القريبة من بعضها تكون في مكان قريب، والمختلفة تنفصل بصورة مبدئية، وتتصل العلاقات على شكل شبكة اعتماداً على أنماط معينة من الاتصال المرتبطة بمبادئ فيزيائية مثل ميكانيكا الكم وغيرها.

العلاقة بين الزمكان والجاذبية

تُمثّل معادلات أينشتاين معادلات النسبية إلى جانب دراسة تأثيرات الجاذبية، حيث تُعدّ الجاذبية وِفقاً لنظرية أينشتاين انحناء الزمكان، كما أنّها انحناء الكون الذي تُسبّبه الأجسام الضخمة، والذي يُحدّد بدوره المسار الذي تسلكه هذه الأجسام.