عرض مصدر تمدد الزمن الثقالي

'''تمدد الزمن الثقالي (بفعل الجاذبية)''' هو شكل من أشكال [[تمدد الزمن]]، حيث يتمدد الزمن ويحدث فرق فعلي في الزمن الفاصل بين حدثين عندما يتم قياس هذا الزمن بواسطة مراقبين يرون الحدث من مسافات مختلفة عن الكتلة ذات الجاذبية. كلما قلت المسافة عن مصدر الجاذبية (كلما كانت الساعة أقرب إلى مصدر الجاذبية) زاد بطء مرور الزمن، كلما ابتعدت الساعة عن مصدر [[جاذبية (توضيح)|الجاذبية]] زادت سرعة مرور الزمن. [[ألبرت أينشتاين]] كان أول من توقع هذا التأثير في نظريته عن [[نظرية النسبية|النسبية]] وتم إثبات ذلك من ذلك الحين عبر تجارب [[النسبية العامة]].<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Relativity : the Special and General Theory|مسار= http://www.gutenberg.org/ebooks/5001|تاريخ=01/02/2004|مكان=Methuen & Co Ltd, 1920|مؤلف1=Albert|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190821055605/http://www.gutenberg.org:80/ebooks/5001|تاريخ أرشيف=2019-08-21}}</ref>

أُثبت ذلك عن طريق ملاحظة أن [[ساعة ذرية|الساعات الذرية]] عند وضعها على ارتفاعات مختلفة، بالتالي جاذبية مختلفة، ستبدأ كل ساعة منها بإظهار زمن مختلف عن الأخرى. الاختلافات الحاصلة في التجارب التي تحصل على الأرض صغيرة جداً، حيث تقاس الاختلافات في قياس الزمن بالنانوثانية.

باتباع الفكرة ذاتها، بالنسبة لعمر الأرض الذي يبلغ مليارات السنين، عمر أعماق الأرض أقل بسنتين ونصف من سطحها.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=The young centre of the Earth|مسار= https://arxiv.org/abs/1604.05507|صحيفة=European Journal of Physics|تاريخ=2016-05-01|issn=0143-0807|صفحات=035602|المجلد=37|العدد=3|DOI=10.1088/0143-0807/37/3/035602|الأول=Ulrik I.|الأخير=Uggerhoj|الأول2=Rune E.|الأخير2=Mikkelsen|الأول3=Jan|الأخير3=Faye|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200111185407/https://arxiv.org/abs/1604.05507|تاريخ أرشيف=2020-01-11}}</ref>

لكي نرى آثار أكبر من ذلك فإن الأمر يتطلب أن نبتعد مسافات أبعد عن الأرض، أو عن أي جرم سماوي ذا جاذبية عالية.

ألبرت آينشتاين كان أول من ذكر مفهوم تمدد الزمن بفعل [[جاذبية (توضيح)|الجاذبية]] في عام 1907 كنتيجة لتطبيق [[النسبية الخاصة|نظرية النسبية الخاصة]] على [[إطار مرجعي|الأطر المرجعية المتسارعة]] (الأجسام السماوية التي تتسارع حركتها ولا يمكن قياس سرعتها). تم تأكيد وجود تمدد زمني بفعل الجاذبية لأول مرة مباشرة من خلال [[تجربة باوند-ريبكا|تجربة Pound-Rebka]] في عام 1959.

== تعريف ==
الساعات التي توضع بعيداً عن الأجرام الضخمة (في مجال جاذبي واسع) تجري بشكل أسرع، بينما الساعات التي تقع على مقربة من الأجرام الضخمة تسير بشكل أبطأ. على سبيل المثال: باعتبار عمر الأرض (4.6 بليون سنة) ستكون ساعة موضوعة بشكل ثابت على ارتفاع 9000 متر من سطح البحر متقدمة بـ 39 ساعة عن ساعة أخرى موضوعة على سطح موازي لسطح البحر.  هذا لأن تمدد الزمن الثقالي يتضح في [[إطار مرجعي|الأطر المرجعية المتسارعة]]، بفضل [[مبدأ التكافؤ]] في مجال [[جاذبية]] الأجرام السماوية الضخمة.

== خصائص مهمة لتمدد الزمن بفعل الجاذبية ==

* بحسب [[النسبية العامة|نظرية النسبية العامة]]، تمدد الزمن بفعل الجاذبية مرتبط بوجود إطار مرجعي متسارع. بالإضافة لذلك، فإن كل الظواهر الملموسة اللي تتعرض لظروف متشابهة تواجه تمدد زمن بفعل الجاذبية بالمقدار نفسه، وذلك بحسب مبدأ التكافؤ في نظرية النسبية العامة.
* [[سرعة الضوء]] في أي مكان تساوي c من منظور المراقب الموجود في هذا المكان. بمعنى أن لكل منطقة متناهية الصغر في ال[[زمكان]] وقتها الخاص، لكن سرعة الضوء في ذلك المكان ستكون دائماً c. وستكون دائماً كذلك سواءً كان هنالك مراقب أم لم يكن.
* يوجد هنالك تمدد زمني من الممكن قياسه لل[[فوتون]]ات الصادرة عن الأرض، التي تنثني حول الشمس، ثم تسافر إلى الزهرة، ثم تعود إلى الأرض في نفس المسار.
* في هذا المثال، لا يوجد إخلال بثبات سرعة الضوء، كل مراقب يراقب سرعة الفوتونات في منطقته سيرى أن سرعتها هي c، لكن الضوء الناتج عن المراقب ستكون سرعته أثناء انتقاله حول الشمس مختلفةً عن c.

== التجارب المثبتة ==
[[ملف:Orbit_times.svg|بديل=|يمين|تصغير|ساعات الأقمار الصناعية تقل سرعتها بسبب سرعة دورانها، لكن تتسارع لبعدها عن مجال جاذبية الأرض]]
تم قياس التمدد الزمني بفعل الجاذبية بتجارب استعملت فيها ساعات ذرية على متن طائرات.

الساعات اللآتي على الطائرات أسرع قليلاً من الساعات على سطح الأرض. هذا الأمر له تأثير كافي لكي يجعل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية [[نظام التموضع العالمي|GPS]] تحتاج لتصحح القراءة التي تصدرها ساعاتها في الأقمار الصناعية لتتفق مع الساعات على سطح الأرض.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Simply Einstein: Relativity Demystified|مسار= https://books.google.com/books?id=OUJWKdlFKeQC&pg=PA216|ناشر=W. W. Norton & Company|تاريخ=2003|ISBN=978-0-393-05154-4|لغة=en|مؤلف1=Richard|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200228195514/https://books.google.com/books?id=OUJWKdlFKeQC&pg=PA216|تاريخ أرشيف=2020-02-28}}</ref>

كما أنه تم -مختبرياً- إثبات تمدد الزمن الحاصل عن اختلاف ارتفاع الساعات حتى في مسافة تقل عن 1 متر.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=Optical Clocks and Relativity|لغة=en|الأول4=D. J.|الأخير3=Rosenband|الأول3=T.|الأخير2=Hume|الأول2=D. B.|الأخير=Chou|الأول=C. W.|DOI=10.1126/science.1192720|مسار= https://science.sciencemag.org/content/329/5999/1630|العدد=5999|المجلد=329|صفحات=1630–1633|PMID=20929843|issn=0036-8075|تاريخ=2010-09-24|صحيفة=Science|الأخير4=Wineland|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191017010527/https://science.sciencemag.org/content/329/5999/1630|تاريخ أرشيف=2019-10-17}}</ref>

== انظر أيضاً ==
[[النسبية العامة]].

[[النسبية الخاصة]].

[[موجة ثقالية|الموجات الثقالية.]]

[[مفارقة التوأم]].

[[تجربة كيتينج - هافيليه]]

[[انزياح أحمر جذبوي]]

[[تمدد الزمن]]

== المراجع ==
{{مراجع|30em}}

{{شريط بوابات|علوم|الفيزياء}}

[[تصنيف:تأثيرات الجاذبية]]
[[تصنيف:نظرية النسبية]]