(متن سخنرانی اینشتین در 14 دسامبر 1922 در دانشگاه كیوتو )
صحبت از اینكه چگونه به اندیشه ی نظریه ی نسبیت دست یافتم ، آسان نیست؛ پیچیدگی هایپنهان بسیار فكر مرا بر می انگیخت ؛ و تاثیر هر فكر در مراحل مختلف رشد این اندیشه متفاوتبود. در اینجا نه به ذكر آنها خواهم پرداخت و نه مقالاتی را بر خواهم شمرد كه در این موضوعنوشته ام . بلكه به اختصار تحول فكر خود را كه مستقیما به این مساله مربوط می شود شرحخواهم داد .
یش از 18 سال پیش ، فكر بسط نظریه ی نسبیت برای نخستین بار در من پیدا شد . گر چهدقیقا نمی توانم بگویم كه این فكر از كجا به ذهنم راه یافت ؛ اما یقین دارم كه به مسالهنورشناختی اجسام متحرك مربوط میشد . نور در دریای اثیر منتشر می شود كه كه زمین نیز درآن حركت می كند . به بیان دیگر ، اثیر نسبت به زمین حركت میكند .
به عبث كوشیدك كه قرینه ی آزمایشی روشنی برای سیلان اثیر در نوشته های فیزیك بیابم . آنگاه خواستم كه خودسیلان اثیر نسبت به زمین یا به عبارت دیگر حركت زمین را ثابت كنم . وقتی كه سخت در اندیشهی این مساله بودم ، هیچ شكی نسبت به وجود اثیر یا حركت زمین از میان آن نداشتم.
به آزمایش زیر كه در آن دو ترموكوپل به كار می رود فكر كردم: آینه هایی را چنان قرار دهید كه نوریك چشمه ی تنها ، در 2 امتداد متفاوت از آنها منعكس شود ، یكی موازی حركت زمین و دیگریمواز ی و مختلف الجهت با آن .اگر فرض شود كه دو تابه ی منعكس شده اختلاف انرژی وجوددارد ، این اختلاف انرژی را می توان با استفاده از دو ترموكوپل به كمك گرمای ایجاد شده اندازهگرفت . اگر چه فكر اصلی این آزمایش خیلی شبیه آزمایش مایكلسن است ، من لین آزمایش رابه بوته ی آزمایش ننهادم .
در همان سال های دانشجویی كه به این مساله می اندیشیدم ، از نتیجه ی حیرت آور زمایشمایكلسن مطلع شدم .
دیری نگذشت كه به این نتیجه رسیدم : اگر نتیجه ی پوچ آزمایشمایكلسن را واقعیتی بشماریم ف تصوری كه از حركت زمین نسبت به اثیر داریم ، نادرستخواهد بود . این نخستین راهی بود كه مرا به نظریه ی نسبیت خاص رهنمون شد . از ان پسمعتقد شده ام كه گرچه زمین به دور خورشید می گردد ، ولی حركت آن را با هیچ آزمایشنورشناختی نمی توان ردیابی كرد .
فرصتی یافتم كه رساله ی 1895 لورنتس را بخوانم . او در مساله ی الكترودینامیك بحث كرده بودو ان را به طور كامل تا تقریب {مرتبه ی } اول ، یعنی با چشم پوشیدن از v/c ( v تقسیم بر c )حل كرده بود . در اینجا v سرعت حركت متحرك و c سرعت نور است .
آنگاه كوشییدم كه ازمایشفیزو را بر اساس این فرض كه معادلات لورنتس برای الكترون ، باید هم در چارچوب مرجع جسممتحرك و هم در چارچوب مرجع خلا ( كه بدوا توسط لورنتس بررسی شده بود برقرار باشد ،بررسی كنم . در آن زمان عقیده ی راسخ داشتم كه معادلات الكترودینامیك ماكسول و لورنتسدرستند . به علاوه این فرض كه معادلات الكترودینامیك باید در چارچوب مرجع جسم متحرك صدقكندبه مفهوم ناوردا بودن سرعت نور می انجامد كه ناقض قاعده ی جمع سرعت ها درمكانیكاست .
چرا این دو مفهوم ناقض یكدیگرند ؟ بر من آشكار شد كه حل این دو مشكل براستی دشواراست . تقریبا یكسال را به عبث صرف جرح و تعدیل اندیشه ی لورنتس كردم به این امید كه اینمساله را بگشایم .بر حسب تصادف ، یكی از دوستانم در برن ( میشل بسو) مرا یاری كرد . روزی كه با این مسالهدر ذهن نزد او رفتم ، روز زیبایی بود . صحبت را چنین آغاز كردم : این اواخر به مساله یدشواریمشغول بوده ام . امروز آمده ام تا با هم به جنگ آن برویم. در جنبه های مختلف مسالهبحث كردیم . ناگهان در یافتم كه مفتاح مساله دركجاست .
روز بعد نزد او بازگشتمو بی آنكه حتیسلام كنم ، گفتم:« متشكرم ، من مساله را به طور كامل حل كرده ام .» راه حل من تحلیلمفهوم زمان بود . زمان را نمی توان به صورت مطلق تعریف كرد ، و میان زمان و سرعت علامترابطه ای ناگسستنی وجود دارد . به یاری این مفهوم توانستم برای نخستین بار همه یمشكلات را به طور كامل حل كنم .
پنج هفته ی بعد نظریه ی نسبیت خاص كامل شده بود .در این شكی نداشتم كه نظریه ی جدید از دیدگاه فلسفی معقول است. پی بردم كه نظریه ی جدید با نظر ماخ توافق دارد . بر خلاف نظریه ی نسبیت عام كه كه نظر ماخ را شامل می شود ، تحلیل ملخ فقط پیامدهایی نامستقیمدر نظریه ی نسبیت خاص داشت .
بدین طریق بود كه نظریه ینسبیت خاص آفریده شد.
فكر نظریه ی نسبیت عام نخستین بار دو سال بعد در سال 1907 در ذهنم پیدا شد . این فكرناگهان به ذهنم خطور كرد . از نظریه ی نسبیت خاص راضی نبودم ، زیرا این نظریه به چارچوبهای مرجعی مربوط می شد كه با سرعت ثابت نسبت به یكدیگر حركت می كردن، آنها را نمی شد درمورد حركت عام یك دستگاه مرجع به كاربست . كوشیدم تا این محدودیت را بر طرف سازم و میخواستم تا مساله را برای حالت كلی تدوین كنم .
در 1907 یوهانس اشتراك از من خواست تا مقاله ای درباره ی نظریه ی نسیبت خاص برایسالنامه ی یاربوخ در رادیو آكتیوتت بنویسم . در ضمن نوشتن مقاله متوجه شدم كه همه یقوانین طبیعی را ، جز قانون گرانش می توان در چارچوب نظریه ی نسبیت خاص مورد بحث قرارداد . می خواستم به دلیل این امر پی ببرم ولی نتوانستم به راحتی به این هدف دست یابم.
نكته ی زیر از همه نامقبولتر بود : گرچه از نظریه ی نسبیت خاص رابطه ی میان ماند و انرژی صریحا بدست می آمد ولی در این نظریه رابطه ی میان ماند و وزن یا انرژی میدان گرانشیبروشنی توضیح داده نمی شد . احساس می كردم كه حل این مساله در چارچوب نظریه نسبیتخاص میسر نیست.
گشایش كار را روزی به ناگهان دریافتم . پشت میز خود در اداره یثبت علائم و اختراعات در برننشسته بودم . ناگهان فكری به ذهنم گذشت : اگر كسی آزادانه سقوط كند ، وزن خود را حسنمی كند . یكه خورده بودم . این آزمایش ذهنی ساده اثری عمیق بر من نهاد و مرا به نظریه یگرانش رهنمون شد . دنباله ی این فكر را گرفتم . كسی كه سقوط می كند دارای شتاب است.
پس آنچه حس می كند و درباره اش فكر می كند در چارچوب مرجع شتابدار واقع می شود . بر آنشدم تا نظریه ی نسبیت را در چارچوب مرجع شتابدار بسط دهم . حس كردم كه با این كار می توانم در عین حال مساله ی گرانش رانیز حل كنم . . كسی كه در حال سقوط است وزن خود راحس نمی كند ، زیرا در چارچوب مرجع او میدان گرانشی جدیدی وجود دارد كه میدان گرانشیزمین را خنثی می كند . در چارچوب مرجع شتابدار به میدان گرانشی جدیدی نیاز است.
در آن زمان نتوانستم مساله را به طور كامل حل كنم . هشت سال طول كشید تا سرانجامتوانستم به جواب مساله دست پیدا كنم. در این سالها جوابهای ناقصی برای این مساله بدستآوردم.
ارنست ماخ بر این اندیشه اصرار می ورزید كع دستگاه هایی كه نسبت به یكدیگر شتاب دارندباهم معادلند. این اندیشه با هندسه ی اقلیدسی در تضاد است . زیرا در چارچوب مرجع شتابدار، هندسه ی اقلیدسی را نمی توان به كار برد. توصیف قوانین فیزیكی بدون ارجاع به هندسهمانند بیان افكار بدون استفاده از كلمات است . برای بیان منظور خود به لغات احتیاج داریم !
تا سال 1912 حل نشده ماند؛ آنگاه این فكر به ذهنم خطور كرد كه ممكن است نظریه ی سطوح كارل فردریش گاوس مفتاح معما باشد . دریافتم كه مختصات سطحی گاوس برای فهم اینمساله بسیار با معنی است . تا آن زمان نمی دانستم كه برنهارد ریمان 0 كه شاگرد گاوس بود )
شالوده ی هندسه را عمیقا بررسی كرده است. دست بر قضا ، درس هندسه ی كارل فردریشگایزر را در سالهای دانشجویی{در زوریخ } به یاد داشتم كه در آن نظریه ی گاوس بحث شده بود .پی بردم كه در این مساله شالوده های هندسه معنی فیزیكی عمیقی دارند .
وقتی كه از پراگ به زوریخ برگشتم دوست ریاضی دانم مارسل گروسمان منتظرم بود . او قبلا ،زمانی كه در اداره ی ثبت اختراعات برن كار می كردم و تهیه ی مقاله های ریاضی برایم دشواربود ، در فراهم كردن نوشته های ریاضی به من كمك كرده بود . نخست كارهای كورباستر وگرگوریو ریچی و سپس كار ریمان را به من یاد داد . این مطلب را با او در میان نهادم كه آیا می تواناین مساله را با استفاده از نظریه ی ریمان ، یا به عبارت دیگر با استفاده از مفهوم ناوردایی جزءخط حل كرد .
در سال 1912 با هم در این موضوع مقاله ای نوشتیم ولی نتوانستیم معادلاتصحیحگرانش را به دست آوریم . معادلات ریمان را بیشتر مطالعه كردم تا ببینم چرا نتایج مطلوباز این راه بدست نمی آید .
پس از دو سال تلاش پی بردم كه در محاسباتم دچار اشتباهاتی شده ام . به معادله ی اصلی كهدر آن از نظریه ی ناوردایی استفاده شده بود بازگشتم و كوشیدم كه معادلات درست رابنویسم پس از دو هفته این معادلات درست در برابر دیدگان من بودند .
در موذد كارهایم پس از 1915 می خواهم فقط به مساله ی كیهانشناسی اشاره كنم . اینمساله به هندسه ی جهان و به زمان مربوط می شود . شالوده ی این مساله از نظریه ی كرانهای نظریه ی نسبیت عام و بحث مساله یماند توسط ماخ نشات می گیرد . اگر چه اندیشه یماخ درباره ی ماند را به درستی نمی فهمیدم ، تاثیر او بر افكار من عظیم بود .
مساله ی كیهانشناسی رابا اعمال ناوردایی بر شرایط كرانه ای معادلات گرانش حل كردم سرانجام ، جهان را دستگاهی بسته شمردم و كرانه را حذف كردم . حاصل آنكه ماند به صورتخاصیتی از ماده ی در حال كنش متقابل آشكار می شود . و اگر ماده ی دیگری وجود نداشتهباشد كه با آن به كنش متقابل بپردازد ، ماند صفر میشود . به گمان من با این نتیجه ، نظریه ینسبیت عام را می توان از نظر معرفتشناختی به وجهی رضایتبخش فهمید .
این گزارش تاریخی كوتاهی از افكاری است كه من در ابداع نظریه ی نسبیت داشته ام.
( با استفاده از كتاب فیزیك و واقعیت ترجمه ی استاد محمد رضا خواجه پور)
نقل از : هوپا