ركوب شعاع الضوء (1895)
في سن الـ 16، تخيل أينشتاين ملاحقة شعاع ضوئي بسرعة الضوء. ماذا ستشاهد؟ وفقاً لمعادلات ماكسويل، يجب أن يرى المراقب الساكن موجة كهرومغناطيسية متجمدة، لكن معادلات ماكسويل لا تقبل مثل هذا الحل. ظل هذا التناقض يطارد أينشتاين لمدة 10 سنوات، حتى أدرك الحل: لا يمكنك السفر بسرعة الضوء لأن الزمن والطول يتحولان بطريقة تجعل سرعة الضوء ثابتة دائماً (c) لجميع المراقبين. وأصبح هذا أساس النسبية الخاصة.
المصعد الساقط (حوالي 1907)
أكثر أفكار أينشتاين سعادة: الشخص الذي يسقط سقوطاً حراً داخل مصعد لا يمكنه معرفة ما إذا كان يسقط في مجال جاذبية أو يطفو في فضاء فارغ. الجاذبية والتسارع غير قابلين للتمييز محلياً، وهو ما يعرف بمبدأ التكافؤ. من هذه التجربة الفكرية، أمضى أينشتاين 8 سنوات في تطوير رياضيات الزمكان المنحني: النسبية العامة.
مفارقة التوأم
تتنبأ النسبية الخاصة بأن التوأم الذي يسافر بسرعة تقارب سرعة الضوء في رحلة ذهاب وإياب يشيخ أقل من التوأم الذي يبقى في المنزل، حيث تتباطأ الساعات المتحركة. يبدو هذا متناقضاً لأن كل توأم يرى الآخر يتحرك. الحل هو أن التوأم المسافر يخضع لتسارع (تغيير في الاتجاه)، مما يكسر التماثل. هذا التباين حقيقي وقد تم تأكيده تجريبياً باستخدام الساعات الذرية.
عشرون سؤالاً وثماني دقائق على الساعة، ونسبة مئوية مقاسة مقابل كل من خاضه. دون تسجيل.
اخوض اختبار الذكاء →EPR (1935)
نشر أينشتاين وبودولسكي وروزن تجربة فكرية تجادل بأن ميكانيكا الكم يجب أن تكون غير مكتملة: إذا تفاعل جسيمان ثم انفصلا، فإن قياس أحدهما يؤثر لحظياً على ما يمكننا معرفته عن الآخر، بغض النظر عن المسافة. إما أن ميكانيكا الكم غير مكتملة (وجود متغيرات خفية) أو أن شيئاً ما يسافر أسرع من الضوء. فضل أينشتاين المتغيرات الخفية. أظهرت مبرهنة بيل (1964) والتجارب اللاحقة أن المتغيرات الخفية (من النوع المحلي الذي فضله أينشتاين) لا يمكن أن توجد.
الأسئلة الشائعة
ما هي أهم تجربة فكرية لأينشتاين؟
وصف أينشتاين 'أفكاره الأسعد' بأنها تخيل رجل يسقط بحرية في مصعد، ولا يستطيع الشعور بالجاذبية. هذا المبدأ - مبدأ التكافؤ - الذي ينص على أن الكتلة الثقالية والقصورية متطابقتان، وأن الجاذبية غير قابلة للتمييز محلياً عن التسارع، أصبح حجر الأساس للنسبية العامة.
ما هي مفارقة التوأم؟
مفارقة التوأم هي تجربة فكرية يسافر فيها أحد التوأمين بسرعة تقارب سرعة الضوء في رحلة ذهاب وإياب بينما يبقى الآخر في المنزل. تتنبأ النسبية بأن التوأم المسافر يشيخ بشكل أقل. تبدو المسألة متناقضة لأن كل منهما يرى الآخر متحركاً، لكن تسارع التوأم المسافر (تغيير الاتجاه) يكسر التماثل ويجعل الشيخوخة غير المتكافئة حقيقية وقابلة للقياس.
ما هي مفارقة EPR؟
جادلت مفارقة EPR (أينشتاين-بودولسكي-روزن) عام 1935 بأن ميكانيكا الكم يجب أن تكون غير مكتملة: القياسات على الجسيمات المتشابكة تبدو وكأنها تؤثر لحظياً على بعضها البعض مهما كانت المسافة. اعتقد أينشتاين أن هذا يتطلب متغيرات خفية تجعل ميكانيكا الكم غير مكتملة. أظهرت مبرهنة بيل عام 1964 والتجارب اللاحقة أن المتغيرات الخفية المحلية لا يمكنها تفسير الارتباطات الكمومية، وأن التشابك الكمومي حقيقي.