تأليف: أ.د.همام غصيب
- نشرت النظرية النسبية عام 1905.
- المبدأ الفيزيائي الكائن وراء طاقة القنبلة الانشطارية (النووية) والقنبلة الاندماجية (الهيدروجينية) وطاقة الشمس والنجوم: هو مبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة المتمثل في:
الطاقة (الاجمالية) = الكتلة * مربع سرعة الضوء (E=MC2)
وهي العلاقة التي انتهى اليها ألبرت آينشتاين عام 1905 ولما يتجاوز ربيعه السادس والعشرين!
- الضوء في الفراغ ينتشر بسرعة 300 ألف كم/ثانية، أي عندما يدق قلبك دقة واحدة تقريبا" وتتحرك الأرض مسافة 30كم في دورانها حول الشمس، يكون الضوء قد قطع مسافة تعادل سبعة أضعاف محيط الأرض. والمدهش أن سرعة الضوء هذه في الفراغ _ تلك السرعة الهائلة لكن المحدودة_ تتسم بثبوت قاطع، فلا يمكن تسريع الضوء في الفراغ أو إبطاؤه، بخلاف الجسيمات المادية. صحيح أن سرعته تقل عند نفاذه في وسط مادي. لكنه يعاود الانتشار بالسرعة السابقة لمجرد خروجه للفراغ.
- نشرت النظرية النسبية عام 1905.
- المبدأ الفيزيائي الكائن وراء طاقة القنبلة الانشطارية (النووية) والقنبلة الاندماجية (الهيدروجينية) وطاقة الشمس والنجوم: هو مبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة المتمثل في:
الطاقة (الاجمالية) = الكتلة * مربع سرعة الضوء (E=MC2)
وهي العلاقة التي انتهى اليها ألبرت آينشتاين عام 1905 ولما يتجاوز ربيعه السادس والعشرين!
- الضوء في الفراغ ينتشر بسرعة 300 ألف كم/ثانية، أي عندما يدق قلبك دقة واحدة تقريبا" وتتحرك الأرض مسافة 30كم في دورانها حول الشمس، يكون الضوء قد قطع مسافة تعادل سبعة أضعاف محيط الأرض. والمدهش أن سرعة الضوء هذه في الفراغ _ تلك السرعة الهائلة لكن المحدودة_ تتسم بثبوت قاطع، فلا يمكن تسريع الضوء في الفراغ أو إبطاؤه، بخلاف الجسيمات المادية. صحيح أن سرعته تقل عند نفاذه في وسط مادي. لكنه يعاود الانتشار بالسرعة السابقة لمجرد خروجه للفراغ.
- السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء في سنة (أرضية) واحدة وتساوي 946* 1010كم (أي 946 وعشرة أصفار الى يمينها). وهذه مسافة صغيرة نسبيا" بلغة المقاييس الفلكية. ونحن اذ نسبر غور الفضاء السحيق انما نعود الى الماضي، فحينما ننظر الى نجم يبعد عنا مئة سنة ضوئية، نراه كما كان قبل مئة سنة.
- نشر غاليليو في عام 1632 كتابه: "حوار حول النظام الكونيين الرئيسيين": وقد ذكر أن مثلا" سواء أكانت السفينة ساكنة أو متحركة بسرعة منتظمة وسقطت صخرة من قمة صاري السفينة فإن المسار المقاس للصخرة الساقطة هو دائما" خط مستقيم رأسي. وبالتالي ثمة قانون طبيعي محدد (هو قانون السقوط الحر). وهو يبقى واحدا" في جميع الأطر المرجعية التي تختلف عن بعضها بعضا" فقط بسرعة ثابتة. وهذا بالضبط النسبية الغاليلية.
- أما نيوتن فقد خصص لمبدأ النسبية عبارة واحدة فقط في كتابه المبادىء (الأصول) هذا نصها: "تكون الحركات النسبية لجسمين في مكان (أو فضاء) محدد متماثلة، سواء كان المكان ساكنا" أو متحركا" بانتظام في خط مستقيم لا تشويه حركة دائرية".
إذا"، فقد اعتقد نيوتن بصحة مبدأ النسبية. بيد أن معضلة النسبية في واقع الأمر لم تكن محورا" رئيسيا" من محاور اهتمامه، وانما كان شغله الشاغل أن يبرهن أن الحركات الدائرية كانت مطلقة. إضافة الى فكرة مفهوم الزمان "المطلق والحقيقي والرياضي الذي ينساب بانتظام دونما ارتباط بأي شيء خارجي".
- لنعد ثانية الى مثل الصخرة الساقطة سقوطا" حرا" على متن سفينة تتحرك بسرعة منتظمة نسبة الى اليابسة. هب أن مراقبا" واقفا" على الشاطىء يرقب هذا الحدث... حدث السقوط الحر للصخرة. فماذا يرى؟ يرى أن مسار الصخرة يكون قطعا" مكافئا". لكن القوانين الميكانيكية (وتحديدا" قانون نيوتن الثاني) تبقى واحدة في كلا الإطاريين. إطار السفينة وإطار اليابسة. مثل هذه الأطر المرجعية التي تتحرك بسرعة منتظمة نسبة الى بغضها بعضا" تدعى أطرا" قصوريّة، لأن مبدأ القصور لغاليليو (أي قانون نيوتن الاول) يكون ساري المفعول فيها.
- إن الزمن في الميكانيكا النيوتنية مطلق، أي أن ثمة "ساعة كونية" وفقا" لتلك الميكانيكا، بمعنى أن الزمن المطابق لحدث ما هو نفسه في كل الأنظمة الإحداثية. أما الإحداثيات (أي المواضع) والسرعات فتكون مختلفة، وهي ترتبط ببعضها بعضا" عن طريق معادلات تحويلية تدعى الغاليلية.
* مفهوم الأثير وصعود نجم النظرية الموجية:
- ضمن اطار التصور الميكانيكي للكون الذي ابتدعه خيال ديكارت قبل ثلاثة قرون ونصف. فوفقا" لديكارت: "كل أجسام الكون المرئي إنما تتكون من ثلاثة أشكال للمادة، أشبه بالعناصر الثلاثة المميزة"... مادة الشمس والنجوم الثابتة، ومادة الفضاء ما بين المجرات، ومادة الأرض والكواكب والمذنبات.
أما مادة الشكل الثاني، فهي على حد تعبير ديكارت "تنقل الضوء عبر الفضاء ما بين المجرات".
لقد أطلق على هذا الوسط الذي يعمر الفضاء إسم "الأثير" أو "الأثير الضوئي" أو "الأثير الكوني".
* تاريخ مفهوم الأثير:
- لقد تعثرت في بادىء الأمر النظرية الموجية للضوء، نظرا" لنفور أتباع نيوتن الذين فرضوا النظرية الدقائقية للضوء (نسبة الى دقيقة، بمعنى جسيم)، مع أن نيوتن نفسه أحجم دائما" بأي رأي قاطع عن ماهية الضوء.
حيث بدلالة النظرية الدقائقية للضوء: أن الضوء مكون من دقائق تتجمع سرعتها مع سرعة الإطار المرجعي (أي الأرض) جمعا" إتجاهيا".
- لكن نجم النظرية الموجبة في القرن التاسع عشر بدأ يظهر من خلال ثوماس ينغ. فأصر على تفوق هذه النظرية في تفسير إنعكاس الضوء وإنكساره. واعتقد ينغ بأن الأثير يتغلغل كل الأجسام المادية دون أي مقاومة تذكر.
- تتابعت انتصارات النظرية الموجبة، خصوصا" على أيدي عدد من فيزيائي فرنسا البارزين في القرن التاسع عشر... أراغو فرنيل وفيزو وفوكو. وأصبح ثمة اعتقاد راسخ بوجود هذا الأثير كإطار مرجعي ثابت تتحرك فيه الأرض حركة مطلقة.
- على صعيد آخر، أخذ مفهوم المجال يلقي بظلاله على الفيزياء، بدءا" بانجازات فاراداي عام 1831 السؤال: كيف تنقل التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية عبر الفضاء؟ هل ثمة أثير آخر أثير آخر متميز عن الأثير الضوئي؟ ان الجواب على يد ماكسويل عام 1861 ضمن اطار النظرية الكهرومغناطيسية للضوء، إذ أن الضوء ان هو إلا ذبذبات المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتعامدين مع اتجاه الب والانتشار. فالسرعة التي تنقل بها التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية هي سرعة الضوء نفسها، التي يمكن حسابها لأي وسط من خصائصه الكهربائية والمغناطيسية.
- أخيرا" نأتي الى تجربة ميكلصن الشهيرة (عام 1881) التي أعادها ميكلصن ومورلي عام 1887. الفكرة هي مقارنة الزمنين اللذين يستغرقهما مساران ضوئيان متساويان يبدآن من نقطة معينة ويعودان إليهما: أولهما مواز لحركة الأرض المزعومة عبر الأثير، وثانيهما متعامد مع إتجاه هذه الحركة. وكانت نتيجة التجربة سلبية!!! أي لا فرق مطلقا" في الزمنين!!!
----------------------------------------------------------------------------------
- نشر غاليليو في عام 1632 كتابه: "حوار حول النظام الكونيين الرئيسيين": وقد ذكر أن مثلا" سواء أكانت السفينة ساكنة أو متحركة بسرعة منتظمة وسقطت صخرة من قمة صاري السفينة فإن المسار المقاس للصخرة الساقطة هو دائما" خط مستقيم رأسي. وبالتالي ثمة قانون طبيعي محدد (هو قانون السقوط الحر). وهو يبقى واحدا" في جميع الأطر المرجعية التي تختلف عن بعضها بعضا" فقط بسرعة ثابتة. وهذا بالضبط النسبية الغاليلية.
- أما نيوتن فقد خصص لمبدأ النسبية عبارة واحدة فقط في كتابه المبادىء (الأصول) هذا نصها: "تكون الحركات النسبية لجسمين في مكان (أو فضاء) محدد متماثلة، سواء كان المكان ساكنا" أو متحركا" بانتظام في خط مستقيم لا تشويه حركة دائرية".
إذا"، فقد اعتقد نيوتن بصحة مبدأ النسبية. بيد أن معضلة النسبية في واقع الأمر لم تكن محورا" رئيسيا" من محاور اهتمامه، وانما كان شغله الشاغل أن يبرهن أن الحركات الدائرية كانت مطلقة. إضافة الى فكرة مفهوم الزمان "المطلق والحقيقي والرياضي الذي ينساب بانتظام دونما ارتباط بأي شيء خارجي".
- لنعد ثانية الى مثل الصخرة الساقطة سقوطا" حرا" على متن سفينة تتحرك بسرعة منتظمة نسبة الى اليابسة. هب أن مراقبا" واقفا" على الشاطىء يرقب هذا الحدث... حدث السقوط الحر للصخرة. فماذا يرى؟ يرى أن مسار الصخرة يكون قطعا" مكافئا". لكن القوانين الميكانيكية (وتحديدا" قانون نيوتن الثاني) تبقى واحدة في كلا الإطاريين. إطار السفينة وإطار اليابسة. مثل هذه الأطر المرجعية التي تتحرك بسرعة منتظمة نسبة الى بغضها بعضا" تدعى أطرا" قصوريّة، لأن مبدأ القصور لغاليليو (أي قانون نيوتن الاول) يكون ساري المفعول فيها.
- إن الزمن في الميكانيكا النيوتنية مطلق، أي أن ثمة "ساعة كونية" وفقا" لتلك الميكانيكا، بمعنى أن الزمن المطابق لحدث ما هو نفسه في كل الأنظمة الإحداثية. أما الإحداثيات (أي المواضع) والسرعات فتكون مختلفة، وهي ترتبط ببعضها بعضا" عن طريق معادلات تحويلية تدعى الغاليلية.
* مفهوم الأثير وصعود نجم النظرية الموجية:
- ضمن اطار التصور الميكانيكي للكون الذي ابتدعه خيال ديكارت قبل ثلاثة قرون ونصف. فوفقا" لديكارت: "كل أجسام الكون المرئي إنما تتكون من ثلاثة أشكال للمادة، أشبه بالعناصر الثلاثة المميزة"... مادة الشمس والنجوم الثابتة، ومادة الفضاء ما بين المجرات، ومادة الأرض والكواكب والمذنبات.
أما مادة الشكل الثاني، فهي على حد تعبير ديكارت "تنقل الضوء عبر الفضاء ما بين المجرات".
لقد أطلق على هذا الوسط الذي يعمر الفضاء إسم "الأثير" أو "الأثير الضوئي" أو "الأثير الكوني".
* تاريخ مفهوم الأثير:
- لقد تعثرت في بادىء الأمر النظرية الموجية للضوء، نظرا" لنفور أتباع نيوتن الذين فرضوا النظرية الدقائقية للضوء (نسبة الى دقيقة، بمعنى جسيم)، مع أن نيوتن نفسه أحجم دائما" بأي رأي قاطع عن ماهية الضوء.
حيث بدلالة النظرية الدقائقية للضوء: أن الضوء مكون من دقائق تتجمع سرعتها مع سرعة الإطار المرجعي (أي الأرض) جمعا" إتجاهيا".
- لكن نجم النظرية الموجبة في القرن التاسع عشر بدأ يظهر من خلال ثوماس ينغ. فأصر على تفوق هذه النظرية في تفسير إنعكاس الضوء وإنكساره. واعتقد ينغ بأن الأثير يتغلغل كل الأجسام المادية دون أي مقاومة تذكر.
- تتابعت انتصارات النظرية الموجبة، خصوصا" على أيدي عدد من فيزيائي فرنسا البارزين في القرن التاسع عشر... أراغو فرنيل وفيزو وفوكو. وأصبح ثمة اعتقاد راسخ بوجود هذا الأثير كإطار مرجعي ثابت تتحرك فيه الأرض حركة مطلقة.
- على صعيد آخر، أخذ مفهوم المجال يلقي بظلاله على الفيزياء، بدءا" بانجازات فاراداي عام 1831 السؤال: كيف تنقل التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية عبر الفضاء؟ هل ثمة أثير آخر أثير آخر متميز عن الأثير الضوئي؟ ان الجواب على يد ماكسويل عام 1861 ضمن اطار النظرية الكهرومغناطيسية للضوء، إذ أن الضوء ان هو إلا ذبذبات المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتعامدين مع اتجاه الب والانتشار. فالسرعة التي تنقل بها التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية هي سرعة الضوء نفسها، التي يمكن حسابها لأي وسط من خصائصه الكهربائية والمغناطيسية.
- أخيرا" نأتي الى تجربة ميكلصن الشهيرة (عام 1881) التي أعادها ميكلصن ومورلي عام 1887. الفكرة هي مقارنة الزمنين اللذين يستغرقهما مساران ضوئيان متساويان يبدآن من نقطة معينة ويعودان إليهما: أولهما مواز لحركة الأرض المزعومة عبر الأثير، وثانيهما متعامد مع إتجاه هذه الحركة. وكانت نتيجة التجربة سلبية!!! أي لا فرق مطلقا" في الزمنين!!!
----------------------------------------------------------------------------------
No comments:
Post a Comment