سرعة الضوء
يتحرك الضوء في سرعة ثابتة، كان هذا هو تحليل أينشتاين لـ سرعة الضوء والذي غير الكثير والكثير من النظريات بسببها، وربما تكون جملة مبهمة بالنسبة للقارئ، لكن بعد التعرف على تفاصيلها سوف تندهش بكيف توصل العلماء لقياس السرة التي يتحرك بها الضوء.
سرعة الضوء
يتحدث الكثيرين عن سرعة الضوء والتي تعتبر من أهم إنجازات العالم أينشتاين، وتم الوصول لهذا الإنجاز عام 1905، وأشار إليه أينشتاين بجملة أن سرعة ثابتة، ولكن ماذا كان يعني بقوله هذا؟
تأتي تلك الإجابة خالية من السرعة الفعلية للضوء والتي تقدر بـ 300 ألف كيلو متر في الثانية، أو 186 ميلا في الثانية في الفراغ، وذلك لأن أينشتاين كان يمتلك نظرة متناقضة لم يتوقعها أحد قبله، ولكنها ثاقبة في الوقت ذاته.
تعتمد نظرية أينشتاين على أن سرعة الضوء واحدة سواء كان من مصدر متحرك أو ثابت، أي أنه عندما يتحرك الضوء من مصباح السيارة المتحركة يكون بنفس سرعته وهو مضاء بمنارة ثابتة ونفس سرعته قادما من طائرة نفاثة، وتتعدى سرعته سرعة الصوت أيضا بغض النظر عن الجسم الصادر عنه الضوء وسرعته.
نظرية النسبية
تستند نظرية النسبية الخاصة إلى إدراك أينشتاين أن سرعة الضوء لا تتغير بتحرك المصدر الصادر عنه الضوء، وذلك بالرغم من عدم منطقية الأمر، لكن الضوء لا يعمل بمثل تلك الطريقة لذلك فإن سرعته متساوية في كل الأوضاع.
تستند الفيزياء الحديثة كثيرا إلى نظرية النسبية، والتي تؤكد أيضا أنه لا يوجد شئ في الكون يمكنه السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء، كما تنص النظرية على أنه مع اقتراب المادة من سرعة الضوء، تتحول فتصبح كتلتها غير محدودة.
تعتبر سرعة الضوء أيضا غير قابلة للتغيير، حسب ما قاله المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا، كما تستخدم لتحديد القياسات القياسية الدولية كالقدم والبوصة والميل، ويمكنها أيضا تحديد الكيلو جرام والكلفن باستخدام بعض المعادلات.
بالرغم من سرعة الضوء القصوى والأعلى من أي شئ آخر لازال العلماء وكتاب الخيال العلمي يحلمون بالسفر بسرعة تفوق سرعة الضوء، ولكن لم يقترب أحد منهم للتوصل إلى هذه الفكرة.
كيف توصل الإنسان إلى سرعة الضوء
ينسب إكتشاف الأقمار الأربعة الأولى لكوكب المشترى إلى العالم جاليليو جاليلي، وإلى جانبه الكثير من العلماء الذين فكروا في سرعة الضوء مثل أرسطو وإمبيدوكليس.
لكن في بدايات القرن الخامساختلف الفلاسفة اليونانيون مثل إيمبيدوكليس وأرسطو حول طبيعة سرعة الضوء، ففي البداية كان إيمبيدوكليس يظن أن الضوء يجب أن ينتقل مهما كان شكله وبالتالي، يجب أن يكون له معدل سفر.
أراد أرسطو دحض تلك النظرية فقال أن الضوء لا يشبه الصوت والرائحة بل هو فوري، وقد كان مخطئا بالطبع، وهو ما استغرق مئات السنين حتى تم تصحيح هذا الأمر.
أما في منتصف القرن السابع عشر، وقف عالم الفلك الإيطالي جاليليو جاليلي شخصين على تلين وبينهما مسافة أقل من ميل واحد، وبينما يحمل أحدهما فانوسا مغطى قام بكشفه، وعندما وصل للآخر الضوء كشف فانوسه الثاني في المقابل.
كان يحاول جاليليو الكشف عن سرعة الضوء لكن المسافة الموضوعة لم تكن كافية، ولكنه تمكن أيضا من استنتاج نأن سرعة الضوء أسرع 10 مرات من الصوت.
أما في سبعينيات القرن السابع عشر، توصل أولي رومر عالم الفلك الدنماركي عن طريق الصدفة إلى أفضل تقدير جديد لسرعة الضوء، حيث سجل التوقيت الدقيق لخسوف قمر المشتري آيو من الأرض، ومع الوقت لاحظ أن بمرور الوقت خسوف آيو غالبًا ما يختلف.
أما العالم البولندي ألبرت أ.ميشيلسون فحاول تكرار تجربة فوكو في تحديد سرعة الضوء، لكنه زاد المسافة بين المرايا واستخدم مرايا وعدسات مرتفعة الجودة، ليحصل على نتيجة تم قبولها كأفضل وأدق معيار لسرعة الضوء لمدة 40 عاما والتي تقدر ب299.910 كم / ثانية).
كرر أيضا ميكلسون القياس بنفسه مرة أخرى بإضاءة الضوء بين قمتي جبلين بمسافات تم قياسها بدقة للحصول على تقدير أعلى دقة، كما أجرى أيضا تجارب متعددة أخرى حتى جاءت نظرية النسبية لأينشتاين.
في الختام، تعرفنا على أفضل العلماء الذين حاولوا التوصل إلى سرعة الضوء ، وكيف قاموا بقياسها، والعمل على جعل قياساتها دقيقة للاستفادة منها فيما بعد في الكثير من نظريات الفيزياء.
