❞ وكانت هناك مشكلة ثانية تفرعت عن تجربة ميكلسون و مورلي ❝ 💬 في اقتباسات الكتب 📖

قراءة المزيد .. ❞ كان أول سؤال سأله أينشتين :

هل يمكن تقدير وضع أي شيء في المكان ؟
وهل يمكن الإثبات بشكل مطلق وقاطع بأن جسمًا من الأجسام يتحرك وجسمًا آخر ثابت لا يتحرك ؟

راكب يمشي على ظهر سفينة في عرض البحر .. لو أردنا أن نقدر موضعه فسوف نحاول أن نقيس مكانه بالنسبة للصاري أو المدخنة .. فنقول مثلًا إنه على بعد كذا من مدخنة السفينة ..
ولكن هذا التقدير خاطئ لأن المدخنة ليست ثابتة وإنما هي تتحرك مع السفينة التي تتحرك بأسرها في البحر .. إذًا نحاول أن نعرف موضعه بالنسبة للأرض .. فنقول إنه عند تقاطع خط طول كذا بخط عرض كذا ..
ولكن هذا التقدير خاطئ أيضًا لأن الأرض بأسرها تتحرك في الفضاء حول الشمس .
إذًا نحاول أن نقدِّر وضعه بالنسبة للشمس .. ولكن الشمس تتحرك مع مجموعتها الشمسية كلها في الفضاء حول مركز مدينتها النجمية الكبرى ..
لا فائــدة أيضًا ..
فالمدينة النجمية هي الأخرى جزء من مجرة هائلة إسمها " سكة التبانة " .. وهي تتحرك حول مركز التبانة ..

للأسف - لا أمل – لأن التبانة هي الأخرى تتحرك مع عدد من المجرات حول مصيبة أخرى لا يعلمها إلا الله ..

وحتى بافتراض أننا أحطنا بكل مجرات الكون ومدنه النجمية الهائلة، وعرفنا حركاتها كلها بالنسبة للكون ..
لا فائدة أيضًا ..
لأن الكون كله في حالة تمدد .. وكل أقطاره في حالة انفجار دائم في جميع الاتجاهات ..

إذًا هناك استحالة مؤكدة ..
ولا سبيل لمعرفة المكان المطلق لأي شيء في الفضاء .. وإنما نحن في أحسن الأحوال نقدِّر موضعه النسبي بالنسبة إلى كذا وكذا .. أما وضعه الحقيقي فمستحيل معرفته .. لأن كذا وكذا في حالة حركة هي الأخرى .

وأغلب الظن أنه لا يوجد شيء اسمه " وضع حقيقي " ..

فإذا جئنا إلى الحركة فالمشكلة هي نفس المشكلة ..

فأنت في قطار حينما يمر بك قطار آخر قادم في عكس الاتجاه، فإنك للوهلة الأولى يختلط عليك، يخيل إليك أن قطارك واقف والآخر هو الذي يتحرك .. وأنت عادة تقدر سرعته خطأ .. فيخيل إليك أنه يسير بسرعة خاطفة ( بينما هو في الواقع يسير بمعدل سرعة القطار الذي تركبه ) .

وإذا كان يسير في نفس اتجاه قطارك، وموازٍ له .. فأنت يخيل إليك أن القطارين واقفان .
فإذا أغلقت نوافذ قطارك خُيل إليك أنه ساكن لا يتحرك .. ولا سبيل للخروج من هذا الخلط إلا بالمقارنة بمرجع ثابت .. كأن تفتح النوافذ وتنظر إلى الأشجار أو أعمدة البرق .. فتدرك بالمقارنة أن القطار يتحرك بالنسبة لها .
فإذا كان قطارك واحدًا من عدة قطارات فلا سبيل إلى تمييز حركاتها من سكونها إلا بالخروج منها والتفرج عليها من بعيد من على رصيف محطة ثابتة .

القَطْع إذًا بحركة الجسم وسكونه يحتاج إلى رصيف ثابت للملاحظة، وبدون مرجع ثابت لا يمكن معرفة الحركة من السكون، وعلى الأكثر يمكن معرفة الحركة النسبية فقط .

فإذا تركنا القطارات وجئنا إلى الكون .. فالمعروف أنه في حالة حركة ككل وكأجزاء ..
الأرض مثلًا تدور حول محورها بسرعة ألف ميل في الساعة، وحول الشمس بسرعة عشرين ميلًا في يالثانية .
والشمس تتحرك ضمن مجموعتها الشمسية بسرعة 13 ميلًا في الثانية حول مدينتها النجمية، والمدينة النجمية تتحرك داخل سكة التبانة بسرعة مائتي ميل في الثانية، وسكة التبانة تتحرك نحو المجرّات الأخرى بسرعة مائة ميل في الثانية .. إلخ ..

وقد تعب نيوتن من مشكلة البحث عن الحركة الحقيقية، وظل يتخبط من حركة نسبية إلى حركة نسبية .. فحاول الخروج من المشكلة بافتراض أن هناك جسمًا ساكنًا تمامًا يوجد في مكان ما بعيد غير معروف، تقاس به الحركة الحقيقية .. ثم عاد فاعترف بعجزه عن البرهنة على وجود هذا الجسم الثابت، واعتبر أن الشيء الثابت هو الفضاء نفسه واستمر على هذه العقيدة بدوافع دينية، قائلًا أن الفضاء يدل على وجود الله، ولم تنفع بالطبع هذه الدروشة ..
ولم يكن العلماء أقل دروشة من نيوتن .. فقد افترضوا مادة ثابتة تملأ الفضاء – هي الأثير – وبرهنوا على وجود الأثير بالطبيعة الموجية للضوء قائلين إن الأمواج لابد لها من وسط مادي تنتشر فيه كما ينتشر موج البحر في الماء، وأمواج الصوت في الهواء .. كذلك الضوء لابد لها من وسط .

وحينما أثبتت التجارب أن الضوء يمكن أن ينتشر في الهواء المفرغ في الناقوس، قالوا بوجود مادة اسمها " الأثير " تملأ كل الفراغات الكونية، واعتبروا هذا الأثير المزعوم مرجعًا ثابتًا يمكن أن تُنسَب إليه الحركات، وتكتَشَف به الحركات الحقيقية .

وفي سنة 1881 أجرى العالمان ميكلسون و مورلي تجربة حاسمة بغرض إثبات وجود الأثير ..
وفكرة التجربة تتلخص في أن الأرض تتحرك حلال الأثير بسرعة عشرين ميلًا في الثانية، فهي بذلك تُحدِث تيارًا في الأثير بهذه السرعة .. فلو أن شعاع ضوء سقط على الأرض في اتجاه التيار، فإنه لابد ستزداد سرعته بمقدار العشرين ميلًا، فإذا سقط في اتجاه مضاد للتيار .. فلابد أن سرعته سوف تنقص بمقدار العشرين ميلًا ..
فإذا كانت السرعة المعروفة للضوء 186284 ميلًا في الثانية، فإنها ستكون في التجربة الأولى 186304 ، وفي التجربة الثانية 186264 ..

وبعد متاعب عديدة قام ميكلسون و مورلي بتنفيذ التجربة بدقة، وكانت النتيجة المدهشــــة .. أنه لا فرق بين سرعتي الضوء في الاتجاهين، وأنها 186284 بدون زيادة أو نقصان .
وأن سرعة الأرض في الأثير تساوي صفر .

وكان معنى هذا .. أن يسلم العلماء بأن نظرية الأثير كلام فارغ .. ولا وجود لشيء إسمه الأثير .. أو يعتبروا أن الأرض ساكنة في الفضاء .

وكانت نظرية الأثير عزيزة عند العلماء لدرجة أن بعضهم شكّ في حركة الأرض واعتبرها ساكنة فعلًا .
أما أينشتين فكان رأيه في المشكلة .. أن وجود الأثير خرافة لا وجود لها .. وأنه لا يوجد وسط ثابت، ولا مرجع ثابت في الدنيا .. وأن الدنيا في حالة حركة مصطخبة ..
وبهذا لا يكون هناك وسيلة لأي تقدير مطلَق بخصوص الحركة أو السكون ..
فلا يمكن القطع بأن جسمًا ما يتحرك وأن جسمًا ما ثابت . وإنما كل ما يُقال .. إن الجسم كذا يعتبر متحركًا بالنسبة إلى الجسم كذا .. كل ما هنالك حركة نسبية .. أما الحركة الحقيقية فلا وجود لها .
كما وأن السكون الحقيقي لا وجود له أيضًا، والفضاء الثابت لا معنى له .

ويؤيد هذا رأي قديم لفيلسوف اسمه ليبنتز .. يقول فيه : إنه لا يوجد شيء اسمه فضاء .. وما الفضاء سوى العلاقة بين الأجسام بعضها البعض .

وكانت هناك مشكلة ثانية تفرعت عن تجربة ميكلسون و مورلي .. هي ثبات سرعة الضوء بالرغم من اختلاف أماكن رصدها ..

وقد تأكد بعد هذا أن هذه السرعة ثابتة لا بالنسبة لزوايا الرصد المختلفة على الأرض وحدها، وإنما هي ثابتة بالنسبة للشمس والقمر والنجوم والنيازك والشهب .. وأنها أحد الثوابت الكونية .
وقد استخلص أينشتين من هذه الحقيقة قانونه الأول في النسبية ..
وهو: أن قوانين الكون واحدة لكل الأجسام التي تتحرك بحركة منتظمة .

ولشرح هذا القانون نورِد هذا المَثَل :

مثل الراكب على السفينة الذي يتمشى على سطحها بسرعة ميل واحد في الساعة ..
لو أن السفينة كانت تسير بسرعة 15 ميلًا واحد في الساعة، لكانت سرعته بالنسبة إلى البحر 16 ميلًا في الساعة ( 15 + 1 ) .. ولو أنه غيّر اتجاهه وسار بالعكس ( بعكس اتجاه السفينة ) لأصبحت سرعته بالنسبة إلى البحر ( 15 – 1 ) 14 ميلًا في الساعة .. برغم أنه لم يغير سرعته في الحالين، وبرغم أن سرعته في الاتجاهين كانت ميلًا واحدًا في الساعة، ومعنى هذا أنه وهو نفس الشخص يسير بسرعتين مختلفتين 14 و 16 في نفس الوقت .. وهذه استحالة ..
وأينشتين يكشف سر هذه الإستحالة قائلًا إن هناك خطأ حسابيًا .
والخطأ الحسابي هنا هو الإضافة والطرح لكميات غير متجانسة .. واعتبار أن المسافة المكانية لحادثة يمكن أن ينظر إليها مستقلة عن الجسم الذي اتُخِذ مرجعًا لها .. وهو هنا الراكب ..
والسرعة ميل واحد في الساعة هي سرعة الراكب، والمسافة هنا مرجعها الراكب ..
أما الـ 15 ميل سرعة السفينة .. فهي بالنسبة إلى البحر .. ولا يمكن إضافة الـ 15 إلى الواحد لأنهما مسافتين من نظامين مختلفين، ومرجعهما مختلف، ونسبتهما مختلفة .. فالحساب هنا خطأ تبعًا لقانون النسبية الأول الذي يقول بوحدة القوانين للأجسام التي تتحرك بحركة منتظمة داخل نظام واحد .

والقانون لا ينطبق على المسافة المكانية وحدها وإنما هو أيضًا ينطبق على الفترات الزمنية .. فالفترة الزمنية لحادثة لا يمكن أن يُنظَر إليها مستقلة عن حالة الجسم المتخَذ مرجعًا لها ..
والمَثَل الوارد عن راكب السفينة يؤكد هذا أيضًا .. فسرعة الراكب وهي ميل/ساعة لا تقبل الإضافة إلى سرعة السفينة 15 ميل/ساعة .. حيث إن المرجعين اللذين تنتسب إليهما هاتين الفترتين الزمنيتين مختلفان .

وهذا يجرنا إلى الحلقة الثانية في النظرية النسبية .. وهي الزمان .

لقد رفض أينشتين فكرة المكان المطلق .. واعتبر أن المكان دائمًا مقدار متغير ونسبي، واعتبر التقدير المطلَق لوضع أي جسم في المكان مستحيلًا، وإنما هو في أحسن الحالات يقدّر له وضعه بالنسبة إلى متغيّر بجواره .

كما اعتبر إدراك الحركة المطلقة لجسم يتحرك بانتظام أمرًا مستحيلًا .. وبالمثل إدراك سكونه المطلَق .

إنه عاجز عن اكتشاف الحالة الحقيقية لجسم من حيث الحركة والسكون المطلقين طالما أن هذا الجسم في حالة حركة منتظمة .. وكل ما يستطيع أن يقوله إن هذا الجسم يتحرك حركة نسبيية معينة بالنسبة إلى جسم آخر .

وهناك مثل طريف يضربه العالِم الرياضي هنري بوانكاريه على هذا العجز .. فهو يقول : لنتصور معًا أن الكون أثناء استغراقنا في النوم قد تضاعف في الحجم ألف مرة .. كل شيء في الكون بما في ذلك السرير الذيي ننام عليه بما في ذلك الوسادة والغرفة والشباك والعمارة والمدينة والسماء والشمس والقمر والنجوم .. بما في ذلك أجسامنا نحن أيضًا .. بما في ذلك الذرّات والجزيئات والأمواج .. بما في ذلك أجهزة القياس العيارية التي نقيس بها .
ماذا يحدث لنا حينما نستيقظ ..
يقول بوانكاريه في خبث شديد .. إننا لن نلاحظ شيئًا .. ولن نستطيع أن ندرك أن شيئًا ما قد حدث، ولو استخدمنا كل ما نملك من علوم الرياضة .

إن الكون قد تضاعف في الحجم ألف مرة هذا صحيح، ولكن كل شيء قد تضاعف بهذه النسبة في ذات الوقت .. والنتيجة أن النِسَب الحجمية العامة تظل محفوظة بين الأشياء بعضها البعض .

ونفس القصة تحدث إذا تضاعفت سرعة الأشياء جميعها أثناء النوم بنفس النسبة .. فإننا نصحو فلا ندرك أن شيئًا ما قد حدث .. بسبب عجزنا عن إدراك الحركة المطلَقة ..
ولأننا نقف في إدراكنا عند الحركة النسبية، وهي في قصتنا ثابتة .. لأن نسبة كل حركة إلى الحركة بجوارها ثابتة رغم الزيادة المطلقة والعامة للحركة .. لأننا أيضًا قد تضاعفت حركتنا وسرعتنا ونشاطنا الحيوي .

ويقول أينشتين أن هناك إستثناء واحدًا يمكن أن ندرك فيه الحركة المطلقة .. هو اللحظة التي تفقد الحركة انتظامها فتتسارع أو تتباطأ .. فندرك أن القطار الذي نركبه يتحرك عندما يبطئ استعدادًا للفرملة أو تغير الاتجاه ..
في هذه اللحظة فقط نستطيع أن نجزم أننا نجلس في مركبة متحركة، ونستطيع أن نقول بحركتها المطلقة دون حاجة إلى مشاهدتها من رصيف منفصل .

وسوف نرى أنه حتى هذا الإستثناء الواحد قد عاد أينشتين فنقضه في نهاية بحثه ..

** ** **

هذا ما قاله أينشتين عن المكان، وعن الحركة في المكان ..

فماذا قال عن الزمان .. !

إن المكان والزمان هما حدّان غير منفصلين في الحركة .. فماذا قالت النسبية عن هذا الحدّ الثاني .. ؟

مقال / المكــان .

من كتاب / أينشتين والنسبية
لـلدكتور/ مصطفى محمود (رحمه الله ) . ❝