على الرغم من الجوانب الصورية للديناميكا الكهربية في خواتيم القرن التاسع عشر، فإنها استبقت فكرتين من أفكار الماضي، إحداهما قوية والأخرى بسيطة، الفكرتان معا أدتا إلى هاجس سيطر على الأذهان الفكرة القوية هي خاصية المطلق للزمان والمكان والفكرة البسيطة هي أن الطبيعة الموجية للضوء تفترض سلفا حاملا ماديا شيء ما يتذبذب كان معروفا على أنه الأثير ether. وكان الهاجس المسيطر هو إثبات وجود الأثير عن طريق تجربة ما.
لقد تناسينا في عصرنا هذا جانبا من ذكرياتنا عن الإسهابات والنظريات والبدايات الخاطئة التي أثارها سؤال الأثير هذا إنه على أي حال فصل ذو اعتبار من فصول تاريخ العلم، لا يعرفه إلا المتخصصون في الموضوع. وتلك هي خطوطه العريضة: كان من الطبيعي افتراض أن الأثير، وهو نوع من المادة الوسيطة تتذبذب بمرور الضوء، لا بد أن يكون موجودا في كل مكان ينتشر فيه الضوء، وهو على وجه الخصوص يملأ الفراغ الواقع بين النجوم الذي يرتحل عبره الضوء الآتي من النجوم. هكذا كان الأثير هو التفسير المادي للمكان المطلق الذي افترضه نيوتن. لم تكن مثل هذه الفكرة مجرد تأمل نظري، بل هي مؤسسة على بعض الملحوظات المحسوسة. فهناك أولا تركيب السرعات. وجود المكان والزمان المطلقين يفضي إلى أن سرعة الشيء يمكن حسابها بقاعدة بسيطة، حينما يكون الملاحظ أيضا يتحرك بالنسبة إلى المكان المطلق. وبالتالي، إذا كانت الإشارة الضوئية تتحرك بسرعة معينة في المكان المطلق، فسوف يعين الملاحظ المتحرك الاختلاف بين السرعة المطلقة للضوء وسرعته هو. وبالتالي فإنه حين قياس السرعة سوف تتأثر السرعة الملاحظة للضوء بحركة المختبر الذي يجري فيه القياس، مادامت الأرض تحمل المختبر معها في دورانها حول الشمس. والآن تتنبأ معادلات ماكسويل تماما بمقدار سرعة الضوء، ورمزت إليها بالحرف، من دون أي بديل آخر. ومن ثم كان من المعقول تماما الاعتقاد بأن معادلات ماكسويل تمثل قوانين الفيزياء كما تسري في صميم الوسط المكاني، أي الأثير الذي افترضوه ساكنا بالنسبة إلى المكان المطلق. ما قلناه الآن بصدد تركيب السرعات يبين أنه يمكن من حيث المبدأ اختبار هذا الافتراض الحدسي عن طريق قياس مقدار سرعة الضوء بدقة كافية. ومادامت سرعة الأرض بالنسبة إلى الشمس تأخذ الاتجاه المقابل كل ستة أشهر، فإنه من الممكن ملاحظة الاختلاف. بل إنه ليس من الضروري أن ننتظر ستة أشهر، لأن سرعة الأرض في أي لحظة معلومة لها اتجاه محدد بالنسبة إلى المكان المطلق، وبالتالي سوف تتغير القيمة الملاحظة المقدار سرعة الضوء اعتمادا على ما إذا كان الضوء يرتحل في هذا الاتجاه المعين أو في اتجاه آخر مثلا اتجاه متعامد عليه. وللأسف كان ثمة مشكلة: النسبة /V بين مقدار سرعة الأرض ومقدار سرعة الضوء ضئيلة للغاية من واحد إلى عشرة في الألف، ولم تكن أدوات القياس المتاحة آنذاك تستوفي مثل هذه الدقة. وهكذا كان من الضروري البحث عن تأثيرات أخرى يمكن تعيينها تجريبيا. وكانت ظاهرة التداخل interference مرشحا واعدا لهذا، لأن الموقع الدقيق لهدب fringes التداخل يطرح إمكان تضخيم هائل للمتغيرات المفترضة في مقدار سرعة الضوء. ومن المؤكد أن الأثر المتوقع سوف يكون من الرتبة الثانية بالنسبة إلى الكمية الضئيلة جدا ،7/2، أي متناسبا مع مربع هذه الكمية، وبالتالي رتبة مقدار يبلغ واحدا من واحد على مائة من المليون. على أن التضخيم المنتظر سوف يجعل الأثر محسوسا، شريطة استخدام مقياس للتداخل (إنترفيروميتر interferometer) كبير وثابت بما يكفي، ولهذا يعزى الفضل إلى خطى التقدم التكنولوجي التي أنجزها الفيزيائي الأمريكي ألبرت مايكلسون، برفقة إدوارد مورلي، في تصميم وإجراء مقياس للتداخل، وأمكن أخيرا قياس رياح الأثير في العام 1887 كانت الحصيلة مختلفة تماما عما توقعناه كل الأدلة وكل أشكال التحقق أشارت إلى الاستنتاج ذاته : سرعة أجهزة القياس ليس لها أي أثر إطلاقا في مقدار السرعة المقيسة للضوء.
ثلم هذا الاكتشاف كثيرا من الأفكار التي تقبلناها، وجرى البحث عن تفسير ما بكل السبل المتاحة في العام ،1893، جاء الإيرلندي جورج فيتزجيرالد Fitzgerald . بتفسير مغر ومثير للقلاقل في الآن نفسه : هل يمكن أن يكون الأمر راجعا إلى أن حجم الأجسام المادية، مثلا الساق المعدنية المستخدمة لتمثل المقياس المعياري، سوف يتغير تحت تأثير الحركة المتعلقة بالأثير؟ حينئذ سوف ينقص طول المقياس حين يرتحل في اتجاه طوله، ويبقى الطول بلا تغير إذا كان اتجاه الحركة متعامدا عليه، بل اقترح فيتزجيرالد تعبيرا رياضيا واضحا عن مثل هذه التبدلات. أما الفيزيائي الهولندي هندرك لورنتس Lorenz ، وهو واضع نظرية مفصلة عن الديناميكا الكهربية في المادة، فقد عزا هذا التأثير إلى تغير القوى البين ذرية في الأشياء المادية المستخدمة كمقاييس للطول (وبالمثل تماما في كل الأجسام المادية الأخرى). وفي العام 1903 بيّن أن مثل هذا الأثر الذي نتحدث عنه ينبغي أن يكون مصحوبا بتغير في الحركة الدورية داخل الذرات وعلى نطاق واسع في حركة الساعات. ارتبط هذان التأثيران أحدهما بالآخر في صياغة لورنتس الشهيرة للتحول، التي تعطينا التغيرات في الطول وفي الزمن حينما يتحرك ملاحظان بالنسبة إلى بعضهما البعض ويقارن كلاهما القياسات الخاصة به بقياسات الآخر. وفي العام 1905 اقترح ألبرت آينشتين مراجعة شاملة للمفاهيم. وبدلا من افتراض أن الحركة المتعلقة بالأثير هي علة تقلص الطول أو انكماشه عند فيتزجيرالد ، يرى آينشتين أن منشأ هذه التقلصات إنما هو في صميم طبيعة المكان والزمان. إن المقياس المعياري ذاته له الطول نفسه بالنسبة إلى الملاحظ الذي يحمله، وعقارب الساعة التي يحملها في جيب صدرته تشير دائما إلى التوقيت ذاته في العام 1905، كان المفترض أن الملاحظ، رجل يرتدي حلة من ثلاث قطع). هذا الملاحظ يقيس المكان بمقياسه، ويقيس الزمان بساعته وهذه هي عينها حال الملاحظ الثاني الذي يرتحل بالنسبة إلى الأول بسرعة ثابتة، لكن ليس من الضروري أن تتطابق مقاييس الحادث الواحد عينه عند هذين الملاحظين. بعبارة أخرى، ليس ثمة مكان مطلق ولا زمان مطلق ثمة فقط مقاييس للمسافة والوقت تعتمد على حركة الملاحظ طريقة الملاحظين المختلفين لاتخاذ المقاييس ترتبط فقط في أنها تتضمن مقدار سرعة كل منهما بالنسبة إلى الآخر، أي حركتهما النسبية. أفضل طريقة لتقدير ثورة المفاهيم التي أعقبت هذا إنما تكون عن طريق المقارنة بتركيبية كانط للأحكام القبلية المتعلقة بالمكان والزمان. وإن شئنا نستطيع مواصلة المسير لنفترض أن هذه الأحكام القبلية هي أفكار مفطورة تشكل تمثلنا للعالم ورؤيتنا إياه. لكن لا بد من الاعتراف بأن مقولات الفكر تلك لا تتفق مع الطبيعة، باستثناء الحالة التي تكون فيها كل الحركات موضع الفحص بطيئة مقارنة بسرعة الضوء (وتلك هي أكثر الحالات المألوفة إلى أبعد الحدود). إن المكان والزمان ماثلان دائما أمام رؤيتنا العقلية، لكن فقط بطريقة تقريبية وإلى آخر المدى نجد أن الوصف الوحيد الموثوق به هو الصياغة الرياضية للتناظر بين الملاحظات. إنه غير قابل للوصف بأي وسيلة أخرى سوى الوسائل الجبرية، حتى إذا تصادف أن قهرنا حيرتنا المبدئية. مع مجيء النسبية، كفت نظرية المعرفة تماما عن أن تكون قولبة لتمثل حدسي، لكي تصبح قائمة فقط على مفاهيم صياغتها الأصيلة لا تكون إلا منطوية على صورية رياضية. ولكن هل كانت أفكار آينشتين عن المكان والزمان مقنعة بما يكفي لجلب قبول عام لها؟ لقد بدت أفكارا راديكالية إذا ما قورنت بأفكار لورنتس، التي كانت بالقطع كلاسيكية أكثر. وبالتالي ما كان التأييد ليأتي من الاعتبارات العامة الأعلى، بل من تطبيقها على الديناميكا . وكان من الواضح أن مبادئ نيوتن في الديناميكا لا تتفق مع النظرية الجديدة. ومن أجل إصلاح ذات البين كان من الضروري مراجعة طريقة التعبير عن كمية التحرك والطاقة الحركية بوصفيهما دالتين لسرعة الأجسام المتحركة. وهكذا بات من الضروري إعادة كتابة معادلات نيوتن، بحيث تختلف المعادلات الجديدة والقديمة اختلافا ملحوظا فقط حينما تقترب السرعات موضع الفحص من سرعة الضوء. وهذا على وجه الدقة هو ما فعله آينشتين بنجاح فائق، وكما هو معروف جيدا، هناك طاقة تعزى فقط إلى الكتلة، تعطينا إياها المعادلة الشهيرة E = mc² .
وفيما بعد سنجد أن هذه الطاقة التي تعزى فقط إلى الكتلة تكشف عن ذاتها في الفيزياء النووية، حيث الطاقة التي تربط البروتونات والنيوترونات في النواة تتمخض عن تناقص في الكتلة الكلية قابل تماما للقياس بطبيعة الحال ليس هذا هو التأييد التجريبي الوحيد للنظرية النسبية، فسوف نرى المزيد والمزيد. على أي حال لن نحاول أن نحصي هذه التأييدات ها هنا، مادامت معروضة في الأدبيات المتخصصة. والأحرى من هذا أن نلقي الآن نظرة على النتائج والمحصلات.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مركز تصوير المخطوطات وفهرستها.. جهود منهجية لتصوير التراث وحفظه

قسم التطوير يواصل تقديم دورة أخلاقيات المهنة ضمن البرنامج التأهيلي للمنتسبين الجدد

انطلاق فعاليات الجلسة المسائية لمسابقة النور القرآنية الدولية الجامعية في جامعة العميد

الحزام الأخضر الجنوبي الأول يستضيف وفدًا من محافظة البصرة ضمن نشاطات قسم الشؤون الفكرية والثقافية

المزيد

الآخبار الصحية

أول إرشادات غذائية قائمة على الأدلة لمعالجة الإمساك المزمن

صباح بلا إفطار؟.. صحتك في خطر!

هل يمكن للجلد أن يكشف عن صحتك العقلية؟.. دراسة حديثة تجيب

السر في مطبخك.. 6 أطعمة تمنح عظامك قوة الشباب

المزيد

الآخبار التكنلوجية

ناسا تكشف: كوكب الأرض أصبح أقل لمعانا خلال العقود الماضية

دراسة: الوقت الذي تستخدم فيه هاتفك قد يفضح حالتك النفسية

الهنغاري لاسلو كراسناهوركاي يفوز بجائزة نوبل للآداب 2025

رسميا.. إعلان الفائز بجائزة نوبل للسلام لعام 2025

المزيد

مواضيع ذات صلة

ثبات سرعة الضوء: بداية إعادة تعريف الزمان والمكان (الحقيقة ونتائجها)

الحدس وعيوبه

مبدأ النسبية

سرعة الضوء

اللا تناظر بين الماضي والمستقبل ( معنى اللا تناظر في الزمن)

المكان - الزمان الجديد الرباعي الأبعاد

أسرع من الضوء ؟(سرعة الضوء كحد نهائي: ماذا لو تجاوزناها؟)

مفارقة التوأمين( مفارقة التوأمين وثورة النسبية في فهم الزمكان)

هزيمة الزمن النيوتني

ماذا عن E=mc2؟

عدم التوافق بين جاذبية نيوتن والنسبية الخاصة

الفزياء والكون .. النسبية الخاصة