ما قبل النسبية الخاصة

من المعروف حالياً أن الضوء عبارة عن شكل من أشكال  الموجات الكهرومغناطيسية ولكن لم يكن ذلك معروفا حتي قام ماكسويل بحساب سرعة الموجات الكهرومغناطسية ووجد أنها مساوية لسرعة الضوء وبالتالي فافترض أن الضوء ما هو إلا شكل من أشكال الموجات الكهرومغناطيسية. الموجات ما هي إلا شكل من أشكال انتقال الطاقة من مكان للآخر ولذلك فلابد من وجود وسط مادي لكي تنتقل الموجات مثلها موجات الصوت التى لابد لها من وسط للانتقال. فنحن لا نتمكن من سماع الصوت الصادر من جرس  مثلا ًعندما نضع الجرس في حاوية خالية من الهواء أو أي وسط مادي. ولذلك اعتبر العلماء أنه لابد من وجود وسط مادي لكي ينتقل إلينا الضوء في الفضاء وقاموا بتسمية هذا الوسط بالأثير.

الأثير هو عبارة عن وسط افتراضي  تنتقل من خلاله الطاقة في الفضاء. هناك نماذج مختلفة للأثير منها الأثير المشع ويقوم بنقل الموجات الكهرومغناطيسية ومنها الضوء، والأثير الميكانيكي المُفترض وجوده لتفسير ظاهرة الجذب بين الاجسام في الفضاء.

العديد من التجارب تم إجرائها من أجل إثبات وجود الأثير وملاحظة تأثيره علي سرعة الضوء. من أشهر التجارب التي تم إجرائها هي تجربة مايكلسون مورلي، تم إجراء هذه التجربة لأول مرة خلال عام 1887، الهدف الأساسي من هذه التجربة كان رصد الحركة النسبية للأجسام  (الكرة الأرضية في هذا التجربة) خلال الأثير المشع.

قام العالمان مايكلسون ومورلي بتصميم هذه التجربة  -الجهاز المستخدم لإجراء التجرية يُسمى  -interferometer بحيث يتم إطلاق شعاع ضوئي علي سطح مائل ب45 درجة مع الخط الأفقي، يقوم هذا السطح* بقسم الشعاع إلى نصفين أحدهما يكمل مسيرته في نفس الاتجاه والآخر يغير اتجاه بزاوية مقدارها 90 درجة. يقابل كلا من الشعاعين مرآتين موضوعتان علي نفس المسافة من السطح المائل ويرتدا عنه ليقطعا مسافات متساوية للوصول إلي جهاز يقوم برصد الأشعة القادمة،تتداخل الأشعة القادمة مع بعضها ونتجية ظاهرة التداخل للموجات ينتج عنها  هدب مضيئة وأخرى مظلمة**.

النتائج المتوقعة من تلك التجربة أن يجدوا انحراف في أماكن الهدب المضية والمظلمة عندك تدوير الجهاز 90 درجة لتغير سرعة الضوء بالنسبة للأثير. عندما قام العلماء باجراء التجربة علي مدار الربيع والصيف، قاموا بعمل الحسابات ليجدوا عدم وجود فارق بينها عند مرور الأرض في نفس اتجاه الأثير المزعوم وعكس اتجاه. حاول الكثير من العلماء ومنهم لورنتز تفسير نتائج هذه التجربة من خلال افتراض حدوث تقلص لأجهزة القياس بسبب وجود الأثير وقام بتقديم معادلة انكماش الطول المشهورة. علي الرغم من خطأ هذا التفسير إلا أن المعادلة التى استند عليها لورنتز صحيحة وقادت إلي مجموعة من المعادلات الأخري والتى استخدمها ألبرت آينشتاين لتقديم نظريته النسبية الخاصة التى أحدثت تغيراً جذريا في الفيزياء. التفسير السليم لنتائج تلك النظرية هو ثبات سرعة الضوء في كل الأُطر المرجعية.

*السطح المائل المستخدم يسمى »مُقسم الأشعة-Beam splitter  « يكون السطح المواجه للمصدر الضوئي نصف عاكس بحيث يمرر نصف الأشعة الساقطة عليه بينما يغير مسار النصف الأخر بمقدار 90درجة.

**عندما تتداخل موجتان لهما نفس المسار ينتج عنهما تداخل بناء مكونة هدبة مضيئة على شاشة الرصد، وعندما يكون هناك فرق في المسار يتنج عن تداخل الموجات ما يُعرف بالتداخل الهدام مكونة هدبة مظلمة علي الشاشة التي نقوم بالرصد عليها.

إعداد: Ahmed Mokhtar

مراجعه: Ahmad Hassanin

تصميم: Ayman Samy

المصدر:

http://goo.gl/7XXA1
http://goo.gl/bIi14J
https://goo.gl/VDqxWq

#الباحثون_المصريون