لماذا تُمثل سرعة الضوء موضوعاً جدلياً؟

لادئاني

مستشار المنتدى
إنضم
16/12/18
المشاركات
27,908
التفاعلات
76,805

لماذا تُمثل سرعة الضوء موضوعاً جدلياً؟
=============

التاريخ: 31-08-2015


حسب نظرية النسبية الخاصة التي وضعها آينشتاين، تبلغ سرعة الضوء 186,000 ميل في الثانية أي ما يعادل 300 مليون متر في الثانية. وهي تعتبر السرعة القصوى في الكون. ولكن يعتقد بعض الباحثين أن باستطاعتهم كسر حاجز سرعة الضوء، مما خلق اضطراباً وحَيرةً لدى الكثيرين.

المصدر: ويليم ديكسترا (Willem Dijkstra)، موقع Shutterstock

أعلن علماء الفيزياء الأسبوع الماضي، أنهم رصدوا جسيمات دون ذريةٍ تدعى النيوترينوات (Neutrinos)، والتي يبدو أن لديها القدرة على السفر بسرعة أعلى من سرعة الضوء. يشكل هذا الاكتشاف استثناءً لحدود السرعة الكونية القصوى التي حددتها نظرية النسبية الخاصة (theory of relativity special) التي وضعها العالم ألبرت آينشتاين Albert Einstein.

تصف نظرية آينشتاين التي وضعها في سنة 1905، نسبية الحركة. وعلى وجه الخصوص حركة أي شيء يسير بسرعة تعادل سرعة الضوء، أو قريباً منها.

وقد اعتقد الناس آنذاك أن الموجات الضوئية تتشابه مع الموجات الصوتية، أو أمواج المحيط، أو حتى موجات الصدمة، وذلك من ناحية حاجتها إلى وسيط للتنقل والسفر عبره. ولكن عوضاً عن الهواء أو الماء أو الأرض، اعتقد الناس أن الموجات الضوئية تنتقل عبر مادة ناقلةٍ تدعى الأثير (Ether) وهي مادةٌ أقل ملموسيةً من الهواء، ويُفترض أنها تتخلل الكون.

افترض العلماء أن قوانين الفيزياء ستكون مختلفة بالنسبة لكائنٍ ساكنٍ نسبةً إلى الأثير. وبعد إجراء التجارب العلمية المناسبة، سيكون من الممكن تحديدُ العنصر الساكن حقاً، حسب ما يقول بيتر غاليسون Peter Galison أستاذ الفيزياء وتاريخ العلوم في جامعة هارفرد.

يقول غاليسون: "تخلص آينشتاين من ذلك". ويكمل كلامه "لا توجد خصائص فيزيائيةٌ تتوافق مع جملة "أنا حقّاً في حالة سكون". وهذا فعلاً هو جوهر نظرية النسبية"!

بعبارةٍ أخرى، إن خصائص الفيزياء هي نفسها بالنسبة إليّ، سواء أكنت أقود دراجتي أو جالساً على المقعد في الحديقة. لكن يبدو أن النظرية النسبية الخاصة لا تنطبق على التسارع، وهذا ما عالجه آينشتاين لاحقاً في نظريته للنسبية العامة.

استندت نظرية النسبية الخاصة إلى افتراضٍ ثانٍ يمنح سرعة الضوء في الفراغ وضعاً خاصاً، وتبلغ تلك السرعة 186 ألف ميل في الثانية أي ما يعادل 300 مليون متر في الثانية. افترض آينشتاين أن الضوء يسافر دائماً بسرعةٍ ثابتةٍ بالنسبة لأي مراقب، وذلك بغض النظر عن سرعة المراقب كما يشرح غاليسون.

من الناحية النظرية، إذا كنت تملك سيارةً سريعةً بما فيه الكفاية، فإنك ربما تستطيع اللحاق بسرعة الطلقة، ولكن لا يمكنك اللحاق أبداً أو حتى خفض السرعة الظاهرية للنبضة الضوئية. ولا فرق هنا، سواء كنت تقود سيارتك باتجاه الضوء أو بعيداً عنه.

الحد الأقصى للسرعة:

بناءً على افتراضات نظرية آينشتاين، تُعدّ سرعة الضوء الحد الأقصى للسرعة في الكون. في الواقع، أي كائن لديه كتلة، سواء كان نيوترينو أم سيارة، لن يكون بمقدوره بلوغ سرعة الضوء، لأنه ببساطة سيحتاج إلى طاقة لا نهائية لتحقيق ذلك وفقاً لنظرية آينشتاين. حسب غاليسون، حاولت بعض التجارب التلاعب بسرعة الضوء وزيادتها، ولكن آثارها ونتائجها كانت وهمية.

ينتقل الضوء ويسافر عبر عدة أوساط مثل غاز الصوديوم المبرد (Chilled Sodium Gas) ، مما يجعل سرعته تتباطأ بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى أن الضوء يرتد بين الذرات داخل جسم الوسيط. ولكن حتى مع حدوث ذلك، أي تفاعل الضوء مع الذرات، فإن سرعته تبقى 186 ألف ميل في الثانية أي ما يعادل 300 مليون متر في الثانية.

يؤكد غاليسون أن الإدعاءات التي تفترض أنه من الممكن الدفع بسرعة الضوء لتتجاوز 186ألف ميل في الثانية، هي ادعاءات باطلة ومخادعة تماماً.

يستخدم غاليسون الأسلوب الافتراضي ليشرح لنا سبب بطلانها فيتساءل، لو كنت تُسلط ضوء الليزر على سطح القمر، ثم حرّكت معصمك قليلاً لتقوم بمسح ضوئي لكامل سطحه، ألا يعني ذلك أن تلك النقطة المضيئة تعبر سطح القمر بسرعة تتجاوز سرعة الضوء؟ والجواب على هذا التساؤل هو بالطبع لا. لأنه لا شيء في الواقع يعبر سطح القمر. فتلك النقطة ليست عبارةً عن كائنٍ فعلي. هي عبارةٌ عن سلسلة من الفوتونات الموجودة في شعاع الليزر الذي يسلط على سطح القمر.

يقول غاليسون: "لمدة 100 سنة، اعتاد الناس على الخوض في مثل هذه الجدالات أو النقاشات حول هذه الأمور المتناقضة والمعقدة كطريقة للتساؤل "أليس هناك طريقة لتجاوز سرعة الضوء؟". ويتابع كلامه قائلاً: "غالباً ما يتحول كلامهم للإشارة إلى مفهوم تسريع الحركة، وهو شيء لا يتضمن كائناً فعلياً". وهذا مشابه جداً لموضوع النقطة المضيئة في شعاع الليزر، أو مصطلح "الطاقة اللانهائية". بعبارة أخرى، هذا الكلام محض أوهامٍ لا أكثر.

في المختبر، يستطيع الباحثون خلق الانطباع بأنهم قادرون على إرسال الضوء بشكلٍ يتجاوز الحد الأقصى للسرعة، وذلك عن طريق تعديل السرعة التي تبلغ فيها الموجات الضوئية الذروة وتنتشر في الفضاء. مع ذلك، لا تزيد هذه العملية من السرعة التي تنتقل فيها المعلومات الكهرومغناطيسية، لأنها تنتقل عبر الشكل العام لسعة الموجة.


نظرية غير قابلة للمس؟

منذ أن عرض آينشتاين نظريته للنسبية الخاصة، أصبحت النظرية بحد ذاتها، مع القيمة الخاصة التي منحتها لسرعة الضوء، غير قابلة للمس.

احتفظت هذه النظرية بمكانتها حتى الآن، حيث قام العلماء العاملون في التجربة المسماة أوبِرا (OPERA) والمقامة في مختبر المنظمة الأوروبية للبحث النووي سيرن (CERN)، ببث النيوترينوات لمسافة تبلغ 454 ميلاً (730 كيلومتراً)، وذلك عبر نفقٍ تحت الأرض من سويسرا إلى إيطاليا. ومن ثم قاموا بحساب مدة الزمن التي استغرقتها في رحلتها. بشكل صادمٍ، تبين لهم أن النيوترينوات تسافر أسرع من الضوء بنسبة 60 جزء من المليار من الثانية. قد تطيح هذه النتيجةُ بجميع النظريات الفيزيائية خلال القرن الماضي.

يقول بن مونريال Ben Monreal، الأستاذ المساعد في مادة الفيزياء في جامعة كاليفورنيا بِسانت باربرا: "لم يتطور لدينا فهم كامل أو تصور واضح حول ما جرى. فقد كنا نجري اختباراتٍ دقيقةً للغاية حول النظرية النسبية الخاصة منذ الأيام الأولى لظهورها". ثم يكمل حديثه فيقول: "لقد استطاعت نظرية النسبية الخاصة النجاح بتفوقٍ وتميزٍ في جميع الاختبارات التي مرت بها منذ 100 عام وحتى الآن. وهذا هو السبب الذي يجعل نتيجة التجربة الأخيرة مفاجأةً كبيرة بالنسبة إلينا، وغير متوقعة بتاتاً''.

وفي حال نجاح تجربة أوبرا، ستحدث نتائجها اضطراباً وحيرةً لدى الكثيرين. فاعتماداً على نظرية النسبية الخاصة، إذا استطاع شيء ما السفر بسرعة تتجاوز سرعة الضوء، فسيعني هذا أنه يسافر في الزمن إلى الوراء (أي إلى الماضي)، مما يجعل هذا الاقتراح يتعارض مع القاعدة الأساسية وهي مبدأ السببية (causality)، والتي تفترض أن يكون السبب سابقاً للأثر.

يقول غاليسون: "السبب الذي يجعل الكثير من علماء الفيزياء غير مبهورين بهذه الادعاءات، هو أنها تجعل من مبدأ السببية نفسه موضوعاً إشكالياً للغاية. وبعبارةٍ أخرى، فإنه يثير احتمال السفر عبر الزمن.

لكن هناك إشكاليةٌ أخرى. قدّم آينشتاين سرعة الضوء كقيمةٍ رياضيةٍ ثابتةٍ تحمل الرمز c . لذا، إن استطاعت النيوترينوات تجاوزَ سرعة الضوء فعلاً، سيؤدي هذا إلى فقدان القيمة c لمكانتها المميزة، مما يخلق مجموعة من المشاكل في بعض الجوانب الفيزيائية الأخرى، حيث تُستخدم القيمة c في بعض المعادلات الرياضية، مثل الصيغة الفيزيائية المشهورة E=mc2E=mc2 (تكافؤ الطاقة والمادة). ويختتم غاليسون حديثه قائلاً: "نظراً لكل هذه الأسباب، ما زال الناس بحاجةٍ إلى أدلةٍ إضافيةٍ تقنعهم أن نتائج هذه التجربة ستبقى صامدةً مع مرور الزمن".




 

السببية (causality):

تُشير إلى العلاقة الكائنة بين حدث (السبب) وحدث آخر (النتيجة أو التأثير)، حيث يكون الحدث الأول مسؤولاً بالضرورة عن ظهور الحدث الثاني.


الغاز (Gas):

أحد الحالات الأساسية الثلاث للمادة. في هذه الحالة تتحرك الذرات، أو الجزيئات، أو الأيونات بحُريّة، فلا ترتبط مع بعضها البعض. وفي علم الفلك، تُشير هذه الكلمة عادةً إلى الهيدروجين أو الهيليوم.

المصدر: ناسا

 
البلازما أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا كانت المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة
 
البلازما أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا كانت المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة
هناك 10 حالات للمادة

 



سرعة الضوء:

يسير الضوء بسرعة 1.07 مليار كيلومتراً في الساعة، أي حوالي 299,792,458 متراً في الثانية الواحدة؛ حيثُ يُعدّ الضوء الأسرع من جميع الأشياء في الكون، فلو أنَّ إنساناً يتحرَّك بنفس سرعة الضوء، لاستطاع أن يدور حول الأرض سبع مرّات ونصف في الثانية الواحدة،

فمثلاً: إنّ متوسِّط سُرعة طائرة السّفر هي 800 كيلومتراً في الساعة، أي أنّها تحتاج 50 ساعة لتدور حول الأرض دورةً واحدة، وتُعدّ هذه السُّرعة ثابتة في الفراغ، ويُرمز لها بالرمز C.

يحتاج الضوء لأن ينتقل من كوكب الأرض إلى القمر بحوالي ثانية واحدة، حيثُ تُقدَّر المسافة بينهما بما يُقارب 384398.24 كيلومتر، كما أنّه يحتاج إلى حوالي 8 دقائق لينتقل من الشّمس لكوكب الأرض، حيثُ تُقدَّر المسافة بينهما بما يُقارب 149597886 كيلومتر، ولهذا؛ يتمّ استخدام قيمة سُرعة الضوء في قياس المسافات الفلكيّة

، فعلى سبيل المثال، يبعد نجم قنطور الأقرب (بالإنجليزيّة: Proxima Centaur) عن كوكب الأرض 4.25 سنةً ضوئيّة، أي أنَّه لو تمَّ الإنتقال من كوكب الأرض إلى هذا النجم بنفس سُرعة الضوء، لاستغرق زمن مقداره 4 سنوات و ثلاثة أشهر ليصل إلى هناك.


سرعة الضوء في الماء:

إنَّ سُرعة الضوء ليست ثابتة؛ حيثُ يمكن أن تنخفض سرعته اعتماداً على الوسط الذي ينتقل فيه، وفي حال لم يكن هناك أي وسط (في الفراغ) فإنَّ سرعة الضوء في هذه الحالة تكون في أقصاها. يتعرَّض الضوء عند عبوره على منطقة تحتوي على أي مادّة -ولو كانت غُباراً- إلى انكسار؛ وذلك نتيجة تصادمه بجزيئات هذه المواد، وهذا بدوره يؤدّي إلى انخفاض سرعة الضوء.

إنَّ مُعدَّل انخفاض سُرعة الضوء يعتمد على الوسط، ويُسمّى هذا المُعدَّل بدليل انكسار الوسط، وقيمته تكون في معظم الأحيان أعلى من 1؛ حيثُ تمَّ اكتشاف ذلك عن طريق جين فوكو (بالإنجليزيّة: Jean Foucault) عام 1850م،

فعلى سبيل المثال، إنَّ دليل انكسار الهواء هو 1.0003، وهو قريب جدّاً من دليل الانكسار في الفراغ الذي يساوي 1. إنَّ دليل انكسار الماء هو 1.33، فلحساب سُرعة الضوء في الماء أو أي وسط، يتم استخدام القانون (السرعة = ثابت سرعة الضوء / دليل انكسار الوسط)، وبذلك؛ فإنَّ سُرعة الضوء في الماء هي:سرعة الضوء في الماء = 299,792,458 / 1.33 = 225407863.16 متراً في الثانية.

#آفاق_علمية
قد تكون صورة ‏تحتوي على النص '‏مدة الرحلات في الكون بالسر عة القصوى الممكنة 6 ساعات 40 الضوء ثانية 3 دقائق 8 دقائق 308 دقائق 4 سنوات 25000 سنة 2 مليون سنة 15 مليار سنة 100 يوم 11 سنة 76000 سنة 450 مليون سنة 38 مليار سنة 270 يليون سنة الرحلة الى القمر المريخ الشمس بلوتو اقرب نحم مکتشف مرکز المجرة مجرة اندرومیدا طرف الكون المرئي‏'‏


 
سوال ---لماذا الضو الاحمر و تحت الحمرا ايضا لديه نفس السرعه للاشعاع غاما؟
 
من يعرف جواب ممكن يكون المرشح التالی لنوبل ههههههه
 
لماذا الجاذبيه تاثر علي زمكان ؟ هل زمان عباره عن انبساط الفضا؟
 
سوال ---لماذا الضو الاحمر و تحت الحمرا ايضا لديه نفس السرعه للاشعاع غاما؟
في الفيزياء ، من المعروف أن الضوء أو الفوتونات لها خصوصية الإزدواجية تستطيع أن تضهر في حالة موجة اوجسيم ، بالإضافة إلى أن الفوتون في الحالة الكمومية يمكن أن يكون في مكانين بعيدين في نفس الوقت.
 
في الفيزياء ، من المعروف أن الضوء أو الفوتونات لها خصوصية الإزدواجية تستطيع أن تضهر في حالة موجة اوجسيم ، بالإضافة إلى أن الفوتون في الحالة الكمومية يمكن أن يكون في مكانين بعيدين في نفس الوقت.
صح بسبب ان فوتون هو من بوزونات ولكن سوال هو لماذا سرعه ضو بكل حالات طاقه كضعيفه مثل ماتحت الحمرا او قويه كغاما في خلا ثابته
 
المكان أو الكتلة تؤثر أيضًا على الزمن
ان كتله تسبب به الجاذبيه و جاذبيه تسبب به كتله شي جنوني اذا احدا ما عرف جواب سيحل اكبر احجيه فيزيك كوانتوم و نسبيه عامه
 
في الفيزياء ، من المعروف أن الضوء أو الفوتونات لها خصوصية الإزدواجية تستطيع أن تضهر في حالة موجة اوجسيم ،

كلام صحيح وهذا هو أساس فيزياء الكم، يمكن إثباته وتكراره علميا من خلال تجربة الشق المزدوج الشهيرة التي أسست لفيزياء الكم والخاصية المزدوجة للفوتون والالكترون.

يمكن البحث عبر مفتاح:
تجربة الشق المزدوج

بالإضافة إلى أن الفوتون في الحالة الكمومية يمكن أن يكون في مكانين بعيدين في نفس الوقت.

الترابط الكمي أو التشابك الكمي يكون بين جسيمين أو فوتونين في وقت واحد وليس فوتون واحد

لأنها تعتمد على حالة الترابط الكمي بين الجسيمات الدون ذرية.

هناك محاولات محمومة لاستخدام خواص التشابك الكمي في التطبيقات العسكرية.


أعتقد أن كلامي هو الأصوب.

تحياتي.
 
بخصوص نظرية النسبية فقد برهنت في دراسة قديمة جدا لي في عام 2010 على عدم وجود احتمال أن تكون نظرية النسبية صحيحة.

لاحقا أحاول نشر نص دراستي القديمة هنا إن يسر الله تعالى ذلك.


تحياتي.
 
عودة
أعلى