لطوف
10-05-2011, 08:21 PM
الاخوة رواد المنتدى الكرام تحية طيبة
ها انا كما وعدتكم انشر دراسة لموضوع اعلم ان صفحات هذا المنتدى ليست المكان المناسب له.ولكن لابأس بذلك بسبب السوية العلمية المرتفعة التي تميز اعضاء ورواد هذا المنتدى.
ايها الاخوة ان تجربة مايكلسون ومورلي موضوع الدراسة هي التجربة التي اقامت الدنيا حينها ولم تقعدها حتى الان. وهي التجربة التي نقلت الفيزياء من علم مكتمل الاركان الى علم يحبو على اول الطريق.ووضعت العلماء بمتاهة لم يستطيعوا الخروج منها حتى جاء اينشتاين وفسر بأن نتيجة التجربة صحيحة وبناءا على ذلك الغى وجود الاثير المتنازع عليه لقرون بجرة قلم وخرج بالنظرية النسبية.ثم بعد ذلك لم يعد احد يذكر كلمة اثير في علم الفيزياء على الاطلاق.
وملخص الدراسة التي اجريتها هو ان تجربة مايكلسون ومورلي غير صالحة ولا يمكن بواسطتها اكتشاف وجود الاثير او عدم وجوده.وفيما يلي نص الدراسة.
دراسة وتحليل تجربة مايكلسون بعد
مرور أكثر من مئة عام على إجرائها
تجربة مايكلسون هي التجربة الوحيدة في التاريخ البشري التي اعتمدت نتيجتها مع كل ما فيها من غموض ومع كل ما أدت إلى نتائج صاعقة علما ً بأن أول من رفضها وأبى الأخذ بنتيجتها هو العالم مايكلسون الذي قام بإجرائه بنفسه.
وحينها اعترف العالم الكبير لورنتز بأنه فقد وضوح الرؤية بعد تجربة مايكلسون ومورلي. أما اللورد كالفن وهو من العلماء الكبار فقد وصف التجربة بأنها غيمة سواء حلت في سماء العلم المشرقة.
وعندما أقدم مايكلسون على إجراء التجربة كان يحدوه الأمل بإقامة الدليل على وجود وسط مادي (الأثير) تنتقل خلاله التموجات الضوئية. وكما هو معروف للجميع فقد جاءت نتيجة التجربة سلبية على الرغم من إعادتها بظروف وأماكن مختلفة.
وجميع الحلول التي وضعت لتفسير نتيجة التجربة أدت إلى تناقضات مستمرة إلى أن وضع أينشتاين نظريته النسبية والتي تعتبر نتيجته تجربة مايكلسون أساسا ًومرتكزا ً لها. ونحاول دراسة وتحليل تلك التجربة.
- الحالات الممكنة لانتشار الضوء:
1) أثير متحرك.
2) أثير ساكن.
3) عدم وجود أثير.
1)أثير متحرك:
وهذا يعني بأن الأثير ينسحب مع الأجسام المتحركة أو ضمنها وفي هذه الحالة يوجد حد فاصل بين الأثير الساكن والأثير المتحرك.وعند دراسة الضوء ضمن المختبرات المتحركة سوف تجري الدراسة ضمن الأثير المتحرك.
والأثير كما هو معلوم الوسط الذي ينقل الأمواج الضوئية وهذا يعني بأن سرعة الضوء ضمن الأثير لا تتعلق بسرعة مصدره. ولكن كون الأثير متحرك سوف تكون مركبة من سرعة الأثير وسرعة الضوء. وبهذه الحالة ستكون سرعة الضوء متساوية وبكافة الاتجاهات ضمن كافة المختبرات القصورية. ولكن تلك السرعة لا تبقى ثابتة إذا نسبنا حركة الضوء ضمن مختبر إلى مختبر آخر ساكن أو متحرك بالنسبة للمختبر الأول.
وضمن الأثير المتحرك إذا انطلق شعاع عمودي على اتجاه حركة مصدره عند انعكاسه سوف يعود إلى نقطة انطلاقه.
2)أثير ساكن:
هذا هو الأثير الذي كان يبحث عنه العلماء ولم يستطيعوا إيجاده. وفي هذه الحالة سيستغرق الضوء فترة زمنية أطول ليقطع مسافة محددة. إذا كانت تلك المسافة باتجاه الحركة. والشعاع العمودي على اتجاه الحركة في مختبر متحرك بسرعة منتظمة عند انعكاسه لن يعود إلى النقطة التي انطلق منها.
3)عدم وجود أثير (النظرية الجسيمية):
وهنا يجب تمييز حالتين:
أ- تتراكب سرعة الضوء مع سرعة مصدره (وهذا فرض ترفضه النظرية النسبية).ويتناقض مع كون سرعة الضوء مطلقة.
في هذه الحالة سرعة الضوء تبقى ثابتة في المختبرات المتحركة وفي كافة الاتجاهات.
كذلك في هذه الحالة عند انعكاس الضوء العمودي على اتجاه الحركة. سيعود للنقطة التي انطلق منها.
ب- لا تتراكب سرعة الضوء مع سرعة مصدره. هذا الفرض معقد نوعا ً ما وعليه بنيت النظرية النسبية. وفي هذه الحالة ينتشر الضوء بسرعة متساوية ضمن كافة المختبرات القصورية. وبسرع مختلفة خارج هذه المختبرات. والشعاع العمودي على اتجاه الحركة عند انعكاسه سيعود إلى النقطة التي انطلق منها ضمن المختبرات المتحركة.
وباستعراض الكيفية التي يمكن أن يتحرك خلالها الضوء يجد بأنه:
· إذا كان هناك فرق بين لحظتي وصول شعاعي الضوء في تجربة مايكلسون فهذا يعني بأنه من الممكن وجود الحالة (2).
· وإذا لم يكن هناك فرق بين لحظتي وصول الشعاعين في التجربة فهذا يعني بأنه من الممكن وجود الحالتين (1)و(3).
ولكن لم يستطع العلماء تفسير تصرف الضوء ونسبه إلى أية حالة من تلك الحالات حتى جاءت النظرية النسبية وأعطت تفسيرات وشروحات وخصائص للضوء لم تكن موجودة قبلا ً وذلك اعتمادا ً على نتائج تجربة مايكلسون. وقد أصبحت مكانة النظرية النسبية فوق كل اعتبار لدرجة بأنه لو ثبت خطـأ تجربة مايكلسون لن يكون لهذا أي تأثير عليها حيث أصبحت بنظر الكثيرين من البديهيات.
ولكن هل هذه التجربة ملائمة للغرض الذي أجريت من أجله. هناك العديد من الأمور الهامة التي لم تأخذها التجربة بعين الاعتبار ومن هذه الأمور:
· حركة الأرض حركة دائرية مزدوجة (دوران الأرض حول نفسها ودورانها حول الشمس) وهذا يؤدي إلى انسحابات على الخطوط الأثيرية الموازية لحركة الأرض والمتعامدة عليها.
· سرعة الضوء تختلف باختلاف الوسط الذي يمر به الضوء وبالتالي التجارب التي تجري على الأرض (جو الأرض) يتحكم بها الكثير من العوامل.
· سرعة دوران الأرض حول الشمس غير منتظمة تختلف باختلاف موقع الأرض من الشمس.
· الأرض متحركة والمجموعة الشمسية متحركة والمجرة متحركة والكون متحرك وبالتالي من غير الممكن دراسة وتحليل كافة التحركات.
وبعدم الأخذ بجميع الاعتبارات السابقة يبقى هناك أمران على غاية الأهمية وهما:
1. اعتبار مايكلسون بتجربته مسبقا ً بأن سرعة الأرض بالنسبة للأثير هي 30كم/ثانية وما كان يبحث عنه يجب أن يقع ضمن تلك الحدود.
2. لم يصل الشعاعين في التجربة متزامنين بل كان هناك فرق أو إزاحة في نمط التداخل ولأن تلك الإزاحة كانت أقل مما يتوقعه مايكلسون فاستنتج أن تفسير النتيجة هو القول بعدم تعرض أهداب التداخل للإزاحة ولم يهتم هو أو غيره من العلماء بتفسير وجود تلك الإزاحة. وإذا كانت النتيجة الغير متوقعة لتجربة مايكلسون سوف تؤدي إلى كم هائل من الإشكالات فالأسهل أن نتخلى عن تلك التجربة المشكوك بصحتها أصلا ً. (وهذا ما فعله مايكلسون نفسه) إلى حين نكون مستعدين ويكون بمقدورنا دراسة هذا الموضوع بشكل حاسم لا يدع مجالا ً للشك.
ولقد تم إلغاء نظرية الأثير بشكل صوري دون أية أدلة تثبت ذلك.
وإلغاء الأثير لم يقدم أو يؤخر أي شيء وجميع الاعتراضات على وجوده ليس لها أي معنى كما أن دواعي وجود الأثير أكبر وتفسر الأمور بشكل موضوعي أكثر من عدم وجوده.
ووجود الأثير يحل جميع المشاكل الفيزيائية ونستطيع من خلاله التوصل إلى نظرية فيزيائية نهائية موحدة ((وهي التي أمضى اينشتاين بقية حياته يراوده الأمل في الحصول عليها وكذلك جميع الفيزيائيين حتى الآن)).
فنستطيع بواسطة الأثير تفسير جميع القوى والجسيمات التي تشكل الكون وبالتالي يصبح الأمر بمنتهى الوضوح لأن جميع مكونات الكون سيكون منشأها مكون واحد وهو الأثير.
وهذا معناه بأنه ليس هناك تناقض بين الحالة الموجية والجسيمية للمكونات الأساسية للعناصر الذرية. فاهتزاز الأثير يظهر لنا الجسيمات المختلفة. وهذا الأمر تفسره معادلة أينشتاين E=mc2 فالكتلة والطاقة ليسا إلا وجهين لعملة واحدة.
وهذا يدعو للاستغراب كيف ألغى أينشتاين الأثير واعتبره عائقا ً في سبيل العلم.
وإذا اعترض بعض العلماء على وجود الأثير يبدو غريبا ً كاعتراض العالم الإنكليزي ديفيدبروستر "بأنه لا يستطيع أن يتخيل أن الخالق قد خطط وملأ الفراغ بالأثير من أجل توليد الضوء".
واعتراض الآخرين بأن وجود الأثير يجب أن تشعر به الأجسام المتحركة نتيجة المقاومة والاحتكاك. أو بأنه يجب أن نستطيع قياس كثافة وضغط الأثير في حال وجوده ليست إلا اعتراضات غير واقعية.
وإذا كان بإمكاننا التشكيك بنتيجة تجربة مايكلسون المتعارف عليها فليس أمامنا أي شيء نستطيع به تأويل النتيجة الحقيقية للتجربة وهو وجود انزياح بالرغم من ضآلته سوى التأكيد على وجود الأثير.
وهذا الأمر كان يجب أن يدعونا لمزيد من البحث والتجريب للوصول إلى الحقيقة. ونحن لا يهمنا إن كان يوجد أثير أم لا فكل ما يهمنا هو البحث عن الحقيقة فقط لذلك يجب أن نتأكد أن كانت الفرضية الأخرى تفي بالمطلوب والمقصود هنا فرضية الأصدار الجسيمي.
وفي الحقيقة لا يوجد شيء تستطيع تفسيره نظرية الأصدار الجسيمي ولا تفسره النظرية الموجية. إلا أن هناك العديد من الأمور التي لا تستطيع النظرية الجسيمية تفسيرها ومنها:
1. من الأسهل أن يكون الكون مملوءا ً ولمرة واحدة بالأثير من أن يملأه في كل مرة وكل لحظة مصدر معين.
2. وجود مجموعات الفوتونات الملونة وتراكبها لتشكيل اللون الأبيض.
3. استحالة تشكل محيط كروي متضخم إلى اللانهاية من الإصدار الجسيمي.
4. احتياج الجسيمات إلى تسارع حتى تبلغ سرعتها القصوى.
5. جميع الجسيمات في الفراغ لها سرعة واحدة مهما اختلف مصدرها مما يدل على أن الأمر يتعلق بخواص الوسط وليس بالجسيمات. فالجسيمات ليس هناك ما يمنع اختلاف سرعتها من حيث التباطؤ والتسارع بينما اهتزاز الوسط لا يؤثر فيه سوى طبيعة وتركيب الوسط نفسه.
6. تغير سرعة المصدر الضوئي يؤدي إلى تغير طول الموجة (ظاهرة دوبلر) وهذه الصفة لا تنطبق على حركة الجسيمات بل على تموج الوسط.
7. عدم تحرك أي جسم معروف بتلك الخاصية التي تتحرك بها الجسيمات الذرية أي (حركة جسيمية موجية).
8. من المعادلة E=mc2 يتضح لنا بأن الطاقة والكتلة متكافئان وما هي الكتلة الخاصة بالالكترون إلا عبارة عن طاقة اهتزاز الأثير التي تبدو على صورة الكترون.
9. لا يوجد تفسير منطقي ومقبول للبوزيترونات وجميع الجسيمات المضادة إلا بواسطة نظرية الأثير حيث الاهتزاز الذي يترجم على هيئة الكترون يقابله اهتزاز آخر يفنيه وهو اهتزاز الالكترون المضاد. وهكذا هو الحال بالنسبة لجميع الجسيمات الأخرى.
10. كيف تستطيع الفوتونات أن تعود إلى سرعتها الأولى بعد اجتيازها حاجز زجاجي.؟
ولقد انتظرت طويلا ً كي استطيع طرح هذا الموضوع بالشكل الذي طرحته عليه. وذلك بسبب عدم توفر الظروف الملائمة على الصعيد الفيزيائي.
والمقصود هنا سيطرة الاتجاهات الفكرية خلال فترات زمنية تطول وتقصر بحسب مواقع الأشخاص الذين بإمكانهم طرق وبحث تلك المواضيع.
ففي بداية مرحلة دراسة الضوء اقترح العالم هايغنز نظرية الأثير وانتقال الضوء خلالها عن طريق الأمواج وفي الفترة نفسها قدم العالم نيوتن النظرية الجسيمية للضوء واستمرت أكثر من مئة عام لتعود النظرية الموجية في القرن التاسع عشر وتسود. بعد ذلك وفي بداية القرن العشرين رُدَ الاعتبار للنظرية الجسيمية ليحسم الأمر أخيرا ً بواسطة ميكانيك الكم الذي يعطي الصفات الموجية والجسيمية في آن واحد.
والأمر الذي يسمح الآن بإمكانية طرح هذا الاتجاه من التفكير هو عودة علماء الفيزياء إلى إثارة الموضوع من جديد. علما بأن هذا الاتجاه يعود لأكثر من عشر سنوات مضت وأن تكن محاولات بعض العلماء حينها كانت خجولة. وإذا كان هكذا الحال بالنسبة للعلماء الكبار الذين لهم مكانتهم ومركزهم فكيف سيكون الحال بالنسبة لي.
إلى أن ظهر العدد 8-9 من مجلة العلوم لعام 1997 الصادرة عن مؤسسة الكويت للتقدم العلمي وقد جاء في موضوع (تفسير كل شيء) ص50 ما يلي: [لقد انتعشت أيضا ً أمال كبيرة منذ عقد من السنين حيث حظيت (النظرية الوترية) باستقبال لطيف كنظرية مؤهلة لأن تكون نظرية كل شيء. لقد ابتدع بعض الفيزيائيين النظرية الوترية من فكرة أن الكائن الأكثر أساسية في هذا الكون هو وتر صغير لدرجة لا يمكن تصورها وقد قالوا أن تموجات أوتار من هذا القبيل تولد كل الجسيمات والقوى في هذا الكون ويبلغ طول حلقات الوتر أو قطعه قرابة 10-33 سنتمتر وهي تهتز بأساليب عديدة متخالفة كما يفعل وتر الكمان ولكل نمط اهتزازي طاقة أو كتلة معينة ويمكن اعتباره جسيما ً بموجب قوانين الميكانيك الكمومي].
فهل يختلف هذا الكلام عن الكلام الذي ذكرته سابقا وما هو الفرق إذا كان الاسم وتر أو أثير.
نعود مرة أخرى إلى تجربة مايكلسون.
فإذا أخذنا بعين الاعتبار فرضية العالم فيتزجرالد الذي افترض أن الطول الموازي لاتجاه حركة الأرض يتقلص بمقدار يكفي لتعويض الزيادة التي تلحق بالمدة الزمنية اللازمة لذهاب الإشارة الضوئية وإيابها نتيجة لحركة الأرض وفي الوقت ذاته عبر العالم لورنتز الذي كان يعمل بشكل مستقل عن /فيتزجرالد/ كميا ً عن هذه الفرضية وحدد قيمة التقلص.
وكذلك النظرية النسبية تؤكد حدوث التقلص في الأطوال باتجاه حركتها.
وهذا معناه أنه من غير الممكن والحال هكذا أن تؤدي تجربة مايكلسون لاكتشاف سرعة الأرض بالنسبة للأثير حيث ستؤدي الحسابات إلى النتيجة التي جاءت بها التجربة.
ومن جهة أخرى أدى عم تبلور مفهوم الأثير الساكن إلى تناقضات كثيرة بالنسبة للعلماء المهتمين بموضوع الأثير حتى التبس عليهم هذا المفهوم وعلى رأسهم مايكلسون ويظهر ذلك واضحا ً من الآتي:
ففي عام 1882 قدم مايكلسون عرضا ً موجزا ً لتجربته أمام أكاديمية العلوم الفرنسية حيث لفت العالم پوتييه نظره إلى الخطأ الذي ارتكبه حين أهمل تأثير حركة الأرض على مقدار المدة الزمنية t2 اللازمة لانتقال الضوء من المرآة Mإلى المرآة M2 ثم عودته إلى M (المقصود هنا هو مسار الشعاع الضوئي العمودي على حركة الأرض).
فمايكلسون والعلماء الذين اجتمع بهم للتباحث بشأن تجربته لم ينتبهوا إلى أمر بغاية البساطة وهو أنه في حال وجود أثير ساكن لن يكون لحركة الأرض أي تأثير على المدة الزمنية t2 كما أدى ايضا عدم تبلور مفهوم الأثير الساكن إلى ما يلي:
في حال وجود أثير ساكن وفي أي مختبر قصوري يتحرك خلال هذا الأثير الساكن سوف نحصل على ثلاث أزمنة مختلفة ليقطع الشعاع الضوئي مسافات متساوية. وهذه الأزمنة هي:
1) يحتاج الضوء لفترة زمنية أطول لقطع مسافة محددة باتجاه حركة المختبر.
2) يحتاج الضوء لفترة زمنية أقصر لقطع مسافة محددة بعكس اتجاه حركة المختبر.
3) يحتاج الضوء لفترة زمنية ثابتة لقطع مسافة محددة ذهابا ً وإيابا ً عمودية على اتجاه حركة المختبر.
أي توجد ثلاث سرعات مختلفة للضوء.
1. سرعة منخفضة باتجاه الحركة.
2. سرعة عالية بعكس الحركة.
3. سرعة ثابتة عمودية على الحركة وهي سرعة الضوء ضمن الأثير الساكن وهي عبارة عن متوسط مجموع السرعتين(1)و(2).
مايكلسون اعتقد بوجود سرعتين فقط للضوء في تجربته وهما السرعة (1) والسرعة (3).
والخطأ الموجود في التجربة هو أن الشعاع ينطلق باتجاه حركة الأرض ومن ثم ينعكس حركة الأرض ليلتقي بالشعاع العمودي على حركة الأرض وبالتالي وبالتأكيد لن يكون هناك تداخل لأن سرعة الشعاعين الأفقي (ذهاب إياب) والعمودي متساوية وهذا ما أكدته التجربة والفرق البسيط في التداخل والذي رفضه مايكلسون لضآلته هو ناتج عن تقلص الأجسام باتجاه الحركة. وبناءا ً على ذلك فالتجربة غير صحيحة وغير مناسبة من الأساس.
لأنه في كل الحالات سيصل الشعاعان متزامنان لان تصميم التجربة خاطيء.
وانطلاقا ً من تلك الحقائق وبالعودة إلى الطرق الممكنة لانتشار الضوء والتي تكلمنا عنها في بداية الدراسة نجد بأنه ضمن المتغيرات الكثيرة التي تتعلق بانتشار الضوء يوجد ثابت وحيد لا يتأثر بشيء مهما كانت ظروف التجربة وهو مسار الشعاع العمودي على اتجاه حركة المختبر.
ففي حال وجود أثير متحرك أو عدم وجود أثير فالشعاع العمودي على اتجاه حركة المختبر عندما ينعكس سيعود إلى النقطة التي انطلق منها.
بينما في حال وجود أثير ساكن فلن يعود الشعاع المنعكس إلى النقطة التي انطلق منها.
لذلك يجب أن تكون تلك الحقيقة منطلقا ً لأية تجربة تجرى من أجل التأكد من وجود أثير ساكن.
لطوف يوسف لطوف
ها انا كما وعدتكم انشر دراسة لموضوع اعلم ان صفحات هذا المنتدى ليست المكان المناسب له.ولكن لابأس بذلك بسبب السوية العلمية المرتفعة التي تميز اعضاء ورواد هذا المنتدى.
ايها الاخوة ان تجربة مايكلسون ومورلي موضوع الدراسة هي التجربة التي اقامت الدنيا حينها ولم تقعدها حتى الان. وهي التجربة التي نقلت الفيزياء من علم مكتمل الاركان الى علم يحبو على اول الطريق.ووضعت العلماء بمتاهة لم يستطيعوا الخروج منها حتى جاء اينشتاين وفسر بأن نتيجة التجربة صحيحة وبناءا على ذلك الغى وجود الاثير المتنازع عليه لقرون بجرة قلم وخرج بالنظرية النسبية.ثم بعد ذلك لم يعد احد يذكر كلمة اثير في علم الفيزياء على الاطلاق.
وملخص الدراسة التي اجريتها هو ان تجربة مايكلسون ومورلي غير صالحة ولا يمكن بواسطتها اكتشاف وجود الاثير او عدم وجوده.وفيما يلي نص الدراسة.
دراسة وتحليل تجربة مايكلسون بعد
مرور أكثر من مئة عام على إجرائها
تجربة مايكلسون هي التجربة الوحيدة في التاريخ البشري التي اعتمدت نتيجتها مع كل ما فيها من غموض ومع كل ما أدت إلى نتائج صاعقة علما ً بأن أول من رفضها وأبى الأخذ بنتيجتها هو العالم مايكلسون الذي قام بإجرائه بنفسه.
وحينها اعترف العالم الكبير لورنتز بأنه فقد وضوح الرؤية بعد تجربة مايكلسون ومورلي. أما اللورد كالفن وهو من العلماء الكبار فقد وصف التجربة بأنها غيمة سواء حلت في سماء العلم المشرقة.
وعندما أقدم مايكلسون على إجراء التجربة كان يحدوه الأمل بإقامة الدليل على وجود وسط مادي (الأثير) تنتقل خلاله التموجات الضوئية. وكما هو معروف للجميع فقد جاءت نتيجة التجربة سلبية على الرغم من إعادتها بظروف وأماكن مختلفة.
وجميع الحلول التي وضعت لتفسير نتيجة التجربة أدت إلى تناقضات مستمرة إلى أن وضع أينشتاين نظريته النسبية والتي تعتبر نتيجته تجربة مايكلسون أساسا ًومرتكزا ً لها. ونحاول دراسة وتحليل تلك التجربة.
- الحالات الممكنة لانتشار الضوء:
1) أثير متحرك.
2) أثير ساكن.
3) عدم وجود أثير.
1)أثير متحرك:
وهذا يعني بأن الأثير ينسحب مع الأجسام المتحركة أو ضمنها وفي هذه الحالة يوجد حد فاصل بين الأثير الساكن والأثير المتحرك.وعند دراسة الضوء ضمن المختبرات المتحركة سوف تجري الدراسة ضمن الأثير المتحرك.
والأثير كما هو معلوم الوسط الذي ينقل الأمواج الضوئية وهذا يعني بأن سرعة الضوء ضمن الأثير لا تتعلق بسرعة مصدره. ولكن كون الأثير متحرك سوف تكون مركبة من سرعة الأثير وسرعة الضوء. وبهذه الحالة ستكون سرعة الضوء متساوية وبكافة الاتجاهات ضمن كافة المختبرات القصورية. ولكن تلك السرعة لا تبقى ثابتة إذا نسبنا حركة الضوء ضمن مختبر إلى مختبر آخر ساكن أو متحرك بالنسبة للمختبر الأول.
وضمن الأثير المتحرك إذا انطلق شعاع عمودي على اتجاه حركة مصدره عند انعكاسه سوف يعود إلى نقطة انطلاقه.
2)أثير ساكن:
هذا هو الأثير الذي كان يبحث عنه العلماء ولم يستطيعوا إيجاده. وفي هذه الحالة سيستغرق الضوء فترة زمنية أطول ليقطع مسافة محددة. إذا كانت تلك المسافة باتجاه الحركة. والشعاع العمودي على اتجاه الحركة في مختبر متحرك بسرعة منتظمة عند انعكاسه لن يعود إلى النقطة التي انطلق منها.
3)عدم وجود أثير (النظرية الجسيمية):
وهنا يجب تمييز حالتين:
أ- تتراكب سرعة الضوء مع سرعة مصدره (وهذا فرض ترفضه النظرية النسبية).ويتناقض مع كون سرعة الضوء مطلقة.
في هذه الحالة سرعة الضوء تبقى ثابتة في المختبرات المتحركة وفي كافة الاتجاهات.
كذلك في هذه الحالة عند انعكاس الضوء العمودي على اتجاه الحركة. سيعود للنقطة التي انطلق منها.
ب- لا تتراكب سرعة الضوء مع سرعة مصدره. هذا الفرض معقد نوعا ً ما وعليه بنيت النظرية النسبية. وفي هذه الحالة ينتشر الضوء بسرعة متساوية ضمن كافة المختبرات القصورية. وبسرع مختلفة خارج هذه المختبرات. والشعاع العمودي على اتجاه الحركة عند انعكاسه سيعود إلى النقطة التي انطلق منها ضمن المختبرات المتحركة.
وباستعراض الكيفية التي يمكن أن يتحرك خلالها الضوء يجد بأنه:
· إذا كان هناك فرق بين لحظتي وصول شعاعي الضوء في تجربة مايكلسون فهذا يعني بأنه من الممكن وجود الحالة (2).
· وإذا لم يكن هناك فرق بين لحظتي وصول الشعاعين في التجربة فهذا يعني بأنه من الممكن وجود الحالتين (1)و(3).
ولكن لم يستطع العلماء تفسير تصرف الضوء ونسبه إلى أية حالة من تلك الحالات حتى جاءت النظرية النسبية وأعطت تفسيرات وشروحات وخصائص للضوء لم تكن موجودة قبلا ً وذلك اعتمادا ً على نتائج تجربة مايكلسون. وقد أصبحت مكانة النظرية النسبية فوق كل اعتبار لدرجة بأنه لو ثبت خطـأ تجربة مايكلسون لن يكون لهذا أي تأثير عليها حيث أصبحت بنظر الكثيرين من البديهيات.
ولكن هل هذه التجربة ملائمة للغرض الذي أجريت من أجله. هناك العديد من الأمور الهامة التي لم تأخذها التجربة بعين الاعتبار ومن هذه الأمور:
· حركة الأرض حركة دائرية مزدوجة (دوران الأرض حول نفسها ودورانها حول الشمس) وهذا يؤدي إلى انسحابات على الخطوط الأثيرية الموازية لحركة الأرض والمتعامدة عليها.
· سرعة الضوء تختلف باختلاف الوسط الذي يمر به الضوء وبالتالي التجارب التي تجري على الأرض (جو الأرض) يتحكم بها الكثير من العوامل.
· سرعة دوران الأرض حول الشمس غير منتظمة تختلف باختلاف موقع الأرض من الشمس.
· الأرض متحركة والمجموعة الشمسية متحركة والمجرة متحركة والكون متحرك وبالتالي من غير الممكن دراسة وتحليل كافة التحركات.
وبعدم الأخذ بجميع الاعتبارات السابقة يبقى هناك أمران على غاية الأهمية وهما:
1. اعتبار مايكلسون بتجربته مسبقا ً بأن سرعة الأرض بالنسبة للأثير هي 30كم/ثانية وما كان يبحث عنه يجب أن يقع ضمن تلك الحدود.
2. لم يصل الشعاعين في التجربة متزامنين بل كان هناك فرق أو إزاحة في نمط التداخل ولأن تلك الإزاحة كانت أقل مما يتوقعه مايكلسون فاستنتج أن تفسير النتيجة هو القول بعدم تعرض أهداب التداخل للإزاحة ولم يهتم هو أو غيره من العلماء بتفسير وجود تلك الإزاحة. وإذا كانت النتيجة الغير متوقعة لتجربة مايكلسون سوف تؤدي إلى كم هائل من الإشكالات فالأسهل أن نتخلى عن تلك التجربة المشكوك بصحتها أصلا ً. (وهذا ما فعله مايكلسون نفسه) إلى حين نكون مستعدين ويكون بمقدورنا دراسة هذا الموضوع بشكل حاسم لا يدع مجالا ً للشك.
ولقد تم إلغاء نظرية الأثير بشكل صوري دون أية أدلة تثبت ذلك.
وإلغاء الأثير لم يقدم أو يؤخر أي شيء وجميع الاعتراضات على وجوده ليس لها أي معنى كما أن دواعي وجود الأثير أكبر وتفسر الأمور بشكل موضوعي أكثر من عدم وجوده.
ووجود الأثير يحل جميع المشاكل الفيزيائية ونستطيع من خلاله التوصل إلى نظرية فيزيائية نهائية موحدة ((وهي التي أمضى اينشتاين بقية حياته يراوده الأمل في الحصول عليها وكذلك جميع الفيزيائيين حتى الآن)).
فنستطيع بواسطة الأثير تفسير جميع القوى والجسيمات التي تشكل الكون وبالتالي يصبح الأمر بمنتهى الوضوح لأن جميع مكونات الكون سيكون منشأها مكون واحد وهو الأثير.
وهذا معناه بأنه ليس هناك تناقض بين الحالة الموجية والجسيمية للمكونات الأساسية للعناصر الذرية. فاهتزاز الأثير يظهر لنا الجسيمات المختلفة. وهذا الأمر تفسره معادلة أينشتاين E=mc2 فالكتلة والطاقة ليسا إلا وجهين لعملة واحدة.
وهذا يدعو للاستغراب كيف ألغى أينشتاين الأثير واعتبره عائقا ً في سبيل العلم.
وإذا اعترض بعض العلماء على وجود الأثير يبدو غريبا ً كاعتراض العالم الإنكليزي ديفيدبروستر "بأنه لا يستطيع أن يتخيل أن الخالق قد خطط وملأ الفراغ بالأثير من أجل توليد الضوء".
واعتراض الآخرين بأن وجود الأثير يجب أن تشعر به الأجسام المتحركة نتيجة المقاومة والاحتكاك. أو بأنه يجب أن نستطيع قياس كثافة وضغط الأثير في حال وجوده ليست إلا اعتراضات غير واقعية.
وإذا كان بإمكاننا التشكيك بنتيجة تجربة مايكلسون المتعارف عليها فليس أمامنا أي شيء نستطيع به تأويل النتيجة الحقيقية للتجربة وهو وجود انزياح بالرغم من ضآلته سوى التأكيد على وجود الأثير.
وهذا الأمر كان يجب أن يدعونا لمزيد من البحث والتجريب للوصول إلى الحقيقة. ونحن لا يهمنا إن كان يوجد أثير أم لا فكل ما يهمنا هو البحث عن الحقيقة فقط لذلك يجب أن نتأكد أن كانت الفرضية الأخرى تفي بالمطلوب والمقصود هنا فرضية الأصدار الجسيمي.
وفي الحقيقة لا يوجد شيء تستطيع تفسيره نظرية الأصدار الجسيمي ولا تفسره النظرية الموجية. إلا أن هناك العديد من الأمور التي لا تستطيع النظرية الجسيمية تفسيرها ومنها:
1. من الأسهل أن يكون الكون مملوءا ً ولمرة واحدة بالأثير من أن يملأه في كل مرة وكل لحظة مصدر معين.
2. وجود مجموعات الفوتونات الملونة وتراكبها لتشكيل اللون الأبيض.
3. استحالة تشكل محيط كروي متضخم إلى اللانهاية من الإصدار الجسيمي.
4. احتياج الجسيمات إلى تسارع حتى تبلغ سرعتها القصوى.
5. جميع الجسيمات في الفراغ لها سرعة واحدة مهما اختلف مصدرها مما يدل على أن الأمر يتعلق بخواص الوسط وليس بالجسيمات. فالجسيمات ليس هناك ما يمنع اختلاف سرعتها من حيث التباطؤ والتسارع بينما اهتزاز الوسط لا يؤثر فيه سوى طبيعة وتركيب الوسط نفسه.
6. تغير سرعة المصدر الضوئي يؤدي إلى تغير طول الموجة (ظاهرة دوبلر) وهذه الصفة لا تنطبق على حركة الجسيمات بل على تموج الوسط.
7. عدم تحرك أي جسم معروف بتلك الخاصية التي تتحرك بها الجسيمات الذرية أي (حركة جسيمية موجية).
8. من المعادلة E=mc2 يتضح لنا بأن الطاقة والكتلة متكافئان وما هي الكتلة الخاصة بالالكترون إلا عبارة عن طاقة اهتزاز الأثير التي تبدو على صورة الكترون.
9. لا يوجد تفسير منطقي ومقبول للبوزيترونات وجميع الجسيمات المضادة إلا بواسطة نظرية الأثير حيث الاهتزاز الذي يترجم على هيئة الكترون يقابله اهتزاز آخر يفنيه وهو اهتزاز الالكترون المضاد. وهكذا هو الحال بالنسبة لجميع الجسيمات الأخرى.
10. كيف تستطيع الفوتونات أن تعود إلى سرعتها الأولى بعد اجتيازها حاجز زجاجي.؟
ولقد انتظرت طويلا ً كي استطيع طرح هذا الموضوع بالشكل الذي طرحته عليه. وذلك بسبب عدم توفر الظروف الملائمة على الصعيد الفيزيائي.
والمقصود هنا سيطرة الاتجاهات الفكرية خلال فترات زمنية تطول وتقصر بحسب مواقع الأشخاص الذين بإمكانهم طرق وبحث تلك المواضيع.
ففي بداية مرحلة دراسة الضوء اقترح العالم هايغنز نظرية الأثير وانتقال الضوء خلالها عن طريق الأمواج وفي الفترة نفسها قدم العالم نيوتن النظرية الجسيمية للضوء واستمرت أكثر من مئة عام لتعود النظرية الموجية في القرن التاسع عشر وتسود. بعد ذلك وفي بداية القرن العشرين رُدَ الاعتبار للنظرية الجسيمية ليحسم الأمر أخيرا ً بواسطة ميكانيك الكم الذي يعطي الصفات الموجية والجسيمية في آن واحد.
والأمر الذي يسمح الآن بإمكانية طرح هذا الاتجاه من التفكير هو عودة علماء الفيزياء إلى إثارة الموضوع من جديد. علما بأن هذا الاتجاه يعود لأكثر من عشر سنوات مضت وأن تكن محاولات بعض العلماء حينها كانت خجولة. وإذا كان هكذا الحال بالنسبة للعلماء الكبار الذين لهم مكانتهم ومركزهم فكيف سيكون الحال بالنسبة لي.
إلى أن ظهر العدد 8-9 من مجلة العلوم لعام 1997 الصادرة عن مؤسسة الكويت للتقدم العلمي وقد جاء في موضوع (تفسير كل شيء) ص50 ما يلي: [لقد انتعشت أيضا ً أمال كبيرة منذ عقد من السنين حيث حظيت (النظرية الوترية) باستقبال لطيف كنظرية مؤهلة لأن تكون نظرية كل شيء. لقد ابتدع بعض الفيزيائيين النظرية الوترية من فكرة أن الكائن الأكثر أساسية في هذا الكون هو وتر صغير لدرجة لا يمكن تصورها وقد قالوا أن تموجات أوتار من هذا القبيل تولد كل الجسيمات والقوى في هذا الكون ويبلغ طول حلقات الوتر أو قطعه قرابة 10-33 سنتمتر وهي تهتز بأساليب عديدة متخالفة كما يفعل وتر الكمان ولكل نمط اهتزازي طاقة أو كتلة معينة ويمكن اعتباره جسيما ً بموجب قوانين الميكانيك الكمومي].
فهل يختلف هذا الكلام عن الكلام الذي ذكرته سابقا وما هو الفرق إذا كان الاسم وتر أو أثير.
نعود مرة أخرى إلى تجربة مايكلسون.
فإذا أخذنا بعين الاعتبار فرضية العالم فيتزجرالد الذي افترض أن الطول الموازي لاتجاه حركة الأرض يتقلص بمقدار يكفي لتعويض الزيادة التي تلحق بالمدة الزمنية اللازمة لذهاب الإشارة الضوئية وإيابها نتيجة لحركة الأرض وفي الوقت ذاته عبر العالم لورنتز الذي كان يعمل بشكل مستقل عن /فيتزجرالد/ كميا ً عن هذه الفرضية وحدد قيمة التقلص.
وكذلك النظرية النسبية تؤكد حدوث التقلص في الأطوال باتجاه حركتها.
وهذا معناه أنه من غير الممكن والحال هكذا أن تؤدي تجربة مايكلسون لاكتشاف سرعة الأرض بالنسبة للأثير حيث ستؤدي الحسابات إلى النتيجة التي جاءت بها التجربة.
ومن جهة أخرى أدى عم تبلور مفهوم الأثير الساكن إلى تناقضات كثيرة بالنسبة للعلماء المهتمين بموضوع الأثير حتى التبس عليهم هذا المفهوم وعلى رأسهم مايكلسون ويظهر ذلك واضحا ً من الآتي:
ففي عام 1882 قدم مايكلسون عرضا ً موجزا ً لتجربته أمام أكاديمية العلوم الفرنسية حيث لفت العالم پوتييه نظره إلى الخطأ الذي ارتكبه حين أهمل تأثير حركة الأرض على مقدار المدة الزمنية t2 اللازمة لانتقال الضوء من المرآة Mإلى المرآة M2 ثم عودته إلى M (المقصود هنا هو مسار الشعاع الضوئي العمودي على حركة الأرض).
فمايكلسون والعلماء الذين اجتمع بهم للتباحث بشأن تجربته لم ينتبهوا إلى أمر بغاية البساطة وهو أنه في حال وجود أثير ساكن لن يكون لحركة الأرض أي تأثير على المدة الزمنية t2 كما أدى ايضا عدم تبلور مفهوم الأثير الساكن إلى ما يلي:
في حال وجود أثير ساكن وفي أي مختبر قصوري يتحرك خلال هذا الأثير الساكن سوف نحصل على ثلاث أزمنة مختلفة ليقطع الشعاع الضوئي مسافات متساوية. وهذه الأزمنة هي:
1) يحتاج الضوء لفترة زمنية أطول لقطع مسافة محددة باتجاه حركة المختبر.
2) يحتاج الضوء لفترة زمنية أقصر لقطع مسافة محددة بعكس اتجاه حركة المختبر.
3) يحتاج الضوء لفترة زمنية ثابتة لقطع مسافة محددة ذهابا ً وإيابا ً عمودية على اتجاه حركة المختبر.
أي توجد ثلاث سرعات مختلفة للضوء.
1. سرعة منخفضة باتجاه الحركة.
2. سرعة عالية بعكس الحركة.
3. سرعة ثابتة عمودية على الحركة وهي سرعة الضوء ضمن الأثير الساكن وهي عبارة عن متوسط مجموع السرعتين(1)و(2).
مايكلسون اعتقد بوجود سرعتين فقط للضوء في تجربته وهما السرعة (1) والسرعة (3).
والخطأ الموجود في التجربة هو أن الشعاع ينطلق باتجاه حركة الأرض ومن ثم ينعكس حركة الأرض ليلتقي بالشعاع العمودي على حركة الأرض وبالتالي وبالتأكيد لن يكون هناك تداخل لأن سرعة الشعاعين الأفقي (ذهاب إياب) والعمودي متساوية وهذا ما أكدته التجربة والفرق البسيط في التداخل والذي رفضه مايكلسون لضآلته هو ناتج عن تقلص الأجسام باتجاه الحركة. وبناءا ً على ذلك فالتجربة غير صحيحة وغير مناسبة من الأساس.
لأنه في كل الحالات سيصل الشعاعان متزامنان لان تصميم التجربة خاطيء.
وانطلاقا ً من تلك الحقائق وبالعودة إلى الطرق الممكنة لانتشار الضوء والتي تكلمنا عنها في بداية الدراسة نجد بأنه ضمن المتغيرات الكثيرة التي تتعلق بانتشار الضوء يوجد ثابت وحيد لا يتأثر بشيء مهما كانت ظروف التجربة وهو مسار الشعاع العمودي على اتجاه حركة المختبر.
ففي حال وجود أثير متحرك أو عدم وجود أثير فالشعاع العمودي على اتجاه حركة المختبر عندما ينعكس سيعود إلى النقطة التي انطلق منها.
بينما في حال وجود أثير ساكن فلن يعود الشعاع المنعكس إلى النقطة التي انطلق منها.
لذلك يجب أن تكون تلك الحقيقة منطلقا ً لأية تجربة تجرى من أجل التأكد من وجود أثير ساكن.
لطوف يوسف لطوف