اعظم تجربة في الفيزياء

Abdulrhmanabuamira · 2022-01-16T00:29:32Z

لو سألتك سؤال عزيزي القارئ وقلت لك : لماذا لا نستطيع ان نقيم حفل زفاف في الفضاء؟ اعتقد انك ستجاوبني لاننا لن نستطيع سماع صوت الاغاني والطبول وكل الآلات الموسيقية, فكما تعرف لن ينجح حفل زفاف بدون موسيقى. بحسب الفيزياء الكلاسيكية فانه اي شيء يوجد حولنا واحد من شيئين اما ان يكون جسيمات او موجات، فعلى سبيل المثال لو ذهبت للشاطئ في فصل الصيف فسوف تجد ان الشاطئ عبارة عن ذرات رمل بجانب بعضها وتسمى الجسيمات (particals ) موجودة في مكان محدد ولها شكل ثابت يمكنك الامساك بها ورميها ونقلها ، ولكن لو نظرت الى البحر ستجد انه امواج(waves ) والموجة ليست ثابتة بل انها تتحرك ولا يمكن الامساك بها والموجة ليست شيء كائن بل انها شكل لحركة شيء ما، لذا يجب ان يكون ماء لكي نستطيع عمل موجة في الماء، فلن نستطيع عمل موجة في الفراغ! ، الصوت عبارة عن موجة تتحرك ويحملها الهواء من مصدر الصوت الى مستقبل قريب فيسمعه، الفضاء ليس فيه هواء وبالتالي لن يكون بامكاننا ان نسمع اي صوت خلاله لان الصوت يحتاج الى وسط ينتقل عبره وهو الهواء. على الجانب الاخر يمكننا ان نرى النور ، لا نستطيع سماع الصوت في الفضاء ولكن بامكاننا رؤية الضوء مثل ضوء الشمس الذي ينتقل عبر الفضاء الى ان يصل الينا، اعتقد انه جاء في ذهنك الان ان الضوء عبارة عن جسيمات ولذلك يستطيع ان ينتقل بسهولة عبر الفضاء عكس الصوت وستخبرني ايضا ان جسيمات الضوء تسمى فوتونات ، وبالتالي فانت تفكر مثل نيوتن تفاحة والذي وضع نظريات اثبت فيها ان الضوء عبارة عن جسيمات وهذا معناه انك تفكر مثل شخص عاش قبل 350 سنة ووقتها كان بين العلماء خلافات كبيرة عن طبيعة الضوء، فمنهم من وضع نظريات تثبت انه جسيم ومنهم من وضع نظريات تثبت انه موجة ولكن اسحاق نيوتن ( Isaac Newton ) كانت له المساحة الاكبر في هذا الامر ووضح بأن الضوء عبارة عن جسيمات تمشي في خطوط مستقيمة وكما تعلم عزيزي القارئ نيوتن ليس مجرد رجل يلقي اي كلام بل كان يثبت كلامه بالمعادلات الرياضية والتجارب ،ولكن هناك شيء ناقص بالرغم من تلك الاثباتات ،فمثلا لو كان الضوء جسيمات فلماذا لا يمكننا ان نضعه في زجاجة ونغلق عليه! ، يمكن تعبئة الهواء في الزجاجة لانه جسميات دقيقة جدا وعندما نغلق عليها يصبح لدينا زجاجة من الهواء ،اما لو حاولنا تعبئة ضوء في زجاجة والاغلاق عليه واضح جدا ماذا سيحدث. في عام 1818 الاكاديمية الفرنسية للعلوم اقامت مسابقة وكان من ضمن المتسابقين شخص يدعى (Augustin Fresnel ) وكان مجرد مهندس ولكن وقتها كان بامكان لاي احد ان يتكلم في الفيزياء، فرينسل قدم بحث كتب فيه ان الضوء عبارة عن موجات وهناك فرق كبير بين سلوك الموجات والجسيمات، وكان احد لجنة التحكيم شخص يحب نيوتن ويدعم افكاره يدعى(Simeon Poisson ) وكان مقتنع جدا بان الضوء عبارة عن جسيمات وقد رأى بحث فرينسل فلم يعجبه الامر واستنكره واوضح متحجاً انه لو وضعنا حاجز امام مصدر الضوء فسوف يحصل حيود للضوء على اطراف الحاجز(diffraction ) ، بمعنى انه لو تخيلنا اننا نقذف حجارة صغيرة على الحاجز في خط مستقيم كما يفعل الضوء ،بمعنى ان الحجارة التي قذفت باتجاه الحاجز سوف ترتطم بالحاجز والحجارة التي لم ترتطم بالحاجز سوف تكمل طريقها بشكل عادي وبالتالي سوف يظهر ظل للحاجز على الخلفية وهذا منطقي، اما لو كان الضوء موج وفعلنا نفس الشيء واسقطناه على الحاجز فالاشعة التي تسير بخط مستقيم وارتطمت باطراف الحاجز سوف تنحني وتتجه نحو مركز الخلفية وراء الحاجز وبالتالي ظهور نقطة ضوء في مركز ظل الحاجز وكان هذا كلاماً فارغاً بالنسبة لبواسوان ، في اثناء هذه المناقشة كان رئيس لجنة التحكيم رجل يدعى(Francois Arago ) يستمع الى كلام بواسون ولم يكن مقتنعاً بان الضوء جسيمات لذلك كان مائلاً لتصديق كلام فرينسل وقام يقول لبواسون بصفتنا مجتمع فيزيائي لنجري التجربة وننظر ونحكم، وعندما اجريت التجربة كانت الصدمة ، كلام فرينسل كان صحيحاً وقد ظهرت نقطة ضوء في مركز الظل! ، وبهذا يكون نيوتن على خطأ والضوء موجات وليس جسيمات. دعونا نرجع في الزمن الى ما قبل 11 سنة من تجربة حيود الضوء هذه حيث كان هناك طبيب يدعى(Thomas Young ) ومرة اخرى عزيزي القارئ لا احتاج ان اقول لك ان الجميع كان يفتي في الفيزياء ، المهم ان توماس يونج اجرى تجربة بسيطة وعبقرية في نفس الوقت والتي اعتبرها شخصيا من اروع التجارب في الفيزياء، وهي تجربة الشق المزدوج (The Double Slit Experment ) وفي هذه التجربة وضع يونج حاجز ذو شقين متساويين امام الخلفية وقام بتسليط اشعة الضوء على الشقين، حيث ان الفكرة هنا اذا كان الضوء جسيمات فشعاع الضوء سيمر بشكل طبيعي من خلال الشقين ويظهر خطين على الخلفية ،ولكن لو كان الضوء موجة سيظهر شكل يسمى نمط التداخل(interference pattern) وينتج هذا الشكل بسبب ان الموجات تكون غير مرتبة وتتداخل بعضها مع بعض بحيث عندما تلتقي قمة موجة مع قمة موجة اخرى يتحدو لتكون قمة اكبر وسيظهر على شكل منطقة مضيئة اما اذا التقت قمة موجة مع قاع موجة اخرى يلغو بعض وتظهر على شكل منطقة معتمة، وبالفعل توماس قام بتنفيذ التجربة ونتج عنها شكل نمط التداخل (ال interference pattern ) وهذا معناه ان الضوء موجة!، والادلة تزداد مع مرور الزمن واصبح موقف انصار نظرية نيوتن ضعيفاً، وما زاد الامر تأكيداً هو مجيئ (James Maxwell ) ،ماكسويل لم يثبت فقط ان الضوء موجات بل شرح مما هي تتكون وكيف تتصرف وقام بوضع اربع معادلات جازمة رياضياً على موجية الضوء ، وقال ان هناك موجات تسمى الموجات الكهرومغناطيسية ( Electromagnatic Waves ) والضوء جزء من هذه الموجات ،وهذه الموجات نستعملها بكل شي تقريباً في حياتنا مثل ايقونة الواي فاي في الهاتف فهي تشبه الموجات ، موجات المايكروويف (Microwave ) وتعني الموجات الصغيرة ،وبهذا يكون فريق الموجات بقيادة ماكسويل ويونج وغيره تفوقوا على فريق الجسيمات بقيادة نيوتن تفاحة. ولكن هل انتهى الامر هنا؟ الاجابة لا، فلقد استنكر شاب الماني هذا الكلام ولم يأخذ به وطرح سؤالاً في غاية الاهمية وهو اذا كانت الموجات لا تنتقل في الفراغ فيكف يصلنا ضوء الشمس عبر الفضاء؟؟ وهذا الشاب هو (Albert Einstein ) حيث اعاد اينشتين فتح باب هذه المعضلة بما فيها من غموض مرة اخرى. العلماء كانوا مقتنعين وقتها بأن الكون غارق بوسط غير محسوس ولا يمكن اكتشافه او رصده او قياسه يسمى بالاثير او الايثر (raised or ether ) وهذا الاثير يقوم بنقل موجات الضوء لدرجة ان اختراع الراديو كان مبني على نظرية( الضوء موجة يتحرك في الاثير) ولا تحتاج عزيزي القارئ ان اخبرك انه لا وجود للأثير ولا ما يحزنون واينشتين يوافقني الرأي كونه لم يقتنع بوجود الاثير، وقد اوضح اينشتين للطرفين فريق الموجات وفريق الجسيمات ان لا احد منهما صحيح مئة بالمئة ولا خاطئ مئة بالمئة ولا يوجد طرف خاسر او فائز ،وقال بأن الضوء عبارة عن وحدات منفصلة عن بعضها كأنها جسيمات ولذلك تستطيع الوصول الينا من الشمس بشكل طبيعي ولكن هذه الجسيمات تتصرف كأن لها تردد مثل الموجات بالضبط لذلك نرى فيها كل خصائص الموجات وهذه الوحدات او الجسيمات تسمى فوتونات( photons ) ، فكرة اينشتين هذه كانت شيئاً ثورياً وقتها حتى انه نال جائزة نوبل على هذه الفكرة وليس على النسبية الخاصة والعلماء لم يصدقوا وقتها انه اخيرا حُلت المشكلو تبينت طبيعة الضوء. الى هنا سأتوقف عزيزي القارئ حتى لا اجعل المقال طويلاً ومملاً ،سيكون هناك جزء ثاني بإذن الله لاننا لم ننتهي بعد من هذه المشكلة وهناك المزيد وتكملة لما ذكرناه في هذا المقال. https://suar.me/GQY8m https://suar.me/yX8Yo https://suar.me/KQYxE https://suar.me/Qa4Ma https://suar.me/vXOg5 https://suar.me/E6858 https://suar.me/P2Y9X

حذف بواسطة المستخدم
Abdulrhmanabuamira
2022-01-16T00:29:32+00:00

العلوم

مجتمع لمناقشة واستكشاف مواضيع العلوم المختلفة. ناقش الأبحاث، النظريات، والاكتشافات العلمية. شارك أفكارك وأسئلتك، وتواصل مع مهتمين وعلماء في مختلف التخصصات العلمية.

67.3 ألف متابع

أطلق موقعك الإلكتروني في دقائق

صمم موقعك كاملا بالسحب والإفلات بدون خبرة برمجية، واحجز مكانك على الإنترنت.

أنشئ موقعك الآن

اعظم تجربة في الفيزياء

التعليقات

العلوم

أطلق موقعك الإلكتروني في دقائق