Advanced Search

عرض المشاركات

هنا يمكنك مشاهدة جميع المشاركات التى كتبها هذا العضو . لاحظ انه يمكنك فقط مشاهدة المشاركات التى كتبها فى الاقسام التى يسمح لك بدخولها فقط .


مواضيع - خلدون محمد خالد

صفحات: [1]
1
منتدى علم الفيزياء العام / 2012  ستكون نهاية العالم (Nibiru)
« في: سبتمبر 24, 2009, 02:00:20 مساءاً »
Nibiru is simply a fake, a hoax.

Nibiru does not exist. NASA has never discovered or detected Nibiru or anything remotely like it. The handful of dwarf planets that astronomers have discovered beyond Neptune are on stable orbits that will never come into the inner solar system, let alone threaten Earth. Nothing will happen in 2012.

هذا هو جواب ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية) حول الكوكب المجهول planet x أو ما يعرف باسم Nibiru. قامت بعض الطوائف الدينية بتلفيق هذه القصة المزيفة. التي أرعبت الكثير من البشر.
السؤال ما هو الغرض من هذا العمل؟

تعاني المؤسسة الدينية بشكل عام والغربية بشكل خاص مشاكل في غاية الأهمية. فالمد العلماني وتهميش دور الكنيسة، أمام دور العلم والاكتشافات العلمية، جعل هذه المؤسسات القديمة التي تعود إلى مئات السنين، تجدت نفسها في الغرب وسط عالم مبني على مؤسسات علمية تعتمد العلم والمعرفة طريقاً لتطورها وإدارة المجتمع. فقدت هذه المؤسسة الدينية مكانتها السابقة، وأصبحت بلا وظيفة بعد أن كانت تحكم العالم.

هذه الأفكار القديمة التي تعود إلى قرون غابرة، حيث تحاول المؤسسات الدينية في الوقت الحاضر تثبيتها في عقول البشر بأي شكلٍ من الأشكال. إذن : نحن أمام مؤسسات دينية ذات عقلية متخلفة تعود إلى زمن ماض، تجد نفسها الآن تعيش في عصر العلم والمعرفة حيث للعلم الكلمة الحاسمة. تجد هذه المؤسسات الدينية نفسها مهددة، كيف ستتعامل مع هذا الواقع؟ وكيف تستطيع أن تسخر العلم والاكتشافات العلمية والمعرفة العلمية لبث خرافاتها وأكاذيبها ودجلها؟
من يطلع على تاريخ المؤسسات الدينية وخاصة الكنيسة سيجد تاريخاً أسوداً. ما قامت به الكنيسة من حروب ومجازر وقتل وتدمير وإفناء شعوب برمتها، لا يمكن لأحد قبوله. لا يمكن لدين من الأديان أن يقبل بذلك. لقد تم القتل باسم الرب، وإفناء الآخرين باسم الرب، حاربت الكنيسة العلم والعلماء ونكلت بهم باسم الرب. من يقرأ هذا التاريخ لا يستطيع أن يتقبل هذه المؤسسة الدينية، ولا بأي شكل من الأشكال.
الكنيسة، بعد أن تم كسر شوكتها، أخذت تطل علينا بشكل آخر، آخذت تنادي بالتسامح والديمقراطية والحرية. تحاول أن تظهر بمظهر المؤيد للعلم والمعرفة. إذن كيف يمكن لهذه المؤسسات الدينية ذات التاريخ الأسود، أن تبقى وتستمر إلى يومنا هذا ونجدها محاطة بالتقدير والتبجيل. كيف يمكن للبشر أن ينسوا ما فعلته هذه المؤسسات الدينية؟! يعود ذلك إلى أن هذه المؤسسات تحتكر فكرة الرب ، الله ، الخالق. هذه الفكرة العظيمة (الخالق) التي يؤمن بها غالبية البشر والتي أدركها الإنسان بالفطرة منذ أن ظهر الوعي تحتكرها هذه المؤسسات الدينية وتعتبر نفسها الوصية عليها.
تتبنى الكنيسة نظرية تعرف بنظرية الخلق، تحاول الكنيسة الترويج لهذه النظرية وهي بالأصل نظرية غير علمية. حاولت تدريسها في المدارس ولكن الحكومات العلمانية في الغرب رفضت مثل هذه الأمور، إن تحييد مؤسسات التربية والتعليم عن المؤسسة الدينية شيء أساسي لنهوض وتطور العلم والمعرفة وتحرير العقل من الخرافة والأكاذيب. تقوم هذه المؤسسات الدينية بإصدار بعض الكتب التي تحمل اسم مثل (نظرية الرب) : تقوم بمزج نصوص دينية مع نظريات علمية تحاول أن تعطي المسألة صبغة دينية. فالكنيسة في محاولات مستمرة لاستعادة دورها السابق.

إذن من جعل القيامة تقوم عام 2012 ؟!
لنلاحظ هذا العمل ولنحاول تفهمه جيداً، ولنستنتج منه حقيقة وطبيعة مثل هذه المؤسسات الدينية.
"أدعت بعض الطوائف الدينية انه في عام 2012 سيمر ما يعرف بالقزم البنيBrown Dwarf  وهو نجم خافت بحجم المشتري أو أصغر بين الأرض والشمس، أطلق عليه اسم الكوكب المجهول planet x أو الكوكب العاشر أو Nibiru. سيحدث هذا القزم البني عاصفة كهرومغناطيسية تنطلق من الشمس عندما يقترب منها – رياح شمسية قوية تقع ضمن منطقة تعرف بمنطقة الموت الكهرومغناطيسي. إذا صادف وقوع الأرض في هذه المنطقة ستنتهي الحياة من على وجه الأرض. أي أن نظامنا الشمسي هو نظام ثنائي يتألف من نجمين، يتكرر مرور هذا القزم كل 3600 سنة."
كيف تم ابتكار وإبداع مثل هذه الخدعة أو هذا الدجل؟
أطلقت ناسا سنة 1984 تلسكوباً (قمرا صناعياً) يعمل بواسطة أشعة x غير المرئية. يستطيع هذا التلسكوب أن يكتشف الأجرام التي تطلق مثل هذه الأشعة والتي لا يمكن اكتشافها بواسطة التلسكوبات البصرية. صرحت ناسا انه تم اكتشاف جسم، قزم بني، وفي تسعينيات القرن الماضي أعلن عن اكتشاف الكوكب رقم عشرة في نظامنا الشمسي. ولكن فيما بعد تم إعادة تصنيف مجموعة كواكب المجموعة الشمسية حيث تم إخراج بلوتو من هذا التصنيف ككوكب. أصبح نظامنا الشمسي يحوي ثمانية كواكب، واعتبار بلوتو (كوكباً قزماً) جرما ًسماوياً يدور حول الشمس، حيث من المكن اكتشاف المزيد من هذه الأجرام السماوية، ولذلك تم استبعادها عن التصنيف فهي على أي حال لا تشترك مع الكواكب الرئيسية بخواص مميزة يمكن تصنيفها على أساس كواكب أساسية في المجموعة الشمسية.
ادعت بعض الطوائف الدينية استناداً إلى هذين الخبرين بأن الحكومات الغربية قامت بالتعتيم على هذه الأخبار وإخفاء حقيقة اقتراب هذا القزم البني من الشمس، حتى لا تنتشر الفوضى ولا يتأثر الاقتصاد.
الخطوة الثانية التي قام عليها هذا الدجل : الكوارث الطبيعية التي حدثت في الآونة الأخيرة، أمواج التسونامي، والزلازل، والأعاصير، وغيرها، تعود إلى اقتراب هذا القزم البني من الشمس. وأخذت تنشر صور هنا وهناك توضح أنه أصبح بالإمكان رؤيته في السماء، وسيظهر نجمان في السماء بدل نجم واحد، وامتلأت المواقع الإلكترونية بالأفلام والصور عن هذا القزم البني الذي عرف باسم planet x أو Nibiru أو الكوكب العاشر.
الخطوة الثالثة التي قام عليها هذا الدجل : أبحاث تاريخية تثبت مشاهدة هذا النجم أو الكوكب أو ما هو ! عند السومريين والفراعنة، وأن له سجلاً تاريخياً فهو يعود ليمر كل 3600 سنة. ومستوي مساره يصنع زاوية كبير مع مستوي مدارات الكواكب الأخرى. حيث سيتم مشاهدته من نصف الكرة الجنوبي أولاً. وأخذت تجرى المقابلات التلفزيونية حول هذا الخبر.
تم حياكة هذه الكذبة ، الدجل، بإتقان كما أراد أصحابها. وانتشر الرعب والخوف، وأصبح الناس لا يعرفون ماذا يفعلون حيال هذا الخبر فالنهاية أصبحت وشيكة.

ما الغاية من هذا كله؟
لوحظ عند حدوث الكوارث الطبيعية كالزلازل ، والطوفانات ، والأعاصير، ازدياد إقبال الناس على دور العبادة وازدياد تمسكهم بمعتقداتهم، وازدياد عدد الأتباع. إذاً عندما نخلق ما يعرف بالهستريا الدينية، عندما نرعب البشر ونخيفهم، يصبح الجو مناسباً للترويج للأفكار والمعتقدات الدينية. وبهذا نستطيع تقوية المؤسسة الدينية وزيادة مؤيديها وإضعاف خصومها المناهضين لها. فالعقول التائهة والخائفة ستفضل دفن عقولها في الظلام بدلاً من محاولة رؤية الحقيقة المضيئة، إذاً بالخوف نستطيع تعطيل العقول، فالعقول الخائفة عقول معطلة لا تعمل ولا تستطيع أن تفكر، تريد الخلاص والهروب. بهذه الطريقة الشيطانية تستطيع الكنيسة والمؤسسة الدينية تقوية نفوذها وسيطرتها. أليس الشيطان قابعاً في قلب هذه المؤسسة الدينية.

هل هذا مقبول بالكذب نصنع الإيمان؟!  
العملية ليست مجانية كما يظن البعض؟ لقد أصدرت هذه المؤسسات والطوائف الدينية عدة كتب حول هذا الموضوع المزيف. بالطبع سيتهافت عليها أصحاب العقول التائهة، الخائفة، فهم يأخذون منهم ثم خوفهم وإيمانهم.
يعتبر الخطاب الديني الذي تظهر به الكنيسة للعالم في الوقت الحالي خطاباً حضارياً يؤمن بالحرية والتسامح. ولكن عندما نرى مثل هذه الأفعال لا يمكننا أن نثق بما تقوله الكنيسة. حتى الآن لم تستطع الكنيسة دخول عصر التنوير الذي دخلته أوربا والغرب.

على دروب الكلمة الصادقة نلتقي  '<img'>

المخلص دوماً

خلدون محمد خالد

2
منتدى علم الفيزياء العام / السفر عبر الزمن Time travel
« في: يونيو 22, 2009, 09:36:53 صباحاً »
السفر عبر الزمن Time travel حلم راود الكثير وأثار مخيلتهم. تحدد النسبية الخاصة السفر عبر الزمن نحو المستقبل فقط، لعدم قدرة أي جسيم بلوغ سرعة أكبر من سرعة الضوء. ولكن العديد من العلماء والفلاسفة، لم يستسيغوا فكرة عدم إمكانية السفر نحو الماضي، وكأن التاريخ سجل محفوظ لا يمكن العبث به.
بالنسبة إلى العلماء كان الواقع يشدهم بقوة، فالنسبية تقف شامخة صامدة تحمي التاريخ من العبث والتغيير. لكن الأدباء والكتاب، خاصة كتاب الخيال العلمي لم يعيروا أي اهتمام لنتائج النسبية، فاخترقوا جدار الضوء مستخدمين أفكار ومفاهيم النسبية ذاتها وغيرها من النظريات العلمية يتنقلون من الحاضر إلى الماضي إلى المستقبل، لا يقف شيئاً أمام مخيلتهم الجامحة. العلماء أيضاً ليسوا أقل خيالاً، فأخذ البعض منهم يتعقبون كتاب الخيال العلمي يحاولون التقاط بعض الأفكار ليبنوا عليها النظريات العلمية حول السفر نحو الماضي.
هكذا هو الإنسان لا يقبل إلا بالحقيقة المطلقة، فالمطلق هو الموضوع الحقيقي بالنسبة إليه. أما الحقيقة النسبية فهي ليست خياره.
أما من الناحية العلمية حسب نظرية النسبية الخاصة، لكي نستطيع السفر عبر الزمن نحو الماضي لا بد من السير بسرعة أكبر من سرعة الضوء، أي اختراق جدار الضوء. وهنا نكون أمام تناقض حيث يتم اختراق مبدأ السببية الفلسفيPrinciple of Causality  (السبب يقع دوماً قبل النتيجة لا يمكن للنتيجة أن تسبق سببها)، يتجنب الكثير من العلماء المساس بهذا المبدأ. فإذا سرنا بسرعة أكبر من سرعة الضوء –إذا كان ذلك ممكنا- ستحدث أموراً غريبةً جداً لا يقبلها العقل ولا تتوافق مع المنطق.
أطلق العلماء اسم التاخيونات Tachyons على جسيمات تسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء، لم يتم اكتشاف مثل هذه الجسيمات أو ملاحظتها
أما في الوقت الحاضر أصبح السفر عبر الزمن موضوع بحثي جاد. ففي ثمانينات القرن الماضي استطاع الفيزيائيون الرياضيون تقديم الدراسات النظرية عن إمكانية السفر عبر الزمن نحو الماضي بشكل خاص النسبية العامة The general theory of relativity. لا يمكننا أن نقول بأن العلماء أصبح بإمكانهم صناعة آلة الزمن Time machine ولا حتى في المستقبل المنظور، ولكن من حيث المبدأ يمكننا العثور على أجسام في الكون تعمل عمل آلة الزمن.
يوجد نموذجين نظريين لما يعرف بآلة الزمن، كلاهما يعتمد على أن الزمن time والمكان space كينونات غير متمايزة (أي غير مختلفة)، إن وصف الرياضيين للزمن، مشابهاً كثيراً للمكان، فالمكان والزمان مظهران لبنية واحدة تدعى الزمكان (Space-Time).وهو فضاء رباعي الأبعاد يندمج فيه الزمن والمكان.
ملاحظة : يجب أن أوضح بأن الحقل في النظرية النسبية حقيقي (واقعي) حيث يمكننا الكشف عن حقل الثقالة بواسطة أجسام مادية اختبارية، فحقل الثقالة (الجاذبية) هو التغير الحاصل في خواص وهندسة الزمكان Space-Time المحيط بالجسم، أي أن الفراغ المحيط بالجسم المادي يكتسب خواصاً جديدة. فالفراغ (الزمكان Space-Time) في النسبية له بنية هندسية وخواص فيزيائية ومن أحد هذه الخواص قدرته على نقل الأمواج الكهرومغناطيسية. هذا على عكس النظرية النيوتنية فالفراغ عند نيوتن مجرد خواء لاشيء، والقوة عند نيوتن مفهوم فيزيائي، فالأجسام المادية عند نيوتن لا تحتاج إلى وسط حتى يؤثر بعضها على بعض، والتأثير عند نيوتن آني. أما القوة في النسبية العامة فهي مفهوم رياضي ينتج عن انحناء في هندسة الفراغ أو تشوهها.
النوع الأول من آلة الزمن هو عبارة عن جسم شديد الكثافة يلتف بسرعة كبيرة جداً حول نفسه. فحقل الجاذبية القوي لهذا الجسم يقوم بسحب الزمكان حوله عندما يلتف هذا الجسم حول نفسه. العملية تشبه الضغط على قطعة من القماش بواسطة قلم مدبب (الجسم الشديد الكثافة) وتدوير القلم فنلاحظ أن المنطقة من قطعة القماش (الزمكان) القريبة من رأس القلم تبدأ بالالتفاف حول رأس القلم، كما تحدث بعض التمزقات في تركيبة نسيج قطعة القماش. هذه التمزقات في هندسة الزمكان تعمل حلقات حول الجسم الكثيف الدوار.
إذاً فكرة آلة الزمن حسب النسبية العامة تقوم على أن للزمن نفس خواص المكان، فالزمان والمكان مدمجان بعضهما مع بعض. فعندما نقوم بحني الزمكان فالنقطتان البعيدتان عليه تصبحان قريبتين بعضهما من بعض، أي الماضي يصبح قريباً من المستقبل، وهذا بدوره يمكننا من الانتقال إلى المستقبل والى الماضي أيضاً.



الجسم الكوني الدوار الذي من الممكن أن يعطي مثل هذه النتيجة يكافئ 10 نجوم نيترونية يبلغ كتلة كل منها كتلة الشمس وحجم كل منها يساوي جبل أفرست، يدور حول نفسه 2000 دورة في الثانية. فالنجم النابض pulsar بلسار المكتشف وهو نجم نيتروني فردي يدور حول نفسه 700 دورة في الثانية.



نموذج آخر لآلة الزمن هو الثقوب السوداء. تشير بعض تفسيرات النسبية العامة إلى أنه من الممكن لزوج من الثقوب السوداء أن يتصلا مع بعضهما بنفق يمثل شقاً قصيراً عبر الزمكان space-time. ومثل هذه الأنفاق تعرف بالثقوب الدودية (الأنفاق الدودية) Wormholes ، فالثقبان السوداوان يعرفان بفمي النفق، يمكن أن يكونا في أي مكان من الفضاء والزمان ويبقيان متصلين بنفق دودي



هناك أفكار أخرى حول السفر عبر الزمن نحو الماضي، فمن خلال الكمبيوتر وما يعرف بالواقع الافتراضي يمكننا عمل ذلك والسفر نحو الماضي (فيلم Matrix قائم على مثل هذه الأفكار). دراسات حديثة يشترك بها علماء الكمبيوتر وفلاسفة تعتبر أن الكون كله هو كومبيوتر أو برنامج صممه شيء شديد الذكاء على سبيل المثال : الله الخالق جل جلاله

يجب أن نشير إلى أن مبدأ السببية ليس مصوناً بهذه الدرجة المطلقة، فقد ظهرت مؤشرات في ميكانيكا الكم لا تحترم هذا المبدأ وهذا ما أثار حفيظة آينشتاين :
فالله عند آينشتاين لا يلعب النرد؟

رحلة نسبوية  relativistic trip
قررت إدارة ملتقى الفيزيائيين العرب القيام برحلة نسبوية لأعضاء المنتدى، إلى اقرب مجرة لنا مجرة أندروميدا Andromeda  وتعرف أيضاً ب  M31أو NGC   224 ، والعودة بغية تعريف أعضاء المنتدى على الظواهر النسبوية، والتعرف أيضاً على حركة وأوضاع المنتديات العلمية في تلك المجرة. إذاً الهدف هو مجرة أندروميدا، الكوكب x .
تنطلق المركبة من السكون، ولتبلغ سرعة قريبة من سرعة الضوء 0.8c ، c0.9 أو أكثر -حتى تصبح الظواهر النسبوية جلية وواضحة- لابد أن تخضع المركبة إلى تعجيل هائل لا يتحمله الركاب ولا المركبة، ستنفجر وينتهي أمر الرحلة وأعضاء المنتدى. لنفرض أن المنتدى لديه مركبة مصنوعة من معادن خارقة تتحمل مثل هذه الضغوط الهائلة. أما بالنسبة إلى أعضاء المنتدى فيتم تجميدهم مؤقتاً حتى تصل المركبة إلى السرعة المطلوبة. أدعو الله أن تنجح هذه الطريقة. يتوجب على أعضاء المنتدى تجميد أنفسهم أربعة مرات خلال رحلتي الذهاب والإياب.
لنفرض أن انطلاق المركبة تم بنجاح. عندما يستيقظ أعضاء المنتدى سيشاهدون الأشياء والأجسام الفلكية تتوضع بعضها خلف بعض مباشرة وسيرون أن الأشياء تمر بهم من جميع الجهات والأشياء التي تقع خلفهم ستظهر أمامهم فأجزاء من مجرتنا درب التبانة ستظهر أمامنا. يعود ذلك إلى ما يعرف بظاهرة الزيغ النجمي التي اكتشفها جيمس برادلي J. Bradley ، عندما نسير بسرعة كبيرة جداً مقارنة بسرعة الضوء فإن الضوء يأتينا من الأمام. ولتوضيح ذلك : عندما ننطلق بسيارة مسرعة في جو ماطر، فإن قطرات المطر تسقط علينا من الأمام، وإذا نظرنا من خلال الزجاج الجانبي للسيارة نجد قطرات المطر ترسم خطوطاً مائلة على زجاج النافذة. كلما ازدادت سرعة السيارة اقتربت الخطوط التي ترسمها قطرات المطر من الخط الأفقي. عندما نوقف السيارة وننزل منها نجد أن قطرات المطر تسقط علينا عامودياً. هكذا تفعل الفوتونات الضوئية مثل قطرات المطر، فعندما ننطلق بسرعة عالية فإن الفوتونات الضوئية سوف تلاقينا من الأمام. وكلما اقتربنا من سرعة الضوء فإن العالم سوف يظهر لنا ضمن نافذة دائرية تقع أمامنا مباشرة.
سيصل أعضاء المنتدى إلى مجرة أندروميدا التي تبعد عنا نحو مليوني سنة ضوئية خلال بضعة أسابيع. سنشاهد خلال هذه الأسابيع القليلة تاريخ المجرة منذ مليوني سنة، هنا يأتي مفعول دبلر ستبدو المجرة أكثر سطوعاً وحيوية سنلحظ دورانها، فحالات المجرة المختلفة سيتوالى حدوثها بسرعة وسنشاهد توالي انفجارات السوبر نوفا فيها، ستبدو المجرة كشجرة عيد الميلاد متألقة، فنحن نعبر الزمن نعبر تاريخ المجرة إلى حاضرها. أما مجرتنا درب التبانة (طريق الحليب) ستبدو شاحبة مائلة إلى اللون الأحمر هامدة.
وعندما نعود إلى الأرض، ستستغرق رحلة عودتنا بضعة أسابيع، سنشاهد خلالها الظواهر النسبوية نفسها. وعندما نصل الأرض سنجد أن الأرض قد مر عليها حوالي 4 مليون سنة.

حمداً على السلامة.

على دروب الكلمة الصادقة نلتقي  '<img'>

المخلص دوماً
خلدون محمد خالد

3
ألبرت آينشتاين Albert Einstein (1879-1955)، The genius  
ولد آينشتاين في أُلْم Ulm في 14 آذار March 1879 أمضى صباه في ميونخ، حيث امتلكت عائلته دكاناً صغيراً لصناعة الآلات الكهربائية. لم يتكلم حتى بلغ ثلاث سنوات من العمر، ولم يستطع تكلم الألمانية بسهولة إلا في العاشرة من عمره، خشي والداه أن يكون بليداً أو متخلفاً، ولكن على ما يبدو كان يميل إلى أحلام اليقظة. لم يُبد آينشتاين اهتماماً كبيراً بدروسه في المدرسة الكاثوليكية التي كان يذهب إليها منذ أن كان في الخامسة حتى بلغ العاشرة. حتى أساتذته لم يولوا اهتماماً كبيراً بقدراته أو إمكاناته، حتى أن أحد معلميه قدم تقريراً لوالده بأن آينشتاين لن يفلح بأي مجال أبداً. ولكن آينشتاين أظهر في صباه تألقاً في مواضيع الطبيعة والقدرة على إدراك مفاهيم رياضية صعبة. وفي عام 1889 انتقل آينشتاين إلى ثانوية لويتبولد Luitpold مدرسة ألمانية نموذجية، كان المعلمون فيها يعنون بالانضباط كما يعنون بتعليم دروسهم. لقد أثر هذا الجو القسري في نفس آينشتاين فزرع في نفسه الارتياب بالسلطة، ولاسيما السلطة التعليمية. وفي سن 12 وهو ما يزال طالباً في الثانوية حصل أمر ترك أثراً عميقاً لديه، فقد عثر على كتاب تعلم منه الهندسة الإقليدية وحده قبل أن تدرس له في المدرسة.

وفي عام 1894 وبعد تعثر أعمال العائلة انتقل والداه وأخته إلى ميلانو في إيطاليا، لم يكن آينشتاين قد استوفى بعد شروط شهادته التي كانت ضرورية لقبوله في الجامعة فتخلف عن أسرته وبقي في مدرسته الثانوية تحت رعاية أقاربه. حيث لم يكن سعيداً وفقد اهتمامه بدروسه وازدادت لامبالاته، فقرر الانضمام إلى عائلته ورحل إلى ميلانو، وبسبب الوضع المالي لأسرته بدأ يفكر بنوع العمل الذي يجب أن يمارسه. فافتقاره إلى الشهادة الثانوية حرمه من الانتساب إلى أي جامعة إيطالية. ولكن آينشتاين علم أن معهد Polytechnic (كلية الفنون التقنية أو العلوم التطبيقية) في زوريخ في سويسرة لا يتطلب شهادة ثانوية للانتساب إليه، حيث يجب على الطالب فقط أن يجتاز فحص القبول. فسافر آينشتاين إلى سويسرة، ولكنه لم يستطع اجتياز الفحص، كان ذلك لعدم استعداده المناسب وليس لافتقاره للمعرفة في العلوم الرياضية الأساسية. فانتسب إلى المدرسة الثانوية في آرو Arrau. كانت سنته في آرو سارة فمعظم معلمي المدرسة كانوا يهتمون في تعليم الطلاب أن يفكروا. وفي عام 1896 نجح في امتحان القبول، وتم قبوله في معهد Polytechnic في أواسط عام 1896 بعد ستة أشهر من تخليه عن الجنسية الألمانية.

لم تكن سنوات دراسة آينشتاين في معهد Polytechnic سنوات متميزة. لم يستمتع آينشتاين بأساليب وطرائق المعهد فقد كان غالباً ما يتغيب عن الصفوف حيث يقضي الوقت في دراسة الفيزياء، أو العزف على كمانه المحبوب لديه. وكان يدخل في نقاشات مطولة مع أصدقائه في موضوعات مختلفة من السياسة، الدين، العلم، الرياضيات، وكان لا يهتم بملبسه، وكان يعزف على كمانه في حفلات موسيقية فردية، وكان يقوم بنزهات طويلة سيراً على الأقدام في الريف، وتعلم قيادة المركب الشراعي. لقد وجد آينشتاين أنه لكي يحقق رغبته في أن يصبح فيزيائياً رياضياً، يجب أن يبني أساساً متيناً في الرياضيات، واستمر في اعتقاده بأن حضوره المحاضرات سيعيق تعلمه. اجتاز آينشتاين الامتحانات باعتماده على مذكرات ومدونات رفقاء صفه و تخرج عام 1900. لم يعتقد أساتذته بمستواه العالي لذلك لم يزكوه في عمل في الجامعة. وبعد أن خاب أمله استطاع آينشتاين أن يتدبر عملاً في زوريخ مع A . Wolfer مدير المرصد السويسري الفدرالي، حيث مكنه ذلك من الحصول على الجنسية السويسرية. وفي كانون الأول ظهر أول بحث منشور لآينشتاين في المجلة الفيزيائية Annalen der Physik وهو عمل استوحاه آينشتاين من أعمال الكيميائي W . Ostwald في مبادئ التحليل الكهربائي. ومع أن هذا البحث لم يمنح آينشتاين مكاناً في البحث العلمي. فقد عمل آينشتاين لمدة سنتين مدرساً خصوصياً مدرساً بديلاً. وخلال ذلك أكمل آينشتاين أطروحته عن حجم وأبعاد الجزيئات والمتعلقة بالنظرية الحركية للغازات، وأرسلها إلى جامعة زيوريخ ليفي بشروط الدكتوراه. وفي عام 1902 استطاع آينشتاين أن يحصل على عمل مستقر كفاحص في مكتب براءات الاختراعات السويسري في بيرن Bern. وفي عام 1903 تزوج من ميليفيا ميرك Mileva Mari وهي زميلة دراسة سابقة في معهد polytechnic حيث رزقا طفلين فيما بعد. لقد ساعده زواجه في تجنب استهلاك وقته اليومي في شؤون الطبخ والتنظيف، وإن كان مشكوكاً فيه أن آينشتاين قد اهتم يومأ بكي سراويله أو بتناول عشائه ساخناً. ومهما يكن من أمر، فقد أمض معظم وقته يفكر في فيزياء نيوتن فطور بالتدرج نموذجاً نظرياً أقنعه بأن مفهوم نيوتن عن المكان والزمان المطلقين هو مفهوم خاطىء. واللافت للنظر بوجه خاص أن آينشتاين لم يتدارس أفكاره مع أي فيزيائي مختص خلال هذه السنوات الثلاث بل طورها بمفرده كليا.    باكورة منشوراته العلمية

نال آينشتاين عام 1905 درجة الدكتوراه من جامعة زوريخ عن أطروحته النظرية حول حجم وأبعاد الجزيئات والمتعلقة بالنظرية الحركية للغازات، كما قام أيضاً بنشر ثلاث أوراق نظرية ذات أهمية رئيسية في تطوير فيزياء القرن 20. أولى هذه الأوراق كان عن الحركة البراونية* Brownian motion. التي أضافت دليلاً على حقيقة الجزيئات الغازية، والنظرية الحركية للمادة، استناداً إلى أن الجسيمات المعلقة في السائل تسلك سلوك جزيئات ضخمة، وهذه الجسيمات تتحرك بفعل دفع جزيئات السائل لها؛ وهذا ما تم التحقق منه تجريبياً عام 1909.

الورقة الثانية كانت عن التأثير الكهروضوئي photoelectric effect التي تحتوي على فرضيات ثورية تتعلق بطبيعة الضوء. فآينشتاين لم يقترح أن الضوء تحت ظروف معينة يمكننا اعتباره مؤلفاً من جسيمات فقط، ولكنه أيضاً فرض أن الطاقة التي يحملها الجسيم الضوئي والذي يطلق عليه اسم الفوتون photon، تتناسب مع تردد frequency الإشعاع الضوئي. حيث تعطى طاقة الفوتون بالعلاقة E = ha  ، حيث E طاقة الفوتون، h ثابت كوني، يعرف بثابت بلانك Planck's constant، a تردد الإشعاع. وهذا يعني أن الطاقة الموجودة في حزمة ضوئية تنتقل في وحدات مفردة مستقلة أو ما يعرف بالكمات، وبالتالي يتعارض مع المفاهيم التقليدية قبل   سنة، حيث كانت تعتبر الطاقة الضوئية ذات طبيعة مستمرة. في الواقع لم يقبل أحد بافتراض آينشتاين. وعندما أكد الفيزيائي الأمريكي Robert Andrews Millikan تجريبياً هذه النظرية، كان مندهشاً ومنزعجاً من نتيجة التجربة. لقد كان هم آينشتاين الأول هو فهم طبيعة الإشعاع الكهرومغناطيسي Electromagnetic Radiation، حيث أدى ذلك إلى تطوير نظرية تقوم بدمج النموذج الموجي للضوء مع النموذج الجسيمي له.

* الحركة البراونية Brownian motion إن حركة الجسيمات في السائل تم اكتشافها لأول مرة بما يسمى الحركة البراونية، وهي ظاهرة مثيرة كانت ستبقى دون تفسير لولا النظرية الحركية للمادة. لاحظ هذه الحركة عالم النبات براون Brown ولم يُعرف سببها إلا بعد ثمانين سنة في مطلع القرن 20. وحتى نتمكن من رؤية هذه الحركة نحتاج إلى مجهر متوسط التكبير. كان براون يعمل على غبار الطلع لبعض النباتات. وهي جسيمات ذات حجم يتراوح بين 0.0125 إلى 0.01. يقول براون : لاحظت عندما كنت أتفحص هذه الجسيمات في الماء أن الكثير منها يتحرك. وعند التأكيد في هذه الحركات، تبين أنها لا يمكن أن تكون ناتجة عن تيارات في الماء ولا عن تبخره، فهي حركات تقوم بها الجسيمات من تلقاء نفسها.

آينشتاين والنسبية الخاصة The Special Theory of Relativity
الورقة الثالثة والرئيسية لآينشتاين عام 1905 كانت عن "الديناميكا الكهربائية للأجسام المتحركة" والتي تشتمل على ما أصبح يعرف بالنظرية النسبية الخاصة The special theory of relativity. فمنذ زمن عالم الرياضيات والفيزياء السير إسحاق نيوتن Sir Isaac Newton، وفلاسفة الطبيعة (علماء الفيزياء والكيمياء كما كانوا يعرفون) يحاولون فهم طبيعة المادة والإشعاع، وكيف تتفاعل المادة والإشعاع في صورة موحدة ما للعالم. إن قوانين الميكانيك التي كانت تعتبر أساسية وجوهرية أصبحت تعرف بصورة العالم ميكانيكياً، والقوانين الكهربائية التي كانت تعتبر أساسية وجوهرية أصبحت تعرف بصورة العالم كهرومغناطيسياً. وليست أي من الصورتين قادرة على إعطائنا تفسيراً متناسقاً للطريقة التي يتفاعل بها الإشعاع مع المادة عندما نقوم برصد ذلك من أطر أو مراجع عطالية (جمل مقارنة عطالية)، وهذا يعني أن التفاعل يتم رصده في الوقت نفسه من مراقب ساكن ومراقب يتحرك بسرعة منتظمة.

ففي ربيع عام 1905، وبعد دراسة هذه المشاكل لمدة عشر سنوات، أدرك آينشتاين أن صلب المشكلة لا يتعلق في نظرية المادة وإنما في نظرية القياس. فقلب نظريته النسبية الخاصة هو فهم وإدراك أن كل القياسات للمكان والزمن تعتمد على الإقرار فيما إذا كان حادثان متباعدان يحدثان في الوقت نفسه. وهذا بدوره قاده إلى تطوير نظرية بنيت على مبدأين : المبدأ الأول "جميع القوانين الفيزيائية هي نفسها في جميع المراجع العطالية"، والمبدأ الثاني "سرعة الضوء في الخلاء ثابت كوني بالنسبة إلى جميع المراجع والمراقبين العطاليين". وهكذا كان آينشتاين قادراً أن يعطي وصفاً دقيقاً ومتناسقاً للحوادث الفيزيائية في مختلف الأطر والمراجع العطالية من دون أن يضع أي افتراضات حول طبيعة المادة أو الإشعاع، أو كيف يتفاعلان بعضهما مع بعض. فعلياً ومن الناحية العلمية لم يفهم أحد حجج وبراهين آينشتاين.

ردود الفعل الأولى على أعمال آينشتاين
فالصعوبة التي وجدها الآخرون بعمل آينشتاين ليس بسبب تعقد الرياضيات أو بسبب غموض التقنيات؛ فالمشكلة نتجت من اعتقاد وإيمان آينشتاين حول طبيعة صحة النظريات والعلاقة بين التجربة والنظرية. مع أن آينشتاين كان يدافع على أن مصدر المعرفة العلمية هو التجربة والاختبار، وكان آينشتاين يعتقد أيضاً أن النظريات العلمية هي مخلوقات حرة لحدس* فيزيائي في غاية التناغم والروعة والانسجام، والمقدمات المنطقية التي تبنى على أساسها النظريات العلمية لا يمكن ربطها منطقياً بالتجربة. و لهذا السبب فإن النظرية الصحيحة، هي تلك النظرية التي تتطلب أصغر عدد من المبادئ لتعليل وتفسير البرهان الفيزيائي. إن قلة عدد المبادئ كانت من سمة كل أعمال آينشتاين، وهذا بدوره جعل عمله صعباً على زملائه لفهمه وإدراكه، وهذا ما جعله وحيداً في تأييد ودعم عمله.

آينشتاين والنسبية العامة The General Theory of Relativity
حتى قبل مغادرة مكتب براءة الاختراعات في عام 1907، بدأ آينشتاين يعمل على توسيع وتعميم نظرية النسبية على جميع النظم الإحداثية، والمراجع. وبدأ آينشتاين بالإعلان عن مبدأ التكافؤ The Principle of Equivalence وهو مبدأ يقر بأن حقول الجاذبية تكافئ التسارعات للأطر المرجعية. فعلى سبيل المثال أشخاص ينتقلون داخل مصعد متحرك حركة متسارعة، لا يستطيعون من حيث المبدأ أن يقرروا أن القوة التي تؤثر فيهم تسببها الثقالة (الجاذبية) gravitation أو التسارع الثابت للمصعد. فالنظرية النسبية العامة لم تنشر بشكل كامل حتى عام 1916. فالنسبية العامة تفسر التأثير الذي تتبادله الأجسام المادية فيما بينها -والذي ما زال حتى الآن يعزى إلى قوى الجاذبية- هو أن الأجسام المادية تؤثر في هندسة المكان والزمان (الزمكان) space-time (فضاء رباعي الأبعاد، تجريد رياضي، مؤلف من ثلاثة أبعاد مكانية وبعد واحد زماني).

*intuitionism : الحدسية : مذهب فكري يؤمن بأن الحقائق الأساسية تعرف بالحدس

وعلى أساس النظرية النسبية العامة فسر آينشتاين التغيرات (الانحرافات) غير المفسرة لمدارات حركة الكواكب، وتنبأ أيضاً بانحناء ضوء النجوم المار بالقرب من الأجسام الضخمة كالشمس. حيث تمت المصادقة على ظاهرة انحناء ضوء النجوم خلال كسوف الشمس عام 1919 والتي أصبحت حديث وسائل الإعلام، واتسعت شهرة آينشتاين عبر العالم كله.

كرس آينشتاين أكثر وقته بقية حياته لتعميم نظريته، لقد كانت جهوده الأخيرة تنصب في نظرية الحقل الموحد Unified field theory، حيث لم ينجح تماماً، لقد كانت محاولاته لفهم التفاعلات الفيزيائية (المقصود هنا القوى التي تتبادلها الأجسام المادية حسب المفاهيم الكلاسيكية، أو التأثيرات التي تتبادلها الأجسام المادية) والتي تشمل التأثيرات المتبادلة الكهرومغناطيسية و التأثيرات المتبادلة النووية الضعيفة والقوية؛ وذلك ضمن مفهوم تعديل هندسة الزمكان space-time للأجسام أو الكينونات التي تتبادل التأثير فيما بينها.

معظم زملاء آينشتاين شعروا أن هذه الجهود مضللة. فبين عامي 1915 و 1930 كان الاتجاه العام للفيزياء يتطور ضمن فهم وإدراك جديد لخصائص المادة، عرف بالنظرية الكوانتية (النظرية الكمومية) Quantum theory. هذه النظرية تقر بالطبيعة (الصورة، الهيئة) الثنائية جسيم-موجة wave-particle، (فالضوء له طبيعة جسيمية بالإضافة إلى الطبيعة الموجية) وهذا ما ألح عليه آينشتاين في وقت سابق وعلى ضرورته، وتشتمل هذه النظرية أيضاً على مبدأ الارتياب Uncertainty principle، أي أن دقة عمليات القياس محدودة (أي أن هناك حد في دقة القياس لا يمكن تجاوزه حتى بأدق الأجهزة المعطاة، أي هناك دوماً خطاً في القياس حيث يتعلق هذا بالطبيعة الثنائية جسيم-موجة). كما أن النظرية تتضمن رفضاً غير مألوف، لمبدأ السببية الصارم وعند مستوى أساسي منه. على أي حال، لم يقبل آينشتاين بمثل هذه الأفكار وبقي منتقداً لمثل هذه التطورات حتى نهاية حياته، حيث قال مرة : "الرب لا يلعب النرد مع العالم".
 


آينشتاين مواطن دولي
بعد عام 1919 أصبحت شهرة آينشتاين عالمية، لقد استحق التكريم والتقدير من مختلف المؤسسات العلمية في العالم، كما منح جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921. وأصبحت زيارته لأي مكان في العالم حدثاً وطنياً يتبعه المصورون والصحفيون في كل مكان. لقد سخر آينشتاين شهرته لدعم توجهه السياسي وأفكاره الاجتماعية. تلقت الحركة الصهيونية Zionism، والحركة السلمية (اللاعنفية) pacifism أي "رفض الحرب وعدم اللجوء إليها لحل الخلافات، ورفض حمل السلاح" كل دعم آينشتاين. وخلال الحرب العالمية الأولى كان واحداً من حفنة من الأكادميين الألمان الذين يعارضون بشكل علني تورط ألمانيا في الحرب. وبعد انتهاء الحرب العالمية الأولى استمر آينشتاين بدعم أهداف كل من الحركة الصهيونية والحركة السلمية "التف معظم اليهود بل غالبيتهم حول الحركة الصهيونية التي أخذت تحول اليهودية (الدين اليهودي) إلى قومية"، وبهذا أصبح هدفاً لهجومٍ ضارٍ من العناصر المعادية للسامية والجناح اليميني في ألمانيا. حتى نظرياته العلمية كانت قد تعرضت للسخرية العلنية، وخاصة نظرية النسبية.
وعندما جاء هتلر إلى السلطة في ألمانيا عام 1933، قرر آينشتاين فوراً الهجرة إلى الولايات المتحدة. حيث حصل على مركز خاص في برامج الدراسات المتقدمة Institute for Advanced Study (معهد للأبحاث ما بعد الدكتوراه postdoctoral "عديد الدكتوراه" في الرياضيات، والفيزياء النظرية، والفيزياء الفلكية، والعلوم التاريخية، والعلوم الاجتماعية.) يقع هذا المعهد في برنستون، نيوجرسي.
وفي عام 1939 تعاون آينشتاين مع عدد من الفيزيائيين بكتابة رسالة إلى الرئيس الأمريكي فرانكلين روزفلت، يشيرون فيها إلى إمكانية صناعة القنبلة الذرية وأن الحكومة الألمانية تعمل على مثل هذا المشروع. والرسالة التي لم يوقعها سوى آينشتاين، ساعدت في دفع الجهود في الولايات المتحدة لبناء القنبلة الذرية. ولكن آينشتاين ذاته لم يكن له دور أساسي في هذا العمل، ولم يكن مطلعاً عليه في ذلك الوقت.
وبعد الحرب العالمية الثانية كان آينشتاين نشطاً في مجال نزع السلاح الدولي والحكومة الدولية. ورفض آينشتاين عرضاً قدمه له قادة الكيان الصهيوني ليصبح رئيساً لدولة الكيان الصهيوني في فلسطين المحتلة. وفي الولايات المتحدة وخلال الأربعينيات وبداية الخمسينيات القرن الماضي، عبر آينشتاين عن رأيه بحرية أنه بحاجة من مفكري الأمة إلى تقديم أية تضحية ضرورية للحفاظ على الحرية السياسية. توفي آينشتاين في برنستون في 18 من شهر نيسان (April) عام 1955.
لم تكن جهود آينشتاين في الدفاع عن أفكاره الاجتماعية والسياسية واقعية، فقد كانت اقتراحاته دوماً عبارة عن أفكار حذرة وساذجة إلى أقصى حد. ورغم أن آينشتاين قد أعطى الكثير من اهتمامه للأفكار الاجتماعية والسياسية، إلا أن العلم كان في المرتبة الأولى من اهتماماته، فغالباً ما كان يقول : فقط اكتشاف طبيعة الكون لها معنى دائم.

ومن كتاباته : النسبية : النظرية الخاصة والعامة Relativity: the Special and General Theory (1916) ؛ بناؤوا الكون Builders of the Universe (1932) ؛ لماذا الحرب؟  Why War? (1933) مع سيغموند فرويد ؛ العالم كما أراه The World as I See It (1934) ؛ تطور الفيزياء The Evolution of Physics (1938) مع ليوبولد إنفلد ؛ بعيداً عن سنواتي السابقة Out of My Later Years (1950).

على دروب الكلمة الصادقة نلتقي  '<img'>

المخلص دوماً
خلدون محمد خالد

4
منتدى علم الفيزياء العام / المكان والزمان Space and time
« في: فبراير 26, 2009, 03:28:57 مساءاً »
المكان والزمان Space and time

تبقى بنية الفراغ* والزمان بالتحديد الأساس لكل من العلوم الفيزيائية وخبرتنا الظاهرية عن العالم. إن المكان والزمن مفاهيم وأفكار عامة وأسس لدرجة أننا لا نتساءل في حياتنا اليومية عن خصائصهما. ومع ذلك فإن العلم الحديث اكتشف الحالات التي يستطيع فيها كل من المكان والزمن تغيير صفاتهما بشكل شديد، وهذا بدوره يؤدي إلى حدوث ظواهر غير متوقعة وغير مألوفة. إن كثيراً من هذه الحالات تدين بظهورها إلى التطورات التي حدثت مؤخراً في علم الفلك. إن إمكانية وجود الثقوب السوداء Black Holes والانفجار الكوني الأول Big Bang - أصل العالم -. حفز تحريات مفصلة حول سلوك المكان والزمان والمادة، فعندما تصبح قوة الثقالة (التجاذب المادي) قوة عظيمة جداً فإن النتائج تدل على أنه حتى المكان والزمان قد ينهاران ويسقطان خارج الوجود.

المكان (الفراغ) Space
إن كلمة الفراغ قد تدل على الخلاء، بكلام أدق الفضاء الخارجي ليس فراغاً تاماً، فالفجوات الواسعة بين النجوم والكواكب، تحتوي دائماً على دقائق من المادة وعلى كمية كبيرة من الإشعاع، ورغم ذلك فإن كلمة الفراغ تستحضر صورة الخلاء. هذه النظرة إلى الفراغ على أنه غياب الأشياء، تجعل من الصعب على كثير من الناس، أن يفهموا لماذا العلماء يحاولون وضع النظريات حول الفراغ، فإذا كان الفراغ لاشيء، إذاً .. لا يوجد هناك شيء نقوله عنه. إن نظرة العلماء للفراغ مختلفة تماماً. إن خواص الفراغ في كل موضع منه تقريباً مشابه لخواصه عند سطح الأرض، حيث كان نيوتن وليبنتز يخمنون طبيعته. لقد اعتبر العلم الحديث أن بنية الفراغ تتألف من مستويات عدة. إن فروع الفيزياء الحديثة تقترح : أن الأجسام المادية، هي اضطرابات في   بنية الفراغ الأساسية. إذاً ..الأفضل من تصور العالم أنه محتوى في الفراغ، فإن علم الفلك الحديث اعتبر الأجسام المادية والفراغ معاً يؤلفان العالم The Universe. ولهذا يقف الفراغ إلى جانب المادة لامتلاكه مكانة فيزيائية كالخواص والبنى. كثير من هذه الخواص والبنى، كان مألوفاً عند اليونانيين القدامى. لقد سجلوا هذه الخواص والصفات للفراغ (المكان) بشكل منتظم في نظرياتهم وفرضياتهم في علم الهندسة.

* كلمة الفراغ (Space) ترادف كلمة المكان، الفضاء، المسافة.

الزمن Time (مجلة المختار)
-يقول ريتشارد ب فينمان الحائز على جائزة نوبل : نتعامل نحن علماء الفيزياء مع الزمن يومياً، ولكن لا تسألني عن ماهيته، إنه أصعب مما نستطيع إدراكه.

-يقول غرنوت وينكلر مدير دائرة خدمات التوقيت في المرصد البحري الأمريكي في العاصمة واشنطن : لقد أولينا قياس الزمن اهتماماً أكثر من اهتمامنا بأي من المتغيرات الطبيعية، لكنه يبقى لغزاً موجوداً في عقولنا فقط.

-يقول ستيفن هوكنغ عالم الفيزياء النظرية في جامعة كمبردج ببريطانية، مؤلف كتاب "موجز تاريخ الزمن" الشهير : لقد أثبتنا أن المادة في الكون، لابد أنها كانت مضغوطة على نحو لا متناه قبل زهاء 15 مليار سنة. وقبل ذلك، لم يكن هناك وجود للزمن كما نقيسه الآن. والسبب أن الجانب الآخر من بداية الزمن هو لغز باق، ظلام لا يسبر غوره.


   إن خبرتنا الإنسانية عن الزمن، تختلف بشكل أساسي عن خبرتنا للمكان (الفراغ). فبالإحساس والشعور، الزمن أكثر المفاهيم بدائية. إن الزمن يدخل في إدراكنا مباشرة. فالزمن أدرك ولوحظ لامتلاكه بنية أكثر جوهرية. فاكتساب المعلومات حول المكان يتم خلال المختبر، والحواس الظاهرية. أما الزمن فله سر إضافي في عقولنا. إن بنية الزمن، التي تدرك وتلاحظ من خلال هذا السر، ربما وصفت كجريان، تدفق من الماضي إلى المستقبل، الانتقال من اللحظة الحاضرة إلى التالية. قد لا يبدو واضحاً، إن الزمن والمكان مقترنان مع بعضهم البعض بأية طريقة جوهرية. ولكن وصف الرياضيين للزمن، يصبح مشابهاً كثيراً للمكان. إضافة لذلك، يرتبط المكان والزمن مع بعضهما البعض في الحركة، ويبرز هذا الترابط من دراسة حركة الأجسام المادية والإشارات الضوئية. فالمكان والزمان مظهران لبنية واحدة تدعى الزمكان (Space-Time).

النموذج الرياضي للمكان Mathematical model of space
إن نظرية الفراغ، مثل النظريات في العلم تتطلب نموذجاً. إذاً.. يجب أن نشيد نموذجاً رياضياً يحمل تشابهاً جيداً للفراغ (المكان) مع العالم الحقيقي. لقد استخدم علماء الرياضيات كلمة فضاء (فراغ) للإشارة إلى أية مجموعة من النقاط؛ فالنقطة هي العنصر الأساسي لوصف الفضاء، نستطيع تصور هذه النقطة (النقطة الهندسية) على أنها نهاية دائرة صغيرة عندما قطر هذه الدائرة يسعى إلى الصفر، فليس لهذه النقطة أبعاد أو امتداد أو باطن. يجب أن نشير إلى أن نقاط هذا التجمع، ليست نقطاً انفرادية مستقلة بعضها عن بعض، وإنما نقطٌ متراصة جداً مع بعضها البعض. فلا يوجد أي انقطاع في الفراغ (المكان)، أي أن الفراغ مستمر ومتصل مع بعضه البعض. إن أي تركيب أو بنية في الفضاء مثل : المستقيم، المستوي، الخط المنحني، الكرة، المربع، متوازي السطوح…، هي مجموعة من النقاط، وبالتالي فهي فضاء. سنكتفي بهذا القدر عن الفراغ، وبما قدمه اليونانيون القدامى في فرضياتهم ونظرياتهم في الهندسة عن خواص هذا الفراغ.

إن الهندسة الإقليدية تعطي وصفاً جيداً في قياس الأطوال والزوايا إلى  مسافات بعيدة تصل إلى 10 مرفوعة إلى القوة 25 متر. كما أنها تحتمل اختبارات على أبعاد صغيرة تصل إلى 10 مرفوعة إلى القوة - 16  متر. إذاً .. الفراغ الإقليدي الخالي من المادة، متجانس وموحد الخواص. ويمكن التعبير عن هذا بمبدأ يدعى الثبات.

مبدأ الثبات Invariance principle
إذا حركنا الجسم من موضع لآخر فلن يحدث أي تغير في خواصه الهندسية كحجمه أو شكله، أو في خواصه الفيزيائية ككتلته مثلاً. وكذلك الخواص الهندسية والفيزيائية للجسم لا تتغير حين يتغير اتجاه الجسم في الفراغ، فسرعة الضوء واحدة في جميع اتجاهات الفراغ.
إن قوانين بقاء كمية الحركة، وكمية الحركة الزاوية، والطاقة، لها علاقة وثيقة بمبدأ الثبات.
يجدر بنا الإشارة إلى وجود بعض الظواهر التي تشير إلى وجود بعض الاضطرابات في خواص هندسة الفراغ الإقليدي، خاصة في المناطق التي تقع بجوار النجوم الكبيرة حيث قوى الجاذبية كبيرة. فالنجوم الكبيرة تقوم بتشويه الفراغ القريب من حولها، وهذا ما تقر به النسبية العامة لأينشتاين. سنورد فيما يلي بعض هذه الظواهر، التي قد تشير إلى اضطرابات في هندسة الفراغ (المكان) في جوار الشمس.

1- انحراف الأشعة الضوئية
إن الأشعة الضوئية المارة بالقرب من حافة الشمس، تعاني انحناءً صغيراً قَدْره ''1.75 ثانية، وذلك عندما يكون الشعاع مماساً لحافة الشمس، فالنجوم القريبة من هذه الحافة، ستبدو مزاحة عن وضعها الأصلي، كما تتنبأ به النسبية العامة. كما إن إشارات الرادار تستغرق زمناً أكبر بالذهاب والعودة إلى ومن كوكب الزهرة، إذا مرت هذه الإشارات بمحاذاة الشمس، وهذا ما تتنبأ به النسبية العامة.

 
الشكل : انحراف الأشعة الضوئية المارة بجوار الشمس، نتيجة تشوه المكان بالقرب منها.

2- دوران إهليلج عطارد
يعد عطارد أقرب الكواكب إلى الشمس، فلا بد من تأثره باضطرابات هندسة الفراغ، أكثر من بقية كواكب المجموعة الشمسية. فقد لوحظ أن القطر الكبير لمداره الإهليلجي يتقدم قليلاً في كل دورة. وتبلغ زاوية هذا التقدم  ''43 ثانية كل مئة عام. لم يستطع ميكانيك نيوتن أن يفسر هذه الظاهرة، ولكن النسبية العامة تنبأت بها، و ردّت هذه الظاهرة إلى تشوه المكان "الفراغ" حول الشمس. انظر الشكل.


 
الشكل : ملاحظة ، هناك مبالغة في شكل إهليلج عطارد.

على دروب الكلمة الصادقة نلتقي  '<img'>

المخلص دوماً
خلدون محمد خالد

5
منتدى علم الفيزياء العام / مسألة بسيطة في النسبية
« في: يناير 23, 2009, 04:05:07 مساءاً »
يقوم المراقب o بقياس طول القضيب L ، فيضع كرتين صغيرتين جداً في A و B تبعدان عن بعضهما مسافة تساوي L أو أكبر بقليل. يقوم المراقب o بإطلاق الكرتين مع بعضهما بحيث تجتازان مع بعضهما القضيب L من طرفيه دون أن تصطدمان به وتحطمانه.
عندما يقيس المراقب o' طول القضيب سوف يجده 'L، حيث 'L أطول من الطول L الذي يقيسه o . فالقضيب ساكن بالنسبة إلى المراقب 'o.
حسب النسبية الخاصة الأجسام المتحركة بالنسبة إلينا تكون أقصر طولاً، من الطول الذي يقيسه مراقب ثابت بالنسبة إليها أي يتحرك معها.

 


وعندما يقيس المراقب o' البعد بين A و B سوف يجده أقصر من L' ، لأن A و B تتحركان بالنسبة إليه. إذاً الكرتان لن تجتازان القضيب بالنسبة إلى المراقب 'o. أما بالنسبة إلى المراقب o فإن الكرتان سوف تجتازان القضيب بسلام.



فالقضيب مكسور بالنسبة إلى o' ، وغير مكسور بالنسبة إلى o ، أي القضيب مكسور وغير مكسور وهذا مستحيل وتناقض. فكيف سيتفق المراقبان o' ، o على مشاهدة القضيب.

على دروب الكلمة الصادقة نلتقي  '<img'>

المخلص دوماً
خلدون محمد خالد

6
منتدى علم الفيزياء العام / موجز حول : النسبية الخاصة
« في: يناير 03, 2009, 10:55:12 مساءاً »
تجربة مايكلسون ومورلي Michelson-Morley experiment.
حتى أواخر القرن التاسع عشر لا تزال فكرة الأثير المادة التي تملأ الفضاء، وتأثير حركة الأرض عبر الأثير في سرعة الضوء المقاسة على سطح الأرض تثير نقاشاً واسعاً. لقد تم تصور انتشار الاهتزازات الضوئية عبر الأثير الافتراضي على الصورة ذاتها التي ترتبط بها الاهتزازات الصوتية عبر الوسط الذي تنتشر به، على سبيل المثال الهواء. فإذا تحركت الأرض عبر الأثير دون أن تحدث أي اضطراب فيه (من هنا نلاحظ صعوبة تصور فكرة أو فرضية الأثير) فإن سرعة الضوء بالنسبة إلى مراقب موجود على الأرض ستكون تابعة لجهة انتشار الضوء كما هو بالنسبة إلى الصوت. فسرعة انتشار الاهتزازات الضوئية المنتشرة في نفس اتجاه حركة الأرض تساوي إلى c – V حيث c سرعة انتشار الضوء عندما يكون الأثير ساكناً بالنسبة للمصدر الضوئي،و V سرعة الأرض بالنسبة إلى الأثير. وفي الاتجاه المعاكس لحركة الأرض تكون سرعة انتشار الاهتزازات الضوئية مساوية c + V. وتعطى سرعة انتشار الاهتزازات الضوئية وفق المنحى العامودي على حركة الأرض كالتالي: c2-V2. جذر (مربع سرعة الضوء –مربع السرعة V)

* Ether الأثير مادة افتراضية اعتقد بوجودها فيزيائيو القرن التاسع عشر، بأنها تملأ الكون كله وهو وسط ضروري لانتشار الإشعاعات الكهرومغناطيسية. وتم التخلي عن نظرية الأثير بعد عام 1905 عندما حظيت النسبية الخاصة لألبرت آينشتاين بالقبول. حيث لم يستطع العلماء بناء أي نموذج ميكانيكي للأثير وأي محاولة كانت نتائجها تدفع إلى اليأس. فكان من الأفضل للخروج من هذه الورطة بأن نقبل بأن الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل عبر الفراغ (المكان-الزمان Space-time) الذي يمتلك هذه الخاصة الفيزيائية لنقل الموجات الكهرومغناطيسية.

لقد أجريت تجربة مايكلسون و مورلي عام 1887 ولم تفسر نتائجها السلبية إلا بعد ما يقارب العشرين عاماً، حيث تعد هذه التجربة واحدة من أشهر تجارب القرن التاسع عشر، وبالرغم من كونها تجربة بسيطة إلا أنها أحدثت ثورة علمية أدت إلى نتائج غاية في الأهمية.
 
ولكن تظهر لدينا مشكلة عملية في تجربة مايكلسون و مورلي هي أن البعد بين A و M1 والبعد بين A و M2 لا يمكن جعلهما متساويين بالضبط تماماً. وللتخلص من هذه المشكلة ندير الجهاز بمقدار 90 درجة بحيث يصبح AM2 بجهة خط الحركة و AM1 عمودياً عليه. ويصبح أي فرق بالطول غير مهم، وما نبحث عنه هنا هو انزياح أهداب التداخل عندما ندير الجهاز.
لقد كان جهاز مايكلسون و مورلي بقدر كافً من الدقة والحساسية لكشف وملاحظة أي انزياح في أهداب التداخل. حيث بينت الملاحظات والقياسات الدقيقة عدم وجود أي إزاحة حتى ولو بمقدار 10% من الإزاحة المتوقعة.
أعيدت التجربة عدة مرات على أيدي الكثير من الفيزيائيين وأدخلت عليها تعديلات معينة باستخدام ضوء له أطوال موجية معينة، وضوء النجوم، وضوء أحادي اللون، الليزر، كما أجريت التجربة على ارتفاعات مختلفة، وخلال أوقات مختلفة من السنة. ولكن جميع هذه التجارب أيدت مايكلسون و مورلي بعدم وجود أي إزاحة لأهداب التداخل في الحدود المتوقعة. وأن تأثيرات الأثير لا يمكن قياسها.
وبهذه النتيجة السلبية لتجربة مايكلسون و مورلي تم تفسيرها على عدم وجود أي انسياق للأثير. أي أن الأرض تجر معها الأثير كجو تابع لها (كما تجر الغرفة المغلقة الهواء الموجد داخلها)، فالأثير بجوار الأرض ساكن بالنسبة إليها. إن هذا التفسير ضعيف لأن انجرار الأثير ينتج عنه ظواهر أخرى ترتبط بانتشار الضوء وأن مثل هذه الظواهر لم تلاحظ أبداً. ولهذا بدأ الفيزيائيون باستبعاد فرضية الأثير.
ولكن العلماء لا يستسلمون بسهولة ولحل هذا اللغز اقترح لورنتس ، وفيتزجيرالد كل منهم مستقل عن الأخر أن جميع الأجسام المتحركة عبر الأثير تعاني تقلصاً في الطول باتجاه الحركة وأن هذا التقلص سيكون كافياً لتفسير هذه النتيجة السلبية. ولكننا يجب أن نشير هنا إلى أن تقلص لورنتس ، وفيتزجيرالد هو تقلص حقيقي أي أن الجسم ينكمش باتجاه الحركة في الأثير. أما ما يعرف بتقلص الطول في النسبية الخاصة Length contraction فهو مختلف تماماً وهو ناتج عن القياس للطول. فالمراقبين العطاليين المتحركين بالنسبة إلى بعضهم يقيسون أطوالاً مختلفة. ومن هنا تأخذ النسبية أسمها وفلسفتها، فالحقيقة حسب النظرية النسبية هي مسألة قياس.
ولكن الحل لهذه النتيجة المربكة في تجربة مايكلسون و مورلي جاء على يد آينشتاين عام 1905 عندما عرض نظريته في النسبية الخاصة التي نصت : أن سرعة انتشار الضوء لا متغيرة (ثابت فيزيائي) له نفس القيمة بالنسبة إلى جميع المراقبين العطاليين (المراقبون الذين يتحركون حركة مستقيمة منتظمة بعضهم بالنسبة إلى بعض).
فجهاز تجربة مايكلسون ومورلي لن يعاني انكماش في الطول حسب النسبية الخاصة لأنه في حالة ثبات نسبي بالنسبة إلى المراقبين اللذين يقومون بالتجربة.

يمكن صياغة النظرية النسبية الخاصة ضمن مبدأين أساسيين :
1- جميع القوانين الفيزيائية هي نفسها في جميع الأطر المرجعية العطالية (جمل المقارنة العطالية).
2- سرعة الضوء (في الفضاء الحر) ثابت كوني مستقل عن أي حركة نسبية للمصدر أو للمستقبل.
يؤكد مبدأ آينشتاين الأول في النسبية الخاصة بأن كل القوانين الفيزيائية تمتلك هذه الخاصية.
1- وبالتالي ينص مبدأ النسبية الخاصة على أن كل قانون فيزيائي لابد أن يكون له هذه الخاصة : إذا كان القانون الفيزيائي صحيحاً في أي نظام إحداثي فإنه لابد وأن يكون صحيحاً في أي نظام إحداثي آخر يتحرك بسرعة ثابتة بالنسبة إلى النظام الإحداثي الأول. يشير هذا المبدأ إلى وجود مجموعة من النظم الإحداثية تتحرك حركة مستقيمة منتظمة Uniform Motion فيما بينها، بحيث تبقى القوانين الفيزيائية صحيحة في أي نظام إحداثي منها. مثل هذه الأنظمة الإحداثية يطلق عليها اسم النظم الإحداثية العطالية Inertial Coordinate Systems.
يقر معظم الناس أن مبدأ النسبية الخاصة هذا بدهي. فمن الناحية العملية يتم تعيين وتحديد الكميات الفيزيائية مثل الموضع Position والسرعة Velocity حسب الطريقة التي نستخدمها، فنحن نعين موضع وسرعة جسم ما بعلاقته بالنسبة إلى أجسام أخرى، أو بعلاقته بالنسبة إلى نظام إحداثي حيث نقطة أصله ومحاوره متوضعة على أجسام معينة تعد مرجعاً. وبالتالي ليس لموضع وسرعة جسم أي معنى باستثناء علاقة موضعه وسرعته بالنسبة إلى أجسام أخرى، أو بالنسبة إلى نظام إحداثي. وانطلاقاً من هذه الفكرة لابد وأن تكون جميع الأنظمة الإحداثية متكافئة، وهذا بدوره يجعل مبدأ النسبية الخاصة معقولاً (منطقياً)، ولكن هذا ليس كافياً لإثبات صحته.
يجب أن نشير هنا إلى أن مبدأ النسبية الخاصة هو مبدأ عام ينطبق على جميع القوانين الفيزيائية. ويجب علينا أن نختبر كل قانون فيزيائي تم قبوله أو اقتراحه حديثا فيما إذا كان يتفق مع هذا المبدأ، وإذا لم يتفق فلابد من إيجاد التعديل المناسب للقانون الفيزيائي حتى يتفق وهذا المبدأ. لقد نجح آينشتاين في فعل ذلك مع قوانين الميكانيك وقوانين الكهرومغناطيسية. لقد استطاع آينشتاين أن يقودنا إلى عدة نتائج مذهلة كما سنرى حيث أصبحت كل القوانين المعدلة في اتفاق مع العديد من التجارب المختلفة، لقد أصبحت النسبية الخاصة في وقتنا الحاضر مبنية على أساس تجريبي راسخ.
تبدو معادلات ماكسويل في الكهرومغناطيسية أنها لا تخضع إلى تحويلات غاليله، فلا يبقى شكل المعادلات نفسه بعد إجراء هذه التحويلات عليها. وهذا سيؤدي بدوره إلى ظواهر كهربائية وضوئية داخل مركبة A متحركة بالنسبة إلى مركبة أخرى B، وهذا بدوره يتعارض ومبدأ النسبية.
وكنتيجة أخرى لمعادلات ماكسويل وجود الأمواج الكهرومغناطيسية التي تنتشر عبر المكان وفي جميع الاتجاهات بالسرعة نفسها (c=1/00 سرعة انتشار الأمواج الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر) وبشكل مستقل عن حركة مصدر الاضطراب المسبب لهذه الأمواج (المنبع)، ولكن سرعة هذه الأمواج تتعلق بالوسط الذي تنتشر فيه والذي يملأ الفضاء كله. لذلك تم اقتراح فكرة الأثير Either (الوسط الذي يملأ الفضاء حيث تنتشر فيه الأمواج الكهرومغناطيسية بالسرعة c).
وهذا بدوره مشابه للصوت حيث تنتشر الأمواج الصوتية بسرعة مستقلة عن حركة المنبع الصوتي ولكنها تتعلق بالوسط الذي تنتشر فيه. وهذا بدوره ما كان يدعم فرضية الأثير.
فإذا كان لدينا مركبة فضائية متحركة بسرعة V وكان لدينا مصدر ضوئي (الضوء هو أحد أشكال الأمواج الكهرومغناطيسية) عند مقدمة هذه المركبة الفضائية، فإن سرعة الضوء المقاسة من هذه المركبة تساوي c + V. فبقياس سرعة الضوء في هذه المركبة نستطيع تحديد سرعة المركبة الفضائية بالنسبة إلى الأثير. حيث نحن نعتبر أن تحويلات غاليله صحيحة بدهياً. ومن هذه الفكرة يمكننا تحديد سرعة الأرض عبر الأثير. إلا أن جميع التجارب لمحاولة تحديد سرعة الأرض بالنسبة إلى الأثير باءت بالفشل. وهذا بدور أدى إلى وجود خلل ما في المعادلات الفيزيائية. فتوجهت أنظار العلماء إلى معادلات ماكسويل، حيث تم تعديل هذه المعادلات حتى تتفق وتحويلات غاليله. إلا أن هذه التعديلات قادت إلى تنبؤات بظواهر كهربائية جديدة لم يستطع أحد التحقق منها تجريبياً فتم هجر هذه المحاولات. كما تبين مع الوقت صحة معادلات ماكسويل، فكان لابد من البحث عن حل لهذه المشكلة في مكان آخر.
إلا أن هندريك أنطون لورنتز Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928)  لاحظ أمراً ملفتاً للنظر عندما طبق التحويلات التالية على معادلات ماكسويل، حافظت معادلات ماكسويل على شكلها (حيث تعرف هذه التحويلات بتحويلات لورنتز).

وجاء آينشتاين معتمداً على أفكار بوانكاريه Poincaré, Jules Henri (1854–1912) : بأن جميع قوانين الفيزياء يجب ألا تتغير لدى إخضاعها لتحويلات لورنتز. إذن : يجب علينا تعديل جميع قوانين نيوتن حتى تنسجم مع تحويل لورنتز. وبما أن تحويل غاليله صحيح بالنسبة إلى السرع الصغيرة جداً بالنسبة إلى سرعة الضوء، فإن تحويلات لورنتز يجب أن تتضمن تحويل غاليله عندما تكون السرع صغيرة.
2- سرعة الضوء c ثابت كوني بالنسبة إلى كل النظم الإحداثية العطالية (النظم التي تتحرك بعضها بالنسبة إلى بعض بسرعة ثابتة). هناك العديد من التجارب التي تثبت صحة هذا المبدأ، من بين هذه التجارب المباشرة تجربة مايكلسون ومورلي Michelson and Morley .
إن مبدأ النسبية الثاني هو بشكل أساسي تعبير لقانون فيزيائي خاص يتعلق بانتشار الضوء فقط، والقانون علاوة على ذلك هو بحد ذاته أحد نتائج قوانين أكثر عمومية في الكهرومغناطيسية صاغها ماكسويل. لقد اختار آينشتاين هذا القانون لمبدئه الثاني في النسبية الخاصة، ليظهر كما سنرى في تحديد العلاقة بين الحركات النسبية للنظم الإحداثية. ولسرعة الضوء c دور جوهري وأساسي في النظرية النسبية، فسرعة الضوء c أبعد بكثير من كونها قانون سرعة انتشار الضوء. ومنه يمكننا صياغة المبدأ الثاني للنسبية الخاصة بشكل أكثر عمومية : تشتمل القوانين الفيزيائية على الثابت الكوني c (السرعة الثابتة كونياً). ولا بد أن نشير إلى أن المبدأ الثاني للنسبية الخاصة يتضمنه المبدأ الأول لأن سرعة الضوء هي ثابت كوني.

التناقض الظاهري المتعلق بسرعة الضوء.
رغم أن المبدأ الأول في النسبية الخاصة يتمتع بصفته البدهية، لكن عندما نضمه إلى المبدأ الثاني للنسبية الخاصة يقودنا هذا إلى عدد من النتائج المتناقضة، يجعل من الصعب للوهلة الأولى، قبول النظرية النسبية المبنية على هذين المبدأين. لنفرض أنه لدينا نظامين إحداثيين oxyz ، o'x'y'z'
 
يتحركان بعضهما بالنسبة إلى بعض حركة مستقيمة منتظمة بسرعة V ولنفرض أنه عند اللحظة t = 0 كانت نقطتا الأصل o , o' منطبقتين، حيث انطلقت نبضة ضوئية في اتجاه المحورين ox ، o'x' المنطبقين بعضهما على بعض كما هو موضح في الشكل. فخلال فترة زمنية t تكون النبضة الضوئية قد قطعت مسافة x تعطى بالعلاقة x=ct حيث c سرعة الضوء في الخلاء. وخلال هذه الفترة يكون النظام الإحداثي o'x'y'z' قد قطع مسافة h تعطى بالعلاقة h=Vt حيث V السرعة النسبية بين نظامي الإحداثيات. أما بالنسبة إلى النظام الإحداثي o'x'y'z' تكون النبضة الضوئية قد قطعت مسافة x' تعطى بالعلاقة x'=c't حيث c' سرعة الضوء في الإحداثيات o'x'y'z'. وبإجراء المحاكمة المنطقية التالية نحصل على النتيجة التالية :
 
وهذا بدوره يناقض المبدأ الثاني للنسبية الخاصة، هذه النتيجة التي توصلنا إليها بواسطة علاقات رياضية وهندسية بسيطة وواضحة، من الصعب أن نعتبرها خاطئة (فالمبدأ الثاني للنسبية الخاصة صحيح، و سنورد بعض البراهين التجريبية العلمية على ذلك). في حقيقة الأمر لا يوجد شيء خاطئ في هذه المحاكمة المنطقية. ولحل هذا التناقض الظاهري بين المعادلة  c – V    c' ≠ c = c' والمبدأ الثاني للنسبية الخاصة (ثبات سرعة ضوء في جميع النظم العطالية) يجب أن نفترض أنه عندما تتحرك جملة مقارنة بالنسبة إلى جملة مقارنة أخرى فإن وحدات الزمن أو الطول أو الاثنتين معاً ستكون مختلفة في جملتي المقارنة. فعلى سبيل المثال : ستقاس x' بوحدات أقل من الوحدات التي تقاس بها x ومنه فإن  c'= x'/t' ستصبح أكبر من c – V. وبطريقة مشابهة إذا كان الزمن t' يقاس بوحدات أطول من الزمن t' عندئذٍ ستصبح c'= x'/t' أكبر من c – V ، أي من هاتين الإمكانيتين أو كلتاهما  ستؤدي إلى جعل c' مساوية لِ c.

مثال من الطبيعة : يدور زوج من النجوم (نجم ثنائي) بعضهما حول البعض ضمن مسار دائري، حيث يقع مستوي دوران النجمين ضمن مستوي دوران الأرض حول الشمس، كما هو موضح في الشكل الآتي :
 

فإذا فرضنا أن سرعة الضوء تتعلق بسرعة المصدر، وإذا رصدنا أحد النجمين، فعندما يكون النجم في الموضع A فإن سرعة الضوء القادم منه نحو الأرض هي c – V ، حيث V سرعة النجم. وعندما يكون النجم في الموضع B فإن سرعة الضوء القادم منه نحو الأرض هي c + V. فمن أجل بعد معين للأرض عن النجم الثنائي ستصل الأشعة الضوئية من A و B بنفس اللحظة إلى المشاهد في الأرض، وسيرى هذا المراقب النجم في الموضعين A و B في الوقت نفسه.
ومن أجل بعد معين آخر سيرى المراقب النجم في الموضع B قبل أن يكون في الموضع A. وسيرى النجم في بعض الأحيان يتحرك باتجاه معاكس لحركته الأصلية. وسيكون من المتعذر التأكد من صحة قانون نيوتن في التجاذب الكوني.

سقوط الزمن النيوتني :
لنفرض وجود راصدين (مراقبين) A , B الراصد A داخل عربة قطار تتحرك بسرعة ثابتة بالنسبة إلى الراصد B الموجود خارجها. يقوم كل من الراصدين A , B برصد إشارتين ضوئيتين تنتقلان باتجاه نهايتي العربة e , d وذلك نتيجة لإضاءة مصباح كهربائي مثبت في منتصف العربة.


فبالنسبة إلى الراصد A فإنه يلاحظ وصول الإشارتين الضوئيتين إلى نهايتي العربة عند الوقت نفسه، لأن الإشارتين الضوئيتين تقطعان مسافتين متساويتين. والراصد A يعرف أيضاً أن سرعة الضوء c ثابتة في جميع المراجع العطالية. أما بالنسبة إلى الراصد B فسيرى غير ذلك، فهو يعلم أيضاً أن سرعة الضوء التي يقيسها الراصد A هي نفس سرعة الضوء التي يقيسها هو (مبدأ النسبية). فالإشارة الضوئية المتجهة نحو النهاية e سوف تصلها قبل أن تصل الإشارة الضوئية الأخرى النهاية d. لأن النهاية e تقترب من الإشارة الضوئية المتجهة نحوها، وبالتالي فإن الإشارة الضوئية المتجه نحو e تقطع مسافة أصغر. أما النهاية d فإنها تبتعد عن الإشارة الضوئية المتجه نحوها، وهذا بدوره يتطلب زمناً أكبر حتى تبلغ الإشارة الضوئية النهاية d.
إذن الراصدان A , B يعطيان نتيجتين مختلفتين للحادثين نفسيهما (وصول الإشارتين الضوئيتين  إلى نهايتي العربة).
أما بالنسبة إلى راصد ثالث C يركب عربة تتحرك بنفس اتجاه حركة عربة الراصد A ولكن بسرعة أكبر، فإن الراصد C سيرى الراصد A يبتعد عنه. وعند رصده للإشارات الضوئية سوف يجد أن الإشارة المتجه نحو النهاية d سوف تصلها قبل أن تصل الإشارة المتجهة نحو النهاية e هذه النهاية.
إذا ترتيب وقوع هذه الحوادث بالنسبة إلى الراصدين الثلاثة مختلفة. إذن تزامن الحوادث المنفصلة مكانياً والذي كان يعتبره نيوتن مطلقاً لأن الزمن مطلق عند نيوتن ليس كذلك في النظرية النسبية.

خلدون محمد خالد

7
منتدى علم الفيزياء العام / العلم  Science. الجزء-1
« في: أكتوبر 11, 2008, 06:58:12 مساءاً »
(باللغة اللاتينية scientia ، العلم بالشيء، وهي أصل الكلمة الإنكليزية Science)، مصطلح استخدم بدلالته الواسعة للإشارة إلى المعرفة المنظمة في أي مجال، لكنه عادة ما يستخدم مقارنة مع نظام ممارسة عقلية من الممكن إثباته بشكل موضوعي. إن الحصول على المعرفة ضمن هذا السياق يعرف بالعلم النظري (المجرد) Pure science، لتميزه عن العلم التطبيقي Applied science : الذي يبحث في الاستخدامات (التطبيقات) العملية للمعرفة العلمية.
أصبحت كلمة علم مألوفة، خاصة في المناهج المدرسية حيث حدد استخدام كلمة علم لدراسة العلوم الفيزيائية والحياتية مثل : الفيزياء، الفلك، الكيمياء، البيولوجيا، التشريح، والجيولوجيا. ومواضيع الدراسة التي تعرف الآن بالعلوم كانت سابقاً تقع تحت عنوان الفلسفة. وحتى عهد قريب بدايات القرن التاسع عشر مازال يطلق على الفيزيائيين والكيميائيين اسم فلاسفة.
فآدم سميث مؤسس الدراسة الحديثة للاقتصاد كان يعرف كفيلسوف أخلاقي أكثر منه كَعَالِم اقتصاد. إن كلمة عَالِم اخترعت في عام 1840 على يد الكاتب الإنكليزي William Whewell، وأصبح الاسم يشير تدريجياً إلى الأشخاص الذين يمارسون حقلاً خاصاً من المعرفة. فالمكانة المرموقة التي اتخذتها العلوم الطبيعية في ذلك الوقت أعطت للعلماء وزناً، على نقيض الفروع الأخرى التي كانت لا تأخذ بعين الاعتبار استخدام الطريقة العلمية.
يأتي معنى كلمة علم في اللغة العربية في القواميس المدرسية الحديثة : "مجموع مسائل وأصول كلية تدور حول موضوع واحد وتعالج بمنهج معين، وتنتهي إلى بعض النظريات والقوانين." وهو معنى قريب من المعنى الفعلي للعلم.
يجب هنا أن نشير إلى أنه عادة ما نستخدم كلمة علم في ثقافتنا بشكل غير دقيق، وأحياناً بشكل خاطئ تقريباً، فكثيراً ما نطلق على المواضيع المتعلقة باللغة العربية اسم علوم كعلم النحو، وعلم  
الصرف، وعلم المعاني والبيان والبديع، والشعر والخطابة التي تسمى بعلم الأدب. فهي ليست علوم بالمعنى الحرفي والدقيق للكلمة، يجب علينا أن نراعي التطور الذي طرأ على معنى العلم. يعتمد العلم الطريقة العلمية والتجربة في الكشف عن الحقيقة. والعَالِم هو من يعتمد الطريقة العلمية بما فيها التجربة والاختبار في الكشف عن الحقائق وصياغة التفسير والنظريات.
ويجب هنا أن نميز بما يعرف بالعلم الزائف سوديس سَيَنْس Pseudoscience : نظام من التصورات والافتراضات والطرائق التي تعتبر خطأً ووهماً علماً من العلوم، مثال على ذلك : التنجيم Astrology.
منشأ العلم
تعزى محاولات تنظيم وتصنيف المعرفة إلى أزمنة ما قبل التاريخ، كالرسومات التي رسمها إنسان العصر الحجري القديم Palaeolithic على جدران الكهوف، و التسجيلات العددية التي نحتت على العظام والأحجار، و الأشياء المصنوعة التي بقيت من حضارات العصر الحجري الحديث Neolithic. إن أقدم السجلات المدونة كبدايات للعلم الأولي (البدئي) أتت من حضارات ما بين النهرين Mesopotamian cultures : قوائم لمشاهدات فلكية، مواد كيميائية، أعراض أمراض، بالإضافة إلى ذلك جداول رياضية متنوعة منقوشة بالرموز المسمارية على ألواح طينية. وألوح أخرى تحمل تواريخ تعود إلى 2,000 BC يظهر فيها أن البابليين اكتشفوا نظرية فيثاغورس واستطاعوا حل المعادلات التربيعية، كما أنهم طوروا نظام العد الستيني.
ومن العصر نفسه تقريباً، احتوت وثائق البردي المكتشفة في وادي النيل على معلومات حول معالجة الجروح والأمراض، وتوزيع الخبز والبيرة، وحساب أحجام أجزاء الهرم. بعض وحدات الطول المستخدمة في أيامنا الحاضرة تعزى إلى النماذج المصرية الأصلية.
ظهور النظرية العلمية
المعرفة العلمية عند شعوب ما بين النهرين والمصريين كانت على وجه الخصوص ذات طبيعة عملية، مع قليل من النظام المنطقي. ومن بين أوائل الباحثين في الأسباب الأساسية للظواهر الطبيعية (ظهور الفكر النظري) : الفيلسوف طاليس Thales (640 ?-546 ? BC) في القرن السادس قبل الميلاد، الذي ابتكر فكرة أن الأرض عبارة عن قرص منبسط يطفو فوق الماء (العنصر الكوني) وأن الماء هو أصل كل الأشياء. والفيلسوف وعالم الرياضيات فيثاغورس Pythagoras، الذي اتبع طاليس وأسس حركة تؤيد بأن الرياضيات هي أساس كل الاستكشافات العلمية. افترض أتباع المدرسة الفيثاغورسية بأن الأرض الكروية تتحرك في مدار دائري حول نار مركزية. وفي أثينا القرن الرابع قبل الميلاد، امتزجت الفلسفة الطبيعية اليونانية القديمة مع علم الرياضيات الفيثاغورسي، حيث نتجت تراكيب من الفلسفات المنطقية لأفلاطون Plato (428 ? - 347 ? BC) و أرسطو Aristotle (384 - 322 BC). ففي مدرسة أفلاطون كان التشديد على التفكير الاستدلالي (الاستنتاجي) Deductive reasoning (الاستدلال Deduction : استخراج الخاص من العام) والتمثيل الرياضي؛ أما عند أرسطو فكان البارز هو التفكير الاستقرائي Inductive reasoning (الاستقراء Induction : استخراج العام من الخاص) والتوصيف النوعي. لقد قاد التفاعل بين هذين الاتجاهين من التفكير مقارنة مع العلم إلى معظم الانطلاقات التالية.
خلال العصر الإغريقي Hellenistic Age وبعد وفاة الإسكندر الكبير أجرى إيراتوشينيز Eratosthenes؛ رياضي وفلكي وجغرافي يوناني قياسات رائعة ودقيقة لمحيط الأرض. و الفلكي أرستارخوس Aristarchus الذي تبنى نظام للكواكب تقع الشمس في مركزه Heliocentric”" ورغم ذلك لم تحظى هذه الفكرة على الرضا في تلك الأزمنة القديمة. عالم الرياضيات والمخترع أرخميدس Archimedes (287 ? - 212 BC) الذي وضع أسس الميكانيك وعلم توازن السوائل؛ الفيلسوف والعالم ثيوفراستوس Theophrastus (372 ? - 287 ? BC) مؤسس علم النبات؛ والفلكي هيبارخوس Hipparchus (القرن الثاني قبل الميلاد) مطور حساب المثلثات؛ علماء تشريح وأطباء مثل : هيروفيلوس Herophilus (335 ? - 280 ? BC) و إيراسيستراتوس Erasistratus أسسا علم التشريح والفسيولوجيا (علم وظائف الأعضاء).
بعد أن دمر الرومان مدينتي Carthage و Corinth عام 146 BC فقدت الاستكشافات العلمية زخمها إلى أن انتعاشاً قصير الأمد حدث في القرن الثاني الميلادي تحت ظل الإمبراطور الروماني والفيلسوف Marcus Aurelius. حيث أصبحت مركزية الأرض Geocentric (اعتبار الأرض مركز للكون) والتي تمثلت بالنظام البطليموسي، الذي طوره عالم الرياضيات والجغرافي والفلكي اليوناني بطليموس Ptolemy (القرن الثاني الميلادي)، والأعمال الطبية للطبيب والفيلسوف اليوناني جالينوس Galen أصبحت بحوثاً علمية قياسية لكل ما سيأتي في العصور اللاحقة. في القرن التالي نشأ علم تجريبي جديد عرف بالكيمياء Alchemy انبثق عن تطبيقات علم المعادن. على أية حال حظي علم الكيمياء القديم هذا بالسرية والترميز التي حجبت بدورها مكاسب مثل : التجريب (الاختبار العلمي) كان من الممكن أن يجلبها للعلم.
العلم في ظل الحضارة الإسلامية
اطلع المسلمون في بداية حضارتهم على الثقافة اليونانية وعلى الكثير من الثقافات الأخرى. فقد كانوا على علم بالكثير من الأفكار النظرية عند اليونانيين على سبيل المثال :
نظام مركزية الأرض Geocentric System (اعتبار الأرض مركز للكون) والتي تمثلت بالنظام البطليموسي، الذي طوره عالم الرياضيات والجغرافي والفلكي اليوناني بطليموس Ptolemy (القرن الثاني الميلادي).
نظام مركزية الشمس Heliocentric Systems الذي تبناه الفلكي أرستارخوس Aristarchus، نظام للكواكب تقع الشمس في مركزه (الشمس مركز الكون). لم تحظى هذه الفكرة على الرضا في تلك الأزمنة القديمة.
كان المسلمون أيضاً على علم بفكرة كروية الأرض وبأفكار أخرى غيرها. لكنهم لم يقحموا أي من هذه الأفكار في النص الديني، لقد كانوا يفهمون النص الديني فهماً صحيحاً، واعتبروا هذه الأفكار من الغيبيات، وأنه لا يمكن فحص هذه الأفكار والتأكد من صحتها في ذلك العصر (لم تكن هناك التكنولوجيا المتطورة لفحص صحة مثل هذه الأفكار بطريقة حاسمة). وبهذا يكون العلماء المسلمون قد طبقوا أحد أسس النهج العلمي الحديث : "الفرضية التي لا تعرض نفسها للاختبار ليس لها أي قيمة معرفية". لذلك اهتم العلماء المسلمون بالمجال التطبيقي للعلوم التي تعود بالنفع على الإنسانية. كالفلك للاستفادة منه في الملاحة البحرية، الطب، الكيمياء، الرياضيات، والجغرافيا. لقد كان العلماء المسلمون تجريبيين وتطبيقيين بكل معنى الكلمة.
أبو الحسن بن الهيثم Abu al-Hassan ibn al Haytham (Alhazen) ((965-1038 :
نقض الحسن بن الهيثم الفكرة (النظرية) القائلة بأن الضوء ينطلق من العين، و أوضح أن الرؤية تحدث بانبعاث الضوء من الأجسام نفسها نتيجة لانعكاسه وانكساره عليها إلى العين حيث يتم إدراك هذه الأجسام. وكتابه كنوز البصريات نشر لأول مرة إلى اللغة اللاتينية عام 1572 يناقش في الحسن العدسات بما فيها عدسة العين، والمرايا المستوية والمنحنية، الألوان، ومبادئ الكاميرة (القمرة، الكاميرة ذات الثقب) ولد الحسن بن الهيثم في البصرة وانتقل إلى القاهرة، حيث شهد الفيضان السنوي لنهر النيل. أقنع الخليفة "الحكيم" بإرسال بعثة إلى الجنوب بغرض التحكم بمجرى نهر النيل وتزويده بنظام للري. واجهت بعثة الحسن بن الهيثم الكثير من الصعوبات.
اهتم الحسن بن الهيثم بعد ذلك بدراسة الدين، قبل أن يتحول بشكل تام إلى دراسة الفيزياء في منتصف حياته. إن نهج الحسن بن الهيثم في الرياضيات والتجارب كان من المستوى الرفيع من الفيزياء الإسلامية. الحسن بن الهيثم كان الشخص الأول الذي عرف استخدام الكاميرة ذات الثقب لدراسة الشمس خلال كسوفها. كما قام بالتوضيح بشكل دقيق الخداع البصري الذي يسببه كلاً من الشمس والقمر عندما يظهران أكبر حجماً قرب الأفق. واحد من أكثر أعماله المثيرة للاهتمام أن الغسق يبدأ عندما تكون الشمس عند الدرجة 19° تحت الأفق، كما أنه حاول قياس ارتفاع الغلاف الجوي من هذه المعلومات. حيث قدر سماكة الغلاف الجوي بحوالي 90 km.
ودرس الحسن بن الهيثم حركة الأجسام المادية، وفرض شيئاً قريباً جداً ومشابهاً لقانون نيوتن الأول، الأجسام المادية تستمر بالحركة حتى تؤثر بها قوة ما.
لقد أخذ البعض على الحضارة الإسلامية عدم ممارستها الفكر النظري فالعرب المسلمون لم يكونوا أصحاب نظريات علمية. ولكنني أدرك الآن دقة عمل العلماء المسلمين، فبعملهم هذا وضعوا أسس لما سيعرف بالعلم التجريبي.
اليونانيون القدامى تحذروا حول كل شيء أطلقوا أفكارهم النظرية في كل مجال ولكنهم كانوا أسرى عقيدة (فلسفة) خاطئة : "يمكن معرفة كل شيء بواسطة العقل الخالص". أما العلماء المسلمين لم يفعلون ذلك لقد قاموا بالتقصي والبحث والتجريب وبذلك أسسوا منهجاً موضوعياً لبحثهم العلمي، لقد اعتمدوا الصدق كأساس بحثهم وتقصيهم عن حقيقة الأشياء. اليونانيون القدامى كانوا فلاسفة عظام ولم يكونوا علماء ناجحين. أما المسلمون فكانوا علماءً حقيقيين، ولكنهم لم يكونوا فلاسفة.
الثورة العلمية Scientific Revolution
الثورة العلمية اسم أطلقه المؤرخون المعاصرون. تقريباً، على الفترة التي بدأها نيقولاوس كوبرنيكوس (1473-1543) Nicolaus Copernicus بتطوير نظام مركزية الشمس للكون، ونهايةً بنظرية الجاذبية لإسحق نيوتن (1643-1727) Isaac Newton. خلال هذه الفترة كانت الأرض قد نزعت من عقول العلماء كمركز للكون وأصبحت تبدو مجرد أحد الكواكب. فبانتصار الطرائق التجريبية والرياضية في ميادين العلوم الفيزيائية، تم اختراع فيزياء جديدة استطاعت استيعاب واحتواء الأرض والكون العلوي.
ففي بدايات عصر النهضة Renaissance اهتم الباحثون والدارسون بالدرجة الأولى بترجمة وفهم النصوص اليونانية القديمة. فأخذوا يبحثون ويفتشون بغية إعادة بناء وتنظيم المعرفة التي كانوا يعتقدون بأن اليونانيين القدامى قد امتلكوها ولكنها فقدت. فقد استخدم كوبرنيكوس وهو قس بولندي بعض النصوص المبهمة التي تشير إلى أن الإغريق كانوا يعتقدون أن الشمس هي مركز الكون. وأن كل الكواكب بما فيهم الأرض تدور حولها. والكتاب الذي أشار به كوبرنيكوس إلى هذه النظرية كان "في دورانات الكرات السماوية"، والذي نسج على منوال تركيب وبنية كتاب المجسطي Almagest لبطلميوس Ptolemy وهو كتاب قدمه بطلميوس في القرن الثاني الميلادي، يحتوي على الكثير من النصوص القديمة التي تشير إلى أن الأرض هي مركز الكون. وبمعزل عن نظرية كوبرنيكوس التي تشير إلى دوران الأرض حول الشمس، فقد كان كوبرنيكوس من الشكل المحافظ يعتقد بأن الحركة الكوكبية من الممكن تفسيرها كما فسرها اليونانيون القدامى من تراكب معقد من الحركات الدائرية.
وفي السنوات التالية أخذت تجري نقاشات هامة حول طبيعة الكون. لقد حفز مثل هذه النقاشات بعض الظواهر الفلكية كانفجار النوفا nova (النجم الجديد) عام 1572 والمذنب العظيم الذي ظهر عام 1577. لقد وفرت هذه الظواهر الدليل ضد أفكار المذهب الأرسطووي Aristotelian الذي يقر بتناسق السماء وخلوها من الأخطاء. ولتؤكد بأن مثل هذه الحوادث السماوية كانت قد تحدث. فقد قام النبيل الدنمركي تيخو براهة (1546-1601) بإجراء أول قياسات منظمة منذ العصور القديمة لمواضع النجوم والكواكب. واقترح براهة أيضاً نظرية للكون، فهو لم يقبل نظرية كوبرنيكوس كلها فقد اعتمد حلاً وسطاً فقد دمج بين نظام كوبرنيكوس ونظام بطلميوس. ففي نظام براهة بقيت الأرض ثابتة في مركز الكون والكواكب الخمسة المعروفة تدور حول الشمس، حيث هذه الشمس وهذه الكواكب تدور حول الأرض كل سنة، وتدور كرة النجوم حول الأرض دورة واحدة كل يوم. إلى أن التوفيق بين نظام مركزية الأرض Geocentric System ونظام مركزية الشمس Heliocentric Systems لم يحظى بدعم كبير.
وباستخدام بيانات وقياسات براهة استطاع جوهانس كبلر (1571-1630) Johannes Kepler أن يوضح بأن مدارات الكواكب قطوع ناقصة كما أنه كان قادراً لإيجاد العلاقة بين بعد الكوكب عن الشمس وسرعته. لم يستغني كبلر عن نظرية مركزية الأرض وحسب، فبأفكاره أيضاً التي تتعلق بالحركة الكوكبية تم الحد من ضم الحركات الدائرية التي كانت تستخدم لتفسير حركة الكواكب. تقريباً، وبنفس الوقت استخدم الفلكي الإيطالي غاليليو غاليلي (1564-1642) Galileo Galilei التلسكوب لدراسة السماء، استطاع توفير دليل رصدي راسخ عن نظام مركزية الشمس. كما أنه طور نظرية في الميكانيك كانت مضادة بكل معنى الكلمة للأفكار الأرسطووية. لقد أجبرت الكنيسة الكاثوليكية الرومانية غاليليو على التخلي عن عقيدة مركزية الشمس كنظرية فيزيائية. إن الصراع بين تعاليم الكنيسة و النظرية العلمية كان أحد المظاهر التي أدت إلى الإرباك والتشويش، أثر ذلك بجميع المثقفين الأوروبيين، عندما خسرت الأرض مكانتها المقدسة في مركز الكون.
وعند نهاية القرن السابع عشر ظهر الكثير من الأعمال العلمية المتقدمة والتي كان من أبرزها أعمال أسحق نيوتن Isaac Newton في إنكلترا. فسر نيوتن قوانين كبلر في الحركة الكوكبية والكثير من الظواهر الفلكية بواسطة قانونه في الجاذبية. وهكذا وفر نيوتن وبشكل نهائي تفسيراً فيزيائياً ناجحاً لحركة الكواكب. وبمكانيك نيوتن الذي كان بالإمكان تطبيقه على جميع الجزيئات المادية في الكون، أنهى بذلك الاختلاف الأرسطووي بين الظواهر الأرضية والسماوية.
يدرك الكثير من المفكرين أن الثورة العلمية مازالت في طور الإنجاز -مصطلح "الثورة العلمية Scientific Revolution" لم يظهر إلا في وقت متأخر- فمن الخطأ الاعتقاد بأن بناء العلم قد تم إنجازه بشكل تام. ':<img:'>

خلدون محمد خالد

صفحات: [1]