سرعة الضوء بين غاليليو ولورنتز

[مبتدئ 1]

شكرا اخ احمد
فلتسمح لي ان اطرح نفس سؤالك لكن بصيغة اخرى

اخ الفاضل مشاهد الفضاء
فيما يتعلق بنسبية اللحظة التي تثبت ثبات سرعة الضوء

لناخذ مثال القطار ,, كمثال شائع

(( لنفترض قطار طويل جدا يبلغ طوله (5400000 كيلومتر) يسير في خط مستقيم بسرعة منتظمة تبلغ (240000 كيلومتر في الثانية). ولنفترض ان مصباحاً ضوئيا اوقد في منتصف القطار في اللحظة الزمنية التي تقابل فيها المراقب O’ داخل القطار والمراقب O على الرصيف. ولنفترض أنه يوجد باب الكتروني في مقدمة القطار وباب آخر في مؤخرة القطار يفتحا تقائيا عند وصول النبضة الضوئية. ما الذي سيراه كلا من المراقب O’ داخل القطار والمراقب O خارج القطار.

بما أن الضوء ينتشر في الفراغ بسرعة ثابتة وهي 300000 كيلومتر في الثانية لكل المراقبين مهما بلغت سرعتهم بالنسبة لبعضهم البعض أو بالنسبة للضوء.

بداية الحدث انطلاق الضوء من المصباح المثبت في وسط القطار.
نهاية الحدث وصول الضوء إلى باب القطار الأمامي والخلفي.



وصف ما يراه المراقب الثابت O’
حيث أن المراقب O’ هو المراقب الثابت بالنسبة للحدث لأن مكانه لم يتغير بين بداية الحدث ونهايه، لذا فإنه سيرى أن الباب عند مقدمة العربة سيفتح في نفس الوقت الذي يفتح فيه الباب عند مؤخرة العربة أي ان البابين يفتحا في نفس اللحظة بالنسبة للمراقب O’. ويقيس الفترة الزمنية لوصول النبضة الضوئية للباب الأمامي بقسمة نصف طول القطار على سرعة الضوء فتكون النتيجة تسعة ثواني وكذلك الحالة للزمن المقاس للنبضة الضوئية لتصل إلى الباب الخلفي. وبهذا يرى المراقب O’ أن البابين يفتحا معا بعد 9 ثواني.



قياسات المراقب المتحرك O
المراقب O يرى الحدث بطريقة مختلفة فالضوء ينتشر بالنسبة له بسرعة ثابتة (300000 كيلومتر في الثانية) ولكن الباب الخلفي يقترب من الضوء في حين الباب الأمامي يبتعد عنه بسرعة القطار (240000 كيلومتر في الثانية). ولهذا يرى المراقب O أن الباب الخلفي يفتح أولاً ثم بعد فترة زمنية يفتح الباب الأمامي دلالة على أن الضوء وصله. وبالتالي لا يكون حكمه على الحدث أنه في نفس اللحظة.


المراقب O يقيس الزمن اللازم لوصول النبضة الضوئية للباب الخلفي =


ويقيس الزمن اللازم لوصول النبضة الضوئية للباب الأمامي =


إذا فسيبدو للمراقب O على الرصيف أن بابي القطار لم يفتحا في نفس اللحظة. ففي البداية سيفتح الباب الخلفي للقطار بعد زمن 5 ثواني من انطلاق النبضة الضوئية بينما الباب الأمامي فلن يفتح إلا بعد مضي (5-45 =40) 40 ثانية.

وبهذا فإن الحدثين المماثلين، أي فتح بابي القطار الامامي والخلفي لمراقب يكونا في آن واحد. أما لمراقب آخر فإنهما يبدوان منفصلين بفترة زمنية. ))



منقول

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,


تعليقي
ان هذه الفكرة مقنعة جدا لان انكماش المسافة والقطار في السرعات المنتظمة و بسبب ثبات سرعة الضوء ,, له دور في جعل الاحداث نسبية ,, لكن لماذا تخلينا عن دور ظاهرة دوبلر في هذه التجربة
اي بالنسبة للمراقب الثابت على الرصيف هل سيلاحظ هذه الظاهرة من المصباح المتحرك مع القطار ؟


والسؤال الثاني والاهم
كيف تتولد ظاهرة دوبلر للضوء مع ان للضوء سرعة ثابتة ومطلقة لجميع الراصدين

[مشاهد الفضاء]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا اخ مشاهد الفضاء على ردك الكريم ولكني اريد ان اقول اني قصدت ان سرعة السباح العمودية على التيار لن تتأثر وليس محصلة (سرعته وسرعة التيار) اي ان مركبة سرعته بالاتجاه العمودي على التيار ستبقى ثابتة مقارنة بسرعة السباح الثاني التي ستزداد باتجاه حركتها ولقد قراءت حديثا شرحا لتجربة ميكلسون مورلي وهو يختلف عن ما قرأته سابقا حيث يذكر في الشرح ان التجربة تريد قياس الانحراف في الاشعاع العمودي على حركة الاثير كونه سيقطع مسافة اطول من الاشعاع الموازي للاثير كما تفضلت بذكره في ردك وهذا الفرق سيظهر بشكل اهداب تداخل ولكن لم تظهر هذه النتيجة اي ان الاشعاعين قطعا نفس المسافة

وكان الاستنتاج الغريب هو ان سرعة الضوء ثابتة وان مركزه ثابت اي ان المصباح الثابت الذي يطلق الضوء سيكون في مركز الموجة واذا كان هناك شخص تحرك مبتعدا عن المصباح سيكون هو ايضا في مركز الموجة لذلك لم تتغير اهداب التداخل ولكني اشك في هذا الاستنتاج كونها غير منطقي اولا وثانيا انه يتعارض مع ظاهرة دوبلر في الموجات اي ان ظاهرة دوبلر لا تحصل الا اذا كان هناك سرعة ظاهرية للموجة بالنسبة للراصد وهذه السرعة الظاهرية هي التي تولد زيادة او نقصان في الطول الموجي كون مدة استلام الموجة سيزيد او يقل حسب سرعة حركتها وثالثا ان هناك تجارب حديثة بدأ يظهر فيها الضوء يتحرك بصورة اسرع من سرعته في الفراغ
فما هو تفسير النظرية النسبية لهذا الامر مع فرض ان سرعة الضوء ثابتة لا تتأثر بحركة الراصد ومركزها ثابت ايضا

تحياتي وشكرا مرة اخرى على سعة صدرك

اخي الكريم المهندس احمد الشمري السلام عليكم:

اولا/ قد قلت (( ولكني اشك في هذا الاستنتاج كونها غير منطقي اولا وثانيا انه يتعارض مع ظاهرة دوبلر في الموجات اي ان ظاهرة دوبلر لا تحصل الا اذا كان هناك سرعة ظاهرية للموجة بالنسبة للراصد وهذه السرعة الظاهرية هي التي تولد زيادة او نقصان في الطول الموجي كون مدة استلام الموجة سيزيد او يقل حسب سرعة حركتها ))

الجواب: اخي من قال ان تغير الطول الموجي او تردد الموجة الضوء سوف يؤدي بسرعته ان تتغير وتصبح لها سرعة ظاهرية ؟؟ بالحقيقة الحقيقة هو عكس ذلك تماما وكما يلي:
ان سرعة الموجة الضوئية c تعطى بالعلاقة التالية:

c = v . L

حيث v هي تردد الفوتون , وان L هوالطول الموجي له.

فاذا كانت سرعة الضوء c ثابتة لجميع الاتظمة القصورية مهما كانت حالتها الحركية, فهذا يعني ان التغير بالطول الموجي سيؤدي الى التغير بالتردد بحيث تحافظ العلاقة اعلاه على ثبات سرعة الضوء.
بتعبير ادق, ان الزيادة بالطول الموجي يؤدي بالنقصان في التردد بحيث حاصل ضربهما في اي حالة من حالات القياس تعطي قيمة ثابتة دائما وهي سرعة الموجة الضوئية c

اما مسألة ان هذا الاستنتاج غير منطقي فيجب اولا نعرف ماهو قصدك بالغير منطقي .. فان كان قصدك انه يتعارض مع الاحساس التقليدي او انه غير معقول فهذا لايعتبر دليلا على نقض الاستنتاج, لان هناك العشرات من الادلة او الامثلة في حياتنا تناقض احساسنا التقليدي ومع ذلك فهي مثبتة تجريبيا ولا محل للشك في صحتها.

اما اذا كان قصدك بان الاستنتاج غير منطقي من الناحية الفلسفية او المنطقية ( وفق منطق ارسطو العقلي او وفق المنطق التجريبي كما يسمى ) فهذا يحتاج الى بيان ادلة منطقية واستدلالية لبيان ان هذا الاستنتاج خطأ, وهذا ربما يحتاج الى موضوع يناقش في محله.



ثانيا/ قد قلت (( وثالثا ان هناك تجارب حديثة بدأ يظهر فيها الضوء يتحرك بصورة اسرع من سرعته في الفراغ ))

الجواب: حسب اطلاعي, ان هناك تجارب بوجود سرعة الضوء اكبر في اوساط اخرى .. وهذا لايتنافى مع النسبية , لان النسبية تقول لنا ان سرعة الضوء يجب ان تكون ثابتة بالفراغ ولم تقل سرعة الضوء في كل الاوساط. فالزيادة او النقصان تعم كلا الملاحظين وبالتالي يبقى تاثير ثبات سرعة الضوء ساري المفعول على كلا الملاحظين ايضا.


مع خالص تقديري واحترامي.

[مشاهد الفضاء]

الاخ الكريم مبتدئ 1 السلام عليكم

قد قلت (( والسؤال الثاني والاهم كيف تتولد ظاهرة دوبلر للضوء مع ان للضوء سرعة ثابتة ومطلقة لجميع الراصدين ))

الجواب: كما اجبت سابقا , ان التغير بالطول الموجي يؤدي بالتغير بالتردد وهذان التغيران يحافظان على ثبات سرعة الضوء.
اما كيف تتولد ظاهرة دوبلر للضوء وهو بسبب التغير المكاني بين الموجة وبين حركة الملاحظ بثبوت سرعة الضوء , مما يؤدي الى تغير طول الموجي و التردد بحيث يحافظان على ثبوت سرعة الضوء لجميع الملاحظين.

مع خالص التقدير.

[م.أحمد الشمري]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
شكرا للزميل مبتدئ 1 على مداخلته ولكني اسجل ملاحظة مهمة عليها منطلقا من شكي في تجربة ميكلسون مورلي واستنتاجات اينشتاين منها
وهي ان البابين لا يفتحان في نفس الوقت للراصد الواقف في القطار كون سرعة الضوء لا تتأثر بحركة القطار
وسيرى المراقب داخل القطار ان الضوء يتحرك نحو الباب الخلفي بسرعة اكبر من سرعة الضوء كون الباب يقترب من الشعاع
وكذلك سيلاحظ ان الضوء يتحرك باتجاه الباب الامامي بسرعة اقل من سرعة الضوء كون الباب يبتعد عن موجة الضوء
و المراقب خارج القطار سيرى ان الضوء يتحرك بسرعة ثابتة ولكن احد ابواب القطار تقترب من الشعاع
والاخرى تبتعد وسيفتح الباب الخلفي قبل الباب الامامي وهذا ما سيلاحظه كلا المراقبين

المشكلة اني احتاج الى تجربة اكثر دقة ووضوحا من تجربة ميكلسون مورلي لاثبات كلامي
وقد قمت بتصميم جهازا اكثر دقة لاجراء هذه التجربة ولكني لا املك المصادر لتنفيذه عمليا في الوقت الحالي

اما بخصوص ملاحظة الاخ مشاهد الفضاء فلدي اعتراض واحد لو سمحت بخصوص تغير التردد ولنأخذ الموجات المادية فهل تبقى سرعة موجة الماء ثابتة لكل المراقبين المتحركين باشكال مختلفة بالنسبة لمصدر الموجة بالتأكيد كلا
اذا لماذا لا ينطبق نفس الشيء على الضوء بغض النظر حاليا عن تجربة ميكلسون مورلي

[م.أحمد الشمري]

كذلك فان ما قلته حول انتقال الضوء بسرعة اكبر من سرعة الضوء في الفراغ ان نظرية النسبية نقلا عن لسان اينشتاين نفسه تقول ان سرعة الضوء في الفراغ حد اعلى للسرعة لا يمكن اختراقه مثله مثل الثوابت الكونية ولكن التجارب اثبتت انه لا يوجد حد اعلى للسرعة

ولدي ملاحظة اخرى حول تجربة ميكلسون مورلي ربما لا تكون مهمة ولكن اتمنى لو توضحها لي لو سمحت وهي ان الشعاعين الذين يحصل التداخل بينهما لا يكونان بنفس الطول الموجي فالشعاع الموازي لحركة الارض يكون بطول موجي اقل من طول موجة الشعاع المتحرك بصورة عمودية على حركة الارض اما الجهاز الذي تكلمت عنه فهو لا يحوي هذه المشكلة وتوضح صورته في المرفق التالي:
http://img101.herosh.com/2011/08/21/105051973.jpg

[مشاهد الفضاء]

اخي الكريم م. احمد الشمري:

اولا/ قد قلت (( لدي اعتراض واحد لو سمحت بخصوص تغير التردد ولنأخذ الموجات المادية فهل تبقى سرعة موجة الماء ثابتة لكل المراقبين المتحركين باشكال مختلفة بالنسبة لمصدر الموجة بالتأكيد كلا اذا لماذا لا ينطبق نفس الشيء على الضوء بغض النظر حاليا عن تجربة ميكلسون مورلي ))

الجواب: لان موجة الضوء تختلف عن الموجة المادية العادية وكما هو مثبت في نتائج تجربة مايكلسون ومورلي .. او كما اثبتتها الضرورة العلمية في نظرية ماكسويل. مع العلم ان التصور السائد قبل اجراء تجربة مايكلسون ان الضوء يعامل كما تعامل الموجات المادية الاخرى وعلى هذا الاساس قامت التجربة ولكن تبين بتجربة مايكلسون ان الضوء لايتاثر بسرعة الراصد او المراقب.


ثانيا/ قد قلت (( وهي ان الشعاعين الذين يحصل التداخل بينهما لا يكونان بنفس الطول الموجي فالشعاع الموازي لحركة الارض يكون بطول موجي اقل من طول موجة الشعاع المتحرك بصورة عمودية على حركة الارض اما الجهاز الذي تكلمت عنه فهو لا يحوي هذه المشكلة وتوضح صورته في المرفق التالي ))

الجواب: اعتقد ان الطول الموجي حتى في تجربة مايكلسون ليس بالمهم والجذري, لان تجربة مايكلسون تريد ان تثبت ان موجة الضوء تتغير سرعتها وذلك عن طريق الفرق الزمني بين الموجتين المتعامدتين ذهابا وايابا.

وان قد قلت (( المشكلة اني احتاج الى تجربة اكثر دقة ووضوحا من تجربة ميكلسون مورلي لاثبات كلامي )) لذلك ارجوا منك اخي ان توضح لنا كيف ان هذا الجهاز المرسوم بالصورة لايحتوي على مشكلة التغير بالطول الموجي حتى نستطيع ان نجيبك او نتناقش حول الموضوع بشيء من التفصيل.

تحياتي

[الحسن الخطيب]

بارك الله بكم جميعا و ما شاء الله عنكم فقد أفدتموني كثيرا في هذا الحوار الرائع و الملف الرائع للمهندس أحمد الشمري