قراءة في نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي وفرض ثبات سرعة الضوء في الخلاء

**طالب علم 2** · 08-22-2008 05:55 PM

- - - - - 2 - - - - -

تجربة أينشتاين الفكرية :
لنتخيل مراقباً يجلس في محطة القطارات في منتصف قطعة مستقيمة ( أ ب ) يحمل معه مرآتين تعكسان له ما يحدث في ( أ ) و ( ب ) دون أن يحرك رأسه
ولنفرض قطاراً يتحرك حركة مستقيمة منتظمة بموازاة القطعة ( أ ب ) سرعتها ( سر ) ويجلس مراقب في منتصفه يحمل مرآتين تعكسان له أيضاً ما يجري في ( أ ) و ( ب ) من غير أن يحرك رأسه .
فلو افترضنا وقوع ضربتي برق في ( أ ) و ( ب ) في وقت واحد بالنسبة للمراقب في المحطة , وذلك لحظة وصول المراقب في القطار إلى محاذاة المراقب في المحطة , فهل سيسجل المراقب في القطار وقوع الضربتين في وقت واحد كما سجل ذلك المراقب في المحطة ؟
الجواب : لا , لن يسجل ذلك ...
لأنه إذا افترضنا أن القطار كان يتحرك مقترباً من ( ب) ومبتعداً عن ( أ ) فإن الإشارة القادمة من ( ب ) تصل إليه قبل القادمة من ( أ )
فتكون الحادثتان المتواقتتان ( تحدثان في وقت واحد ) بالنسبة للمراقب في المحطة , غير متواقتتين ( تسبق إحداهما الأخرى ) بالنسبة للمراقب في القطار .

وكذلك لو افترضنا أن ضربتي البرق وقعتا داخل القطار , إحداهما في مقدمته والأخرى في مؤخرته , في وقت واحد بالنسبة للمراقب في القطار لحظة محاذاته للمراقب في المحطة , فإن المراقب في القطار سيسجل وقوعهما في وقت واحد , في حين أن المراقب في المحطة لن يسجل وقوع الحادثتين في وقت واحد .
فتكون الحادثتان المتواقتتان بالنسبة للمراقب في القطار , غير متواقتتين بالنسبة للمراقب في المحطة .
وفي هذا دليل واضح على أن التواقت نسبي وليس مطلقاً ( أي : أن لكل جملة حركية زمناً خاصاً بها ) .

مقابلة أدلة فروض نظرية أينشتاين بنتائج تجربة مايكلسون ومورلي :
بعيداً عن النظر في مفاهيم ( تمدد الزمن وانكماش الطول ثم ازدياد الكتلة وحدية السرعة ... ) التي نتجت عن مفهوم ( التواقت النسبي ) نجد أن الركن الذي اعتمده أينشتاين في بناء فرضيه لم يكن متيناً , وإنما فيه من الضعف ما يدفعنا إلى إعادة النظر فيما أتى به , وذلك أنه لا يمكن اعتماد تجربة مايكلسون , رغم نتيجتها – السلبية - , دليلاً على عدم إمكانية تحديد الجسم المتحرك بانتظام بتجارب ضوئية تجري عليه , كما لا يمكن اعتمادها دليلاً على ثبات سرعة الضوء مطلقاً في الخلاء , لأن التجربة غير كافية لهذه الغاية ؛ فهي مقتصرة على صورة واحدة من صور إسناد حركتين متباينتين إلى مرجع واحد , وهما ( الأفقية والعمودية ذهاباً وإياباً ) .
ولبيان ذلك وبيان أن إسناد الحركتين المتعاكستين المنفردتين ( ذهاباً فقط أو إياباً فقط ) أو المتعامدتين المنفردتين , إلى مرجع واحد , هما الأصل والأساس في تقرير هذين الفرضين , نعود إلى تجارب مايكلسون - مورلي والسباحين وأينشتاين .
أولاً : في الفرض الأول :
حين افترض أينشتاين أنه لا يمكن تحديد حالة الجسم إن كان ساكناً أو متحركاً بانتظام , من خلال تجارب ضوئية – وكهربائية ومغناطيسية – تجري عليه , لم يكن لديه دليل تجريبي على صحة هذا الافتراض سوى تجربة مايكلسون ومورلي ؛ ولو افترضاً جدلاً أنه لم يكن على علم بهذه التجربة وأنه كان يحوز على أدلة على صحة افتراضه , فإننا نجد في تجربة مايكلسون ومورلي ما لا يدعم فرضه .
لأنه لما كانت هذه التجربة قد أُقيمت على الأرض التي ترجحت حركتها 30 كم / ثا بدلالة الشمس أو الأثير الساكن , وعلى حركة الضوء في الأثير الساكن - أو في الخلاء - 300 ألف كم / ثا , فإن التقلص الذي خرجنا به نتيجة هذه المعطيات , لا يؤثر في نسبة حركتي الضوء المنفردتين المتعاكستين بالنسبة لمرجع واحد , وهو الأرض المتحركة بدلالة الشمس أو الأثير ؛ إذ تبقى نسبة الفارق بينهما كما كانت قبل رصد التقلص , لأن التقلص يعم جميع الجسم المتحرك . بمعنى آخر : إن التقلص المرصود , لن يجعل الإشارتين المتعاكستين في رحلتي ذهابهما فقط , تنطلقان في وقت واحد من نقطة واحدة على الأرض المتحركة , وتصلان في وقت واحد إلى هدفيهما على الأرض , كما هو حالهما عندما تكون الأرض ساكنة بدلالة الشمس أو الأثير .
وبالعودة إلى تجربة السباحين , وبعد أن قررنا وجود التقلص , نجد أنه ؛
لو افترضنا أن السباق بين السباحين ( إشارتي الضوء ) كان بين جهتين متعاكستين , في رحلة ذهابهما فقط , وليس بين جهتين متعامدتين ذهاباً وإياباً
أي : أن تكون النقطة ( أ ) في منتصف القطعة المستقيمة ( ب ج ) ويكون بُعد ( ب عن أ 100 م ) وبُعد ( ج عن أ 100 م )

فستكون النتيجة كالآتي :

1 – بالنسبة للمراقب الساكن بدلالة الماء , وعلى فرض أن النهر ( الأرض ) يتحرك بسرعة 3 كم / ثا بدلالة الماء ( أو الشمس ) ويتقلص - النهر - نتيجة هذه الحركة , مع فرض أنه لا يحدث تياراً أثناء حركته :

1 ) : زمن السباح الأول وسرعته 5 كم / ثا ( الذي يسبح في الأثير الساكن أو في الخلاء بعكس اتجاه حركة الأرض ) = 80 ÷ ( 5 + 3 ) = 10 ثا .
2 ) : زمن السباح الثاني , له نفس السرعة 5 كم / ثا ( الذي يسبح في الأثير الساكن أو في الخلاء باتجاه حركة الأرض ) = 80 ÷ ( 5 – 3 ) = 40 ثا .

2 - بالنسبة للمراقب على الأرض المتحركة بدلالة الماء , وعلى نفس ما افترضناه للمراقب الساكن :

1 ) : زمن السباح الأول = 100 ÷ ( 5 + 3 ) = 12.5 ثا .
2 ) : زمن السباح الثاني = 100 ÷ ( 5 – 3 ) = 50 ثا .

إن النتيجة واضحة ولا تحتاج إلى مزيد بيان , فالفارق بين وصول السباحين مازال باقياً على حاله ( 4/1 ) مع اعتبار التقلص ودون اعتباره , والسباحان لم يصلا إلى هدفيهما في وقت واحد , كما يصلان إلى هدفيهما النظيرين في وقت واحد ( بعد 20 ثا ) بالنسبة للمراقب نفسه حين يكون الماء والنهر ساكنين بالنسبة لبعضهما , وهذا يعني : أن نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي لا تصلح كدليل معتبر على عدم إمكانية تحديد حالة الجسم من حركة منتظمة أو سكون , من خلال تجارب ضوئية تجري عليه , كما يعني أننا , لتقرير ذلك , مازلنا بحاجة إلى جهاز يقيس حركتي إشارتين ضوئيتين متعامدتين أو متعاكستين , في رحلتي ذهابهما فقط , أو في رحلتي إيابهما فقط ؛ وكوننا لم نحصل على هذا الجهاز بعدُ ( ولا أحسب أننا اليوم عاجزون عن الحصول على هكذا جهاز ) ولم نجرِ التجربة المطلوبة , لا يعني بحال من الأحوال , أنه لا يمكننا تحديد حالة الجسم إن كان ساكناً أو متحركاً بانتظام , من خلال تجارب ضوئية تجري عليه .

ثانياً : في الفرض الثاني :
حين افترض أينشتاين في تجربته الفكرية , أن الإشارتين الضوئيتين المتعاكستين في رحلة ذهابهما فقط , المنطلقتين داخل القطار المتحرك بدلالة المحطة , غير المتأثرتين بحركة القطار , تصلان إلى هدفيهما في وقت واحد ؛ لم يقدم دليلاً على ذلك , وإنما الراجح أنه اعتمد فيه على تجربة مايكلسون ومورلي في الحركتين المتعامدتين في رحلتي الذهاب والإياب معاً , لكل منهما .
فقوله :
( لو افترضنا أن ضربتي البرق وقعتا داخل القطار , إحداهما في مقدمته والأخرى في مؤخرته , في وقت واحد بالنسبة للمراقب في القطار لحظة محاذاته للمراقب في المحطة , فإن المراقب في القطار سيسجل وقوعهما في وقت واحد . )
إن قوله هذا يحتاج إلى دليل قوي , وإن نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي لا تصلح للاستدلال بها على ذلك كما مر مفصلاً في أولاً .
بل إننا لنجد لتحقيق الفرض الثاني , وجوب تمدد طول النهر ( القطار أو الأرض ) جهة ( أ ب ) أمام السباح الأول ( من 100 م إلى 160 م ) ووجوب تقلص طول النهر نفسه ( القطار - الأرض ) جهة ( أ ج ) أمام السباح الثاني ( من 100 م إلى 40 م ) ليصل السباحان إلى هدفيهما بعد ( 20 ثا )
كما يصلان إلى هدفيهما بعد (20 ثا ) عندما يكون النهر والماء ساكنين بالنسبة لبعضهما .
فهل يمكن أن يحدث ذلك ؟ ! أم إنه من المحال ؟ !

ثالثاً : في جزئية الفرض الثاني ( عدم وجود الأثير ) :
إن افتراض أينشتاين عدم وجود الأثير , أي : عدم وجود تيار يؤثر على حركة الضوء , يقتضي ثبات سرعة الضوء مطلقاً لانفرادها وانفصالها عن كل مؤثر , وهذا يعني بالنسبة لحركة الضوء العمودية على حركة الأرض , أن تبتعد نقطة وصول الموجة في رحلة ذهابها عن موازاة نقطة انطلاقها مقدار حركة الأرض في الخلاء , ويتضاعف ابتعادها في رحلة إيابها , فتكون النتيجة أن لا تعود هذه الموجة إلى نقطة انطلاقها , فلا يمكن أن تلتقي مع الموجة الأفقية بحال من الأحوال ( وأما في تجربة مايكلسون ومورلي فقد كانت الموجة العمودية مرغمة على سلوك طريق متحرك محدد ) .
وفي تجربة السباحين مع عدم وجود تيار مائي يؤثر على حركة أي من السباحين , خير دليل على ذلك , حيث نجد السباح الثاني يعود إلى النقطة ( ل ) التي تبعد 150 م عن ( أ ) باتجاه ( ب ) بحسب قياسات مساطر المراقب على الأرض , وتبعد 120 م بالنسبة للمراقب قي الماء أو الخلاء .
وفي ذلك دليل قاطع على إمكانية تحديد حركة الجسم , بحركة الضوء غير المتأثرة بغيرها , إن كانت عمودية على حركة هذا الجسم .

وبناء على جميع ما تقدم ؛
فإن تجربة مايكلسون ومورلي غير صالحة لإثبات عدم إمكانية تحديد حالة الجسم إن كان ساكناً أو يتحرك بانتظام .
وإن تجربة مايكلسون ومورلي غير صالحة لإثبات , ثبات سرعة الضوء مطلقاً في الأجسام المتحركة .
وإن فرض عدم احتياج الضوء في حركته إلى حامل , وعدم تأثره بحركة غيره , فيه دليل قاطع على إمكانية تحديد حركة الجسم المنتظمة , بحركة إشارتي الضوء المتعاكستين فوق أو داخل هذا الجسم .
وإن فرض عدم احتياج الضوء في حركته إلى حامل , وعدم تأثره بحركة غيره , فيه دليل قاطع على إمكانية تحديد حركة الجسم المنتظمة , بحركة الضوء العمودية على حركة هذا الجسم .

وللتأكيد على ذلك , فلننظر في التساؤلات التالية :

أولاً : إذا كان الضوء لا يحتاج إلى حامل
وكان لا يتأثر بحركة غيره
وكان طليقاً لم يُقيد في مسلكه
وكان لحظة التقاء المراقبين , سقطت صاعقتا برق , فأثرتا في النقاط ( A و B ) و ( A فتحة , و B فتحة ) في نفس الوقت , فهل ستصل الإشارتان المنبعثتان داخل القطار
هل ستصلان معاً بعد ( س ) من الزمن , إلى النقطة الزرقاء ؟ أم إلى النقطة الحمراء ؛ بالنسبة للمراقب داخل القطار ؟
وكيف سيرصدهما المراقب خارج القطار ؟

وفق الصورة التالية :

ثانياً : وإذا كان الضوء لا يحتاج إلى حامل
وكان لا يتأثر بحركة غيره
وكان طليقاً لم يُقيد في مسلكه
وكان داخل جسم يتحرك بانتظام بفعل التحريك ( القطار )
وكان عمودياً على حركة هذا الجسم ؛

فهل يمكن أن ينعكس عائداً إلى نفس النقطة التي انطلق منها بالنسبة للمراقب داخل القطار ؟ أم سيعود إلى نقطة متأخرة عنها , بعكس اتجاه حركة القطار
كما هو مُبين في الصورة التالية :

؟ !!

ثالثاً : لقد ثبت من خلال تجربة الساعات الذرية في الطائرة التي تطير في ارتفاعات عالية أن الجاذبية تؤثر على حركة ( دوران ) الساعات , فتجعلها تتباطأ كلما ازدادت شدتها
أي : ثبت اختلاف حركات الساعات بين نقطة وأخرى في حقل جذبي ..
فلو وُضعت ( ساعة ) على مَقْرُبة من مركز الكرة الأرضية ، لوجدنا عقاربها تسير ، أو تدور ، في بُطْء شديد بالنسبةً إلى سَيْر ، أو دوران ، عقاربها لو وُضعت على سطح الأرض ، أي : بعيداً عن مركز الجاذبية الأرضية .

ولو افترضنا أن المراقب على سطح الأرض حين تشير ساعته إلى العاشرة
يقرأ ساعة المراقب في مركز الجاذبية الأرضية تشير إلى الثامنة

فهل ثبت أن المراقب في مركز الجاذبية الأرضية حين تشير ساعته إلى العاشرة يقرأ ساعة المراقب على سطح الأرض تشير إلى الثامنة
كما تفرض ذلك النسبية ( وفق قانون تكافؤ العطالة والثقالة ) ؟ !

كلمة أخيرة :
نظراً للهالة العظيمة التي تحيط بنظرية النسبية للعالم أينشتاين من حيث توافقها لتجارب معملية وتفسيرها لظواهر كونية , حتى غدا من يجتهد في مناقشتها ويُشير إلى شرودٍ ما في بنيتها , كمن يحاول المساس بالمقدسات أو البدهيات والمسلمات ... فقد آثرت التنويه إلى الأمرين التاليين :
1 - إلى أن وجود أي شرود أو خلل في بنية النسبية , لا يعني ذلك بحال من الأحوال انهيار أو تصدع البنيان العلمي والمعرفي الشامخ المتين الذي غاص بنا في أحشاء الذرات وأخذ بأيدينا إلى رحاب المجرات , وإنما يعني تصحيح بعض المسارات وتعديلها .
2 – وإلى أنه قبل مطالبة من يشير إلى ذلك الشرود بالبديل أو البحث عن هذا البديل , لا بد من التيقن أولاً من ترجيح وجود الشرود والإقرار به .

والحمد لله رب العالمين أولاً وآخراً وفي كل حين ..

دمشق
محمد هشام عارف الأرناؤوط

ولكم تحياتي