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

السلام عليكم :
الإخوة الكرام : حياكم الله تعالى ..

بسم الله الرحمن الرحيم

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

الحمد لله رب العالمين
الحمد لله الذي علم بالقلم .. علم الإنسان ما لم يعلم ؛ والصلاة والسلام الأتمان الأشرفان على سيدنا محمد النبي الكريم الذي أرسى ضوابط العلم القويم فأعجز بأُمِّيته الأمم , وعلى آله وأصحابه الطيبين الطاهرين الذي حفظوا الضوابط وبثوها شرقاً وغرباً , بالاقتداء والتضحية وعُلُوِّ الهمم ؛ وعلى من تبعهم بمحبة وإحسان إلى يوم لا ينفع مال ولا بنون إلا من أتى الله بقلب سليم من الشرك والظلم والرياء والنِّقم , وبعدُ ؛
فبالرغم من أن نظرية النسبية للعالم ألبرت أينشتاين تقوم على فرضين ذهنيين , وبالرغم من أن أينشتاين حين وضع هذين الفرضين لم يكن يرأس مؤسسة علمية رفيعة , ولم يكن محاضراً جامعياً , ولم يكن على رأس فريق في أحد المختبرات أو فرداً فيه , وإنما كان موظفاً كاتباً ... بالرغم من ذلك كله , فإنه كثيراً ما يوصف مَن يناقش هذين الفرضين بالعدول عن المنهج العلمي التجريبي إلى القضايا الفكرية ( أو الفلسفية !! ) التي لا محل لها في أروقة المعامل والمختبرات !
مئة عام ونيف انقضت , ولم يستطع خلالها إنسان ولا مؤسسة علمية الجمعَ بين هذين الفرضين من غير تناقضات ظاهرة ؛ وذلك أن الحركة النسبية بين جسمين تقتضي في بعض صورها أن يكون أحد الجسمين متحركاً بفعل التحريك , والآخر ليس معرضاً لنفس مقدار فعل التحريك , في حين أن النسبية تجعل المتغيرات جراء الحركة , واقعة بمقدار واحد في الجسمين جميعاً في كافة صور الحركة النسبية بينهما .
ينص أحد فرضي النسبية على أنه : (( لا يمكن تحديد حالة الجسم ، إن كان ساكناً أو يتحرك حركة مستقيمة منتظمة , من خلال تجارب ميكانيكية أو كهربائية أو ضوئية تجري فيه , لأن قوانين الطبيعة تبقى هي هي في كل المراجع التي يتحرك أحدها بالنسبة لآخر حركة مستقيمة منتظمة )) .
وينص الفرض الآخر على أن : (( الأثير فرض لا مبرر لوجوده , وسرعة الضوء ثابتة في الخلاء , سواء أكان المنبع الضوئي ساكناً أم متحركاً , وسواء أكان الراصد ساكناً أم متحركاً )) .
مع قليل من التأمل نجد أن اجتماع هذين الفرضين لا يمكن أن يتحقق ما لم يحدث تغييرات جذرية لبعض المبادئ الأساسية في المفاهيم العلمية السائدة والمعمول بها ؛ وهذا ما دفع بأينشتاين إلى ابتكار تجارب فكرية لتقرير وتثبيت المفاهيم الجديدة التي ينطوي عليها هذان الفرضان مجتمعين . وما كان العلماء آنئذ ليلتفتوا إلى شيء من ذلك , لو لم يكن أينشتاين منطلقاً في كافة ما جاء به في نظريته من خلال نتائج تجربة مايكلسون ومورلي علناً أو ضمناً . فمفهوم انكماش الطول باتجاه الحركة , كان التعليلَ الراجحَ في الأوساط العلمية لنتيجة تجربة مايكلسون ومورلي قبل مجيء أينشتاين بنسبيته التي تدور بما فيها حول هذا التعليل .
فمَن يدعي أن أينشتاين لم يكن يعلم بتجربة مايكلسون ومورلي ونتيجتها , فلاشك أنه واهم .
ومهما يكن من أمر ؛ فبمزيد من التدقيق في نتيجة تجربة العالِمين مايكلسون ومورلي وفي فرض ثبات سرعة الضوء في الخلاء , يظهر لنا ما يدفعنا إلى إعادة النظر في مدى توافق هذه التجربة مع هذا الفرض .

تجربة مايكلسون :
درج معظم المصنفين عند الحديث عن تجربة مايكلسون ومورلي , على أن يقدموا بين يدي عرضهم للتجربة مثالاً في متناول الجميع ( السباحَين أو الطائرتين ) لتقريب آلية التجربة إلى الأذهان وتقرير نتيجتها .
بيد أنني قي هذا البحث , وللغرض نفسه , سأعكس الأمر وأبدأ بتعريف موجز لتجربة مايكلسون ومورلي , وأُثني بالمثال التوضيحي .
فكرة التجربة :
لن يطول بنا البحث لنصل إلى ترجيح نشوء فكرة تجربة مايكلسون عن أربعة معطيات رئيسة , وهي :
1 – حركة الأرض ( فعلاً ) بفعل التحريك .
وذلك بعد أن ترجح لدى العلماء نتيجة أبحاث ودراسات وملاحظات وتجارب قاموا بها طيلة قرون عديدة , أن الأرض تتحرك بفعل التحريك , بدلالة الشمس أو الأثير الساكن بسرعة 30 كم / ثا .
2 – حركة الموجة الضوئية عبر الأثير الساكن .
حيث ترجح احتياج الموجة الضوئية في حركتها إلى حامل , كاحتياج الموجة الصوتية والموجة المائية إلى ذلك .
3 - إمكانية تحديد حركة الأرض بدلالة الأثير الساكن من خلال تجارب كهربائية أو ضوئية .
حيث مفهوم النسبية حتى ذلك الحين , في عدم إمكانية تحديد الجسم المتحرك حركة منتظمة بالنسبة لآخر , كان مقتصراً على التجارب الميكانيكية , وأنه من الممكن تحديد الجسم المتحرك في التجارب الكهربائية أو المغناطيسية أو الضوئية التي تجري عليه بدلالة الأثير الساكن , إذا توفرت أجهزة عالية الحساسية والدقة , بحيث تستطيع تسجيل الفروقات الزمنية بين وقوع حادثتين من مرتبة ( 0.00000001 ثا ) .
4 – ظاهرة التداخل في الضوء .
وهي المحور الذي تدور حوله تجربة مايكلسون , إذ يستطيع من خلال نتائجها التوصل إلى الفارق الزمني بين انتشار الموجتين المتداخلتين مهما بلغت دقته .

وبناء على هذه المعطيات ؛ ظهر للعالم مايكلسون أنه إذا أمكننا أن نجري تجربة نُنتج فيها موجتين متداخلتين من جهاز موضوع على الأرض المتحركة , إحداهما تسير موازية لحركة الأرض في الأثير ذهاباً وإياباً , والأخرى تسير ذهاباً وإياباً متعامدة عليها , فإننا نستطيع من خلال رصد فرق الطور عند نهايتي رحلتيهما , أن نتيقن من سكون الأثير ومن حركة الأرض فيه .
وذلك أن مجموع تركيب سرعات الحركات العمودية , وفق المعطيات المتقدمة , يكون أكبر من مجموع تركيب سرعات الحركات الموازية ( الأفقية ) التي تكون مرة موافقة لحركة الأرض وأخرى معاكسة لها , وبذلك تسبق المتعامدة أختها الأفقية في العودة .


بنية جهاز مايكلسون وآلية عمله :
بعد أن استحكمت تلك الفكرة في ذهن مايكلسون , وجد أنه يلزمه لتحقيق التجربة المنشودة جهاز يتألف من ذراعين متساويتين , ومصدر ضوئي , ومرآة نصف مفضضة , ومرآتين عاكستين , وكاشف .
بحيث توضع الذراعان على هيئة إشارة الزائد , وتكون إحداهما موازية لحركة التيار الأثيري الذي ينشأ عن حركة الأرض في الأثير الساكن , والأخرى متعامدة على هذه الحركة , ويوضع المصدر الضوئي على أحد طرفي الذراع الموازية , ويوضع في الجهة المقابلة له مرآة عاكسة ( م1 ) وفي وسط المسافة بينهما توضع المرآة نصف المفضضة مائلة بزاوية مقدارها 45 درجة , ويوضع على أحد طرفي الذراع العمودية مرآة عاكسة ( م2 ) لها نفس بعد المرآة ( م1 ) عن المرآة المفضضة , وفي الطرف المقابل للمرآة ( م2 ) يوضع كاشف يُظهر نهاية ما ينتج عن مسير الضوء عبر هذه المرايا من خلال ضوابط ظاهرة تداخل الأشعة الضوئية .
ويتم عمل الجهاز بإطلاق موجة ( أشعة ) ضوئية من المصدر , فتسقط على المرآة المفضضة لتنشطر إلى موجتين ( أ و ب ) متساويتي الشدة , فتمر الموجة ( أ ) خلال المرآة نصف المفضضة إلى المرآة ( م1 ) بينما تنعكس الموجة ( ب ) عن المرآة نصف المفضضة إلى المرآة ( م2 )
ثم تنعكس الموجة ( أ ) عن المرآة ( م1 ) عائدة إلى المرآة نصف المفضضة لتنشطر ثانية , وينعكس نصفها إلى الكاشف فيراه المراقب ( ونصفها الآخر يعود إلى المصدر الضوئي ، وليس له أية أهمية بالنسبة للتجربة ) وكذلك تنعكس الموجة ( ب ) عن المرآة ( م2 ) عائدة إلى المرآة نصف المفضضة لتنشطر ثانية , فينعكس نصفها أيضاً إلى الكاشف ( وكذلك نصفها الآخر يعود إلى المصدر الضوئي ، وليس له أية أهمية بالنسبة للتجربة ) وعلى ذلك يرى المراقب على الكاشف نهاية رحلة كلتا الموجتين .


مخطط بنية جهاز مايكلسون :

http://www.ashefaa.com/picup/uploads/6f740b9470.gif

و لما كان , كما تقدم , مجموع تركيب سرعات الحركات العمودية , وفق المعطيات المطروحة , أكبر من مجموع تركيب سرعات الحركات الأفقية ( الموازية ) , فإن نتيجة ذلك الفرق سوف تظهر على الكاشف , ونوقن بها من سكون الأثير ومن حركة الأرض فيه .

ولرفع الشكوك عن نتائج التجربة , علينا إعادة التجربة بعد أن ندير الجهاز مقدار 90 درجة , بحيث تتناوب الذراعان في أماكنهما , ثم نقارن بين مجموع ما حصلنا عليه من النتائج كافة .

إقامة التجربة ونتائجها :
وتمكن مايكلسون من صنع الجهاز الذي أراده بعناية جيدة , وأقام التجربة التي يصبو إليها , وأعاد التجربة ثانية وثالثة ورابعة ... ولكن النتائج كانت دائماً على غير ما توقع وعلى خلاف ما أراد .. فالحزمتان تصلان معاً , في كل مرة تقام فيها التجربة , والجهاز لم يسجل أدنى فارق معتبر بين مسير الحزمتين , وهذا يعني أن هناك خللاً أو نقصاً ما في بعض المفاهيم العلمية السائدة ؛ فهزت هذه النتيجة السلبية الأوساط العلمية بعد أن أوشكت على الاستقرار في بناء تعاليمها . وهذا ما دعا مايكلسون على إعادة التجربة مرات ومرات , كما دعا ذلك العالم مورلي عام 1887 م للانضمام إلى مايكلسون وإعادة التجربة بعد تحسين الجهاز وإعطائه ما يستحق من العناية والدقة الفائقة . ولكن النتيجة بقيت على حالها رغم جميع التحسينات ورغم إجرائها في أماكن وظروف عديدة وفي أوقات مختلفة .

ولم يبق أمام العلماء إزاء ذلك كله إلا إيجاد تعليل سليم لهذه النتيجة المفاجئة . فأعملوا قرائحهم واستنفروا جهودهم للخروج من هذا المأزق , فخرجت تعليلات وتفسيرات كثيرة كان أعلاها وأرجحها تعليل العالم فتزجيرالد الذي ينص على أن ( جميع الأجسام تنكمش في اتجاه حركتها في الأثير ) ؛ و قـد بنى فتزجيرالد فكرته هذه على التصور التالي : لما كانت الأجسام العادية تنبسط في الشكل عند اصطدامها بالأجسام الأخرى ، كما يحدث مثلاً عند اصطدام كرة من المطاط بالحائط ، فلماذا لا يكـون ممكناً أن الأجسام التي تتحرك في الأثير تعاني منه ضغطاً يجعلها تنكمش ؟
ولم يخلُ هذا التعليل من الاعتراضات عليه , ولكن البحث الذي نشره العالم لورانتز عام 1892م لإنقاذ نظريته الإليكترونية بعد نتائج هذه التجربة , كان سنداً لهذا التعليل حتى سمي بانكماش ( فتزجيرالد - لورانتز ) وفحوى هذا البحث : أن المادة مؤلفة من ذرات موجبة وسالبة , وهي عبارة عن كرات مشحونة , فإذا تحركت هذا الكرات تحول شكلها إلى مجسم قطع ناقص يكون محوره الصغير في اتجاه الحركة , وهذا ما حدث لذراع جهاز التداخل ( المؤلف من المادة ) الذي تحرك باتجاه حركة الأرض . وحصل لورانتز على المعادلة التي تعطي مقدار الانكماش , وبينت المعادلة أنه كلما زادت سرعة ريح الأثير أو سرعة الأرض في الأثير زاد مقدار الانكماش الناتج في ذراع جهاز التداخل الموافق لاتجاه الحركة , في حين أن الأجسام التي تتحرك في اتجاه عمودي على اتجاه ريح الأثير لا تعاني أي انكماش على الإطلاق .
وبقي هذا التعليل بين أخذ ورد إلى أن جاء العالم أينشتاين بنظرية النسبية الخاصة عام 1905 م , فأخذ بهذا التعليل بعد أن فرض عدم وجود الأثير وأن سرعة الضوء ثابتة في الخلاء , فكان ذلك بمثابة البلسم الشافي لتثبيت تعليل نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي مع الحفاظ على جوهر فرضيات العلوم القائمة آنئذٍ .

نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي وموضعها في تجربة أينشتاين الفكرية :
حين نبحث عن قواعد وأسس البناء التجريبي والرياضي التي تقوم عليه نسبية أينشتاين الخاصة , نجدها مرهونة بتحويلات لورانتز التي وُضعت لتعليل نتيجة تجربة مايكلسون ومورلي ؛ وهذا ما يحثنا على أن ندقق في ثنايا الارتباط بينهما , كلما حاولنا معالجة التناقضات الظاهرة التي تنتج عن فرضي نسبية أينشتاين مجتمعين . وتتجلى العلاقة المتينة والارتباط الوثيق بين نسبية أينشتاين وتجربة مايكلسون ومورلي في التجربة الفكرية التي ابتكرها أينشتاين لتقرير مفهوم التواقت النسبي , الذي هو العمود الفقري لنظريته النسبية .
وللنظر في هذا الارتباط , مع مزيد من البيان , سأعرض أحد الأمثلة المشهورة المعتمدة في توضيح تجربة مايكلسون ومورلي , وأقابله مع تجربة أينشتاين الفكرية .

تجربة السباحين الموضِّحة لتجربة مايكلسون ومورلي :
نتخيل نهراً عرضه (100 م ) وفيه تيار ماء يجري بسرعة ثابتة بالنسبة للضفة مقدارها ( 3 م / ثا ) ولنفرض وجود سباحين يسبحان بسرعة واحدة في المياه الساكنة , بسرعة كلٍّ منهما ( 5 م / ثا ) وأننا سنقيم سباقا بالطريقة التالية بحيث ينطلق السباحان معاً من نقطة واحدة في وقت واحد :
السباح الأول يسبح مع حركة تيار الماء من النقطة ( أ ) إلى النقطة ( ب ) الموازية لحركة تيار الماء والتي تبعد عن ( أ ) نفس مقدار عرض النهر ( ب = 100 م ) ثم يعود سابحاً بعكس حركة تيار الماء من ( ب ) إلى ( أ ) .
وأما السباح الثاني فسيسبح بعرض النهر في خط عمودي على تيار الماء من النقطة ( أ ) إلى النقطة ( ج ) في الضفة المقابلة ( ج = 100 م ) ثم يعود أدراجه إلى النقطة ( أ ) .


http://www.ashefaa.com/picup/uploads/d6b497aaa3.gif

والنتيجة تكون كالآتي :

http://www.ashefaa.com/picup/uploads/59f97e332a.gif

إن الفرق واضح بين زمني نهاية رحلتي السباحين , الذي يساوي : 62.5 – 50 = 12.5 ثا , وهذا يعني أن السباح الثاني يجب أن يعود قبل السباح الأول ب ( 12.5 ثا ) إلى نقطة انطلاقهما .
ولكن !!
ماذا لو عاد السباحان معاً إلى نقطة انطلاقهما في نفس الوقت ( بعد 50 ثا ) كما حدث في تجربة مايكلسون ومورلي ؟ !!

( وتجدر الإشارة هنا إلى إن رصد الفارق الزمني بين عودة السباحين , كان الباعث الرئيس لتجربة مايكلسون , لأنه دليل على وجوب وجود فارق زمني بين عودة الإشارتين إذا كانت الأرض تتحرك بدلالة الأثير الساكن ) .

هناك مجموعة احتمالات لتعليل عودة السباحين إلى نقطة انطلاقهما في وقت واحد , ترجع بمجموعها إلى اضطرابات وشرود في دقة الافتراضات الأولية , فمنها مثلاً :
- أن يكون الماء والنهر ساكنين بالنسبة لبعضهما بعضاً .
- أو أن , يحتال , السباح الأول فيزيد من سرعته .
- أو أن يتساهل السباح الثاني فلا يبذل الجهد المعهود به .
- أو أن يكون عرض النهر 125 م , وتكون القطعة ( أ ب ) 100 م فقط .
- أو تكون القطعة ( أ ب ) 80 م , ويكون عرض النهر 100 م فقط .
- أو .......

وفي الإجابة على هذا السؤال نجد :
أننا إذا لم نرصد حركة الماء والنهر بدلالة بعضهما , فمعنى ذلك أن النهر والماء ساكنين بالنسبة لبعضهما , فلن يكون هناك سرعات مركبة , وسيصل السباحان معاً بعد ( 50 ثا ) لأن المسافة واحدة والسرعة واحدة , ويكون هو الاحتمال الراجح .
ولكن لما ترجح لدينا وجود حركة للنهر ( للأرض ) فهذا يعني أن جميع الاحتمالات الباقية متساوية في الدرجة .
وفي قبول العلماء تعليل فتزجيرالد – لورانتز لنتيجة تجربة مايكلسون ومورلي , نجد دليلاً ظاهراً على أنهم رجحوا الاحتمال الأخير , ولكن بعد أن أبقوا على سلامة قراءات المساطر , فقالوا : أصل المسألة أن الماء ( الذي يمثل الأثير ) ساكن , وإنما الذي يتحرك هو النهر بضفتيه ( الذي يمثل الأرض ) يتحرك بالاتجاه ( من ب إلى أ ) فيحدث تياراً مائياً يتحرك بعكس اتجاه حركة النهر أي : ( من أ إلى ب ) فيؤثر هذا التيار على سرعة السباحين . ونتيجة هذه الحركة للنهر , يتقلص طوله وطول ضفتيه أمام هذا السباح الموازي لحركته , كما يتقلص طول ما في الضفتين ومن فيهما باتجاه حركتهما , والتقلص بهذا الوصف لا يمكن أن يشعر به مَن كان طرفاً فيه , لأن المساطر نفسها تقلصت باتجاه الحركة , فتبقى إشارات المساطر ودلالاتها التي بها تُعرف مقادير الأطوال ظاهرة لديهم كما هي , في حين أن عرض النهر وعمقه لا يتأثران بحركته ( الأفقية ) الطولية .
وبناء على ذلك ؛ فإننا حين نرصد وصول السباحين في وقت واحد , وتكون مساطرنا تقيس طول القطعة ( أ ب ) 100 م , وتقيس طول القطعة ( أ ج ) 100 م , ونرجح بأن النهر ( الأرض ) هو الذي يتحرك , فهذا دليل جلي على أنه لا يمكننا تحديد حال الجسم هل هو ساكن أم متحرك بانتظام من خلال هذه التجربة ونظائرها ؟ لأن التقلص لا يمكن رصده , ولأن هذه النتيجة نفسها نحصل عليهما عندما نرجح سكون النهر والماء بالنسبة لبعضهما .
ظهور النسبية إثر التعليل الفكري والرياضي لتجربة مايكلسون ومورلي :
انطلاقاً من معطيات فكرة تجربة مايكلسون ومورلي , ومن نتيجتها , ومن تعليل النتيجة بتقلص طول ذراع الجهاز الموافق لجهة حركة الأرض , يظهر لنا أن أينشتاين عندما نظر إلى ذلك كله بدا له أنه ؛ لما كانت تجربة مايكلسون ومورلي التي أُقيمت لإثبات حركة الأرض بدلالة الأثير الساكن , دلت على أن حركة الضوء لا تصلح لإثبات حركة الأرض المنتظمة , فهذا يعني أنه (( لا يمكن تحديد حالة الجسم ، إن كان ساكناً أو يتحرك حركة مستقيمة منتظمة , من خلال تجارب ميكانيكية أو كهربائية أو ضوئية تجري فيه , لأن قوانين الطبيعة تبقى هي هي في كل المراجع التي يتحرك أحدها بالنسبة لآخر حركة مستقيمة منتظمة ))
وهذا فرض نسبيته الأول .
كما بدا له أن ؛ حركة الأرض لا تؤثر في حركة الضوء , أي : لا يتغير مقدار حركة الضوء بالنسبة للأرض في حركتها بدلالة الشمس ؛ فلو افترضنا عدم وجود الأثير , وهذا يعني عدم وجود التيار الذي يؤثر في حركة الضوء , لحصلنا على النتيجة نفسها , مع افتراض التقلص باتجاه الحركة , أي : لوَصلت الإشارتان الضوئيتان – كما وصل السباحان – معاً في وقت واحد . فلما كانت التجربة التي أُقيمت على الأرض المتحركة , أظهرت عدم تأثر حركة الضوء بحركة الأرض , مثلما أبانت ثبات سرعة الضوء في رحلتي الإشارتين , فإن (( الأثير فرض لا مبرر لوجوده , وسرعة الضوء ثابتة في الخلاء , سواء أكان المنبع الضوئي ساكناً أم متحركاً , وسواء أكان الراصد ساكناً أم متحركاً )) .
وهذا هو الفرض الثاني في نسبيته .
وللمواءمة بين هذين الفرضين ودمجهما في بوتقة واحدة , وتقرير ما ينتج عنهما من مفاهيم جديدة , وضع أينشتاين التجربة الفكرية الشهيرة ( ضربتي البرق والقطار ) التي أُوجزها في التالي :


- - - - - يتبع - - - - -

- - - - - 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 .

http://www.ashefaa.com/picup/uploads/4fde0b8148.gif

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 )

http://www.ashefaa.com/picup/uploads/888809497e.gif

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 .


http://www.ashefaa.com/picup/uploads/6ecbfbe7ce.gif



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 :



http://www.ashefaa.com/picup/uploads/678391d036.gif


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 :

http://www.ashefaa.com/picup/uploads/e0c93aab89.gif
؟ !!

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

بالنسبة لتجربة مكلسون ومورلي, هل يمكنك ان توضح لي نظرية فيثاغوروس للحركة العمودية التي استخدمتها فوق حتى استفيد:eh_s (11):eh_s (11)

السلام عليكم :

الأخ الكريم p.physics : حياك الله تعالى ..


بالنسبة لما جاء في هذا البحث ..
فما هو الشيء الذي ورد في البحث وأوحى إليك بذلك ؟
أخي الكريم : في البحث مقدمات ونتائج .. فلتحاول إعادة قراءته بتؤدة لتناقش بمقدماته ونتائجه ..

قانون فيثاغورث الشهير في المثلث القائم ( مربع الوتر يساوي مجموع مربعي الضلعين القائمين ) مما يُستفاد منه أنك إذا كنت تجهل مقدار أحد الأضلاع الثلاثة للمثلث القائم , يمكنك استنتاجه من أخويه المعلومين لديك ..
وفي تجربة السباحين ( وتجربة مايكلسون ومورلي ) المجهول هو مقدار الضلع القائم في السرعات , لأن المعطيات في هذه التجربة تدل فقط على مقداري السرعة في الوتر والضلع الأفقي .
( فحركة السباح المتعامدة على حركة الماء , تعترضها حركة الماء فتبعده عن هدفه , ولكي يصل إلى هدفه لا بد له من أن يسلك طريقاً مائلاً " وهو الوتر" معاكساً لحركة الماء لترده حركة الماء إلى هدفه )

ولكم تحياتي

السلام عليكم :

الإخوة الكرام : حياكم الله تعالى ..

أرجو ممن عدل في المشاركتين الأخيرتين ( 3 ) و ( 4 )
أن يُتمم عمله , فيحذف من المشاركة ( 4 ) العبارات التالية :

(( بالنسبة لما جاء في هذا البحث ..
فما هو الشيء الذي ورد في البحث وأوحى إليك بذلك ؟
أخي الكريم : في البحث مقدمات ونتائج .. فلتحاول إعادة قراءته بتؤدة لتناقش بمقدماته ونتائجه .. ))
لكي تنناسق الأمور ..

ولكم تحياتي

السلام........
تؤكد النظرية النسبية عل ثبات سرعة الضوء في الخلاء 3.10 5 باانسبة على سطح الارض فهل هذا مؤكد ايضا حتى في مجرات اخرى مختلفة عن مجرتنا فان كان الجواب بنعم !ارجو منكم التوضيح العلمي الدقيق?
فانا اظن وفقا لما قاله اينشتاين انها تقدر بمقدار اخر على الاحرى...... لوجود ما يعرف بالسنين الضوئية فهل يمكن ان يكون اعتقادي هذا صحيح!
وشكرااااا
الجواب باقصى سرعةةةة

السلام عليكم :

الأخ الكريم foufou19 : حياك الله تعالى ..

قلتَ : (( تؤكد النظرية النسبية عل ثبات سرعة الضوء في الخلاء 3.10 5 باانسبة على سطح الارض ... ))

أقول :
لم تقل نظرية النسبية ثبات سرعة الضوء قي الخلاء بالنسبة للأرض ..
وإنما قالت في الخلاء .. أي : على الإطلاق ..
فالخلاء لا يخص الأرض وحدها .. ومعناه في النسبية عدم وجود معيق لحركة الضوء ..
فأينما تحقق هذا الشرط ( عدم الإعاقة ) على الأرض أو على النجم أو في المجرة ...
فهو مراد النسبية ..

ولكم تحياتي