نستعرض اليوم نتيجة تعتبر من اهم وأشهر النتائج اللتى توصلت اليها النظرية النسبية العامة وهي تقول بان الضوء ينحنى عند مروره في مجال جاذبية قوي كمجال جاذبية الشمس مثلا.
ولدراسة تأثير الجاذبية على شعاع ضوء فعلينا دراسة كيف يبدو هذا الشعاع بالنسبة لراصد يتحرك بتسارع ما. كان هذا مااكتشفه اينشتاين عن طريق تجاربه الذهنية حول نسبية التسارع وعلاقة التسارع بالجاذبية. وموضوع نسبية التسارع قد تعرضنا له في مدونة سابقة ومن يرغب في مطالعته فعليه بمراجعتها.
اذن فلو تخيلنا ان لدينا مختبر فضائي موجود في الفراغ ويتم تعجيله الى اعلى بتسارع معين ثم اطلقنا بداخل هذا المختبر
انحناء شعاع ضوء افقى بالنسبة لراصد موجود بداخل مختبر يتحرك بتسارع
شعاع ضوء افقي فكيف يبدو هذا الشعاع بالنسبة لراصد موجود بداخل المختبر المتسارع؟ الاجابة حيث ان ارضية المختبر تتسارع الى اعلى فان شعاع الضوء سيبدو منحنيا الى اسفل. اذن فعند مرور شعاع ضوء في مجال جاذبية قوي فانه سوف ينحنى تحت تأثير هذا المجال.
اذن فقد توصل اينشتاين الى نتيجة اخرى جديدة ومثيرة عن طريق تجاربه الذهنية وقبل ان يتوصل للقانون النهائى للنظرية النسبية العامة. نعم كان هذا صحيح ولكن انجاز اينشتاين هذه المرة كان طعمه مرا جدا بالنسبة لاينشتاين نفسه. لماذا؟ لان انحناء الضوء الى اسفل يعنى ان سرعة الضوء ليست ثابتة بل ان سرعة الضوء في الاجزاء العليا اعلى منها في الاجزاء السفلى وهذا يتعارض صراحة مع المبدأ الثاني للنظرية النسبية الخاصة واللذي ينص على ثبوت سرعة الضوء. وها هو اينشتاين نفسه ينقض غزله بيده ويقول الان ان سرعة الضوء ليست قيمة ثابتة. وكانت فرحة خصوم اينشتاين غامرة. فهاهو اينشتاين يتراجع عن ادعائاته ويسحب ماكان ينادي به.
حاول اينشتاين ان يستعيد رباطة جأشه بل وحتى ان يستغل هذا الاكتشاف لصالحه. فدعى الى اعتبار سرعة الضوء عند نقطة معينة في المكان مقياس لقيمة مجال الجاذبية عند هذه النقطة. ولكن هذه الفكرة لم تؤت ثمارها. لكن اينشتاين قد ادرك ان عليه ان يبحث عن نظرية جديدة اعم واشمل و الا يبقى اسيرا للنظرية النسبية الخاصة.
وبالفعل تمكن اينشتاين من بعد جهد شاق من وضع النظرية النسبية العامة واللتى تحتوي على كل النتائج اللتى توصل اليها عن طريق تجاربه الذهنية كما انها تحتوي ايضا على نتائج النظرية النسبية الخاصة. ولكن تبقى هناك نقطة احب ان انوه اليها حول العلاقة بين النظريتين العامة والخاصة. فالحقيقة ان النظرية النسبية الخاصة لم تسقط تماما. فهي قائمة على مبدائين اساسيين.فان تحقق هذان المبدئان تحققت النظرية وان لم يتحققا تعطلت.اذن فالنظرية النسبية الخاصة تعتبر صحيحة عندما تكون سرعة الضوء ثابتة وهذا يكون قائما عندما ينعدم اى تأثير للجاذبية.اما اذا وجد هذا التأثير فيجب ان تنتهى صلاحية النظرية النسبية الخاصة ووجب استخدام النظرية النسبية العامة. اذن فالنظرية النسبية الخاصة كما هو اسمها حالة خاصة وتقريبية من النظرية النسبية العامة.
النقطة الاخيرة اللتى احب ان اشير اليها هى ان اينشتاين عندما اكتشف قانونه النهائى وحسب انحراف شعاع ضوء يمر مماسا لقرص الشمس وجد ان زاوية الانحراف تبلغ ضعف القيمة اللتى حسبها اولا عن طريق تجاربه الذهنية وقد تم بالفعل التأكد عمليا من هذه القيمة واثباتها بالقياس المباشر عن طريق الفلكي و الفيزيائي الانجليزي ادنجتون.
رائع ما تقدمه
استمر
ولكن هل يعني انحناء الضوء تغير سرعته؟
ان مركبة السرعة في الاتجاه الأفقي قلت ولكنها زادات في الاتجاه الرأسي
فاذا اتينا بالمحصلة (فيثاغورث بين المركبتين) يمكن ان تظل محصلة السرعة كما هي ولكنها غيرت اتجاهها فقط
ما رأيك؟
أحمد كمال
شكرا على التعليق. اعتقد انني يمكنى ان ارد على الاعتراض السابق بثلاث نقاط
1 اعتقد ان ما قصده اينشتاين بثبوت سرعة الضوء عند وضعه المبدأ الثاني للنظرية النسبية الخاصة كان يعنى المقدار و الاتجاه. معا. فالسرعة متغيرة الاتجاه ليست ثابته
2 ان النقطة اللتى طرحتها هو تماما ما يحدث لو كان المختبر يتحرك بسرعة ثابتة الى اعلى وليس بعجلة ثابته. فالمركبة الراسية تزيد دائما مع الزمن. ومسار الضوء ليس خطان مستقيمان مائلان بالنسبة لبعضهما البعض ولكنه يأخذ شكل القطع المكافئ
3 النقطة ربما الاهم اننا لو درسنا حزمة من اشعة الضوء وليس شعاع ضوء واحد لوجدنا ان مقدمة الموجة تنحرف دائما. وهذه حالة كلاسيكية لاختلاف سرعة انتشار الموجة في المكان
هناك نقطة ذكرتها وقد يتعجب البعض منها. وانا هنا احب ان اوضحها اكثر. فقد ذكرت ان قيمة انحراف شعاع ضوء يمر مماسا للشمس عندما حسبها اينشتاين عن طريق تجاربه الذهنية كانت نصف القيمة الحقيقية اللتى حسبها بعد ذلك عن طريق معادلاته النهائية.فلماذا كان هذا الفارق؟
السبب الرئيسي هو قيمة عجلة السقوط الحر عند الشمس. فعجلة السقوط الحر عند الارض تبلغ تقريبا 10 متر في الثانية المربعة. فما هي تلك القيمة عند سطح الشمس؟ لحساب تلك القيمة استغل اينشتاين قانون نيوتن للجاذبية لان اينشتاين لم يكن لديه بديل اخر ولم يكن قد توصل لقانونه هو بعد. وكما نعلم فان قانون نيوتن للجاذبية هو سبب المشاكل اللتى كان اينشتاين يبحث لها عن حلول
أظن أن هناك بعض الدلائل على أن سرعة الضوء ثابتة. أرجو منكم الإطلاع على العنوان التالي:
http://artech.maktoobblog.com/%D8%AB%D8%A8%D9%88%D8%AA-%D8%B3%D8%B1%D8%B9%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B6%D9%88%D8%A1-%D9%85%D9%86-%D8%AE%D9%84%D8%A7%D9%84-%D8%A2%D9%8A%D8%A9-%D9%82%D8%B1%D8%A2%D9%86%D9%8A%D8%A9/
أرجو منكم إيفادنا بمعلومات أكبر بخصوص هذا الموضوع.
بارك الله فيك على جهدك القيم.
بارك الله فيك. بالتأكيد فانه لا يوجد في القران ما يتعارض مع العلم الحديث. لكني مع اذلك لا احب ان ابالغ في ربط ايات القران بحقائق علمية مهما بدت مؤكدة. لان العلم متغير وماهو اكيد اليوم قد يصبح غدا ليس صحيحا.
اريد القيام بتجربة لمادة القيزياء الضف الثاني الثانوي، امالة الضوء عن طريق قارورة ماء مثقوبة، نوجه اشعة ليزر عبر الثقب من الجهة المواجهة له فينحني مع تسرب الماء من القارورة !
رأيت هذه التجربة في مقطع فيديو على الانترنت واريد القيام بها، لكني اريد تفسير لها ، فهل هو بتأثير الجاذبية ام ان هنالك اسباب اخرى ؟
شكرا جزيلا
هل بامكانك ارسال لينك الفيديو لي؟
يمكنك البحث في موقع يويتيوب bending the light لكني قرأت في الفيديو انه مجرد انعكاس ،، فهل هذا حقا هو التفسير؟
السلام عليكم
وان كان التعليق متاخر الا انني اقول من كان يظن ان بالتجربة اثبتوا ثبات سرعة الضوء فالياتي بالبرهان اما انه ياتي بما هو الا ظنون فان هذا السبيل قد ضل فيه أكثر الناس.
فانه من كمال العقل الا يبني الانسان ما قد يراه يقيني على ما هو ظني