رحلة الكون عبر الزمان(3) القوى التى تتحكم فى الطبيعة

سامح سعيد عبود

الحوار المتمدن-العدد: 2684 - 2009 / 6 / 21 - 08:46
المحور: مواضيع وابحاث سياسية
    

هناك أربع مجالات أو قوى أو كمات من كمات الطاقة التى تتحكم فى الطبيعة، وهى التى تسبب كل أشكال الحركة فى الوجود، و تحملها أربع أنواع من كمات الطاقة هى:
ا النووية القوية وتحملها الجلونات ومفردها جلون وتعمل لربط النيوترونات والبروتونات داخل نواة الذرة لتكون أنوية الذرات المختلفة.
ب النووية الضعيفة و تحملها البوزونات، ومفردها بوزون وتعمل داخل نواة الذرة مسببة ظاهرة النشاط الإشعاعى لأنوية الذرات المشعة.
ج الكهرومغناطيسية وتحملها الفوتونات، ومفردها فوتون، و نحن نشاهد بأعيننا سيول منها عندما نرى الضوء المكون من الفوتونات ، و نحس بها عندما نحس بالحرارة ، وهى تعمل داخل الذرات للربط بين الإلكترونات والبروتونات لتكوين الذرات، و بين الذرات لتكوين الجزيئات، و تعمل أيضا بين الأجسام المشحونة كهربيا، فتعمل على تجاذب الأجسام مختلفة الشحنة الكهربية، وتنافر الأجسام متشابهة الشحنة الكهربية.
د الجاذبية وتحملها الجرافيتونات ومفردها جرافيتون، وتعمل بين الأجسام مسببة تجاذبها . فالأجسام تسقط على الأرض بفعل تبادل الجرافيتونات بينها و بين الأرض، كما ترتبط الأرض بالشمس بتبادل الجرافيتونات فيما بينهما. وتحتفظ الأرض بتوازنها فى مدارها حول الشمس نتيجة توازن قوة الجاذبية بينها وبين الشمس التى تسببها الجرافيتونات من ناحية، والقوة الطاردة المركزية الناتجة عن حركة الأرض حول الشمس.
الموجه
هى انتشار اضطراب وانتقاله دون انتقال الجسم المضطرب ، وهى وسيلة نقل الطاقة ، وشكل حركه كمات الطاقة .
الإشعاع
هو موجات كهرومغناطيسية ، تنتقل بواسطتها كمات الطاقة الكهرومغناطيسية.
الشحنة الكهربية
هى خاصية للجسم المشحون كهربيا يمكن بواسطتها أن يتنافر أو يتجاذب مع الجسيمات الأخرى المشحونة كهربيا بتبادل الفوتونات.
ازدواجية (الموجه /الجسيم)
هو مفهوم بأنه ليس ثمة تمييز بين المظاهر الموجية و الجسيمية للجسيم الأولى ، فالجسيمات الأولية قد تسلك أحيانا مثل الموجات ، والموجات أحيانا قد تسلك مثل الجسيمات.
قوانين الحركة الميكانيكية للأجسام
بجانب اكتشافات أسحق نيوتن المتعددة ومنها تحليله لضوء الشمس واكتشاف ألوان الطيف المرئى السبعة، إلا أن الانجاز الأهم لنيوتن هو صياغة أهم قوانين الحركة الميكانيكية للأجسام، وتجاذبها وهى كالتالى
(ا) القانون الأول لنيوتن
ان الجسم يبقى على حالته من السكون أو الحركة بسرعة منتظمة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تؤثر على حالته فتغير من سرعته أو اتجاه حركته.
(ب) القانون الثانى لنيوتن
القوة المؤثرة على جسم ما تساوى المعدل الزمنى للتغير فى مجموع سرعة الجسم واتجاه حركة الجسم وهما يشكلان كمية حركته، أما اتجاه هذه القوة فهو اتجاه مجموع سرعة الجسم واتجاه حركته وبمعنى آخر كمية حركته.
(ج) القانون الثالث لنيوتن
لكل فعل رد فعل مساو له فى المقدار ومضاد له فى الاتجاه
(د) قانون الجذب العام
أن أى جسمين يجذب كل منهما الآخ بقوة جذب، تتناسب هذه القوة طرديا مع حاصل ضرب كتلة الجسمين، وعكسيا مع مربع المسافة بينهما.
النسبية العامة أو اكتشاف البعد الرابع
إن الزمن يمثل أحد الأبعاد الأساسية للأجسام في الكون، فكل جسم له أبعاد مثل الطول والعرض والعمق. إلا أن ما اضافته النسبية لمفهومنا عن الأجسام فهو أنه لتحديد أبعاد أى كائن مادى فعلينا ونحن نحدد طوله وعرضه وعمقه أن نضيف الزمن لهذه الأبعاد،. ويسمى هذا الامر "مُركّب الزمان – المكان"، الذي يشار اليه اختصاراً بمصطلح "الزمكان". حيث تحول الزمن لبعد رابع من أبعاد قياس الأجسام
الجاذبية باعتبارها القوى المؤثرة فى الأجسام لها القدرة على التأثير في مركب الزمكان أو أبعاد الكائن المادى الأربعة، حيث انها "تشد هذا المركب" باتجاهها. ولأن الضوء فى الكون يسير في خط مستقيم في الكون، فإن الجاذبية المتحكمة فى الكون تشد هذا الضوء وتلويه باتجاه الجسم الجاذب. ولما كان الضوء وسرعته هما أساس احتساب الزمان في الكون فنحن مثلا نحسب السنين والشهور والأيام بحركة الشمس و القمر الظاهرة، التى نتعرف عليها بالضوء اللذان يغمران به الأرض، ولما كان الوقت يسير بسرعة تساوي سرعة الضوء. ولما كانت الجاذبية تشد الضوء، فإن هذا يعني انها تمارس تأثيراً على الوقت، فتبطئه أو تغير من سريانه. ولهذا اشتهرت مقولة "ان الوقت نسبي" باعتبارها من أساسيات النسبية العامة.
وفي العام 1919، أجريت محاولة أولى لقياس قدرة الجاذبية على لوي خطوط الضوء، وبواسطة احتساب فارق مواقع لنجوم بين الليل والنهار اثناء الكسوف الشمسي. وجاءت تلك التجربة لتثبت ان موقع النجوم، بالنسبة لأي من يراقبها في الأرض، تتأثر بالشمس. اذ تملك الشمس جاذبية كبيرة، لذا فإنها تشد إليها الضوء الصادر من النجوم، اثناء سير هذا الضوء الى الأرض. أما في الليل، فان من يراقب النجوم من الارض يكون غير متعرض لأثر جاذبية الشمس، او بالأحرى يكون الأثر في الاتجاه الآخر من الأرض المواجه للشمس. لذا، يظهر فارق حسابي في تحديد مواقع النجوم من الأرض بين الليل والنهار. وبالطبع، لا يمكن رؤية النجوم نهاراً، بأثر من ضياء الشمس. ولذلك، استغل العلماء حدوث كسوف شمسي كامل في العام 1919، لمراقبة النجوم نهاراً.
اعتبرت تلك التجربة من اقوى الاثباتات على صحة نظرية النسبية العامة. وفيما بعد، تبين ان الادوات التي استخدمها العلماء آنذاك لا تتمتع بالدقة الكافية، خصوصاً عند مقارنتها بالأدوات الحديثة. ومع ذلك، فإن الحسابات الأكثر دقة عن أثر الجاذبية على الضوء ايدت نظرية اينشتاين.
وفي العام1962 ، اجريت تجربة لقياس أثر الجاذبية الأرضية على الوقت. ذلك أنه إذا كانت حسابات أينشتاين صحيحة، فان جاذبية الارض تمارس تأثيراً اقوى على الضوء القريب منها، وبالتالي فإنها تبطئه وتخفض ايقاع الزمن. و بناء على ذلك وضعت ساعتان فائقتا الدقة في اسفل واعلى برج عال. وتبين ان الساعة في الأسفل اعطت مقياساً للوقت ابطأ من الساعة في الأعلى. وأكدت التجربة صحة نظرية النسبية العامة عند اينشتاين.

نظرية النسبية الخاصة لا المسافات ولا الأزمنة مطلقة
تتجلى أهمية نظرية النسبية الخاصة العملية عند دراسة حركة الأجسام في السرعات العالية والقريبة من سرعة الضوء, إلا أنها تفقد هذه الأهمية عند دراسة حركة الأجسام البطيئة نسبيا التى تحكمها قوانين الحركة الثلاثة وقانون الجذب العام لنيوتن السابق الإشارة إليهم ، والتى نلاحظها فى حياتنا العادية، و ترتكز النسبية الخاصة الى مقولتين في العلاقة بين المسافة والزمان، اضافة الى تشديدها على ان سرعة الضوء تبقى ثابتة، بغض النظر عن موقع الشخص الذي يراقبها في الكون.
(ا) نسبية المسافة حيث يمكنك أن تغير من أبعاد الأشياء بزيادة ونقصان سرعتها
رأى اينشتاين ان "الاشياء التي تتحرك في سرعة فائقة تبدو وكأنها تتقلص باتجاه سهم السرعة، بالنسبة الى المراقب الثابت ومن أمثلة ذلك
لنفترض ان شخصاً يقف في محطة قطار هائلة الابعاد. يدخل قطار طويل جداً المحطة بسرعة ثلث سرعة الضوء. بالنسبة الى ذلك الشخص، سيرى القطار وكأنه "صغر" بمقدار الثلث. فمثلاً، اذا حمل راكب في القطار بطارية يد واطلق شعاع ضوء باتجاه مقدمة القطار. يسير الضوء في سرعة ثابتة، بالنسبة للراكب، مما يمكنه من قياس طول القطار، باحتساب الوقت اللازم لضوء البطارية للوصول الى مقدم القطار. والسبب في ذلك، ان الراكب يتحرك بسرعة تساوي سرعة القطار. واما بالنسبة الى المراقب الواقف في المحطة، فكلما تزايدت سرعة القطار، كلما قل الوقت اللازم لضوء البطارية للوصول الى مقدم القطار، اي ان طول القطار سيصبح اقل (القطار يتقلص). وعند تساوي سرعة الضوء مع سرعة القطار، فإن طول القطار يصبح صفراً، اي ان القطار يتلاشى!
(ب) نسبية الزمان حيث يمكنك السفر للمستقبل ولكن حذار لن يمكنك العودة للماضى
لو أنك ركبت سفينة فضاء من الأرض تتحرك بسرعة 87% من سرعة الضوء لمدة عام واحد فستعود للأرض بعد مرور 300 عاما على الأرض، وبذلك تكون سافرت ثلاث قرون فى المستقبل، و فى نفس الوقت لم يزيد عمرك بمقايس الزمن على الأرض إلا عاما واحدا، وستجد على الأرض إن جيلك قد أندثر منذ ما يزيد عن قرنين، وأن من هم على قيد الحياة هم بمثابة الجيل الثانى عشر من أحفاد من كانوا فى جيلك، ولكن سفرك للمستقبل لن يمكنك من السفر للماضى فلن يمكنك استعادة هذا الزمن ، هذه أحد نتائج النسبية الخاصة.
إذ رأى اينشتاين ان "الزمان يزداد قصراً مع السرعة، اي ان ايقاعه يصبح اسرع. ويتباطأ الزمان كلما قلت السرعة". ولعل هذه المقولة اكثر المقولات اثارة للجدل في نظرية النسبية، واكثرها أهمية أيضاً.
وفي العودة الى القطار الاسطوري الوارد آنفاً. لنفرض ان الراكب يوجه الضوء من بطارية الى مرآة في أرض القطار، ليرتد منها الى لوح زجاجي على مسافة معينة من الراكب. لا تؤثر الزيادة في سرعة القطار على الوقت اللازم ليصل الضوء الى المرأة وينعكس على اللوح. ويختلف الأمر بالنسبة لمن يراقب تلك الأشياء نفسها من الخارج، سواء كان واقفاً او متحركاً بسرعة بطيئة بالنسبة الى سرعة القطار. وبالنسبة الى المراقب الواقف او البطيء، فإن الوقت اللازم للضوء ليعبر الى المرآة ثم الى اللوح، سيبدو أطول باستمرار، بمعنى ان وتيرة الوقت تصبح اكثر بطأ بالنسبة الى من يسير بسرعة بطيئة

#سامح_سعيد_عبود (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات