ماذا تعرف عن" السفر عبر الزمن" ؟؟ الجزء الثاني

ماذا تعرف عن" السفر عبر الزمن" ؟؟ الجزء الثاني

تعرفنا في الجزء الأول على فكرة السفر عبر الزمن وسنتعرف الآن على النظريات التي أثبتت ذلك علميا ....

فكرة السفر عبر الزمن

إن فكرة السفر عبر الزمن ، كان يتم ذكرها في الكتب والروايات ، ومع تقدم التكنولوجيا وتطور النظريات ، أصبح لدينا فهم علمي واسع عن نظرتنا إلى الكون .

 وأصبحت فكرة السفر عبر الزمن مقبولة بين بعض المفكرين والعلماء وأخذت حيز من النقاش بين الفيزيائيين والمجتمع العلمي بشكل عام .

ولم يبقى الموضوع مقتصر على الروائيين وأصحاب الخيال فقط .

* من النظريات التي تكلمت عن فكرة السفر عبر الزمن هي :

1 _  (|النظرية النسبية|) : 

بعد إطلاقه للنظرية النسبية استطاع |ألبرت أينشتاين| أن يُحدث تغيير جذري في الفيزياء وهو الذي أضاف عنصر الزمن كبعد رابع بالإضافة إلى الأبعاد الثلاثة المتعارف عليها ، والتي هي الطول والعرض والارتفاع.

 واعتبر أن الزمن لا يمكن الاستغناء عنه في إعطاء وصف كامل للأجسام ، وكما أن " طول الإنسان وعرضه وارتفاعه " جميعها تعتبر أشياء مهمة في وصف الإنسان ، أيضا فإن عمر الإنسان أي الزمن الخاص به،  يعتبر هو أيضاً شيء في غاية الأهمية لوصف الإنسان بالكامل ، ولا يمكن الاستغناء عنه،  وبالتالي أصبح الزمن مرتبط ارتباط تام بالأبعاد المكانية الثلاثة.

_ وهنا يكمن السؤال ، ماهي علاقة كل ما ذكرناه في  السفر عبر الزمن ؟؟

* الجواب هو أننا نستطيع التحرك في الأبعاد المكانية بشكل حر مثل (حركتنا إلى اليمين أو حركتنا إلى اليسار أو حركتنا إلى الأسفل أو حركتنا إلى الأعلى ) ومن نفس المنطلق نستطيع التحكم في ذات الكيفية عبر عامل الزمن وأن نتنقل من زمن إلى آخر،  ومن عصر إلى آخر .

* لكن ماهو الشرط اللازم لحدوث ذلك ؟؟؟

الشرط اللازم هو تحرك الأجسام في سرعات كبيرة جدا تصل إلى "سرعة الضوء" وذلك يتسبب في تباطؤ وقتها الزمن .

_ وبما أن الفرضيات تبقى فرضيات إلى أن يتم اثباتها في التجارب العلمية ، فإن فرضيات الانتقال عبر الزمن ظلت في حالة سكون لسنين طويلة ،  إلا أن بعض هذه الفرضيات قد تم إثباتها في العصر الحديث.

 * إن العلماء استطاعوا أن يقوموا بتسريع جسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات إلى سرعات كبيرة تقترب من سرعة الضوء ، ولاحظوا أن مع زيادة السرعة قد زادت الكتلة ، والتي تتناسب طردا مع نسبة الزيادة ، وهذه الزيادة هي التي تنبأت بها معادلات اينشتاين ، وبالتالي فإن _ فرضيات الانتقال عبر الزمن وتغير الوقت من مكان للآخر _ تعتبر فرضيات صحيحة نظرياً.

ومن التجارب التي تم إجراؤها مؤخرا كانت تجربة

 تم إجراؤها باستخدام ساعات دقيقة جداً وهي ساعات السيزيوم الذرية .

وقاموا بإحضار ساعتين ذريتين متطابقتين تماماً في التوقيت ، ووضعوا واحدة منها على صاروخ تم إطلاقه بسرعة كبيرة جداً،  والثانية تم وضعها على الأرض، وعندما تم إرجاع الصاروخ مرة اخرى، اكتشفوا أن الساعة التي كانت على الصاروخ حدث فيها تأخير أو تباطؤ في قيمة الزمن مقارنة بالساعة الموجودة على الأرض .

وبالرغم من أن التأخير كان ضئيل جدا ولا يتعدى جزء من الثانية إلا أنه يعتبر دليل قاطع على صحة معادلات أينشتاين وعلى إمكانية حدوث تغير في الزمن من مكان إلى آخر،  ومن حالة الى حالة مختلفة.

تابع القراءة لتتعرف على تفاصيل أكثر بما يخص  النظرية النسبية ..  ومدى صحتها وماهي النظريات الأخرى التي ناقشت هذه الفكرة ....
بقلمي رهف ناولو ✍️

  ماذا تعرف عن" السفر عبر الزمن" ؟؟ الجزء الأول

ماذا تعرف عن" السفر عبر الزمن" ؟؟ الجزء الأول

السفر عبر الزمن

الاكتشاف الغريب:

في القرن التاسع عشر .. استطاع أحد العلماء وهو  " هربرت جورج ويلز " أن يصنع آلة للسفر عبر الزمن   في معمله الموجود في لندن  ، و نجح في صناعتها واستخدمها في التنقل بين زمن وآخر ، وانتقل بها إلى 800 ألف سنة في المستقبل ، وعندما خرج منها اكتشف أن لندن تحولت إلى حديقة مليئة بالزهور والمباني الجميلة ، والحياة فيها يطغي عليها الهدوء والبساطة ، وقابل نوع من المخلوقات البشرية اسمهم (الأيلو ) واكتشف أن امكانياتهم العقلية منخفضة وأنهم يعيشون حياة هادئة ومريحة ، ولا يعملون في أي وظائف أو مهام ، واستنتج سبباً لذلك هو أنه نتيجة لتطور البشر في جميع المجالات عبر الزمن وأنهم في النهاية استطاعوا أن يصلوا إلى أعلى درجات الراحة والرفاهية ، فتوقفت البشرية عن التطوير وأصبحوا بدون حاجة إلى العمل ، و كان العالِم منبهر بشكل الحياة هناك ، و تفاجأ أيضاً بوجود مخلوقات ثانية من البشر اسمهم (المورولوك)

 و كانوا عبارة عن مخلوقات "كارهة للضوء".

 واكتشف أن المورولوك هم الذين يمدون الأيلو  بالطعام والشراب وسبل الراحة ، وسبب ذلك أن المورولوك يأكلون الأيلو ، وكانوا بالنسبة لهم قطيع من الخرفان، فيتم تغذيتهم إلى أن يأتي وقت الغذاء فيأكلونهم .

وفي أحد المرات .. بدأ المورولوك بمطاردة العالم ، لكنه استطاع الهرب منهم وانتقل إلى أزمنة أخرى .

_  وخلال انتقاله بين الأزمنة كان يكتشف وجود كوارث في كل زمان ، وهذا ما جعله يقرر أن يعود في النهاية إلى لندن مرة ثانية في زمنه الحقيقي ، والذي كان الزمن الأفضل من كل الأزمنة.

كل ما قرأناه ، ما هو إلا |رواية خيالية| للكاتب جورج ويلز صدرت سنة 1895 م  وكانت بعنوان " |آلة الزمن|" .

* سنتكلم في هذا المقال عن فكرة السفر عبر الزمن بشكل مفضل وواضح :

_ إن فكرة السفر عبر الزمن هي |فكرة فلسفية| قبل أن تكون فكرة علمية ، وبقيت تُطارد البشر عبر العصور،  والموضوع ظهر في حياة البشرية عن طريق عدد من الروايات والأساطير وحتى أفلام السينما .

ومن هذه الروايات " رواية آلة الزمن " والتي تعتبر أول عمل أدبي يعرض فكرة السفر عبر الزمن .

 وتم طرح الموضوع من قبل الكاتب المصري توفيق الحكيم خلال عمل مسرحي.

 والبشر كانوا مهووسون تماما بفكرة التنقل عبر الأزمنة أو السفر للماضي ومشاهدة الأحداث التاريخية التي حصلت في السابق .

نظرية السفر عبر الزمن:

_ ومثل أي نظرية كانت تبدأ ببعض التخيلات والفرضيات ثم تأخد مسار علمي ، أيضا الأمر ذاته مع فكرة السفر عبر الزمن وتصادف ظهور مبادئ علمية في النظرية النسبية ونظريات ميكانيك الكم تناقش موضوع نسبية الزمن وتغيره من مكان إلى آخر.

تعرفنا في هذا الجزء عن فكرة السفر عبر الزمن 

تابع القراءة لتتعرف على النظريات التي ناقشت هذه الفكرة وكيفية إثبات ذلك علميا ... 

بقلمي رهف ناولو ✍️

تعرف عل الليزر وتطبيقاته - الجزء الثاني

تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الثاني

 أنواع الليزر:

توجد في الحقيقة أنواعٌ كثيرةٌ لليزر ولكن أكثرها استخداماً هو الآتي:

1)الليزر الغازي: 

يكون فيه الوسط الذي يضخم الحزمة الضوئية (الوسط المضخِّم) غازياً مثل غاز ثنائي أكسيد الكربون أو غاز الهليوم – نيون أو غيرها من الغازات.

 يُستخدم ليزر الهليوم – نيون في المخابر، بينما يُستخدم ليزر ثنائي أكسيد الكربون في قص ولحام المعادن لأنه يحمل طاقة عالية جداً.

2)ليزر أنصاف النواقل: 

يكون فيه الوسط المضخم من مادة نصف ناقلة مثل السيليكون أو الجرمانيوم ويستخدم غالباً في الاتصالات.

استخدامات الليزر:

ذكرنا بأن الليزر يستخدم في الكثير من المجالات ولكن نكتفي بذكر الاستخدامات التالية:

1)في |مجال الصناعة|: 

يستخدم الليزر لتقوية ولحام وقص المعادن والمواد الصلبة كالسيراميك والغرانيت وغيرها.

تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الثاني

2)في |المجال الطبي|: 

يستخدم الليزر كثيراً في طب العيون لتصحيح بعض عيوب الرؤية مثل مد وقصر النظر ولمعالجة بعض |تشوهات القرنية| والشبكية في العين، كما يستخدم لمعالجة بعض الأمراض الجلدية وبعض أنواع السرطانات وفي الجراحة كبديلٍ للمشرط أو عوض عن الطرق التقليدية في خياطة الجروح.

3)في |مجال البيئة|: 

يستخدم الليزر في مراقبة تلوث الجو، فعند تسليط أشعة الليزر على منطقة من الهواء فإن الملوثات الموجودة فيها ستمتص تلك الأشعة وتُصدر أضواءً مختلفة حسب نوعها، ويمكننا بمعرفة تلك الأضواء معرفة مكونات الملوثات الموجودة في الهواء فكل مادة ملوثة ستصدر ضوء معين.

تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الثاني

4)في |المجال العسكري|:

 يستخدم الليزر لإرشاد الصواريخ إلى أهدافها بحيث يتم تسليط حزمة الليزر على الهدف الذي يعكس تلك الحُزْمَة وكأنه مصدرٌ لها، فتلتقط الحساسات الموجودة على الصاروخ تلك الأشعة المنعكسة وتحدد مصدرها وتتجه نحوه. كما تظهر لنا بعض |أفلام الخيال العلمي| استخدام الكثير من الأسلحة الليزرية وإن كان ذلك مجرد خيالٍ علميٍ فإنه قد يصبح حقيقةً يوماً ما. 

5)في |مجال الفضاء|:

تم وضع بعض المرايا العاكسة لليزر على |سطح القمر| بحيث يتم إرسال حزم ليزرية إلى تلك المرايا كل فترة، وبقياس الزمن اللازم لوصول الليزر إلى تلك المرايا وانعكاسها عنها وعودتها إلى الأرض يمكن حساب المسافة بين القمر و|الأرض| في كل لحظة، وقد تبين نتيجة لتلك القياسات بأن القمر يبتعد عن الأرض عدة سنتيمترات كل سنة ما يعني بأن القمر قبل ملايين السنين كان قريباً جداً من الأرض وبعد ملايين السنين سيصبح أبعد مما هو الآن بكثير.

إذا وجدت فائدةً فيما قرأت فشاركه مع أصدقائك.

 تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الأول

تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الأول

ما هي أشعة |الليزر|؟

جاءت كلمة ليزر |Laser| من الحروف الأولى للجملة الإنجليزية: 

Light Amplification By Stimulated Emission Of Radiation

 ومعناها "تضخيم الضوء بالإصدار المحثوث للأشعة".

وقد تم تشغيل أول جهاز يصدر أشعة الليزر في عام 1960 من قبل عالم يدعى |ميمان|، وهو ناتج عن غاز |ثنائي أكسيد الكربون|، ومنذ ذلك الحين حتى اليوم تم تطوير الكثير من أجهزة الليزر لما لها من تطبيقات واسعة في مجالات عدّة مثل |الطب| والصناعة و|الأبحاث العلمية| والاتصالات وغيرها، ويكاد لا يخلو أي مجال من إحدى تطبيقات واستخدامات الليزر.

امتصاص وإصدار الضوء من قبل الذرات:

عندما تسقط حُزْمَة ضوئية على ذرة ما، فإن فوتونات تلك الحُزْمَة ستدفع إلكترونات الطبقة الدنيا للانتقال إلى الطبقة العليا إذا كانت طاقة الفوتون تساوي الطاقة اللازمة لانتقال الإلكترون، فنقول عندها بأن |الذرة| قد امتصت |الضوء|.  

أما إذا انتقل الإلكترون المُثار من سوية طاقة عليا إلى سوية طاقة أدنى فإنه سيصدر طاقة على شكل فوتون (ضوء) فنقول بأن ذرات المادة قد أصدرت ضوءً، ولكن في هذه الحالة تكون |الفوتونات| الصادرة عن مختلف ذرات المادة عشوائية أي أنها تنطلق بكافة الاتجاهات وهي غير مترابطة وتمتلك طاقات مختلفة وبذلك فهي غير مفيدة.

إذا تعرضت الذرة المُثارة إلى حُزْمَة ضوئية ذات طاقة مناسبة فإن مرور فوتون بجانب الذرة المثارة سيؤدي إلى انتقال إلكترون من تلك الذرة من السوية الطاقية الموجود عندها إلى سوية الطاقة الأساسية فيُصدر طاقة على شكل فوتون جديد طاقته تساوي طاقة |الفوتون| الوارد وجهة حركته بنفس جهة حركة الفوتون الوارد وهذا هو ما يسمى بالإصدار المحثوث للضوء أو بإختصار الليزر.

تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الأول

آلية عمل الليزر:

عند دخول فوتون في وسط مادي مُثار فإنه سيدفع أحد |الإلكترونات| للانتقال إلى السوية الأساسية مولداً فوتوناً جديداً يقوم بدوره بتوليد |فوتون| جديد، وهكذا يزداد عدد الفوتونات العابرة لذرات المادة بنفس اتجاه الفوتون الأساسي وبنفس طاقته وكأن الحُزْمَة الضوئية التي دخلت المادة قد تضخمت عدة مرات. فإذا عادت الحُزْمَة الضوئية لتعبر المادة مرة أخرى بعد كل عملية تضخيم (باستخدام المرايا فإننا) سنحصل بالنتيجة على حُزْمَة ضوئية ضخمة جداً تتألف من عدد هائل من الفوتونات التي تحمل نفس الطاقة وتسير بنفس الاتجاه أي نكون قد حصلنا على حُزْمَة ليزرية.

تستخدم عادةً لتوليد |الليزر| مرايا كُرَوِيّة كما يمكن استخدام المرايا المستوية ولكن إحدى المرآتين العاكستين تكون عاكسة كلياً بينما تكون الأخرى عاكسة جزئياً لكي تسمح لجزء من الليزر المتولد بالعبور منها إلى الخارج.

خواص حُزْمَة الليزر:

1) تكون حُزْمَة الليزر دائماً وحيدة اللون لأن جميع فوتوناتها لها نفس التردد (التواتر).

2) تكون حُزْمَة الليزر مترابطة فيما بينها فكل الفوتونات في الحُزْمَة قد صدرت عن فوتون واحد أساسي.

3) تبقى أشعة الليزر متقاربة من بعضها البعض حتى على مسافات كبيرة عن المنبع، أي إن انفراجها ضئيل جداً فهي ترسم على الحاجز الموضوع في طريقها بقعة ضوئية ضيقة لها نفس القطر تقريباً مهما أبعدنا الحاجز عن المنبع، وهذا الأمر مطلوبٌ بشدةٍ في كثيرٍ من التطبيقات، بل هو أهم ما يميز ضوء الليزر عن غيره من الأضواء التي تنتشر عادةً متباعدةً عن بعضها البعض.

اقرأ المزيد ...

               ماذا تعرف عن الأشعة السينيّة؟

ماذا تعرف عن الأشعة السينيّة ؟

إكتشاف الأشعة السينيّة :

• في عام 1895 كان العالم |وليم رونتجن| يقوم ببعض التجارب والدراسات على أنبوب |الأشعة| المهبطيّة، فلاحظ وجود أشعة قويّة تستطيع النفاذ عبر بعض المواد وتسبب تألقاً لبعض المعادن، كما أنّها تؤثّر في لوحات |التصوير|، فأدرك بأنها نوعٌ من الأشعة لم تكن معروفةً من قبل ولم يستطع تحديد ماهيّتها فأسماها |X-Ray| أيّ الأشعّة المجهولة وترجمت للعربية بإسم |الأشعة السينيّة|.
  

ما هي طبيعة الأشعة السينية ؟

• في عام 1912 إستطاع العالم |ماكس فون لاو| أن يثبت بأن الأشعة السينيّة هي أمواج كهرطيسيّة مثل |الضوء| ولكن تردداتها تقع خارج المجال المرئي فهي أعلى بكثير من تردّدات الأمواج المرئيّة، ولذلك فهي تمتلك طاقة عالية تمكنها من عبور بعض المواد وتسبب توهج بعض المعادن، وقد تبين بأن الأشعة السينيّة تنتج عندما ينتقل إلكترون من مدار خارجي إلى مدار داخلي بسرعة مصدراً |طاقة| عاليّة هي الأشعة السينيّة.

خواص الأشعة السينيّة :

1. تنتج الأشعة السينية عن ذرات العناصر الثقيلة مثل "الموليبدين" عند إثارتها بطريقة ما.
2. بما أن موجتها قصيرة جداً فهي تستطيع النفاذ من بعض المواد ولكن ذلك يعتمد على أمورٍ عدة مثل: سماكة المادة، وكثافتها، وطاقة الأشعة نفسها.
3. لها نفس خصائص |الضوء| مثل الإنعكاس والغنكسار والتداخل والإنعراج والإنتشار بشكل مستقيم.
4. لا تتأثر الأشعة السينيّة بالحقلين الكهربائي والمغناطيسي ما يعني أنها لا تحمل أي شحنة كهربائيّة.
5. تسبب الأشعة السينيّة تألق بعض المعادن عندما تسقط عليها لأنها تستطيع إثارة ذرات تلك |المعادن|.
6. تستطيع الأشعة السينيّة إنتزاع بعض الإلكترونات من الغازات التي تخترقها فتتحوّل ذرات |الغاز| إلى أيونات وهذا ما يعرف بتأيّن الغازات، فعندما تفقد الذرة أحد إلكتروناتها فإنها تتحوّل إلى ما يسمى أيون موجب، وعندما تكتسب |الذرّة| إلكتروناً أو أكثر فإنها تتحوّل إلى أيون سالب.
7. تؤثّر الأشعة السينية على الأنسجة الحيّة فهي تسبّب تخريباً للخلايا إذا تعرضت لها لوقتٍ طويلٍ فيظهر أثرها على الجلد على شكل |حروق| عميقة وخطيرة ولذلك يجب إرتداء ملابس مدعومة بمادة الرصاص عند التعامل مع هذه الأشعة.

إستخدامات الأشعة السينيّة :

• تستخدم الأشعة السينيّة في مجالاتٍ عديدة وخاصةً في المجال الطبّي ويمكن تلخيص إستخداماتها بمايلي :

1. في المجال الطبّي : تستخدم للكشف عن |الكسور| وتشوّهات |العظام|، وللتحقّق من وجود أجسام غريبة داخل جسم الانسان، كما تستخدم في تعقيم بعض المعدّات والأدوات الطبيّة و في معالجة |الأورام السرطانيّة| أيضاً.
2. في مجال الأمن : تستخدم للكشف عن الأسلحة والمجوهرات والمواد المتفجّرة في المطارات والموانئ.
3. في المجال العلمي : تستخدم في دراسة الجزيئات والمركّبات والبنية البلّوريّة لبعض المواد.
4. في المجال الصناعي : تستخدم لكشف وجود بعض عيوب التصنيع مثل الفجوات والشوائب.
5. في المجال الزراعي : تستخدم لمكافحة بعض الآفات الحشريّة لأنّها تسبب عقم الذكور إذا تعرضوا لها لوقتٍ كافٍ.

لطفاً شارك المقال مع الآخرين .

بقلمي سليمان أبو طافش🔭

  نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الثاني )

نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الثاني )

تتمة لما تحدثنا عنه في مقال سابق عن نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟

من المفارقات الغريبة التي تثير الدهشة وسببتها نظرية النسبية الخاصة مفارقة تعرف بمفارقة التوأمين , فلو ذهب أحد التوأمين برحلة فضائية بسرعة كبيرة جداً وأمضى عاماً كاملاً بتلك الرحلة فإنه عندما يعود إلى الأرض سيجد شقيقه التوأم أكبر منه بعشرات السنين .

ولكن أين هي المفارقة ؟

بما أن الحركة مفهوم نسبي فهذا يعني أن التوأم الذي انطلق بالمركبة الفضائية تحرك بسرعة كبيرة بالنسبة للتوأم الذي بقي على الأرض وكذلك الأمر فإن الذي بقي على الأرض نحرك بنفس السرعة بالنسبة لمن ركب المركبة الفضائية , إذاً من هو الشخص الذي تحرك فعلاً ؟ ومن هو الشخص الذي كبر بسرعة أكبر من الآخر ؟ أسئلة غريبة لن نعرف أجوبتها أبداً .

نتائج أخرى غريبة أظهرتها نسبية أينشتاين الخاصة :

فقد أدت إلى تغيير الكثير من القوانين المعروفة مثل قوانين نيوتن في الميكانيك ولكن عند السرعات الكبيرة فقط وكذلك أعيدت صياغة قوانين الطاقة بما يتناسب مع المفاهيم الجديدة و قد أدت هذه الإعادة إلى اكتشاف أن الجسم غير المتحرك بالنسبة لمرجع ما يمتلك طاقة تسمى الطاقة السكونية ناتجة عن مجرد إمتلاكه لكتلة ما وبأن الطاقة الكلية لجسم متحرك تساوي مجموع طاقته السكونية وطاقته الحركية ومن هنا خرجت معادلة اينشتاين الشهيرة في الطاقة و التي تقول بأن الطاقة الكلية لأي جسم تساوي جداء كتلته بمربع سرعة الضوء .

وبناءً على ذلك ظهر مفهوم جديد يقول بأن الطاقة والكتلة مقداران متكافئان فبالتالي يمكن تحويل الطاقة إلى كتلة كما يمكن تحويل الكتلة إلى طاقة وهذه كانت أساس بناء الطاقة النووية التي تعتمد على انشطار نواة الذرة ما يحوّل جزءاً من كتلتها إلى طاقة .والحقيقة أن التفاعلات النووية سواء كانت تفاعلات انشطار أو تفاعلات اندماج يحدث فيها تحول جزء من الكتلة إلى طاقة .

وكذلك أمكن تحويل الطاقة إلى كتلة باستخدام أجهزة خاصة تسمى المسرعات فعند اصطدام جسيمين دقيقين يحملان طاقة كبيرة لأنهما يسيران بسرعة قريبة من سرعة الضوء فإن جزءاً من طاقتهما تتحول إلى كتلة .

والآن ما هي تطبيقات نظرية النسبية ؟

في الحقيقة تطبيقاتها كثيرة ونحن نستعملها يومياً 

فأحدها هو نظام تحديد المواقع الموجود في الهواتف المحمولة ويعتمد على التواصل مع الأقمار الصناعية التي تسير بسرعات عالية في الفضاء فيجب تطبيق قوانين أينشتاين عليها ولو طبقنا عليها قوانين الفيزياء التقليدية لأظهرت أخطاءً كبيرة في تحديد المواقع فبعد يوم واحد فقط سيكون خطأ تحديد الموقع قريباً من عشرة كيلو مترات .

وهكذا نرى بأن القوانين الفيزيائة المؤكدة اليوم قد تحتاج إلى تعديل في المستقبل بما يتناسب مع الاكتشافات الجديدة وحتى نظرية النسبية بفرعيها النسبية الخاصة والنسبية العامة تحتاج لتعديل بما يتناسب مع الاكتشافات الكثيرة التي تظهر بوتيرة متسارعة كل يوم .

بقلمي سليمان أبو طافش ✍️

  نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الأول )

نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الأول )

ألبرت أينشتاين

العالم الذي صدم العالم وغيرت نظريته النسبية نظرتنا إلى العالم , فماذا تقول هذه النظرية وكيف نشأت وماذا غيرت في مفاهيمنا ؟

بدايةً لا بد من التذكير بنظرية النسبية الأقدم التي تحدث عنها العالم الإيطالي الشهير غاليليو غاليلي قبل مئات السنين عندما انتبه إلى أن الحركة مفهوم نسبي فالجسم الساكن بالنسبة لجسم ما قد يكون متحركاً بالنسبة لجسم آخر وهنا ظهر مفهوم المرجع فلا بد من تحديد المرجع الذي نقيس الحركة بالنسبة له فالشخصان الراكبان في نفس السيارة ثابتان بالنسبة لبعضهما وبالنسبة للسيارة ولكنهما متحركان بالنسبة لشخص واقف على الطريق .

وبعد غاليلو بمئات السنين تنبه أينشتاين إلى المزيد فقد قال بأن الكرة التي يقذفها نحو الأعلى شخص ما يركب في قطار متحرك سيراها تنطلق نحو الأعلى بخط مستقيم ثم تعود إلى نقطة الانطلاق بخط مستيم أيضاً قاطعة مسافة محددة خلال زمن محدد ولكنها بالنسبة لشخص خارج القطار ستبدو قد قطعت مسافة اطول بنفس الزمن .و لو استبدلنا الكرة بشعاع ضوئي  فعندها سيسير الضوء نحو الأعلى بخط مستقيم وإذا انعكس عن مرآة على سطح القطار فإنه سيعود إلى نقطة الانطلاق بخط مستقيم خلال زمن محدد بعد أن يقطع مسافة محددة .

ولكن بالنسبة لشخصٍ يقف خارج القطار فإنه سيرى الشعاع الضوئي يسير بخط مائل بسبب حركة القطار وبما أن الخط المستقيم أقصر من الخط المائل فهذا يعني أن الضوء قطع مسافة أطول بنفس الزمن وبنفس السرعة , فكيف حدث هذا ؟

بعد الكثير من الدراسات وضع اينشتاين مبدأين أساسيين :

الأول :

سرعة الضوء ثابتة بالنسبة لجميع المراجع الثابتة والمتحركة .

الثاني :

يجب تطبيق القواننين الفيزيائية بنفس الصيغة في أي مرجع سواء كان ثابتاً أو متحركاً .

نتيجة لهذين المبدأين ظهرت حقائق ومفاهيم جديدة قد تكون مستغربة لدى الكثيرين ولكن صحتها أصبحت حقيقة مؤكدة , ومن أهمها فكرة أن الزمن نسبي ويختلف من مرجع إلى آخر .فبالعودة إلى تجرة القطار والضوء المرسل فيه نجد أن الضوء قطع مسافتين مختلفتين بنفس السرعة وهذا لا يمكن حدوثه بنفس الزمن أي أن الزمن المقاس حسب المرجع الموجود داخل القطار مختلف عن الزمن المقاس حسب المرجع الموجود خارج القطار ومن هنا يمكن القول بأن الزمن يتباطأ بالنسبة للمرجع المتحرك .وقد استطاع أينشتاين اثبات ذلك رياضياً ثم أثبت أيضاً أن المسافات بالنسبة للمرجع المتحرك تصبح أقصر ولخص نتائجه بعبارتين شهيرتين هما : تمدد الزمن وتقلص الطول .

ولكن هذه المفاهيم الجديدة لا تظهر أهميتها إلا عند التحرك بسرعات كبيرة تقترب من سرعة الضوء التي تعتبر السرعة الحدية التي لا يمكن تجوزها , والتي تختلف من وسط إلى آخر و تبلغ في الخلاء 300 ألف كيلو متر في الثانية .

إقرأ المزيد .....

بقلمي سليمان أبو طافش ✍️

 نظرية الكوانتم ( ميكانيك الكم ) - الجزء الثاني

نظرية الكوانتم ( ميكانيك الكم ) - الجزء الثاني

استكمالاً لما تم ذكره في الجزء الأول من هذه المقالة :

نظرية الكم:

فقد اعتبرت نظرية الكم أعظم نظريات العصر الحديث وذلك لكثرة استخداماتها وتطبيقاتها وتنوع مجالاتها رغم أنها نظرية غامضة وتبدو غريبة وغير منطقية ولكن التطبيقات التي بنيت عليها أثبتت صحتها .

طبيعة الأشياء الدقيقة:

ذكرنا سابقاً أن طبيعة الأشياء الدقيقة التي هي دون مستوى الذرات ( إلكترون , نواة .,  بروتون , فوتون , .... )هي أشياء ذات طبيعة احتمالية يمكن فقط تحديد الاحتمال الأكبر لبعض خصائصها ضمن شروط معينة وقد قام العالم شرودينغر بوضع قانون يصف هذه الطبيعة الاحتمالية وهوقانون ذو طبيعة موجية أي يصف جميع خصائص الموجة دون القدرة على تحديدها .

ثم قام العالم الألماني هايزنبرغ بوضع معادلة سميت باسمه  تبين أنه لا يمكن تحديد جميع صفات الأشياء الكوانتية بوقت واحد وقد سميت هذه المعالدلة أيضاً معادلة الارتياب ( أي نسبة الخطأ )وهي تبين أنه عند تحديد صفة ما فإن احتمال الخطأ في باقي الصفات سيزداد .فمثلاً عند محاولة تحديد مكان الإلكترون في لحظة ما يزداد الخطأ الحاصل في حساب سرعته .وعند تحديد سرعته يزداد الخطأ في تحديد مكانه .لأن محاولة تحديد مكانه ستجعله جسيم وهذا غير دقيق ومحاولة تحديد سرعته ستجعله موجة وهذا أيضاً غير دقيق .

ظواهر جديدة:

ظاهرة أخرى غريبة أظهرتها هذه الأشياء الكوانتية وهي قدرتها على اختراق الحواجز عند إعطائها دفقة صغيرة من الطاقة وقد سميت هذه الظاهرة بظاهرة التاثير النفقي.

حقيقة أخرى ظهرت على السطح وهي حقيقة تفاعلات الاندماج النووي التي تحدث خاصة داخل النجوم وهي سبب حرارتها العالية والمعروف أن طاقة الاندماج النووي تحدث عندما تندمج نواتا ذرتي هيدروجين وتتحولان معاً إلى نواة ذرة الهليوم ولكن المعروف أيضاّ أنَّ نواة الذرة ذات شحنة موجبة ما يعني أن النواتين يجب ان تتنافرا فلا يجب ان تتقاربا إلى حد الاندماج أبداً ولكن نظرية الكم أكدت أنَّه يمكن لهذه النوى أن تمتلك طاقة كافية للتغلب على قوى التنافر الكهربائي وتندمج النواتين معاً ويتحول جزء من كتلتهما إلى طاقة منطلقة وهذا يتفق مع نظرية النسبية لأينشتاين التي تؤكد أن الكتلة و الطاقة مفهومان متكافئان وأنه يمكن تحويل الطاقة إلى مادة أو العكس . 

أهم تطبيقات نظرية الكم :

طاقة الاندماج النووي.

المايكروسكوب الماسح الإلكتروني :

الذي يستخدم قدرة الإلكترونات على اختراق الحواجز( ظاهرة التأثير النفقي ) لرسم صور مجهرية للأجسام دون ملامستها ودون استخدام أي نوع من الأشعة 

تطبيقات ليزرية كثيرة تعمل وفق نظرية الكم .

جميع التطبيقات المعروفة باسم تقنيات النانو تستخدم نظرية الكم وتخضع لقوانينها .

تعتبر نظرية الكم من أنجح النظريات لأنها قادرة على التنبؤ وبدقة عالية بنتائج التجارب العلمية .

بقلمي سليمان أبو طافش✍️