علم الفلك

التجارب العلمية التي أجريت لقياس سرعة الضوء

2006 موسوعة علم الفلك والفضاء2

شوقي محمد صالح الدلال

KFAS

علم الفلك

تساوي القيمة الحديثة لسرعة الضوء والأشعة الكهرومغنطيسية بأطوال موجاتها المختلفة كما أقرها الإتحاد الفلكي الدولي عام 1976 : 299792428 متراً/ ثانية.

ويرمز لها بـ  c، وتستخدم للأغراض العادية القيمة التقريبية 300000 كيلومتر/ ثانية (108 × 3 م/ثا).

أجر غاليليو عام 1600 المحاولات الأولى لقياس سرعة الضوء ، وقبل ذلك كان معظم العلماء يتوقعون أن تكون سرعته لا نهائية ، ولقياس سرعة الضوء وقف غاليليو ومساعد له على مسافة كيلومتر واحد تقريباً من بعضهما حاملين فانوسين كمصدر للضوء.

 

وعندما يرى المساعد وميضاً من فانوس غاليليو يقوم هو بفتح غطاء فانوسه لفترة قصيرة ، وقد حاول غاليليو قياس الزمن بين فتح فانوسه ورؤية الضوء القادم من الفانوس الآخر.

وبالطبع لم تنجح التجربة وذلك لأن زمن الاستجابة بين ما يراه الإنسان وما يقوم به من حركة يقل بأكثر من عشرة آلاف ضعف عن الزمن الذي يستغرقه الضوء للانتقال بين الفانوسين .

أما التجربة الأولى الناجحة لقياس سرعة الضوء فقد أجراءها أوليه رومر (Ole Romer) عام 1676 ، فقد قام رومر بقياس زمن عبور واحتجاب الأقمار الغاليلية للمشتري ولاحظ تغيراً في الزمن الذي حسبه في قياس سابق .

 

أدرك رومر أن ذلك يعود إلى أن الأرض والمشتري قد غيرا من موقعيهما في مدارهما حول الشمس، وأن الاختلاف في زمن القياس يعود إلى الاختلاف في المسافة بين المشتري والأرض في الحالتين ، وباستخدام هذه الطريقة وجد رومر أن سرعة الضوء تساوي 240000 كيلومتر/ ثانية.

وفي عام 1849 أجرى هيبوليت فيزو (Hippolyte Fizeau) أول تجربة مخبرية لقياس سرعة الضوء ، فقد أسقط فيزو حزمة من الضوء على مرآة تقع على مسافة 9 كيلومترات منه.

وتمر الحزمة المنبعثة والمنعكسة بين "أسنان" قرص مسنن دوار ، فعندما تكون السرعة الدورانية للقرص بطيئة نسبياً – تمر حزمة الضوء المنعكسة من الفتحة نفسها التي مرت من خلالها في طريقها إلى المرآة ؛ ولذا يمكن رؤيتها.

 

وعندما تزداد سرعة دوران القرص إلى حد معين فإن الحزمة المنعكسة لا تمر من الفتحة نفسها التي عبرت منها ، ولكنها تصطدم بالسن الذي يعقب الفتحة ، ولذا لا يمكن رؤيتها .

وبزيادة سرعة دوران القرص إلى قيمة أكبر يمكن رؤية الحزمة المنعكسة ثانية ، ولكن هذه المرة بعد مرورها من الفتحة التي تعقب الفتحة الأولى.

استخدم فيزو قرصاً له 720 سناً ، ويدور بسرعة 1500 دورة/ ثانية ، وبذلك قاس الزمن اللازم للضوء لقطع مسافة الذهاب والعودة (الزمن بين فتحتين متعاقبتين).

 

ومنه حسب سرعة الضوء ووجد أنها تساوي 3150000 كيلومتر/ ثانية ، وعندما جعل فيزو جهازه أكثر دقة وجد أن الضوء المار بالماء المتحرك له سرعة أكبر عندما يكون في اتجاه جريان الماء!.

وفي عام 1853 وجد ليون فوكولت (Leon Foucault) أن سرعة الضوء في الماء أقل من قيمتها في الهواء ، وقد أدت مثل هذه التجارب إلى التنبؤ بتغير سرعة الضوء عند قياسها في اتجاه حركة الأرض وفي الاتجاه المعاكس .

وفي عام 1887 أجرى العالم الألماني – الأمريكي ألبرت مايكلسون وعالم الكيمياء الأمريكي إدوارد مورلي تجربتهما المشهورة لقياس سرعة الضوء في اتجاه حركة الأرض وفي الاتجاه المعاكس لها (انظر Michelson – Morley Experiment).

 

وأدى فشل وجود اختلاف في هذه السرعة إلى فرضية ثبات سرعة الضوء وعدم اعتمادها على حركة الهيكل العطالي للراصد ، وقد قاس مايكلسون في زمن لاحق (1926) سرعة الضوء ووجد القيمة : 299796 كيلومتراً/ ثانية ، وذلك باستخدام طريقة مشابهة لتلك التي استخدمها فيزو ، ولكنه وضع مرآة ينعكس منها الضوء على مسافة 35 كيلومتراً .

ولثبات سرعة الضوء تبعات غاية في الأهمية في علم الفلك، فنحن نرى الأجرام السماوية في السماء في اللحظة التي انطلق منها الضوء في اتجاهنا ، فالجرم السماوي الذي يقع على مسافة 5 سنوات ضوئية – نراه كما كان قبل 5 سنوات.

وعند النظر إلى الأجرام السحيقة في الفضاء التي تقع على مسافة 12 بليون سنة ضوئية ، على سبيل المثال ، فإننا نرى في الواقع بداية نشوء الكون .

مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪المادة السلبية.. أسرع من إيقاع الضوء والزمن
.أحمد مغربي طبيب ومترجم وكاتب متخصص بالموضوعات العلمية، لبنان
هل يمكن السفر بأسرع من الضوء؟ إذا كان إيقاع الزمن يسير بسرعة الضوء، وفق نظرية آينشتاين عن النسبية، ألا يكون التحرك بسرعة الضوء أو أكثر سفراً في الزمن أيضاً؟ أليس بموجب معادلة آينشتاين الشهيرة عن المادة والطاقة E=a.mc2 تتبدد المادة وتتحوّل إلى طاقة صرفة عندما تصل إلى التحرّك بسرعة الضوء، فكيف يمكن التنقل أسرع من الضوء من دون حدوث ذلك؟
 يألف عُشاق السينما أفلاماً عن آلة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪جسور مدينة كونيجسبيرغ: لغز أثمر ولادة فرع رياضياتي جديد
أحمد محمد جواد الحكيم باحث وأكاديمي في علم الرياضيات
تتسم معظم الألغاز التي يتناقلها الناس عادة بالبساطة، وتسعى إلى تحقيق المتعة والتسلية والترفيه واختبار القدرات العقلية للفرد، من خلال التحدي والإثارة. لكن مع بساطة هذه الألغاز فقد استحوذ قسم منها على اهتمام بعض علماء الرياضيات، الذين احتاجوا من أجل حلها إلى نهج جديد من التفكير العقلي يعتمد كثيراً على الحدس وقوة التمثيل البياني لهذه الألغاز، بدلا من الطريقة الاستنتاجية المنطقية.
ومن ... (قراءة المقال)