إذاً ماذا يجب أن يكون عليه الحال ؟
يتبع
ما يجب أن يكون عليه الحال هو أن سرعة الضوء يجب أن تكون هي نفسها في كلا الإطارين المرجعيين. ومع ذلك ، في أحد الإطارين المرجعيين ، يتحرك الضوء مسافة أطول من المسافة التي يقطعها في الإطار المرجعي الأخر. هنا الوقت الذي تأتي فيه النسبية. تأتي النسبية هنا لتأكد لنا بأن الضوء يتحرك بالسرعة نفسها في كلا هذين الإطارين المرجعيين. هذا هو ما سوف يجلب لنا كل المتاعب مع الزمن. هذا هو ما جلب لنا المتاعب أيضاً في تجربة قياس سرعة شعاع الضوء من إشارة المرور في المقال الخامس السابق ، وهو التأكيد على أن جميع المراقبين يجب أن يحصلوا على نفس السرعة للضوء.
والآن نعود لتجربة الساعة الضوئية ، المراقبان في كلا الإطارين المرجعيين سوف يقيسان نفس سرعة الضوء. ولكن في الإطار المرجعي الأول ، الإطار المرجعي الذي هو في حالة ثبات بالنسبة للساعة الضوئية ، فإن طول المسار الضوئي أقصر (ببساطة باتجاه الأعلى وباتجاه الأسفل بشكل رأسي عمودي). ونستطيع أن نجزم في الإطار المرجعي الأول بأن المسار أقصر ، ولكننا وبمبدأ النسبية عندنا سرعة الضوء نفسها ، وبالتالي ، سيأخذ الضوء وقتاً أقصر وبالتالي الفترة الزمنية بين الحدثين ستكون أقصر.
في الإطار المرجعي الثاني ، الإطار المرجعي الذي هو في حالة حركة بالنسبة للساعة الضوئية ، فإن طول المسار الضوئي أطول (أيضاً سيكون باتجاه الأعلى وباتجاه الأسفل ولكن بزاوية بشكل قطري). ونستطيع أن نجزم في الإطار المرجعي الثاني بأن المسار أطول ، ولكننا وبمبدأ النسبية عندنا نفس سرعة الضوء ، وبالتالي ، سيأخذ الضوء وقتاً أطول وبالتالي الفترة الزمنية بين الحدثين ستكون أطول.
وهذا ببساطة ما يجب أن يكون عليه الحال. لو أنت قبلت مبدأ النسبية - مبدأ النسبية البسيط الذي يقول أن قوانين الفيزياء بما فيها الكهرومغناطيسية وتنبؤاتها عن الضوء هي نفسها في جميع الأطر المرجعية التي تتحرك بحركة منتظمة ثابتة - إذاً هذا الإستنتاج وهذه النتيجة يجب أن تأتي : الفترة الزمنية بين هذين الحدثين مختلفة في كلا الإطارين المرجعيين.
إتـــســـاع الـــزمـــن أو تـــمـــدد الـــزمـــن.
ما نفعله الآن هنا هو إكتشاف شيئاً ، ليس عن الساعة الضوئية ، وليس حتى عن الضوء ، ولكن شيئاً عن الزمن. الظاهرة التي إكتشفناها هنا تسمى إتساع الزمن أو تمدد الزمن. الزمن يختلف في الأطر المرجعية المختلفة. الساعات لا تقيس الزمن نفسه عندما تتحرك بالنسبة لبعضها البعض. الساعات مازالت ساعات دقيقة للغاية وجيدة جداً. لا يوجد عيب أو شيئ خطأ في الساعات الضوئية عندما تتحرك. هي الساعة نفسها. إنها فقط يُنظر إليها من إطار مرجعي مختلف. إنها لا تقيس زمناً خاطئاً "لأنها تتحرك". إنها تقيس زمناً جيداً جداً ودقيقاً للغاية في كلا الإطارين المرجعيين. إنها فقط تقيس أزمنة مختلفة.
ظاهرة تمدد الزمن ليست عن الضوء ، وليست عن الساعات الضوئية ، إنها عن الزمن نفسه. قياس الزمن ببساطة مختلف بالنسبة للمراقبين المختلفين في الحركة النسبية. الفترة الزمنية بين حدثين ليست كمية مطلقة. إنها شيئٌ يعتمد على وجهة نظرك. نحن مضطرون للتخلي عن فكرة الزمن المطلق ، وقريباً جداً ، فكرة الفضاء المطلق ، لو قبلنا مبدأ النسبية البسيط الذي يقول إن قوانين الفيزياء هي نفسها لكل المراقبين في الحركة المنتظمة الثابتة.
مـــلاحـــظـــة هــــامـــة.
عندما تقرأ كتباً عن النسبية فإنك ستقرأ غالباً عن شرح ظاهرة تمدد الزمن بأن "الساعات المتحركة تتحرك أو تعمل ببطء". هناك شئٌ خطأ في هذه الجملة. إنها ببساطة ليست جملة نسباوية صحيحة إن صح التعبير. خذ وقتاً وفكر في هذه الجملة : الساعات المتحركة تتحرك أو تعمل ببطء. لماذا هذه الجملة ليست جملة نسباوية صحيحة ؟ في الحقيقة ، إنها توحي بأن هناك شيئاً خاصاً في الحركة ، شيئاً خاص في السرعة ، بأن هناك شخصاً لا يتحرك ، بالنسبة له ، ستكون الساعات صحيحة ولن تتحرك أو تعمل ببطء ، وأن هناك شخصٌ أخر ، بالنسبة له ، ولأنه يتحرك ، ستكون الساعات غير صحيحة وتتحرك أو تعمل ببطء. كلام فارغ. لا يستطيع أحد القول ، أنا أتحرك وأنت لا تتحرك ، أو أنت تتحرك وأنا لا أتحرك. هذا هو بيت القصيد من النسبية. إذاً جملة "الساعات المتحركة تتحرك أو تعمل ببطء" هي جملة سخيفة لا معنى لها ، ومع ذلك فإنها تستخدم بكثرة في كتب الفيزياء وكتب النسبية المكتوبة لغير العلماء لوصف ظاهرة تمدد الزمن هذه.
هناك مشكلة أخيرة بالنسبة لفكرة "الساعات المتحركة تتحرك أو تعمل ببطء" أنه قد تجعلك تعتقد بأنك داخل سفينة فضاء تتحرك مسرعةً بجانب الأرض بسرعة عالية جداً وبداخلها ساعة. وأن الساعة تتحرك وتعمل ببطء. ولذلك قد تتخيل بأنه ، وفي إطارك المرجعي ، كل شئ سيبدو لك يتحرك ببطء. ستشاهد عقارب ساعتك تتحرك ببطء ، وأنت تتحرك ببطء أيضاً كما لو كنت تتحرك بالحركة البطيئة كما في الأفلام ، وضربات قلبك ستتباطأ ، وتقدمك في العمر سيتباطأ. كلام فارغ. كل شئ يجب أن يكون عادياً جداً في هذا الإطار المرجعي كما في أي إطار مرجعي آخر. إذا لم يكن كل شئ عادياً في هذا الإطار المرجعي ، فإن الفيزياء ستكون مختلفة في هذا الإطار المرجعي أيضاً. وإن بيت القصيد من النسبية هو أن القوانين التي تحكم الحقيقة الفيزيائية في الكون لا تعتمد على حالة الحركة بالنسبة إليك. بل هي نفسها لكل المراقبين في الحركة المنتظمة الثابتة.
لذلك كل شئ في سياق سفينة الفضاء تلك ، في إطارك المرجعي ، كل شئ ، عقارب ساعتك ، حركتك داخل سفينة الفضاء ، ضربات قلبك ، تقدمك في العمر ، كل هذا سيكون بشكل عادي تماماً. الزمن بالنسبة إليك سيكون ربما مختلفاً عن الزمن هنا في الأرض - وسوف نتطرق لهذا بالتفصيل في المقال القادم - ولكن كل شئ سيكون عادياً تماماً.
كـــلـــمـــة أخـــيـــرة عـــن تـــمـــدد الـــزمـــن.
يتبع