سرعة الضوء، ما يجب أن تعرفه عنها.

من أغرب الأشياء في كوننا أنه يحتوي على بعض الثوابت الأساسية. ومن هذه الثوابت سرعة الضوء في الفراغ، وهي لها قيم عديدة لا تتغير بغض النظر عن الظروف التي قد تتعرض لها. سرعة الضوء، هي السرعة التي تنتشر بها موجات الضوء عبر المواد المختلفة، على وجه الخصوص، يتم الآن تحديد قيمة سرعة الضوء في الفراغ بالضبط 299،792،458 مترًا في الثانية.

ما يجب أن تعرفه عن سرعة الضوء

• تعتبر سرعة الضوء ثابتًا أساسيًا للطبيعة أهميتها أوسع بكثير من دورها في وصف خاصية الموجات الكهرومغناطيسية. إنها بمثابة السرعة المحددة الوحيدة في الكون، كونها الحد الأعلى لسرعة انتشار الإشارات وسرعات جميع جزيئات المواد. في معادلة النسبية الشهيرة، (E = mc2)، وتعمل سرعة الضوء (c) كثابت التناسب، حيث تربط المفاهيم المتباينة للكتلة (m) والطاقة (E).
• منذ العصور القديمة، سعى الفلاسفة والعلماء إلى فهم الضوء بالإضافة إلى محاولة تمييز خصائصه الأساسية (أي أنه يتكون من جسيم أو موجة، وما إلى ذلك)، فقد سعوا أيضًا إلى إجراء قياسات محدودة لسرعة انتقاله. منذ أواخر القرن السابع عشر، كان العلماء يفعلون ذلك، وبدقة متزايدة.
• ينتقل الضوء بسرعة ثابتة تبلغ 1،079،252،848.8 (1.07 مليار) كيلومتر في الساعة، وقد يصل ذلك إلى 299،792،458 م / ثانية، أو حوالي 670،616،629 ميل في الساعة. ولتوضيح هذا المنظور، إذا كنت تستطيع السفر بسرعة الضوء، فستتمكن من الإبحار حول العالم حوالي سبع مرات ونصف في ثانية واحدة. وفي الوقت نفسه، فإن الشخص الذي يطير بسرعة متوسطة تبلغ حوالي 800 كم / ساعة (500 ميل في الساعة)، يستغرق أكثر من 50 ساعة ليلف حول الكوكب مرة واحدة فقط.
• يأتي أول حديث معروف عن سرعة الضوء من خلال الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو، الذي صاغ خلافه مع العالم اليوناني  إيمبيدوكليس. وكان الجدال بين إيمبيدوكليس و ارسطو في نظرية سرعة الضوء ان الاول يدعي ان سرعة الضوء تأخذ بعض من الوقت في حركتها في حين ان الثاني يصر ان الضوء يتحرك على الفور.
• حتى القرن السابع عشر، كان العلماء غير متأكدين مما إذا كان الضوء ينتقل بسرعة محدودة أم على الفور. من أيام الإغريق القدماء وصولاً إلى العلماء المسلمين في العصور الوسطى وفي أوائل العصر الحديث، دار الجدل ذهابًا وإيابًا بهذا الشأن ولم يحسم حين ذاك.

هل سرعة الضوء مستمرة؟

• عندما يمر الضوء عبر بعض الوسائط، مثل الماء، فإنه يتباطأ إلى حد كبير. في حالة الماس، يتم قطع سرعته بأكثر من 50 في المائة. ولكن وفقًا لنظرية النسبية الخاصة لآينشتاين، يُقال أن سرعة الضوء في مجموعة الفضاء الخالي هي نفسها بالنسبة لجميع الثوابت وتكون أقل بقليل من 300000 كم / ثانية.
• هذا أمر غريب بلا شك، حيث يتم قياس كل سرعة أخرى بالنسبة لشيء آخر. على سبيل المثال، يمكن أن يتحرك القطار بسرعة 150 كم / ساعة بالنسبة لشخص ما على منصة، ولكن بالنسبة لركاب القطار، فإن سرعته تساوي صفرًا تقريبًا. إن سرعة الضوء ليست سرعة عادية، ولكنها ثابتة عالمية تنبثق من قوانين الفيزياء.
• على وجه التحديد، إنها السرعة التي تنتقل بها الموجات الكهرومغناطيسية عبر فراغ الفضاء – ويمكن توقع قيمتها من خلال المعادلات التي توحد فهمنا للكهرباء والمغناطيسية، كما اكتشفها قبل 150 عامًا الفيزيائي وعالم الرياضيات الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل.
• في القديم منذ أن طور آينشتاين نظريته، أثبت أن كل استنتاجه صحيح. ولكن ماذا لو كان افتراضه بأن سرعة الضوء في الفراغ ثابتًا خاطئًا منذ البداية؟ هذا سؤال طرحه جواو ماجويجو من إمبريال كوليدج لندن في عام 1998.
• اقترح ماجويو أنه من أجل حل واحدة من أكبر مشاكل الفيزياء، تسمى “مشكلة الأفق”، قد نضطر إلى تحدي فكرة أن سرعة الضوء ثابتة. تنص المشكلة على أن الكون وصل إلى درجة حرارة موحدة قبل وقت طويل من أن الفوتونات الحاملة للطاقة التي تسافر بسرعة ثابتة كان لديها الوقت للوصول إلى جميع أركان الكون المتسع.
• التفسير الأكثر قبولًا لمشكلة الأفق هو شيء يسمى التضخم. يقترح أنه بعد الانفجار العظيم، كانت درجة الحرارة متساوية قبل أن يمر الكون بمرحلة سريعة من التوسع. لكن نظرية التضخم لا تتوافق جيدًا مع العديد من الفيزيائيين، ويرجع ذلك أساسًا إلى عدم قدرة أي شخص على تفسير سبب بدء التضخم ولماذا توقف.

أقرا أيضا : سرعة الإلكترون