ماذا سيحدث لو كانت سرعة الضوء أقل بكثير؟

بالعربي/ إذا كان الضوء يسير ببطء شديد ، فستحدث أشياء غريبة.

الضوء هو أسرع شيء يتحرك في الكون. إذن ماذا سيحدث إذا كانت سرعة الضوء أبطأ بكثير؟ 

في الفراغ ، تبلغ سرعة الضوء حوالي 186 ألف ميل في الثانية (300 ألف كيلومتر في الثانية). إذا كانت الطلبات من حيث الحجم أبطأ ، فسوف يلاحظ البشر على الفور. 

يمكن لأي لاعب تجربة هذا السيناريو الافتراضي في لعبة كمبيوتر أنشأها جيرد كورتيماير ، مدير التطوير التعليمي والتكنولوجيا في ETH Zurich ، وهي جامعة للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في سويسرا ، وزملاؤه. في اللعبة ، يمكنك رؤية التأثيرات الغريبة لتغيير الألوان والسطوع ، وحتى التغييرات في الأطوال المدركة للأشياء ، والتي قد تنتج عن سرعة أبطأ بكثير للضوء.

حتى في أسرع سرعاتنا ، يكون البشر بطيئين مقارنة بالضوء.

قال فيليب تان ، عالم الأبحاث في MIT Game Lab ، لـ Live Science: “أسرع ما يسافر به أي إنسان هو 0.0037٪ من سرعة الضوء ، ويجب أن تكون في مركبة فضائية من نوع ما للوصول إلى هذه السرعات”. 

لكن من خلال إجراء تجارب فكرية ، قرر الفيزيائيون أن أشياء غير عادية ستحدث إذا تمكن البشر من السفر بسرعة تقترب من سرعة الضوء ، كما قال كورتيماير ، وهو أيضًا أستاذ الفيزياء المشارك في جامعة ولاية ميتشيغان. وفقًا لنظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين – التي تشرح كيف تؤثر السرعة على الكتلة والزمان والمكان – فإن الوقت سيتباطأ ، وسنقوم بقياس الأجسام على أنها أقصر عندما نتجاوزها وسيصبح تأثير دوبلر مرئيًا للضوء ، من بين تغييرات أخرى . 

ستحدث هذه التغييرات نفسها إذا تباطأ الضوء بدلاً من تسريع البشر. في كلتا الحالتين ، كنا نتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء.

سرعة أبطأ للضوء

بينما كان كورتماير يعمل كأستاذ زائر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ابتكر هو وتان وزملاؤه في MIT Game Lab لعبة كمبيوتر لتوضيح كيف سيكون شكل العالم إذا كانت سرعة الضوء بطيئة بدرجة كافية بحيث تكون النسبية الخاصة ملحوظة في الحياة اليومية. في اللعبة ، التي تم إصدارها في عام 2012 وتسمى ” سرعة أبطأ للضوء ” ، يتحكم اللاعب في شخصية تجمع الأجرام السماوية الشبيهة بكرة الشاطئ. في كل مرة تجمع فيها الشخصية واحدة من الأجرام السماوية المائة ، تتباطأ سرعة الضوء. 

في الواقع ، لن تبطئ سرعة الضوء الطريقة التي تعمل بها في اللعبة. لا تتغير سرعة الضوء في الفراغ أبدًا وهي ثابتة لكل مراقب. ومع ذلك ، فإن سرعة الضوء تتغير اعتمادًا على المواد التي يمر بها ، لكن هذا لا يغير تأثيرات النسبية الخاصة ، أو كيف نتصورها ، كما قال كورتماير.

ومع ذلك ، إذا تمكنا من مشاهدة النسبية الخاصة ، فسنلاحظ تغيرات في الألوان والوقت والمسافة والسطوع ، وقد قام الفريق بدمج هذه التأثيرات في اللعبة.

يتغير اللون

عندما تقترب سرعة الحركة البشرية من سرعة الضوء ، يصبح شيء يسمى تأثير دوبلر النسبي محسوسًا. لفهم هذا ، تذكر أن الضوء يعمل كجسيم وموجة . كموجة ، تتميز بطول موجة ، أو المسافة من القمة إلى القمة ، والتي تحدد لونها ، وترددها ، أو عدد القمم التي تمر في وقت معين. 

على غرار الطريقة التي ، وفقًا لتأثير دوبلر ، فإن الاقتراب من مصدر الصوت يجعل تردده ، أو درجة صوته ، يبدو أنه يزداد مع وصول قمم الموجة إلى أذنك بشكل أسرع وأسرع ، والتحرك نحو مصدر الضوء يجعل طول الموجة يبدو أقصر ، مما يؤدي إلى إزاحة قال Kortemeyer إن اللون الظاهر للضوء باتجاه النهاية الزرقاء والبنفسجية للطيف اللوني. من ناحية أخرى ، فإن الابتعاد عن كائن ما ، يغير لونه الظاهري نحو النهاية الحمراء للطيف. قال كورتيماير ، باختصار ، “الشيء القادم إليك يبدو أكثر زرقة ، أو أن الشيء الذي يبتعد عنك يبدو أكثر احمرارًا”. 

التغييرات في الوقت والمسافة

ربما يكون أحد أشهر تأثيرات النسبية الخاصة هو أنه بالنسبة للإنسان الذي يتحرك بالقرب من سرعة الضوء ، فإن الوقت يتباطأ. في هذا السيناريو ، فإن الشخص الذي يتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء يتقدم في العمر بشكل أبطأ. يسمى هذا التأثير بالتمدد الزمني . الإعلانات

قال تان في اللعبة ، “من الناحية الفنية ، أنت تعاني من تمدد الوقت ؛ ولكن بدون وجود شيء لمقارنته به ، فهذا لا يعني أي شيء حقًا”. قال تان إن تمدد الوقت قد لا يكون ملحوظًا أثناء المباراة ، ولكن في النهاية ، يرى اللاعبون شاشة تخبرهم أن الوقت الذي مر عليهم أقل من الوقت المنقضي على الساعة الثابتة. يحدث تمدد الوقت ، مثل التأثيرات الأخرى للنسبية الخاصة ، أثناء اللعبة لأن شخصية اللعبة تتحرك بالقرب من سرعة الضوء.

تأثير آخر للنسبية الخاصة هو أن أطوال الأجسام التي تتحرك بالقرب من سرعة الضوء – أو الأجسام الثابتة عندما تتقدم عليها بسرعة تقترب من سرعة الضوء – تقصر. وهذا ما يسمى انقباض الطول. قال كورتماير إن التأثير معقد. قال كورتيماير إن الأجسام التي تقترب من سرعة الضوء قد تتعرض لتقلص في الطول وقد تكون أقصر ، وفقًا للقياسات التي أجراها مراقب ثابت ، لكنها ستظهر في الواقع لفترة أطول لعيون ذلك الشخص بسبب تأثير آخر للنسبية الخاصة يسمى تأثير وقت التشغيل. . 

على سبيل المثال ، لنفترض أن دراجة تتجه نحوك. الضوء من مقدمة الدراجة له ​​مسافة أقصر للوصول إلى عينيك من الضوء من الجزء الخلفي من الدراجة. نتيجة لذلك ، ترى الجزء الأمامي من الدراجة كما كان مؤخرًا والجزء الخلفي من الدراجة كما كان في الماضي ، عندما كانت الدراجة بعيدة. قال Kortemeyer “هذا بشكل عام يجعل الدراجة تبدو أطول”. في بعض الأحيان ، يمكن لهذا التأثير نفسه أن يجعل الكائنات تبدو مشوهة. 

بمعنى آخر ، إذا كانت سرعة الضوء أبطأ بكثير ، فقد تبدو الأجسام التي تتحرك بالقرب من هذه السرعة أطول و / أو ملتوية للمراقبين الثابتين.

التغييرات في السطوع

عندما تمشي تحت المطر ، قد تلاحظ أنك تصبح أكثر رطوبة في الأمام منها في الخلف. عندما تمشي في المطر ، تواجه المزيد من قطرات المطر أكثر مما ستقف ساكنًا ، لكن الجزء الأمامي منك يحمي ظهرك من قطرات المطر الإضافية. قال كورتيماير إن شيئًا مشابهًا سيحدث إذا كنت تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء. 

ذلك لأن الضوء يتصرف أحيانًا كمجموعة من الجسيمات ، تسمى الفوتونات ، والتي تشبه قطرات صغيرة من الضوء. أثناء تحركك نحو كائن في لعبة الكمبيوتر ، يبدو أكثر سطوعًا مما يبدو عليه عندما تكون واقفاً ثابتاً ، لأنك تمشي داخل فوتوناته. هذا يسمى تأثير الكشاف.

السيد تومبكينز في بلاد العجائب

لم يكن Kortemeyer و Tan أول من تخيل عالمًا بسرعة أبطأ للضوء. في عام 1939 ، نشر الفيزيائي جورج جامو كتابًا مصورًا بعنوان “السيد تومبكينز في بلاد العجائب” ، حيث يركب شخصية العنوان دراجة عبر مدينة ذات سرعة بطيئة من الضوء ويختبر تأثيرات نسبية. قال كورتماير إن أينشتاين “أحب حقًا ذلك الكتيب الصغير”. 

ما الذي قد يعتقده الفيزيائي العظيم عن “سرعة أبطأ للضوء”؟ “ربما جعله الفضول يلعب في المقام الأول ، لأنه إذا كان من الممكن تصديق المؤرخين ، فقد سأل بالفعل في سن 16 عما ستراه إذا كنت تركب شعاعًا من الضوء – وهو بالطبع لا يمكنك لكن في اللعبة ، يمكنك الوصول إلى سرعة الضوء تقريبًا “. “ولكن بعد ذلك ، أعتقد أنه كان سيلعب لعبة الفيديو حتى يمرض الحركة بشكل ميؤوس منه – يظل معظم الفيزيائيين مرحين.”

المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com