توجد القوي في الطبيعة في اربع صور اساسية وهي قوي الجاذبية والقوي النووية القوية والقوي النووية الضعيفة والقوي الكهرومغناطسية. اذن ففكرة نظرية كل شئ قائمة علي توحيد تلك القوي. في القرن الماضي ظهرت العديد من المحاولات من فيزيائين عظام امثال اينشتين للإتيان بمثل تلك النظرية ولكنها محاولات جميعها باءت بالفشل.
حتي اوائل القرن العشرن اعتقد العلماء ان قوانين كلا من نيوتن في الميكانيكا الكلاسيكية وماكسويل في الكهرومغناطيسية كانت كافية. الا وجود بعض المشكلات التي عجزت تلك القوانين عن حلها مثل تجربة تجربة ميكلسون ومورلي التي تعتبر من أولى الأدلة القوية المعارضة لنظرية الأثير. كذلك ظهور ظاهرة اشعاع الجسم الاسود الي الحاجة الي وجود افكار جديدة تتناول مثل تلك المشكلات.
سنلقي الضوء أولا علي واحدة من اهم النظريات في القرن العشرين. والتي قدمت بصورة مبسطة تفسيرا منطقيا لقوي الجاذبية.
سنلقي الضوء أولا علي واحدة من اهم النظريات في القرن العشرين. والتي قدمت بصورة مبسطة تفسيرا منطقيا لقوي الجاذبية.
تجربة ميكلسون ومورلي
في عام 1886 بدأ ميكلسون ومورلي بتجارب عن انتشار الضوء وسرعته في الفضاء. كانا يعتقدان أنهما يستطيعان تعين هذه السرعة عن طريق تعين سرعة الأرض في مدارها حول الشمس بالنسبة للأثير الذي كان
يعتقد بأنه الوسط الذي يملأ الفراغ، أي موجود في كل مكان مثل الهواء الذي يحيط بنا، بخلاف أن الأثير
يجب أن يوجد في كل الكون ليبرر حركة الضوء في الفضاء.
أثبت نظرية ماكسويل الكهرومغناطيسية أن الضوء ينتشر في الفضاء على صورة أمواج، فهي إذن تحتاج إلى وسط افترض أنه الأثير الحامل للضوء. فكر ميكلسون بأن يثبت وجود الأثير؛ بمقارنة سرعة الضوء المتحرك في إتجاه حركة الأرض بسرعة ضوء يتحرك في اتجاه متعامد مع حركة الأرض، وعندئذ لن يبرهن الفرق بين السرعتين فحسب بل انه سيحدد فعليا سرعة الأرض في مدارها حول الشمس. وقد بنيت هذه التجربة على أساس نظري هو أنه إذا وجد الأثير فإن حركة الأرض فيه تولد تيارا أثيريا معاكسا لسرعة الأرض مثلما تولد المركبة تيارا هوائيا يجري معاكسا لحركتها، فحين تقاس سرعة الضوء على الأرض فإن تأثرها بتيار الأثير يتوقف على حركة الضوء هل هي موازية لحركة الأرض أو معاكسة أم هي متعامدة مع التيار.
تشبه هذه التجربة بسباحين اثنين يسبحان في نهر واحد؛ وفي حين يسبح أحدهما مع النهر ذهابًا وإيابًا، فإن الآخر يبدأ من نفس النقطة الأولى ويسبح في عرض النهر ذهابًا وإيابًا ويقطع نفس المسافة التي يقطعها الأول يقطعها هو وفي نفس الوقت ويتضح من قانون جمع السرعات انه لا يمكن أن يعود السابحان في نفس الوقت لان السابح العرضي يصل أولاً؛ وهذا هو الأمر بالنسبة للضوء أيضًا.
تم إعداد جهاز يقوم على فصل شعاع ضوئي آت من مصدر واحد، وتوجيهه في اتجاهين متعاميدن على أن يكون أحدهما موازياً لمحور دوران الأرض حول الشمس والآخر متعامداً معه. وبهذا الشكل فإن أحد الشعاعين سيستفيد بقدر ما من حركة الأرض فيصير أسرع، أما الثاني فهو متعامد مع حركة الأرض وبالتالي يفترض أن سرعته لن تتغير. بعد ذلك سيعاد دمج الشعاعين مع بعض ويتم إسقاطهما على سطح مقابل، فإذا ما حصل أي تغيير في سرعة أي من الشعاعين فسيؤثر ذلك على شكل الارتسام الخاص بهما على السطح المقابل، ورغم حساسية هذا الجهاز العالية جدا إلا أنه لم يسجل أي فرق بين سرعتي الشعاعين.
كانت هذه خيبة أمل لهما إذا بدا وكأن التجربة فشلت أو ضمت خللاً ما، وأهمل ميكلسون هذه التجربة. لكن ويبدو أنه بعد التحقق من سلامة بناء الجهاز ومعاودة التجربة عدة مرات على يد مختلف العلماء، خرجوا بنتيجة مفادها، بأن سرعة الضوء ثابتة بغض النظر عن سرعة المنبع أو أي سرعة مضافة، ولا علاقة لها بسرعة المراقب، فهي ثابتة في كل الأحوال.
أثبت نظرية ماكسويل الكهرومغناطيسية أن الضوء ينتشر في الفضاء على صورة أمواج، فهي إذن تحتاج إلى وسط افترض أنه الأثير الحامل للضوء. فكر ميكلسون بأن يثبت وجود الأثير؛ بمقارنة سرعة الضوء المتحرك في إتجاه حركة الأرض بسرعة ضوء يتحرك في اتجاه متعامد مع حركة الأرض، وعندئذ لن يبرهن الفرق بين السرعتين فحسب بل انه سيحدد فعليا سرعة الأرض في مدارها حول الشمس. وقد بنيت هذه التجربة على أساس نظري هو أنه إذا وجد الأثير فإن حركة الأرض فيه تولد تيارا أثيريا معاكسا لسرعة الأرض مثلما تولد المركبة تيارا هوائيا يجري معاكسا لحركتها، فحين تقاس سرعة الضوء على الأرض فإن تأثرها بتيار الأثير يتوقف على حركة الضوء هل هي موازية لحركة الأرض أو معاكسة أم هي متعامدة مع التيار.
تشبه هذه التجربة بسباحين اثنين يسبحان في نهر واحد؛ وفي حين يسبح أحدهما مع النهر ذهابًا وإيابًا، فإن الآخر يبدأ من نفس النقطة الأولى ويسبح في عرض النهر ذهابًا وإيابًا ويقطع نفس المسافة التي يقطعها الأول يقطعها هو وفي نفس الوقت ويتضح من قانون جمع السرعات انه لا يمكن أن يعود السابحان في نفس الوقت لان السابح العرضي يصل أولاً؛ وهذا هو الأمر بالنسبة للضوء أيضًا.
تم إعداد جهاز يقوم على فصل شعاع ضوئي آت من مصدر واحد، وتوجيهه في اتجاهين متعاميدن على أن يكون أحدهما موازياً لمحور دوران الأرض حول الشمس والآخر متعامداً معه. وبهذا الشكل فإن أحد الشعاعين سيستفيد بقدر ما من حركة الأرض فيصير أسرع، أما الثاني فهو متعامد مع حركة الأرض وبالتالي يفترض أن سرعته لن تتغير. بعد ذلك سيعاد دمج الشعاعين مع بعض ويتم إسقاطهما على سطح مقابل، فإذا ما حصل أي تغيير في سرعة أي من الشعاعين فسيؤثر ذلك على شكل الارتسام الخاص بهما على السطح المقابل، ورغم حساسية هذا الجهاز العالية جدا إلا أنه لم يسجل أي فرق بين سرعتي الشعاعين.كانت هذه خيبة أمل لهما إذا بدا وكأن التجربة فشلت أو ضمت خللاً ما، وأهمل ميكلسون هذه التجربة. لكن ويبدو أنه بعد التحقق من سلامة بناء الجهاز ومعاودة التجربة عدة مرات على يد مختلف العلماء، خرجوا بنتيجة مفادها، بأن سرعة الضوء ثابتة بغض النظر عن سرعة المنبع أو أي سرعة مضافة، ولا علاقة لها بسرعة المراقب، فهي ثابتة في كل الأحوال.
