مجلة ضوء الفيزيائية

النــادي الفلكــي Group Physics Astronomy Club العــــدد الأول مجــلة ضــوء الفيــزيائية 2023

مجلة ضوء الفيزيائيةقال تعالى: َاب" (الزمر: 9( ْب ُوا اَْل ْول ُ ُ أ ََذكر َت َ ُم َون إِ  َا ي َ ْعل ِذ َ ين َ ي َ ُم َون َوال َ ْعل ِذ َ ين ي َِوي ال َ ْست ُلْ َهلْ ي "ق بسم االله الرحمن الرحيم وعلى اسمه نستعين، وصل االله على نبينا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين هذه المجلة تهتم بالعالم الفيزيائي الجميل، تهتم باصول علم الفيزياء من النظريات و التجارب، كما تهتم بتوابعه من تطلبيقات مثل الأرصاد و الفلك و الفيزياء الطبية. الفيزياء ما هي إلا تفسير للواقع الذي نعيشه؛ لنفهمه وندركه. خلق االله سبحانه وتعالى هذا الكون ووضع فيه قوانينه وتفاصيله وأمرنا بالتفكر والتعلم والاستكشاف، وللفيزياء وأقسامها الدور الكبير في تحقيق ذلك. فمن منطلق نشر العلم والاستفادة والإفادة خرجت هذه المجلة البسيطة التي تحتوي على بعض تفاصيل هذا العلم الشيق. فتحية شكر وإجلال وتقدير لكل من ساهم وشارك في إنجاح وإخراج هذا العدد، ودعوة لكل صاحب اهتمام بهذا العلم للمشاركة في إعداد الأعداد القادمة. وما هذا إلا توفيق من رب العباد سبحانه جلت قدرته 1

2 مجموعــة الفيزيــاء الطلابيــة: هــي واحدة من أهـم المجموعات التابعة لجماعة العلوم بكلية العلوم بجامعة السلطان قابوس تـــأسست عــام 2001 م. تجمـع مجموعــة الفيزيــاء الطلبـة المهتمــين بالعلــوم الفيزيائيــة، حيث تمنحهم فرصــة لمشاركــة هــذه المعرفة وتنميتهـا عن طريق الفعاليات والأنشطة التي تنظمهــا المجموعة والتي تربط الفيزياء بالمجتمع كتقديم الورش والمحاضرات والحلقات العلمية المختلفة للمجتمع الجامعي والخارجي. رؤيــة المجموعــة: نطمــح ونسعى فـي أن تكون مجموعة الفيزياء الطلابية مصدر إلهام للطلبة والأعضـاء ونسعــى لتحقيـق تأثير إيجابـي علـى المجتمع مـن خلال تعزيز الفهم والشغف بالعــلوم الفيزيائيــة وتوجيـه الطلاب نحو المعرفة وتشجيعهم على استكشاف متعة الفيزياء. Physics Group

3 ما هو الضوء؟ شخصية علمية - البيروني عوالم صغيرة وقوى كبيرة عرض فني خاص للأرض طنين كوني منتظر تجربة: قطرة الزيت ثابت بلانك 01 02 03 04 05 06 07 المـــواضيـــــع إشـــراف: مجموعة الفيزياء فريق التحرير: المختار السعيدي الأيهم ألبوسعيدي منار الخروصية وصال الهنائية حمود الحارثي الزهراء العريمية رقية المعشنية التصميم: مروة المعمرية التدقيق العلمي: د. محمد الزين د. هشام وداعة االله التدقيق اللغوي: أحمد الكندي فــريــق العمـــل:

4 مــا هــو الضــوء؟ منار الخروصية - طالبة فيزياء كـان مـن المعـروف فـي القرنين السابـع عشر والثامـن عشر، أي فـي عصـر نيوتن، أن الضـوء عبــارة عـن تيار مـن دقائـق يطلق عليهــا جسيمـات، لكـن كـان للفيزيائــي كرستيــان هوجينــز المعاصـر لنيوتن رأي مخالف حيث قـال: أن الضوء عبارة عن موجات تنتقل عبـر الأثير. فسرت ِكلتــا النظريتان خصائص الضــوء مثــل الانعكاس والانكسار، لكــن الفارق بينهما هــو سرعــة الضوء فــي الأوساط مختلفة الكثافة الضوئية و التــي تعرف بنسبة سرعة الضـــوء في الفراغ الـى سرعته في الوسط: حسب نظرية الجسيمات فإن سرعة الضوء تكون أكبر في الوسط الأعلى كثافة لكن في نظرية الموجات تكون سرعته أعلى في الوسط الأقل كثافة.في ذلك الوقت لــم تكــن هنالك وسيلة لقياس سرعــة الضــوء، ولكــن لوحظ اختلاف فــي السلــوك، فعندمـا يعبر الضوء حافة حادة فإنه ينتج ظلا ذا حافة حادة بصورة مماثلة لسلوك الجسيمات التي تنتقل في خطوط مستقيمة؛ بينما مـن المعروف أن الموجات تنثني أو تحيد قليلا، بناء على هذا بقيت نظرية الجسيمات سائدة حتى بداية القرن التاسع عشر. فـي بداية القرن التاسع عشر أجرى الإنجليزي توماس يونج تجربته الشهيرة المعروفة باسـم ُحــادي اللون وشاشة تحتوي على شقّين تجربة الشق المزدوج، حيث أحضر يونج مصدر ضوء أ ضيقين وشاشة أخرى لاستقبال الضوء، فإذا كان الضوء عبارة عــن جسيمـــات سيظهـر خطــان متوازيـــان علــى الشاشــة (1 ،( بصورة مشابه لإطلاق مجموعة مــن الكرات نحـو الشاشة حيث إن بعض الكـرات سيصطدم فــي الحاجز ويرتد والبعـض سيمـــر مــن أحــد الشقين نحــو الشاشة دون أن يصطــدم فــي الحــاجز؛ أمــــا إذا كــان الضــــوء عبـــــارة عــن موجــــة ستنحنــي الموجـــــة أثنــاء عبورهــا الشقيــن وسيعمــل كــل شـق كمصــدر ضوئـــي جـديد(2 ،(فــإذا تقابلت موجتان حيث تتطابق القمم مع القمم والقيعان مــع القيعان حصلنــا على موجة محصلة ذات قمم أعلـى وقيعان أعمق، ويعرف هذا بالتداخل البناء وفـي الشاشة سينتج عنــه مناطق مضيئة؛ أمــا إذا تقابلت القمم مــع القيعــان ستلغــي الموجتان ً بعضهمــا وسيكون التداخل هداما وسينتج عنــه مناطق معتمة فـي الشاشة وكانت نتيجــة

5 التجربة بالضبط مثـل سلــوك الموجــات، وهــو تناوب لمناطق مضيئة ومعتمة علــى الشاشــة لــم يتم الأخذ بنتيجة هــذه التجربة بصــورة إيجابية بــل قوبلت باستخفاف إلــى أن قــام ليــون فوكولت بإجراء تجربة لقياس سرعة الضوء، حيث وجد أن سرعة الضوء تكون أقل في الماء (الأكثر كثافة)عن سرعته في الهواء (الأقل كثافة) عكس تنبؤات نيوتن (نظرية الجسيمات). كــانت نتائج هذه التجارب هــي الحسم لنظرية الموجات،و لكــن ما الذي يتذبذب فــي موجات الضوء؟ توصـل الفيزيائي الأسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل فـي ستينات القرن التاسـع عشر أن الضــوء هــو موجــات كهرومغناطيسيــة تتكون مــن مجالين متغيريــن ومتعامديـن أحدهما مغناطيسي والآخر كهربائي، وبهذه الصورة اكتملت نظرية الموجات للضوء وأصبحت طبيعة الضوء معروفة وواضحة لعشرات السنين. إذ ان العلاقة بين الطول الموجي للموجة (λ (وتررددها (ν (وسرعتها تعطى بالقانون: c = λ * ν حيث السرعة (c (هي سرعة الضوء في الفراغ. نجاح نظرية الموجات على نظيرتها لم يستمر لفترة طويلة؛ ففي عام 1900م توصل الألماني مــاكس بلانك أثنــاء دراستـه لإشعاع الجسم الأسود وإيجاد حــل للكارثة فوق البنفسجية- التــي تفيد بــأن الجسم الأسود المثالــي يصــدر إشعاعا ذا قــدرة لا نهائية فـي حالــة التــوازن الحراري - أن الطاقــة المنقولة بين الإلكترونـات فــي الــذرات والموجات الكهرومغناطيسيــة مكممة وتُعطى بالعلاقة التالية: E=hν ِف باسم ثابت بلانك و ν هـو التردد، ولكـن كانت في نظره لاتزال حيثh ُ هو ثابت كوني عر الكهرومغناطيسية تملك نطاقا متصلا من الطاقة.

6 بعـــدها بمــا يقارب الخمس سنـوات أدرك أينشتاين أثنــاء دراستــه للتأثير الكهــروضوئي أن المــذبذبات لا تعطي الطـــاقــة لموجـــات الضــوء علــى كمــات منفصلة فحسب بــل إن هــذه الموجــات الكهــرومغناطيسيــة تحمــل نفـس طاقــة بلانك المكممــة أيضً ــا، بحيث تتركز فــي حزم صغيرة أطلق عليها لاحقا اسم فوتونات، وهكذا تـم استعادة نظرية الجسيمات للضــوء. لفهم استنتاج أينشتاين سأشرح بصورة بسيطة ماهو التأثير الكهروضوئي. لوحظ في نهاية القرن التاسع عشر أن شعاع مــن الإلكترونات يتولد عنــد سقــــوط الضــوء علــــى سطــح فلــز وعنـــــد زيــــادة شـدة الإضـاءة يزداد عــــدد الإلكترونــات الناتجــة لكــن ســرعة انطلاقهــــا تظـــــل ثابتة عنـد استـخدام نفس مصـدر الضوء (طول موجي واحد) . هــذه النتيجة لــم تكــن تتوافق مـــع التنبؤات النظريـة التـي تقــول: إن زيــادة شــدة الإضــاءة سيؤدي إلــى سقوط طاقة أكثر علــى سطح الفلز مـما يكسب الإلكترونات طاقة أكبر تسمح بــانطـلاقـهـــا بـسرعـــة أعـلــى؛ بـالــمـقــابــل لــوحـظ أيـضــا أن استخــدام ضــوء ذا تــردد أعـلــى (طول موجي أقصر)سينتج عنه إلكترونات ذات سرعة أعلى. فسر أينشتاين هذه النتائج، أن الضوء ليس موجة مستمرة، لكنـه يتكون مــن حـزم صغيـرة (فوتونـات) ذات طــاقة محـــددة، تعتمد علــى التـردد فكـل مــرة تمتص هـــذه الفوتونات بواسطة الإلكتــرون تكسبه الطاقـة نفسها الـتـي يمتلكهــا ، وزيــادة شدة الإضــــاءة تعني زيــادة عـدد الفوتــونـــات ذات التردد نفسه التي تمتـص بواسطــة الإلكترونات وبالتالي زيادة عدد الإلكترونات المثارة. لـم تكن هـذه هــي الظاهــرة الوحيدة التي تثبت الطبيعة الجسيمية للضــوء، حيث توصــل آرثر كومبتــون عــن طريــق التجربــة أن التفاعــل بين الأشعــة السينيــة(x (والإلكترونــات(تــأثيــر كومبتون ) لا يمكن تفسيره إلا عن طريق الاقرار بالطبيعة الجسيمية للضوء.

7 إذا ما هو الضـوء؟ لدينا تجارب لا جدال فيها تثبت أن الضوء عبارة عن موجات، وتجارب أخـرى تقول: إن الضـوء عبارة عن جسيمات، وكما قال أينشتاين: "وبذلك فهناك نظريتين للضــوء وكلاهما أساس لا غنى عنه.. بلا أي رابطة منطقية" فلم يبق غير دمج النظريتين في مفهوم ُ جــديــد عــرف بازدواجية الموجة-الجسيم، حيث إن النظريتين تكمــلان بعضهمــا البعـض فــي تفسير جميــع ظواهر الضــوء، لكــن مــع ذلك لا يمكن أن يتصرف الضوء كموجة وجسيم فـي الوقت ذاته.

8 لعلم الفيزياء العديد من الأقسام والفروع وتوابعها الأقسام الرئيسة للفيزياء: الفيزياء الكلاسيكية: حركة الأشياء العينية والتفاعلات بينها. وتشمل دراسة الميكانيكا والديناميكا الحرارية والكهرومغناطيسية والبصريات. الفيزياء الحديثة: سلوك المادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري. وتشمل دراسة ميكانيكا الكم والنسبية وفيزياء الجسيمات. هناك أيضً ا العديد من فروع الفيزياء المتخصصة الأخرى ، مثل: الفيزياء الفلكية: دراسة الخصائص الفيزيائية للنجوم والمجرات والأجسام الفلكية الأخرى. الفيزياء الحيوية: تطبيق الفيزياء على دراسة الكائنات الحية. الفيزياء الهندسية: تطبيق الفيزياء على تصميم وتطوير الأنظمة الهندسية. الفيزياء الطبية: تطبيق الفيزياء على الطب. علم المواد: دراسة خصائص المواد. تقسيم اقسام وفروع الفيزياء لا يعني عدم ارتباط هذه الفروع ببعضها البعض قد تختلف بعض التقسيمات والافرع في بعض المصادر.

9 البيروني الأيهم ألبوسعيدي - طالب فيزياء "ومــا أولانا في معاهدنـا أن نطالع الأبناء بصفحات الآباء، لا نُعفي مـن ذلك مرحلة من مراحل ٍ التعـليــم، بل تكون لكل مرحلة ُّ ما تطيقه، حتى إذا ما أدركنا الجامعــات كــان لكل فرع ما يخصه ٍ كــي نضمن هذه الصلة الوثيقة بتراثنا، وكي نضمن مــن هذا الماضي، يعرفه في تفصيل أو إيجاز ُ هـذا الترابــط الــذي ننشده بين مظــاهر حيــاتـنـا المختلفـة، وكــي نضمن هذا التعاون بين هـــذه المظاهر، ثم لكي نضمن هذا الطابع المميز لنا"إبراهيم الإبياري مجلة الرسالة، العدد 1113 ،ص13. ينبــغي أن أنبهكم أننـي مهما كتبت في هذه المقالة من كلام فإنني لن أبلغ مبلغا أكون فيه مــوفيا حــق البيروني، فالذي يترجم له إنمــا هو كمثــل المختصر كتابــا وقد أخلّـه، وما أنا في هذه الـمقالــة إلا مـقرب لكم صورته حتــى تدركوا قــدرها في نفسها وفي عصـرها. وكـــي لا أثقلكــم بــــالصفحــــات فــــإنـــي سأختصر الكـــلام فـــي سيـــرة البيروني وأجتنب تفاصيــل نشأتــه الأولى اسمه وكنيته البيروني هو محمد بن أحمد الخوارزمي، ويكنى بأبي الريحان، "ولــــد سنة 362هـ في إحـدى قرى خوارزم، اسمها "كاث ، ًّزا في علم الهيئة أخـــذ مــن كـــل علم قسطا، فقد كــان مبر وطبيبا وجغرافيا ومؤرخا، غير أنه اشتهر فــي عــلـــم الهيئــة والتأليف فيــه، وذكـــره يــــاقوت الحموي في معجم الأدباء، قال:"وإنما أنا ذكرته أنا هاهنا لأن الرجل كان أديبا أريبا لغويا له تصانيف في ذلك رأيت أنا منها كتـــاب شرح شعر أبــي تمام رأيته بخطّه لم يتمه، كتاب التعلل بإجالة الوهم فــــي معاني نظم أولــي الفضل، كتـــاب تاريخ أيام السلطان محمود وأخبار أبيه، كتاب المسامرة في أخبار خوارزم، كتـــاب مخــــتار الأشعار والآثار، وأمـــا سائر كتبه فـــي علــوم النجوم والهيئة والمنطق والحكمة "فـــإنها تفوق الحصر، رأيت فهرستها في وقف الجامع بمرو في نحو الستين ورقة بخطٍّ مكتنز أمين سليمان سيدو، أبو الريحان البيروني دراسة عن حياته ونتاجه الفكري، صـ16 . ياقوت الحموي، معجم الأدباء، جـ5،صـ2333 . 1 2 1 2

10 سيرته ٌ ّ يرس َ خ حب العلم في المرء أكثر من حرصه عليه منذ الصغر، إذ العادة يثقل تغييرها ليس شيء كلما كبر الإنسان، وربما استحالت طبيعة ثانية. والبيروني كان أكثر ما يحرص عليه هو المعرفة إذ كان فضوليا يسأل كثيرا، يقول في نفسه في مقدمة كتابه الصيدنة في الطب: " َ قـد حظيتُ فـي غزيرتي منذ حداثتي بفرط الحـرص على اقتناء المعارف بحسب السن والحـال، ً ويكفي شاهد ًّ ا عليه أن روميا حلَّ أرضنا، فكنت أجـيء بالحبوب والبذور والثمار والنبات وغيرهـا ّرها". وأسأله عن أسمائها بلغته وأحر ّ وأرضــه التي يقصدها هي فـي الأغلب فـي ضواحي خوارزم، وإنما نُسب إلى البيروني نسبةً إلــى ّ البراني، إذ كان أهل خوارزم يسمون الغريب بهذا الاسم فلصقت به النسبة إلى يومنا . ثم لـما بلــغ عشرين سنة، وقد أخذ من كـل العلوم بمقـدار وأسبغ نفسه بشتى المعارف ارتحـل إلـى جـرجان حيث أميـرها قابوس بـن وشمكير، وعمل فـي بلاطها، وكـان الأمير قد عرف باستمالته العلمــاء من كـل جانب، فحظي عنده وكــان قد ألّف إذ ذاك أول كتــاب لـه، وهو "الآثار الباقية عن القرون الخالية" وأهداه إلى الأمير. ثــم بعد ذلك عـاد إلى خوارزم حيث استقبـله أميـرها إذ ذاك أبو العباس المـأمـون خوارزمشاه، ولــكـن لــم يـدم عنـده كثيرا إذ اضطربت الأحـوال فقُتل خـوارزمشاه، فتـولى الإمـارة مـن بعـده سلطــان غزنة محمود بـن سبكتكين، فكـان البيروني مـن بين الأسرى الذيـن اتهمـوا بالزندقة والكفر، فقتل الأمير بعضهم، وأبقى بعضهم لأسباب، فانتقل بعدها البيروني إلى بلاط الأمير بغزنة إذ كـان أكثر تصانيفه هنـاك، وكـان مـن بين مـا ألّفـه كتـاب "تحقيق ما للهند مـن مقـولـة مقبولة في العقل أو مرذولة" بعد أن خبر أمر الهند وارتحاله إليها مع سلطان غزنة،ثم عاد الـى غزنة ومكث فيها إلى أن توفي سنة 440 هـ . نهجه في البحث إن مـن قرأ للبيروني سيعلم أنه كان شديد التحري لما يقرأ، كثير الأناة، فـربما يتوقف في تحرير المســائل إذا تســاوت الأدلة، وربمــا تجده يسخر مـن بعــض ما يقرأه لتهافته، يقــول مثلا فــي كتابه "الجماهر في الجواهر": ياقوت الحموي، معجم الأدباء. جمال مرسي بدر، المجلة، العدد 23 ،ص14-15 . 3 4 3 4

11 " َّ وذكــر جالينوس حي َّ ـةً سم َّ ــاها ملكــة الحيات، أن مــن رآها أو سمـع صفيـرها يمـوت من مكانه، َ فليت شعري من أخبر بمكانها أو أخبر أمرها إذا كان المطَّ لع عليها ميتًا " ومن كانت هذه صفته فــي البحث، فإنــه ٍ يتمسك بالموضوعية تمسكــا، ولا يرضى أن تنتزعــه الأهواء لنصرة أحد دون الحقيقة، يقول بركات محمد مراد: "وقـد كانت الميزة الغالبة التي انفرد بها أبو الريحان شغفه بالمعرفة الموضوعية، وولعه بسبر غــور المحسوسات، ولذلك فإنه فـي سعيه لإدراك أوفــى ٍ مبكر دراسةَ اللغات فأجاد الكثير منها، وهي تربو على سبـــع نصيب من المعرفة، بدأ فــي عمر لغات، وأصبح لديه بعد كل هذا خبرة لغوية وعلمية جعلته أهلاً لتمحيص كل ما اطلع عليه من علوم عصره الذي عاش فيه" ّ ٍ ها بين كتبه، مــا حكاه في قصة حدثت ومن بين الأشياء التي أوضحها البيروني عن نفسه، وبث َ معه، يقول: وقد جمعني وأحد ٌ أدباء اللغة مجلس ِ جـرى فيــه ذكر كتاب "المسالك والممـالك" ، ُ فأفرط الأديب المذكور من الوضع عليه، حتى كاد يخرجه من جملة المعارف واعتمد في كلامه على حــديث المنفعة، وأنــه لا طائـل للإحاطة بكميـات المسافات بين المماليك، فتعجبت منـه ولا "عجب" ــ البيروني، تحديد نهايات الأماكن " فــهذا إنما ينبئك عــن بعد البيروني عــن العلم النفعي، وأنــه يرى المعرفة تُطلب لذاتها وإنها أعظــم مــن أن يتعلمها المــرء لكسب المكاسب، وجمع مــا يجمع منهــا. وإن كـــان ينبغي أن نُطلب العلوم لذاتها، فإنــه يرجع نشأة العلوم إلــى مــا اقتضته ضرورات حياة الإنسان ومـا يلزم عنه من بحث حتى يعيش. أهمية بيان معنى المصطلحات ّ مما اتفق عليه النظ ُ ار وأهل البحث وضع ٍ مصطلح لكل معنى مخصوص يوضّحه ويكشف معناه، ّ إذ كلما تقدمت العــلوم تشع ُ بت المعاني فتكثر المصطلحات، وهنا تأتي يد العالم في تصنيف، المصنّفات فــي شرح معناها وبيان اختلافها وتوافقها مــع غيرها. ولم يكن علماء العرب عــن هذا ذاهلين، فهذا جابر بن حيان ألّف رسالة في الحدود وهذا محمد الخوارزمي جمع جلَّ معاني الـعلوم وشـرح فيهــا مـصـطلحاتهــا وبيـان حقيـقتهــا وأهميتهــا فـي كتابــه "مفاتيــح العلــوم" د.بركات محمد مراد، البيروني فيلسوفا، صـ20 . البيروني، تحديد نهايات الأماكن، صـ24 . 7 د.بركات محمد مراد، البيروني فيلسوفا، صـ81 . 6 5 5 6 7

12 والبيرونــي لإحاطته ببعض اللغــات، فهو أقدر بالتصنيف فــي هــذا، وأعلم بأهمية هذا المنحى، ٌ أدل علــى هــذا مـن تأليفه لكتاب وأفهــم بتأثير المصطلحــات فــي إعمال الفكر، وليس شــيء الصيدنة في الطب، إذ ذكـر فيه عقاقير بأسمائها العربية واليونانية والسريانية والسنسكريتية والفارسيــة. وكــذلك فــي كتابــه " التفهيــم لأوائــل التنجيــم" فإنــه لاحترازه الشــديـد لمعـاني المصطلحــات، ولإدراكــه لعظيم أثـرها في توليد الخواطر وإثراء الحوار شرح فيه مصطلحات هذا العلم شرحا دقيقا، يقول وهو يبين بعض معاني الكلمات: "وقــد كانت أوتادا ثم زالت عنها، ومــن الناس مــن يسميها سواقط، ولســت أوثر ذلك، لأنــه يحتمل معنى آخر فيورث الاشتباه" دوره في الترجمة ُّ ليــس أحد ينكر أثر الترجمة في إحيــاء العلــوم، فقد تكـون للأمة أناس يعرفون لغةً تشع ً علما ّ فيقرأون كتبهــا فيكونون معرفــة تكون بينهم وحسب، فيخلق هذا حاجزا بين من يعرف تلك اللغــة وبين مــن لا يعرفهــا، فتشتد النزاعــات وتكثــر الخرافــات، حتـى إذا ترجموا تلك المعارف وأتاحوها للناس ذهبت عنهم. والبيروني لإجادته كثيرا مــن اللغات، اهتم في الترجمة، وكان أفهم لأثر المصطلحات المترجمــة ٍ بـألفاظ غيـر ألفاظ اللغة المترجم إليهــا، فالألفـاظ إذا رأوهـا غيـر أهلهـا استنكروهـا وإذا ترجمــت إليهم بألفاظهم تهافتوا إليها، وهذا حال كل غريب، يقول البيروني: "فـإذا ذُكر لهم إيساغوجي وقاطيغورياس وباري أرمنياس وأنولوطيقا، رأيتهم يشمئزون عنـه َ وينظــرون نظـر ّ المغشي عليــه مـن المــوت، وحقَّ لهــم، فالجنايـة مـن المترجمين، إذ لـو نقلــت الأسـامي إلـى العرب ُ ية فقيـل: كتـاب المدخـل والمقولات والعبـارة والقياس والبرهان، لوجـدوا متسارعين إلى قبولها غير معرضين عنها" ٌ وأن توفــى حقهــا مـن الدقــة، لأنــك إن استعجلــت ونقلــت ُبذل للترجمــة جهــد وينبغــي أن ي المعاني بغير مـا أراد مؤلفها فسدت العلوم وتعارضت، والبيروني كان ينشد الدقة فيها وقـد عانى من الترجمة ما ذكره في كتابه " تحقيق ما للهند"، يقول: البيروني، التفهيم لأوائل التنجيم، مخطوط دار الكتب المصرية نقلا من د.بركات 9 البيروني، تحديد نهايات الأماكن 8 8 9

13 "ويكفيـك معرفة أنّا ربمـا تلقفنا مـن أفواههم أسمـاء، واجتهدنا فـي التوثقة منه، فـإذا أعدناه عليهـم لـم يكـادوا يعرفونه إلا بجهـد، ويجتمع فـي لغتهـم كمـا يجتمع فـي سائر لغـات العجـم حـرفـان ساكنـان وثلاثـة وهـي التي يسميهـا أصحابنـا متحركـات بـحركـة خفيفـة، ويصعـب علينـا التفـوه بأكثـر كلماتهـا وأسمائهـا لافتتاحهـا بالسواكـن، وكتبهم في العلوم مـع ذلك منظومة بأنواع من الوزن في ذوقهم قد قدروا بذلك انحفاظها على حالها وتقديرها " وقــد ترجــم البيروني كتبا كثيــرة، ولــم يكــن ليترجم إلــى العربية فقط، وإنمــا ترجم إلى الهندية ّنا قبلا أن كــذلك، فقــد ترجم كتاب المجسطي وأقليدس لهــم، حرصــا على نشـر العلم ، وقد بي ٍ البيروني إنمــا يطلب العلــم لذاته لا لنفع، وهــا هــو أثر ذلك، يترجم لغير قومــه، فالعلم بضاعــة ُ ليست محتكرة لأحد، وأنه ينبغي لكل أحد وهب علما أن ينشره، فزكاة العلم نشره. فيما اشتغل فيه من علوم مـما هو في علم كل مؤرخ، أن المفاهيم والمصطلحات بمرور الزمن تتغير، وأنهـا تتبدل توسعا أو تضيقا، وقد أشار ابن خلدون بهذا في مقدمته، يقول: "مــن الغلط الخفي فــي التاريـخ الذهـول عن تبدل الأحوال فــي الأمم والأجيال بتبدل الأعصـار ومـرور الأيام، وذلك أن أحـوال العـالـم والأمـم وعـوائـدهـم ونحلهـم لا تدوم علـى وتيرة واحدة ومنهـاج مستقـر إنمـا هـو اختـلاف علـى الأيـام والأزمنة وانتقال مـن حـال إلـى حـال وكما يكون ذلك فـي الأشخـاص والأوقـات والأمصـار فكـذلك يـقـع فـي الآفـاق والأقطـار والأزمنة والدول، سنـة االله التـي قـد خلـت فـي عبـاده. وقـد كـانت فـي العـالـم أمـم الفـرس الأولى والسريانيون والنبط والتبابعة والقبط، وكـانوا على أحوال خـاصـة بهـم فـي دولـهم وممالكهم وسياستهـم وصـنائعهـم ولـغاتهـم واصطلاحاتـهـم وسـائـر مـشاركـاتهـم مـع أبنـاء جـنسهـم، فتبدلـت تلـك الأحوال وانقلبت بهـا العـوائـد إلـى مـا يجانسها أو يشابهـها وإلى ما يباينها أو يباعدها، ثم جاء الإسلام بـدولة مضـر، فانقلبت تلـك الأحـوال جميعهـا انقلابة أخرى. فربما يسمع السامع كثيراً مـن أخبار الماضين ولا يتفطن لـما وقـع مـن تغيـر الأحـوال وانقلابها، فيجريهـا لأول وهـلة علـى مـا عــرف ويقيسهـا بمــا شهد، وقــد يكون الفرق بينهما كثيراً فيقع في مهـواة مـن الغلط" 10 12 11 البيروني، تحقيق ما للهند، صـ75 . البيروني، الصيدنة في الطب، صـ15 . ابن خلدون، مقدمة ابن خلدون تحقيق خليل شحادة، صـ37-38 . 10 11 12

14 وفــي حديثي فيمـــا اشتغل فيه مــن علــوم، فإنــي أذكر تلك العلوم التي كانت متعارفًا عليها ٍ حينئذ، فقــد كــان عالما في الهيئة، وله بسطة في التاريخ، ويد في الجغرافيا، وليس أدل علــى ذلك مــن تصانيفــه فــي هــذه العلــوم، ففــي علــم الهيئة لــه ممــا هــو مطبــوع الآن " القانون المسعــودي" كتــاب موســوعي كبير، وكــان قــد أهــداه إلــى السلطــان مسعــود بـن محمود الغزنوي، وهــو كتــاب ذهب فيــه البيروني مذهب بطلميوس فــي المجسطي، إذ بحث فيه مــا كــان لعلم َ الهيئة مــن مباحث، وأقام مــن البراهين الهندسية والطبيعية الشيء الكثير، وهــو يشتمــل علــى مباحث كثيــرة، منهــــا: مبادئ علــم الهيئــة، وتوارـيخ الأمم المختلفــة، وحســاب المثلثات المستويــة والكرويــة، وصــور الابعـاد وأبعادهــا، وحركــات الشمس، وكيفيــة تبيانهــا بالشكــل الهندسي، وحركات القمــر، وبيــان اختلاف مظاهره في الارتفــاع والطــول والعــرض، واتصالات النيرين، وحساب الكسوف والخسوف، وغيرها. ولــه فــي التاريخ كتاب "الآثار الباقية عــن القرون الخالية"، وكتاب "تحقيق مـا للهند مــن مقولة مقبـولــة فـي العقل أو مرذولة"، وأما في الجغرافيا، فله كتاب "تحديد نهايات الأماكن لتصحيح مسافات المساكن"، ولـه كتب فـي الصيدلة وفي علم المعادن. وكتبه علــى كـل حـال تفـــوق الحصر كما يقول ياقوت الحموي. 13 أمين سليمان سيدو، أبو الريحان البيروني دراسة عن حياته ونتاجه الفكري، صـ75 . 13

15 مجهول "مع كل تجربة، نتواصل مع مختبر الطبيعة، ونطرح الأسئلة بدقة متناهية ونستمع إلى همسات الكون من خلال لغة البيانات"

16 عوالم صغيرة وقوى كبيرة ِوصال الهنائية - طالبة فيزياء قد تتبادر صور قصف هيروشيما وناجازاكي وصـــور حادثة محطة تشرنوبل إلى أذهــــان أغلب الـــذين يسمعون كلمة (نـــووي) حيث يرتبط لــديهم هــذا المصطلح بالتدمير والانفجار إلا أن ً الفيزياء النووية اليوم تعد أساسا للعالم المتطور نظرا لتقنياتها التي تخدم مجالات مختلفــة كالطب والزراعة والغذاء وتحلية المياه وأيضً ا استكشاف الفضاء وعلوم الآثار و لاسيما فـــي مجال توليد الطاقة الكهربائية. ُعرف بالنواة وهو الجـــزء تتكثف كتلة الذرة فــي جزء مركزي متناهي الصغر ذو شحنة موجبة ي الــذي تتمحور حــــوله الفيزياء النــووية. تتكون النواة مـــن جسيمات موجبــة الشــحنة تعـــرف بالبروتونات وأخرى متعادلة -لا تحمل أي شحنة- تعرف بالنيوترونات، ترتبط هذه الجسيمات مــع بعضها فــي النواة عبر مــا يعرف بالقـوة النووية الشديدة. تــدور حول النواة سحابة مــن الإلكترونات في مستويات طاقة مختلفة، للإلكترونات شحنة سالبة لذا فهــي ترتبط بالنواة نتيجة للتجاذب الكهروستاتيكي. كـانت دراسة القوة النووية التي تحافظ بها النواة على الجسيمات المكونة لها محط اهتمام للعلمــاء آنذاك حيث قامت محاولات عديدة فــي تلك الفترة لأجــل فهم طبيعة هذه القــوة ومحاولــة تفسيرهــا. أظهــرت التجارب أن القوة النوويــة هي أكبر من أي قوة أخرى وبالرغــم مـــــن ضــخامتها إلا أننا لا نشعر بــها وذلك لأن مجـــال تأثيرها لا يتعــدى أبعــاد نــواة الــذرة. والآن، انطلاقً ا من مفهـوم القوة النووية الشديدة التي تحافظ على استقرار النواة، مــا هــي الطاقة النووية؟ هي الطاقة الناتجة عن نواة الذرة والتي يمكن الحصول عليها عبر طريقتين مختلفتين: الاندمــاج النووي والانشطار النووي. يعــرف الاندمــاج بأنه اندماج النوى الخفيفة لإنتاج نــوى أثقــل وتحريــر طاقـة نووية كبيــرة وهو مصدر للطاقة فــي الشمس والنجوم كونهــا شديــدة الــحــــرارة. أمــــا الانــشطــــار فــهــــو عـــمـليــــة يــحــــدث فــيـهــــا انـقــســـــام نــــــواة ثــقـيـلـــــة (مثل اليورانيوم-235 واليورانيوم-233 والبلوتونيوم-239(

17 المفاعل النووي: جــاء إنشاء المفاعل النووي مـن أجـل السيطرة علــى عمليــة الانشطار النووي والتحكم بهــا داخــل منظومة أجهزة ضخمة لضمان استمرار عملية الانشطار النووي دون حدوث انفجارات. يستخدم المفاعــل النووي فــي أغراض عـدة منها إنتاج نظائر مشعة تستعمل فــي مجالات الصناعــة والطــب النووي والزراعة كمــا يستخدم فــي تصنيع الأسلحة النووية وإنتــاج الطاقة ً الكهربائية وهــو سلاح ذو حدين يمكن أن يكون مدمــرا ويمكـن أن يكـون فائـق الفائـدة إذا ً كان استخدامه سلميا. تــم بنــاء أول مـفـاعــل نــووي فــي العــالم عــام 1942م فــي ولايـــة شيـكــاجـــو الأمــريـكيـــة وقــد كــان الهــــدف الرئــيسي مــن هــذا الــمـفــاعــل هــو تــصنـيــع الأســلـحــة النــوويــة. كمــــا نجحـت الــولايـــات الــمـتحــدة فــي إنـتـــاج آيداهو(Idaho (الطاقة الكهربائية من المفاعــل النـــووي عــام 1951م وقد بلغت قدرته في اليوم الأول 100واط حيث كــانت كافيــة لإضــاءة 4 مصــابيــح كــهربائيــة فــي آيــداهو. وتلـته بعد ذلك المئات مــن المفاعلات النوويـة حــول العالم التي تتباين في تصميمها وإمكاناتها. الجدير بــالذكــر أن إنتاج الكهربــاء مــن الطاقة النووية يعد أقـل ضــررا مــن إنتاجـهــــا بــاستخــدام الفـحــم والغــاز كمـــا أن الانبعاثات الكربونيـة تكـــاد تنعدم فيها فبالتالي تقل الآثار البيئية الضارة مقارنة ببقية مصادر توليد الطاقة. أول مفاعل نووي لتوليد الطاقة الكهربائية إلــــى نــواتين متوسطتــي الكتلة لينتج لدينا بعـد الانقسام عناصر آخرى، كمــا يــرافــق عمليــة الانشطــار إنتــاج جسيمات نووية وفوتونات ونيوترونات ذات طــاقــــة عاليــة والتي بدورهــــا تساعد في إنتاج كميات هائلة من الطاقة عبر سلسلة من التفاعلات.

18 المركبات الفضائية: هــل يتبادر إلــى ذهنك سؤال عــن مصــدر الطاقــة الكهربائيــة التــي تحصـل عليها المركبــات الفضائية خــلال مهمتهــا؟ إذا كان الوقود هــو مصدر هذه الطاقة هـل تستطيع المركبة حمل كميــات هائلة وكبيرة جدا من الوقود لتستفيد منهــا طوال مدة الرحلة للعمل بكفاءة عاليــة وإرسال الاشارات إلى الأرض؟ بالطبع لا ً لذا فلا بد من وجود البديل وهنا تلعب ألواح الطاقة الشمسية دور ً ا مثاليا لتوليد هذه الطاقة اللازمة إلا أن مواجهـة الشمس لهذه الألواح ليست دائمة وهنا تتجلى أمامنا الطاقة النوويــة ً حــلاً مثاليا آخر. يمكن توليد الطاقة الكهربائية للمركبات الفضائية عن طريق بطــاريات النظائــر المشعــة، وهــي بطاريــات قادرة علــى إنتــاج طاقة كهربائية للمركبــات الفضائية عــن طريــق التحلل الإشعاعــي للمواد المشعة. على سبيل المثال، المركبة الفضائية جاليليو دارت حــول كوكب المشتري 35 مرة على مـدى عــامين ولاتزال تعمل حتى الآن وذلك باستخدام مولــد صغير يعمل بالطاقة النووية. دراســة الفيزيــاء النووية تأخذنــا في رحلــة مدهشة إلــى عمــق النــواة الذريـة وتعطينا فهمــا دقيقـاً عــن الكيفيــة التي تنشأ بهــا هذه القوة الضخمة ومن ثم الطريقة السلمية التي تُمكن العــالــم من تسخير هذه الطاقة لأغراض تسهم في تطوره في مختلف المجالات والقطاعات كمــا أن دراستهــا تمنحنا فرصــة لفهــم وتحليــل الظواهر الطبيعية علـى مستوى الجسيمات والنواة الذرية.

19 الشفق القطبي: عرض فني خاص للأرض الزهراء العريمية – طالبة تربية فيزياء إليكــم قصــة: تخيــل أن هــناك مجــال قوة غير مرئي حــول كوكبنا ولملايين السنين كان يحمينا ِقة الشحنة والتي مــن شأنهــا أن تمحــو الحياة علــى الأرض. قد تبدو مــن شعــاع من البلازما فائ لك كقصة خيال علمي، ولكنها واقع وهذا ما يعطينا الشفق القطبي. الشفق القطبي هــو ظــاهـرة يبرق بهــا ضــوء بديــع فـي ّح بمزيج خلاب من الألوان. السماء وتتقز تاريخ الأضواء القطبية منذ عصور ما قبل التاريخ، افتتن البشــر بأضـواء الشفــق وانحسارها، وهو أقرب مظهر من مظاهر الفضاء وأكثرها دراماتيكية. ألهمــت الانفجارات الشفقية المذهلة ظهور مخلوقــات أسطوريــة، دفعت وقادت الفولكلور، وأثـرت علــى مجرى التاريخ والدين والفن. فمثلاً حكت الشعوب ً أساطيرا حول الظاهرة حيث اعتقد شعب الأسكيمو أن "الشفق مخلوق فضولي "إذا ما تحدثت بصوت خافت، سوف تقترب لتحاول اشباع فضولها. بينمــا تمــت كتــابــة أقــدم اقتباس شفقي معروف فـي عـــام 2600 قبــل الميـــلاد، فــي الصيــن: "رأت فــو بــاو، ً والـــدة الإمبــراطـــور الأصفـــر شــوان يـــوان، بـرقً ــا قـويــا يتــحــرك حــول النجــم ســو، الــذي ينتمــي إلــى كــوكـبــة بــاي-دو، وأضـاء الضــوء المنطقــة بأكملهــا". وبعد آلاف ُ َسم ر ّ سم للشفق القطبي صور شموع مشتعلة فوق السحب. السنين، في عام 1570م، ر .عام قبل الميلاد في فرنسا أقدم سجل اشتبه للشفق في لوحة كهف منذ 30 ألف

في عام 1619م ابتكر جاليليو مصطلح "الشفق القطبي" نسبة إلى أورورا، إلهــة الصبــاح الرومانية كان لديه اعتقاد خاطئ بـأن الشفق الذي رآه كان بسبب ضوء الشمس المنعكس من الغلاف الجوي. ويعـــد الشفق القطبـــي أحــد أقـــدم الألغـــاز التي أثــارت فضولنـا نــحن البشر وتوصلنا إلى بعض النظريــات المجنونــة لتفسير هـذه الظاهــرة، خــذ أرسطو على سبيل المثـال فقد كان يعتقد أن ً السمــــاء تنفث لـهبا إلــى وصولنــا للقـــرن السابــع عشــر والــذي اُكتشف فيه أمريــن أساسيين ً ســاعدا فــي تفسير أضــواء السمـــاء القطبية: أولاً أن الأرض مغنــاطيس ضخــم، ثـــانيا تبين أن الشمس تبعث أكثر بكثير من مجرد ضوء. قبل أن يصل إلى الأرض أي ضوء من الشمس بفترة طويلة وعـلى حــافـــة الشمــس (الغلاف الجوي الخارجي للشمس)، الهالـــة الشمسية مكـــان مزدحــم وحــافل بدوامات البلازما المتقلبة والأقواس المغناطيسية الضخمة وانفجارات تطلق باستمرار موجــات هائلــة الطاقــة مــن الجسيمــات النشطـة ٍ أيونــات عــالية الشحنة خالقة مــا نسميه بالريــاح الشمسية. بعد أيــام قليلة مـن مغادرة الشمس والسفر بسرعة تتراوح بين 250 إلى 3000 كيلومتر فــي الثانية تصــل عصفة الجسيمــات المشحونة الهــائلة إلــى الأرض. ولكــن لحسن الحظ لدينـا سلاح ّ سري إلى جانبنا ألا وهو: لب الأرض الدوام والمنصهر. يعــد اللب مــن مفاتيح الحيــاة علــى الأرض حيث يحتوي الخــارجي منه علــى عــدد مــن المعــادن المـــائعة كالحديد والنيكل إلــى جانب كميات قليلة مـن العناصر الخفيفة كالسيليكون والكبريت وبعض العناصر المشعة ونتيجة لـدوران الأرض حـول محورهـا تتولد منها تيارات كهربائية كبيرة ً مولدة بدورها مجالاً مغناطيسي ً ا يحيط بالكرة الأرضية والذي بفضله كذلك نملك غلافًا جويا 20

21 ً يحــرف هــذا المجال الرياح الشمسية للأعلى وبعيدا عــن الأرض كـــدرع للحيــاة علـــى الكــوــكب. حيث تصطــدم أيـونـــات الــريــاح الشمسية بهـــذا الــدرع ثــم تبدأ فــي الــتدفـــق لأقطــاب الأرض الشمــالــي والجنوبـي بسبب تـمــركــز قــوة مغنــاطيسية ضخمــة عند هــذين القطبين. وبــالتـالي فــإن أيونــات الــريــاح الشمسية تتسلل إلــى الأرض علــى هيئة حلقات بسبب انحصــارها في المناطق القطبية فقط نتيجة للمجال المغناطيسي للأرض. وعندما تتصادم أيونات الشمس المغناطيسية وجزيئات الغـاز بالغلاف الجوي تُثار هـذه الجزيئات وتستحوذ علـى القليل مـن الطاقـة، ولكنهـا لا تبقى مثارة لفترة طويلة، بـل تبعث الجزيئات هـذه الطـاقـة المخزنة فـي بريق وانفجار ساطع مـن الضوء فـي السمـاء. ولا يمكننا رؤيـة هـذا يحدث إلا فـي الليل، لكنـه يحدث علـى مدار 24 ساعة فـي اليوم، كـل يوم، من كل عام! ويحدث ذلك أيضً ا على زحل والمشتري. ّح السماء تقز إذًا كيف تتشكل ألوان الشفق القطبي؟ تشع الشمس جميع الألوان المرئية، وهذا هو سبب ظهور ضــوء الشمس بــاللــون الأبيض. إن طيــف الضــوء الـمرئــي المرتبط بالشفق القطبي مقيد بدرجة أكبر. فكما قلنا سابقً ا الشفق القطبي نــاتج عــن اصطدام الجسيمات المشحــونة في الرياح الشمسية مع ذرات الغلاف الجوي وأيوناته متسببةً في إثارة إلكترونات ذرات الغلاف الجوي.

22 عندمــا ً تعود الإلكترونات إلى مستويات طاقتها الأصلية، تبعث هذه الذرات ضوء ً ا مرئيا بأطــوال موجية مميزة، منتجة ألوان الشفق التي نراها. يعتمــد لــون الشفق القطبي علــى الطول الموجي للضوء المنبعث، ويتم تحديد ذلك مــن خـلال غـاز الغلاف الجوي المحدد وحالته الكهربائية، وطاقة الجسيم التي تصطدم بالغاز. يتكون الغلاف الجــوي بشكل أســاسي مــن النيتروجين والأكسجين، واللـذين ينبعث منهمــا الألــوان المميــزة لـــطيف كــل منهمـــا. الأكسجيــن الــذري مســؤول عــن اللونين الــرئيسيين مــن اللــون الأخضـــر (الطول الموجي 7.557 نانومتر) الأزرق والأحمر الداكن. معظــم المشــاهد الشفقية تــكون صفـراء مخضرة، ولــكن فــي بـعض الأحيــان تتحــول الأشعة الطويلــة إلـى اللون الأحمر فــي قممها وعلى طول حوافها السفلية. في حالات نادرة، ستضرب أشعة الشمس الجــزء العلــوي مــن الأشعة الشفقية لتكـوين ً لــون أزرق بــاهت. وفــي حــالات نادرة جدا (مرة كل 10 سنوات أو نحو ذلك) يـمكــن أن يكــون الشفــق القطبـي بـلــون أحــمر عميــق مــن الأعلــى إلــى الأسفــل يمكن أيضً ا رؤية التدرجات الوردية في المنطقة السفلية من الشفق القطبي. إلــى جــانب إنتاج الضــوء، تنقل الاصطدامــات الشفقية النشطة الحرارة أيضً ــا والتي يتم تبديدهــا ً بــواسطة الأشعة تحت الحمراء، أو يتم نقلها بعيدا عن طريق الــرياح القوية فــي الغلاف الجــوي العلوي. والأحمر (0.630 نانومتر) بينما ينتج النيتروجين في درجات اللون

23 كيف يؤثر الارتفاع على ألوان الشفق؟ ينشأ الضوء الأخضر القوي على ارتفاعات تتراوح من 120 إلى 180كم، وتتشكل الأضواء القطبية الحمــراء على ارتفاعات أعلـى مــن ذلك، بينما يحدث اللون الأزرق والبنفسجي فـي الغــالب علــى ارتفــاع أقل من 120 كم. وعندمـا تكون الشمس "عاصفة" تظهرالألوان الحمــراء علـى ارتفاعات مـن 90 إلـى 100 ُ كم. أحيانًا قد ي ً رى الشفق الأحمر كليـا عنــد خطوط العــرض المنخفضة وبسبب ً أن هذا الضوء الأحمر هو نيران في الأفق ذلك اعتقد الناس سابقً ا خطأ وكمــا يوضح الرسم التوضيحي، فــإن الألوــان المختلفة للشفق القطبـي علــى ارتفاعــات مختلفة ترتبط بالتكـوين المتغير للغلاف الجــوي للأرض وكثافتــه المتناقصة كلمــا ابتعدنا عــن السطح أي تعتمـد الألوان علــى اـلنســب النسبيــة للأكسجــيـن والنيتــروجيــن عــلى مـستــوى الـنشــاط الشفقي. عندما تنفث الشمس غضبها أحيــانًا تأخذ ً الشمس تلك الرياــح إلــى الدرجــة القصوى فــي مشهد قـد يكون خطر ً ا جدا. يمكن أن تندلــع العــواصف الشمسية الشــديدة التـي يطلــق عليهــا الانبعــاثــات الكتليــة الإكليليـة والتــي ً يمكــن أن تنفجر فــي الفضــاء تقريبا دون أي ســابق إنذار، مطلقــةً موجات ضخمة من الجسيمات المشحونة. هـذه العواصف قــوية بشكل لا يصــدق حيث قــال رواد الفضــاء الذين يعملون خــارج المجال المغناطيسي للأرض إنه إذا أغمضت عينيك أثناء حدوث إحدى تلك العواصف الشمسية، فسترى ومضــات ضوئية ســاطعة ناتجة مــن تفاعــل الجسيمــات المشحونة مـع السائــل داخل عينيك. فــي عام 1859 ضربت عاصفة قوية الأرض لــدرجة أنهــــا أرسلت برقية من بوسطن إلـى بورتلاند بولاية مين الأمريكية مع المعدات غير موصلة! عندمــا تضــرب تلك العواصف العنيفة والنادرة مجالنــا المغناطيسي وتصـل إلــى الغــلاف الجــوي القطبي نُــكافئ بعرض شفق لا مثيل لــه. هــذه الصور البديعة أكثر مـن مجرد أعمال فنية فهــي تتيح للعلماء دراسة كيف تؤثر العواصف الشمسية على الحياة هنا على الأرض.

24 تم التقاط بعض أفضل المناظر للشفق القطبي علـى الأرض مــن محطة الفضـاء الدولية والتي تمر بالقــرب مـن القطبين الشمالي والجنوبي لكوكبنا مـرة واحدة كــل 90 ً دقـيـقـة تقريبــا. فــإذا مــروا علــى الــقطبيـن ليلاً يكون الشفق قريبا بما يكفي للوصول إليه وحتى لمسه. ً ظل عــرض الضوء السماوي هـذا ساطعــا لمليارات السنين، وهــو أكثر مــن مجرد عرض فني خــاص للأرض. تم رسمه مــن قبل هـذه القوة غير المرئية المحيطة بكوكبنا الـحي، قوة تلتقط ً الــرياح مــن الشمس وتحولهــا إلى ضــوء. يمنحنا ذلك تذكير ً ا دائما بجمــال سماء الليل، حيث تقع أمامنا هنالك ّ في الفناء الخلفي لكوكبنا، وكل ما علينا فعله هو النظر إليها بتمعن.

25 M51 مجرة الدوامة نبهان البادي – طالب فيزياء – مصور فلكي

26 طنين كوني منتظر (مقال مترجم) َر ْص َد ه ْم َه َمة 14 َ مْوَجات الجاذبية من ثقوب سوداء فائقة الكتلة لأول مرة َ تَرجَمه: حمود سيف الحارثي كَتبه: آدم مان ِنُشر في: 28 يونيو 2023 على موقع org.science ِ ِ لسكــوب راصــد لموجــات الجاذبية - والتي طولهــا ِكَـة إلـى ت ِ ِ تَحويــل شبكة مــن النُّجوم َ الهال ب ُِبطئ فــي نَسيــج و َج ُ ات الم َ تضَ خِّمة ب ع ْ لمــاء الفَلَك َّ الر َ ادي ِو ّي َ التَّمُّ ّ ِ ة!َ-، فَه َ ـم ُ ِ ِ طول َ مَجر ّ المــوجي ب ِقَ ة الكتلة فــي حالة َ َ نّها نَشأت مــن زوجين مــن الثقوب السـوداء فائ ُعتَقد أ الزمكــان، والتي ي ُ تصادم مرتَقب. َ ِ علَنَت خمسة ف ُ رق دولية م ِ نفصلة أنه بعد 20 عاما من البحث والجهــد خــلال إعـلان متزامن، أ َ المستمر و ُ جــدوا أدلة لموجات الجاذبية هــذه. لهــذه الموجــات الم َ كتشفة أخيرا طُـــولٌ مْو ِج ّي َ أطول بكثير من الموجات المكتشفة لأول مـرة في 2015 المنبعثة من نظام نجمي فــي حالة ِ تصادم مكون من خمسة نجوم. لا يفتح الكشف الجديد صفحة جديدة في ع ْ لم ْ الفَلَك َ مْو َجات ِقة الكتلــة، َ ّ صــل وتَطَ ـور الثقـوب السـوداء الفائ ِ َجاب ُ ة سُؤلات أ ُساعــد إ الجاذبية وحسب، بــل ي والتــي تَتَم َ وضع في العــادة فــي قلب المجرات، يعــادل وزن الواحــد منهــا و ِ زنَ م ٍ ليارات مــن ِ َمبادئ في الفيزياء جديدة. ُ شمسنا. قد تُشير الكُش َ وفات الجديدة ل ْ تقــول الفيزيائيــة الفلكيــة فــي جــامعــة نورث ويسترن، فيكـي كــالــوجيرا: "تَع َّ تَريني الرهبــة ِ َع َ يشي في حقبة فيها لا مرة واحدة تُرصد موجات الجاذبية، بل عدة مرات". ب ِضَ ة Pulsars ذات التردد الســريع تعتمــد الكشوفــات الجديدة علــى النجــوم النيوترونية النّـاب ّ ّ ت كبير نسبيا له حقل مغناطيسي شديد. ًجدا(ملي-ثانية)، وهي قلب نَجم مي همهم الرجل: تكلم كلاماً خفيا 14

27 ِض حــول نفسه أو لفِّه المغــزلي يبعث حـزم أشعــة بنفس تــردد لفّه عنــد دوران النجـم النّاب المغزل. ِضَ اءة منارات السواحل. ِّ يشبه الفلكيون أشعة النجوم النابضة بإ ُ ِ شير خلال دورانه إلــى َن ي َ َحد قطبيها أ ُصادف أ فــي الغالب لا نرى سوى النجوم النّابضة التي ي ِ َ د لا يتغير، لـدرجــة أن دقة تَــر ّددها َ الأرض. علمــاً أن تَردد تلك النجوم فــي الغالــب الأعم مطَّ ر ِ تقترب مـن دقّة الساعة الذرية! استغلّ فيزيائيو الفلك هـذه الميزة لكشف موجات الجاذبية; َ عنـد عبـور موجـات الجاذبية فيمـا بين الأرض والنجم النابض، ي ْم َ تَطّ نَسيج الزمـكان وي ِ نْكَمش، ّ َ ة في تردد النجم النابض المْر ُصود. ْ فيسبب تشوهات غير معتادة استثنائي إشارة نجم نيوتروني نابض، تكون الفترة منتظمة بإطراد شديد. نجم نيوتروني نابض، يدور حول المحور الأحمر، ويصدر الإشعاع عنه بالأزرق.

28 ٌ َ ي ِ ليه ُ م َ تَخَلِّفاً عن أوانه. رغم ب َساطة وجمــال ِ َ ه، وي ِصلْ جـزء َ َوان َفَي ِص ِ ل جــزء مــن الإ ْش َع ْ اع قَ بل أ ّل باحتمالية وجود مصــادر خارجيــة ِ ِقَ د ُ ر تلك البساطــة أن تظهر صعوبـات تَتَمث المبدأ، لا تلبث ب ِ َ وجـود موجــات َ َي ي ْص ُعب القَ طْ ـع ب َ ْصــل الاشــارة، أ ِأ ِ تُفْ س ْد َ الاشــارة ومــن ث ّم َ ي ْص ُع ْب ِ القَ طْ ــع ب ّ ِّ ة والأَقمار الصناعيــة، ّات الأرضي ِي ّة مــع التّقَ ن ِ َ لك الم َّ صادر: تَداخُل الاشارة الر َ ادي ِوي ِ جــاذبية. من ت ية تَقع بين الأرض وذاك النجم َِّ ِ َ ها الأَرض عن طريق س َحابات غاز و تَشتُّت الاشارة قبل وصول ِ ِض المغزلي ُ النــابض، أيضا هنالك احتمــال بــوجود اضطرابــات عشوائية فـي دوران النجم النّاب ِثبات وتعيين َ نفسه. لذلك يجب التَّيقن مــن نَفي كــل مصادر تلـوث الاشارة الراديوية قبــل إ َِرة بين النجـم والأرض. يرى القائمون علـى مرصـد أصـل الاضطرابات بـوجود موجات جاذبية عاب نانو-جراف في أمريكا الشمالية -أحد المراصـد الخمسة التي بحثت في وجـود موجـات الجاذبية دعاء وجود موجــات الجـاذبية: 15 سنة مـن البيانات الرصـدية ِ هـذه- أن لـديهم أدلـة كــافية لإ ِّ لـــ 67 نجم نابض تبعد 000،20 ّ سنة ضوئية عن الأرض. حدد مرصد نانـو-جراف شذوذ يقدر بجزء واحــد من كوادريليون. يقــارن مقـدار الشذوذ هذا بقياس المسافة بين الأرض والقمــر بنسبة خطأ تبلغ 1/1000 َ ملـي-متر يقــول الفريق أن الرصــد يقبع في مـــا بين 5.3-4 درجــة. سيجمــا، التي تشير لثقة تبلغ 99 ٪بأن الاشـارة حقيقة. رغــم ذلك، يقبع الــرصــد تحت درجــة الانحــراف المعياري المطلوبة مــن الفيزيائين فــي العــادة لإعلان كشف جديد وهــي 5 درجة سيجمــا. لذلك يقــول سـكوت راندوم -عضــو فــي فريــق المرصــد الراديـوي الفلكـي القومـي الأميركـي- : "تحاشينا كفريق استخدام لفظة استكشاف -الـرنـانـة-". نشر مرصد نانو-جـراف نـتـائـجـه فـي خمسة أوراق فـي Letters Journal Astrophysical The.بينما ظهـرت بالتزامن بــالتزامـن أوراق بـاقـي المــراصـد(مـرصـد مصفوفـات تواقيت النجوم النابضة Timing Pulsars Array الأوروبي، والمرصـد الأسترالي والهندي والصيني كلهم لنفس الغرض)فــي مجــالات علمية أخرى. تختلف نـوعية البيانات المــرصودة بين هـذه المراصــد، فبيانات مرصـد نانو-جراف تتعلق بأكبـر عدد مــن النجوم النابضة، أمــا المرصد الأوروبي PTA European فلديه أقــدم بيانـات رصــدية وأطـولها زمانــاً، أمــا المرصد الأسترالي PTA Australian فكان المرصدفكــان المرصــد الوحيد الذي تكفَّل برصد سمــاء جنوب الكرة الأرضية; فأغلب دول العــالم تقــع فــي الجزء الشمالي

29 مــن الكرة الأرضية. يقول ميتشال كرايمـر قائد المرصــد الأوروبي:"واثقون من النتائج؛ فكلنــا نرى نفس الشيء". الاشارة مخلتفة كثيراً عمــا تلقطــه المــراصد الأرضيــة مثل مـــرصد مقيــاس التــداخــل الليــزري لموجات الجاذبية LIGO ذلك أن مراصد الأرضية حساسة لموجات طولها لا يتعدى أجزاء مـن ثانية، انتجتها ثقــوب ســــوداء أو نجوم نيوترونيـــة ذات كتلــة لا تتعدى كتلــة عشــرات مــن شمسنا .بينما نتائج مراصد مصفوفات تواقيت النجومPTAتمثل عدة موجات كل منها طوله عدة سنوات إلى عقود، متداخلة في خلفية تراكمية طنينية (من طنين)، كل موجة من منهـا صــدر عن نجم أسود فائق الكتلة متصادم مع مثيل لـه في الحجم. يكمـل الثقبين الأسودين دورة واحدة حـول بعضهما خـلال ملايين السنين ،ويبعثان خـلال دورانهمـا مـوجات الجاذبية قبل أن يصطدما. ( بخلاف المرصد الأرضيLIGO لايمكن لمراصد المصفوفات PTAs أن ترصد التصادم نفسه بل َ فقط اللولبــات الموجية ) .قـد تتضـمــن الاشــارة الخلفيــة بعـض المصــادر الـغــريبــة فموجــات الجاذبية الابتدائية قـد تكون تولـدت بعـد الانفجـار العظيم بفترة قصيرة إذا كان الكون فعلا عــانى مــن تشنجات التضخم -والتضخم هـي فكرة تفسيرية نظرية لا تزال مناقشة فــي علــم ُّ الكونيــات-. يفترض بعض الفيزيائيين النظريين أن الظهور العنيف لإحدى القـوى الأساسية َ فــي فجــر الزمــان -الزمــان الكونــي- تَــر َّ ك عيوباً فــي الز َمكَــان تُسمـى الأوتـار الكونية، والتي ّةً خــلال الكــون، كــأوتار البيانــو، وتنبعــث منهــا موجــات جــاذبيـة فــي النطــاق ْستَم ُ تَطّ مهتز حساسية مراصد المصفوفات(PATs .(

30 طيف موجات الجاذبية َ َدار َت م ِ راصد مصفوفات تواقيت النجوم النابضة اهتمــام العلماء إلى موجــات الجاذبية PTAs أ ــد ْد الطويلــة. فــي السابــق رصـدت مراصــد مقياس التداخــل الأرضية أولــى مــوجــات ُ ذات الم َ الجاذبية عــــام 2015 ، ُ وكانت موجات ذات مَد ْد قصيرة. وقــد ترصــد مراصد مستقبلية موجات ُ ذات مَد ٍد متوسطة . نوع المرصد مصفوفات تواقيت النجوم النابضة (PATs) مرصــد مقيــاس التداخل-فضائي مرصد مقياس التداخل-أرضي LIGO مدة الموجات بعضة سنين إلى عقود ساعات إلى ثواني أجزاء ثانية (ملي-ثانية) ِ المصدر الباعث ثقوب سوداء فائقة متصادمة، أو تموجات صادرة من الانفجار العظيم، أو لربما فيزياء غير معروفة. ثقوب سوداء فائقة متوسطة ِ الكتلة، أو ثقوب سوداء قياسية كبيرة، أو تصادم أقزام بيضاء. ِ ثقوب سوداء قياسية متوسطة أو صغيرة، نجوم نيوترونية سوبرنوفا. ِج كذلك نوع من المادة المظلمة - المادة الغامضة المكونة 80 ٪من حجم مادة الكون قد تُنْت ُ تــذبــذبــات طويلة المّد ُ ة. بدأت بالفعـل نتائج مراصـد المصفوفات بإقصـاء بعض الج َسْيمــات ِتوضح شذوذاً أكبر ممــا تـم ُ الم َ ظلمة صغيرة الكتلة كَفَـرض تفسيري. هــذه الجسيمات كانت ل ُ رصده لــو كـان لهــذه الج َسيمات الافتراضية وجود. تقول أندريا ميتريدات، أحــد أعضاء فريــق مرصد نانو-جراف "هذه -الكشوف- تذهب إلى منطقة جديدة وتضع حدودا وقيودا بطرق لــم نشهدها من قبل".

31 ّ ّ ات فعــلا السَب َب ّ خلف هـذه الظ َ اهرة، س ِ تُخمد النتيجة سؤلا كــان عالقــاً. اد َم مَجر َ إذا كــان تَص ُ ِم أن حيثية تصادم زوجين مـن الثقوب ّ ُ ة في ثمانينيات القـرن الم َ نصر إذ تقترح الأعمـال النَّظري السوداء الفائقة ستكون كالأتي: ُّ َقبين ببطئ من بعضهما. - سيقترب الث - خلال الاقتراب يفقدان طاقة لصالح موجات الجاذبية. - َ فـي النهاية سَي ْعلَقان بمسافة تقدر ببضعة سنوات ضوئية عن بعضهما، إذ سيستغرقان ُمّد َ ة أطـول من عمر الكون قبل أن يكـونـا بمسافة قريبة جدا تسمح بانبعاث موجات جاذبية قوية ذات طول موجي يسمح برصدها من قبل مراصد المصفوفات. ِكــاك النَّــاتج ـر َد حقيقَ ة أن مـراصــد المصفوفات PTAs َ رص ْ دت إشــارة مطلقـا تُشير أن الاحت َّ ُمَج عـن الغـاز والغبـار - أو النجوم الأخرى والثقوب السوداء - يجب أن يسـاعد الثقوب السوداء َ الفائقة على التخلص مـن بعض الطاقة وتجاوز ع َتَب ُ ةْ المَماطَ لَة -المسـافة التي لا يقطعانها إلا بعد مدة تتجاوز عمر الكون-. ّة ( signal background ِ ( أقوى م ُ ما كان م َتَوقّعاً، لذلك يرجح أن أعــداد ِ إن الاشــارة الخلفَوي الثقوب الفائقة المتصادمة بمئات الآلاف، بـل لربما ملايين. قد يعني أيضا أن النجــوم الفائقة أكبــر فــي الحقيقة أو أنهــا تَتَقــارب نحــو بعضهــا بسرعة أكبر ممــا توقعها الفلكيون- وهــي ِ احتماليـة تَتَّس ّ ق مــع أرصــاد تلسكوب جيمس ويب التي تُلَمح أن المجــرات كانت تَنمـو أكبر و ِقَ د سابقاً-. ْ أسرع خلال الحقبة الأولى للكون مما قد اعت تقــول بريامفــادا َ ناتاراجــان الفيزيائيــة الفلكيــة فــي جامعــة ييــل: "كــل مرصــد مـــن مــراصـد ِه الخاصة" حسب بريامفادا لأن المراصــد الخمســة ِ ّ ه ومصــادر تلوث َ الم ُ صفوفــات لــديه شذُوذات جح أن نتجـــاوز عتبة 5 َّ تراقب مــع بعضهــا 100 ٍ نجم نيوتروني نــابض، فبتحليل ُ مــدمج لهــا يَر سيجما درجة إلى اكتشاف علمي موثوق خلال عامين من الآن.

32 ّة في السماء، قد تقترب مراصــد المصفــوفــات ْ مــن خلال تَع ِ يين كيف تتغير الاشارة الخَلْفَوي مــن رصــد زوجين مت َ صــادمين مــن الثقوب الفائقة فــي أمـاكن الكون القريبة، ممــا سَيمسح للتلسكوبات الأخرــى مــن التقريب؛ لدراسة ماذا يحدث للمجرات عقب اصطدامها. مــزيد مـن ِ النجوم النيوترونية قــد تســاعد. بدأت تجربة 'مسح شّدة الهيدروجين' الكندية، وهــي عبــارة َ تلسكوب م ْس َح ر َ ادي ِو ّي، فــي العمــل، كذلك يبحث التلسكـوب الــراديوي الـصيني ذا الفتحــة الــمـهـولــة -500 ً متر- عــن الـنـوابــض الـخـافـتــة جــدا. وقــد تضيـف الــمـصـفـوفــة الـشــامــلــة العميقة -2000 صحن راديوي- للحصاد. ِ قــد يساعد مقياس التَّداخــل اللّيزري الفضائي LISA َ التابع للوكالة الأوروبي للفضاء فــي ملْئ ْطَ ي َف م َ ــوجــات الجــاذبية. سيتمكن مقيــاس التــداخل هــذا بعد إطلاقه في 2037 مــن رصد مــوجــات الجــاذبية التــي يقـ ِ ـع طولهــا الـموجــي فـيمــا بين تلك المــرصــودة مـن قبـل مراصــد مصفوفات النوابض PATs وبين مرصد مقياس التداخل الليزري الأرضي LIGO. والتي ستصـدر عــن ثقب أسود متوســط الحجم، وزنه ما بين 000,100 و000,000,10 كتلــة شمسيــة، يقرب حجما مـن الثقب الذي يقبع فـي قلب مجرتنا درب التبانة. يقول كـاي شميتز عضو فــي ّدة لكـل موجـات الجـاذبيـة ، مـن فريـق نانـو-جـراف: "الأمل هـو أن نلّـون الصـورة النّظرية المجر الترددات الضعيفة إلى الشديدة بألوان الأرصاد". َ بعــد س َماع الطّنين الكوني، يطمع الفريق بالاستماع بقــرب، والنتقيب بعمق فــي البيانــات لإيجــاد مــا يمكن مــن خلال هــذا إيجاده. يقــول هيسيلز "نحــن لسنا قريبين حتى مــن نهاية القصة...إنها لعبة تفاني وصبر".

33 الـــزنـبـــرك الزنبرك في الفيزياء هو جسم مرن يخزن ويطلق الطاقة عندما يتغير شكله . F هي القوة التي يمارسها الزنبرك xهي إزاحة الزنبرك موضع توازنه/ موجبة (ضغط) أو سالبة (امتداد) k هو ثابت الزنبرك، الذي يمثل صلابة الزنبرك تأتي النوابض في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، لكنها تعمل جميعها وفقً ا لنفس المبدأ . عندما يتم شد الزنبرك أو ضغطه، فإنه يبذل قوة تميل إلى إعادته إلى شكله الأصلي . تُعرف هذه القوة باسم قوة الزنبرك قانون هوك: يتناسب مقدار القوة التي يمارسها الزنبرك مع مقدار التشوه الذي يتعرض له F = - kx الزنبرك له تطبيقات مختلفة في الفيزياء والهندسة والحياة اليومية. يتم استخدامها بشكل شائع في الأنظمة الميكانيكية لامتصاص أو تخزين الطاقة، وتوفير التعليق أو الدعم، وخلق حركة تذبذبية.

34 تجربة "قطرة الزيت" رقية المعشنية – طالبة فيزياء "تُعــد مــن أهــم التجـارب فــي الفيزيــاء والتي قــام بهــا العــالم الأمــريكي "روبــرت ميليـكان ِه العــالم "هــارفي فليتشـر" لقيــاس الشحنــة الأوليــة للإلكتــرون. ابتـدأ بــالاشتراك مــع طالب العــالمــان أولــى محــاولاتهمــا للتجربة فــي عــام 1906 للميلاد بجامعــة شيكـاغـو الأمريكية، واستكمــالاً للنتائج التي توصل إليها العالـم "ج.ج. طومسون" بأن متوسط شحنة الالكترون ً تقريبا 10-)^19 (كولومب بعد اكتشافه للإكترونات في أواخر القرن التاسع عشر. استخدم " ِ ميليكــان" فــي هــذه التجربة قطرات الزيت ع ُ وضً ــا عن قطرات الماء المستخدمة في تجارب ُمكـن "طومسون" وذلك لأن الأخيرة كانت لتتبخر بسرعة كبيرة مقارنةً بقطرات الزيت التي ي ٍ دراستها لوقت أطول في جهاز ميليكان. تـ ً ـم تصميم هذا الجهاز ليحتوي على مرذاذ للزيت ولوحين متوازيين أفقيا بالإضافة إلـى مجهــر ومصــدر للجهد الكهربائي .عند تشكل قطرة الزيت تكتسب شحنة؛ بسبب احتكاكهــا بفتحة ٍ المــرذاذ. تدخــل بعــض قطــرات الـزيت مــن خــلال ثقب في اللـوح العلــوي ويـمكــن رصــدها باستخدام المجهر. تتعرض قطـرات الزيت بين اللوحين لثلاثة أنواع من القوى، قوة الجاذبيــة القوة الكهربائية وقوة الاحتكاك بين الزيت والهواء. الجهاز المستخدم للتجربة

35 عنــد انعـدام المجــال الكهربائي يمكــن قيــاس السرعة الثابتة لقطرة الزيت ثــم تحديد نصف ٍ قطرها بمساواة كل من القوتين الجاذبية والاحتكاك (1 (وبمعلومية كثافة الزيت المستخدم تم إيجاد كتلة القطرة (2 .(عنــد وجود المجال الكهربائي يتم التحكم بفرق الجهد بين اللوحين حيث تصــل قطـرة الزيت إلــى سرعة ثابتة مــا يعني أن محصلــة القــوى الثلاثة المؤثـرة عليــها تسـاوي صفــر. بالتعبير عــن حالــة التوازن هــذه باستخدام القــوانين الفيزيائية يمكـن قيـاس شحنة القطرة بالتعويض عن كتلتها والمجال الكهربائي وثابت الجاذبية الأرضية (3.( رسم توضيحي يمثل القوى المؤثرة على قطرة الزيت (أ) عند وجود المجال الكهربائي عند انعدام المجال الكهربائي(ب) ُقارب 75 قطرة تــم قياسها فــي تــم تكـرار هذه القياسات للحصول علــى نتائج أكثر دقة مــا ي غضون 63 ً يومــا. فــي عــام 1910م نشر "روبرت ميليكان" أولــى نتائجـه لهــذه التجربة إلاّ أن ّ العـالم النمساوي "فيلكس ايرهفنت" ادعى بأنه حصـل على نتائج مختلفة عند إجرائه لتجربـة مشابهة مــا دفع "ميليكان" إلـى تحسين تجربته والحصــول علــى نتائج أكثــر صحــة. فـي عــام عــام 1913 م أعــاد نشر تلك النتائــج والتي تنص علـــى أن شحنة القطرات كــانت مضاعفــات صحيحــة للشحنة الأساسية وهـي كــولومب. تعتبر هــذه النتيجــة مقــاربــة ً للقيمة المقبولة حاليا وهـي كـولومب. النتائج التي حصل عليها روبرت ميليكان من تجربة قطرة الزيت أثبتت بأن الشحنة الكهربائية ّ مكممة وهي مضاعفات لشحنة الإلكترون. 1 .592× 10−19 1 .602× 10−19 Fg= mg=Fd=6πηRvf ρ 3 m=(4/3)πR mg−qE+6πηRvr=0 1) 2) 3)

36 "كالعلماء، نرتدي عدسات الفضول ونحدق في هاوية المجهول، ونسعى إلى فهم لغة الكون المحفورة في اناقة المعادلات الرياضية" مجهول

37 ثابت بلانك المختار السعيدي – طالب فيزياء ُعلق عليهــا الكـون. إذا تــم تحريك أحــدها، فــإن الكــون "ثــوابت الطبيعة مثــل الأوتاد التي ي ُلقى في حالة من الفوضى" البيروني – كتاب القانون المسعودي بأكمله سي ً فــي عــالم الفيزيــاء تلعــب الثــوابــت الفيزيائية دورا أساسيــا فــي الــمعــادلات والنظــريــات والعمليــات الفيزيائيــة. الثابت هــو القيمة التــي لا تتغير أثناء عمليـة أو معادلة في أي سياق وله قيمة ثابته. من الأمثلة على الثوابت في الفيزياء وقيمها: سرعة الضوء = ثابت الجاذبية = شحنة الإلكترون = ولكــل ثابت قصة واستخدام وفوائد وفــي هــذا المقال ســوف أســرد قصة عن ثابت بلانك و يعرف ثابت بلانك المختزل كالآتي: ماكس بلانك: عالــم فيزيائي ألماني (1858-1947 ،(اشتهر بلانك بمساهمـــاته الكبيرة في مجال ميكانيكــا الكم، ومن ضمن أكبر أعماله عمله في نظرية إشعاع الجسم الأسود، فاز بلانك بجائزة نوـبل فــي الفيزياء عــام 1918م. قــدم بلانك مفهوم تكميم الطاقــة وهي التي أنتجت ثورة علميـة جديدة وفتحت الأبواب لمجال ميكانيكا الكم. 1 .6x10−19 C 2.99 × 10 m/s 8 6.67x1011 N.m2.kg−2 1.05457× 10−34 ħ = h/2π = J.s 6.6261x10−34 h= J.s

38 تكميم الطاقة: فــي عــام 1900م وأثناء دراسة ماكس بلانك لإشعاع الجسم الأسود لاحظ أن الإشعـاع الكهـرومغناطيسي يمتـص أو يبعث فـي رزم منفصلـة أطلق عليهـا كمـات "كوانتا "وفـي هـذا المســار نخلص إلــى أن الطاقــة ليست مستمرة وإنما موجــودة بكميات وحزم منفصلـة حيث تتناسب طاقة كل كم مع تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي المصاحب له. حيث E هي الطاقة، h ثابت بلانك، V التردد حساب قيمة ثابت بلانك: استنتج قيمــة ثـابت بلانك مــن خــلال ملاءمة نـموذجه النظري مع البيانات التجريبية لإشعاع الجســم الأسود، إشعــاع الجسـم الأسود هــو الإشعــاع الـكهــرومغنـاطيسي المنبعــث مــن جسم يمتص ويصــدر بشكــل مثــالــي (يسمـى الجسم الأسود) عنـد درجـة حـرارة معينة، وجـد بلانـك أن النظريات الحــاليــة لإشعــاع الجســم الأسود لا يمكنها التنبؤ بدقة بطيف الإشعـاع عند التــرددات المنخفضة. عمل على افتراض أن الطـاقة مكممة، تتناسب طاقة كــل فوتون مــ ً ع تردد الإشعاع، وثابت التناسب هــو ثابت بلانك. لذا، كان بلانك قادرا على تحديد قيمـة ثابت بلانك مــن خلال ملاءمة صيغته مــع البيانـات التجريبية لطيف إشعاع الجسم الأسود. E=hV

39 بنـى العلمــاء الآخــرون علــى عمــل بلانــك وأدركــوا الطبيعــة الأسـاسيــة لتكميــم الطــاقـــة حيث استخدم ثــابت بــلانك فــي قــوانين ومعــادلات كثيــرة مثــل علاقــة بلانك-آينشتاين hv=E ،مبدأ عدم اليقين لهايزنبيرغ، معادلة شرونجر، تكميم الزخم، الــزاوي، التأثيــر الكهروضوئي مستويــات الطــاقــة الكميــة للــذرات، ازدواجيــة الـجسـم-الموجــة، موجــة دي بولــي. هــذه بضعــة أمــثلـة علــى القوانين والعلاقات التـي يستخدم فيها ثابت بلانك و هناك العديد من المعادلات والقوانين الأخرى . بنى بلانك مفاهيم أخرى باستخدام ثابت بلانك، حيث عرف أقصر طول (مسافة) في الكون وسمـي بطول بلانك (Lp (حيث استخدم فــي اشتقاقه ثــابت بلانك وسرعة الضوء وثابــت الجاذبية، معنى لمسافة أقل من طول بلانك حيث أن تحت هذه المسافة تتوقف المفاهيم الفيزيائية الحالية عندها. . و يعرف طول بلانك كالآتي: Lp = 1 .616229 x 10−35 m أيضــا عرف أقصر زمن وسمي بزمن بلانك (tp (حيث يمكن تعريف الزمن أنه هو الوقت الازم لقطع مسافــة معينة بسرعة معينـة، وعـرف بلانك زمن بلانك زمـن بلانك بأنه الزمن اللازم لأسرع شئ فــي الكون لقطع أقصـر مسافة في الكون، ومن المعروف أن أسرع شيء فـي الكون هو الضوء وأقصر مسافة هي طول بلانك ويــوجد أيضً ـا وحدات لكميــات فيزيائيــة أخرى مثـل حـرارة بلانـك، شحنـة بلانـك ، كتـلة بلانـك وغيرها. tp=Lp/c= s 5.39 x10−44

مروة المعمرية، طالبة فيزياء تتألق بشغفها للعلوم، لها اهتمامات بارزة في مجـال التصميـم و والإبداع .تجمع مــروة بين عقليتهـــا العلميـــة فــي دراستهــا للفيزياء وبين قلبهـا الفني الــذي يتوق للإبداع والتصميم والتجديد قـامت بتنفيذ الكثير من التصاميم لعدة مؤسسات حكومية، ّة و تطمح لتنمية هذه المهارة والوصول بهـــا شركــات خاصــة ،مشاريع ناشئة وجماعات طلابي ِ الى أعلى كفاءة ِ وجودة ٍ عمل. بين الفــن والعــلوم 40 للتواصل: [email protected]

41 مجلة ضوء الفيزيائية في ختام العدد لا يسعنا إلا أن نشكر ونبارك لجميع العاملين على العدد وندعو االله العزيز الجليل أن يوفق الجميع للخير والنجاح ملاحظة: "المقالات والمعلومات المكتوبة مأخوذة من مصادر متعددة". للإستفسار والتواصل: [email protected] - تم بحمد الله وتوفيقه￾قنوات التواصل الإجتماعي لمجموعة الفيزياء squ__spg @ مجلة ضوء الفيزيائية