الضوء من نيوتن الي اينشتين

اتضح أنه كلما زاد عدد الأفراد الذين يتمكنون من التلاعب بالضوء،

صار الضوء محيراً وخادعاً.

واتضح وفق فكرة أن الضوء والحقيقة متلازمان، أن نسبة كبيرة مما يمنحه الضوء لنا هو خدعة.

ففي عام 1664 أنجز العالم الطبيعي الكبير "إسحاق نيوتن" تجربته الناجحة،

مبرهناً أن موشوراً يمكنه أن يفصل الضوء الأبيض إلى إشعاعات ملونة.

لكن الأمر الأكثر أهمية يكمن في أن "نيوتن" أثار تحدياً كبيراً للأجيال المستقبلية بواسطة موشوره. فقد برهن أن الضوء الأبيض مزيج من الألوان، وأكثر من ذلك، اقر أنه محيّر كثيراً

شكل اللون اللغز الأخير في الضوء، ناضلت البشرية خلال فترة المائتي عام التالية محاولة فهم الضوء، وعندما تمكنوا من ذلك، بدّل هذا كل شيئ، العلم والفن ومفهومنا للعقل البشري أيضًا.

احتاجت الخطوة الأولى في هذه القصة حول مفهوم الضوء، إلى أحد أكبر جيشانات التاريخ.

بدأت الثورة الصناعية في أواخر القرن الـ18 مع مصانع النسيج شمال غرب " انكلترا ". اضطر الأفراد على التفكير بالضوء وباللون خصوصاً بطريقة جديدة وملحة. فأرشدنا اللون إلى حقيقة الضوء.

كان التحكم باللون هاماً لأن الأسواق البريطانية كانت تفيض بالأقمشة الملونة الزاهية الآتية من "آسيا". واجه الصناعيون البريطانيون هذا التدفق بأقمشتهم وصباغهم الصناعية الخاصة بهم. ربما تأثير صناعة الألوان الجديدة الأكثر أهمية كمن في كيفية تبديله حس الأفراد لما هو طبيعي وما هو صناعي،

إذ صار بالإمكان صنع الألوان المعروف عنها أنها متطابقة مع أشياء طبيعية،

كلون السماء الأزرق ولون العشب الأخضر.

أظهرت الصباغ الصناعية أن العديد من الأفراد لم يروا الأقمشة الملونة كما رآها آخرون. فقد أدرك الأفراد وللمرة الأولى أن ثمة لغز في كيفية رؤيتنا للون، فبدا أن الإدراك الحسي للون ذاتي.

كان أستاذ في شمال غرب "انكلترا" أول الذين تعمقوا بشذوذ العمى اللوني.

فقد انكب "جون دالتون" الموهوب ابن نساج فقير، على علم الكيمياء الجديد للثورة الصناعية.

إنه مشهور في عرضه "نظرية المادة الذرية". لكن استند بحثه العلمي الأول على إدراكه بأن ثمة انحراف في ملاحظته اللون

شرع "دالتون" وللمرة الأولى في التاريخ، بتحليل إدراكه الذاتي للنور.

عاد إلى الطبيعة والى طفولته المفتونة بعلم النبات.

بدا له لون زهرة البرسيم الزهري أزرقاً زاهياً،

ولون زهر ابنة الراعي أزرقاً عندما كان يقطفها في الخارج.

وبعدما يحضرها إلى المنزل وينظر إليها قرب نور الشمع،

يتبدل لونها بطريقة غريبة من اللون الأزرق إلى اللون الأصفر.

تأمل "دالتون" بهذه المسألة. هل كان هذا خاصاً به؟

سأل "دالتون" تلاميذه في المدرسة إذا كانوا يعانون المشكلة نفسها.

واتضح أن في صف من حوالي 24 تلميذاً، عانى 4 أو 5 فتيان اللغز نفسه.

فكان "دالتون" الرائد في تحديد العمى اللوني ودراسته علمياً.

وفي الواقع، دعيت هذه الحالة بالـ"دلتونية"

ولا زالت تدعى كذلك في " فرنسا ". ظن "دالتون"

أنها تنجم عن خاصية طبيعية في العين ووجد طريقة عجيبة لاختبار فكرته.

طلب في وصيته من طبيبه "رانسوم" أن يستخرج إحدى عينيه ويشرّحها لأن "دالتون" ظن أن سبب عماه اللوني وجود سائل ازرق داخل عينه.

نفذ "رانسوم" وصية "دالتون" حرفياً. استخرج إحدى مقلتي عينين الرجل وفتحها،

فلم يجد سائلاً أزرق.

كانت خالية من سائل أزرق فما كان هذا سبب عمى "دالتون" اللوني. بدلاً من ذلك، لا بد أن الخطب ذو علاقة بأمر نفسي، أمر ما بين الدماغ والعين.

ربما عرف "دالتون" سبب العمى اللوني لكنه برهن أن الحالة تسري في الأسر وأنها تظهر بأشكال عادية قليلة.

نشر اكتشافاته الثورية في أعظم مدينة في العصور الصناعية.

فكان أن وضعت أعماله أسس الثورة في علم الضوء واللون.

أدت القواعد التجارية للثورة الصناعية إلى اكتشاف أن للعقل دور يؤديه في كيفية رؤيتنا للون. فقد احتاجت مصانع ومدن "أوروبا" القرن الـ18 المزدهرة لمصابيح ومنارات ساطعة وفعالة أكثر،

والتي أثار تصميمها ثورة في مفهومنا لطبيعة الضوء الحقيقية.

بنجامن طومسون:

ضع العدسة في الداخل

شكل الشخصية الرئيسية في هذه القصة مهاجر أميركي عاش في "أوروبا" ويدعى "بنجامن طومسون". قام "طومسون" بتجارب محيرة جداً على حركة الضوء.

لكنه بدأ هذا لأنه حاول أن يوفر مال أرباب عمله في مدينة "ميونيخ".

أسدت إليه سلطات "ميونيخ" عملاً غاية في الأهمية والذي يتضمن أن يخلي شوارع "ميونيخ" من كافة المتسولين ويجمعهم في إصلاحية للأحداث مصممة حديثاً بناها "بنجامن طومسون". كافأته السلطات بأن منحته لقب كونت، فصار الكونت "رومفورد".

احتاجت الإصلاحية إلى الإضاءة، فقرر "رومفورد" أن يجري سلسلة من التجارب الشديدة الدقة لإيجاد وسيلة الإضاءة الأكثر رخصاً يمكن الحصول عليها.

أراد أن يقارن بين نور شمعة ساطع ونور الشمس الساطع وكي يتمكن من ذلك،

كان عليه أن يحجب أشعة الشمس التي تدخل مختبره،

فاستخدم سلسلة من مرشحات ملونة. لكنه عندما وضع المرشحات الملونة أمام المصابيح لاحظ أمرًا رائعاً.

عندما استخدم مرشحاً أحمر اللون، تحوّل ظل المصباح الذي كان أسود اللون إلى أحمر.

لكن ظل مصباح قريب تحوّل إلى لون أزرق فيروزي رائع.

كان يمكن تفسير الظل الأحمر بوجود المرشح الأحمر اللون،

لكن من أين جاء اللون الفيروزي؟

حاول "رومفورد" أن يزيل من حقل بصره كل شيء باستثناء الظل الفيروزي.

فقرر أن ينظر إلى الظل الفيروزي من خلال أنبوب مطلي بالأسود من الداخل.

فكان ما شاهده مفاجئاً أكثر. ذهل "رومفورد" عندما شاهد أن الشيء الوحيد ضمن حقل بصره عندما استخدم الأنبوب كان الظل الأزرق وقد اختفت زرقته.

عجز عن رؤية أي تبدل في اللون مهما فعل مساعده،

بل شاهد ظلاً متسقاً. يرى شخصان الشيء نفسه بطريقة مختلفة، فهناك إذن تفسير واحد فقط.

هذه الألوان التي نراها في الواقع هي نتيجة عمل عقلنا.

ليست موجودة في العالم. برهن "رومفورد" ولأسباب لم يفهمها،

أن العقل البشري يستطيع أن يضيف ألوانه الخاصة في لون ظل رمادي شاحب اللون.

أمل "رومفورد" أن يكون تأثير اكتشافه على مستقبل الفن والرسم ثورياً وهذا ما حصل.

أدرك الرسامون المعاصرون مثل "جوزيف تورنر" أن الظلال الملونة تجعل من لوحاتهم أصلية أكثر وحقيقية سيكولوجياً.

هذه لوحة "المتهور المقاتل" بدلاً من أن يكون جانب زورق القطر المظلل رمادياً، نجد فيه مسحة من اللون البنفسجي.

ارتأى "رومفورد " أن تضمّن واقع أن الألوان يصنعها العقل جزئياً تتخطى اللوحة.

كان لـ"رومفورد" حلم. إذا كانت الألوان وهمية فيجدر به أن يتمكن من استخدامها لتسلية الأفراد.

طرأت له فكرة استخدام البيان القيثاري لإطلاق أضواء ملونة،

يضغط على مفتاح فيظهر لون.

دعى "رومفورد" أداته بالبيان القيثاري البصري.

لم يصنع أداة قط في الواقع إذ كان يصعب تنفيذها مع تكنولوجيا القرن الـ18.

فتطلب تحقيق حلم "رومفورد" في الضوء والموسيقى مائتي عام.

لكن عام 1700 كان الأفراد يراقبون أشكال الضوء واللون أكثر فأكثر والتي كانوا يعجزون عن تفسيرها.

ما الذي تسبب بعمى "جون دالتون" اللوني ؟ ما الذي كان يتسبب بظلال "رومفورد" الملوّنة؟

كان ثمة حاجة لتحقيق تقدم في مفهوم حقيقة الضوء.

فتحقق هذا التقدم في أوائل عام 1800م لكن لم يحققه امرئ كان يبحث في الضوء، بل امرئ يبحث في الصوت.

كان محور هذه القصة طالب طب في جامعة " كامبريدج " ثرياً ومبكر النضج يدعى "طوماس يانغ". بصفته طالب جامعي وثري أيضًا، أحب "طوماس يانغ" امتطاء الجياد والموسيقى والمراهنة. وثمة رهان مسجل في "كتاب المضاربة" في الجامعة، وضعه "طوماس يانغ" الطالب قبل أن يتخرج،

بأنه سيكتب أفضل أطروحة قط عن الصوت. ظن انه فعل،

لم يقدم أحد أطروحة في هذا الموضوع فخسر الرهان.

لكن الأطروحة أفادت أنكم إذا أصغيتم بجهد لأنابيب الأرغن تجدون حل لغز كيفية انتقال الصوت.

خبأت أطروحة "يانغ" عن الصوت حقيقة مذهلة تتعلق بالضوء.

كان اهتمامه الأول البحث في واقع عرفه الأفراد منذ العصور القديمة.

ينتقل الصوت على شكل موجات. مثلاً تذبذب أعمدة من الهواء صعوداً ونزولاً في أنابيب الأرغن مثل خرير الماء المتحرك ذهاباً وإيابا في بحيرة.

درس "يانغ" أساليب تحرك الموجات الفريدة والمميزة،

خصوصاً عندما تتداخل. تخيلوا أنكم تعزفون نغمة وحيدة على أرغن وتبدو صرفة.

إذا أضفتم نغمة أخرى غير متناغمة،

تشرعون في سماع نقرات متعلقة بفرق التردد بين النغمتين.

إذا التقت موجتان، يمكنهما أن يزيدا أو يطرحا منهما.

تحصلون على ذبذبات من الزيادة والفرق.

حقق "يانغ" قفزة كبيرة من الخيال.

أدرك أن الضوء يجب أن يعمل بأسلوب الصوت نفسه.

إذا أضأتم شعاعاً من الضوء من خلال بطاقة تتضمن شقين في داخلها،

فمع ظهور شعاعي نور من الشقين موحدين مجدداً،

تشاهدون نموذجاً من نطاقين أحدهما ساطع والآخر مظلم.

يلغي شعاعا الضوء أحدهما الآخر في أمكنة في الخارج كما تفعل موجتا الصوت.

ما قد يعني أمرًا واحداً فقط، الضوء موجة مثل الصوت.

يستند كل شيء اليوم، بدءاً من تصميم النسيج الليفي البصري وصولاً إلى النظارات،

على فكرة أن الضوء موجة.

لكن شكل هذا في تلك الفترة فكرة لا تصدق،

إذ بدءاً من "نيوتن" كانت الفكرة الموجودة عن الضوء أنه تدفق من جسيمات أو جزيئات صغيرة جداً، فووجهت فكرة "يانغ" المتطرفة بضحكات ساخرة

كانت محاضرات "يانغ" حول نظريته الجديدة أن الضوء ينتقل في موجات مثيرة للجدل،

إذ كان يعارض مئة وخمسين عام من أشكال الضوء كجسيم.

اعترض "يانغ" والمثل الذي طرأ له كان بركة.

فكروا بأمواج على سطح بركة فيمكنكم رؤية كيفية تحرك الضوء.

تطلب الأمر عشرات الأعوام لكن الأفراد أدركوا أن الأمواج تستطيع أن تشرح مجموعة كاملة من الظاهرات البصرية التي لم يكن بالإمكان شرحها في السابق.

صارت علنية الآن أن كون الضوء موجة يشكل أحد أكبر الاكتشافات في العلم،

وعنت أن اللون صار مفهوماً أخيرًا.

فكما تمنحكم ترددات مختلفة للصوت نغمات مختلفة، فترردات مختلفة للنور تمنحكم ألوانًا مختلفة.

أجرى "يانغ" تجاربه بواسطة عجلات ألوان تدور.

ما استنتجه "طوماس يانغ" من هذه التجربة

أن مجموعة الألوان الكبيرة التي يظن الأفراد أنهم يشاهدونها،

إذا كان هذا النموذج صحيحاً، فإنه سيبدأ بشرح أنواع العمى اللوني التي عرضها صديقه "جون دالتون". لأنه إذا كانت مجموعة واحدة من المتقبلين لا تعمل بشكل صحيح، فلن تشاهدوا هذا النوع من اللون. كانت هذه فكرة "يانغ". "دالتون" الرجل الذي استهل دراسة ملاحظة الضوء، قدّم تأكيدات غريبة بعد وفاته على فكرة "يانغ". ففي عام 1995 وبعد 150 عام على وفاته، استخرج أطباء حمضاً نووياً من مقلة عين "دالتون" التي حافظ عليها مجتمع علمي في "مانشستر" بطريقة مدهشة.

عندما تحقق فهم لغز كيفية رؤيتنا للضوء في حقبة أفضل من القرن الـ19،

فقد صارت القدرة على فهم اللون مسألة حياة وموت.

ففي عام 1875 وقرب بلدة "لارغرلوندر" في السويد، فاتت إشارة الضوء الأحمر قطاراً واندفع بسرعة باتجاه قطار آخر في منتصف الليل.

قـُتل تسعة أشخاص وأصيب المئات بجروح.

ففي "بريطانيا" حيث كان هناك سكك حديدية أكثر من أي مكان آخر،

انكبت السلطات على العمل واستخدمت خبراء من المؤسسة العلمية لإجراء اختبارات حول ما إذا كان هناك سبل فعالة لمعرفة الأعمى اللوني بين السائقين والربابنة. طبق اللورد "رالي" ،

قائد التحقيق فوراً نظاماً صارماً من اختبار اللون على الطبقة العاملة.

مستنداً على نظرية الثلاثة ألوان لـ"يانغ"، اخترع "رالي" اختبار عمى اللون الأول لكل سائق قطار وربان باخرة في البلد، وعند حلول أوائل عام 1900،

تم تطوير اختبارات ملاحظة الضوء العصرية التي يخضع لها معظم الأفراد حالياً.

لكن الضوء بحد ذاته ظل غامضاً.

تم قبول فكرة "طوماس يانغ" حول موجات الضوء، لكن ممَ هي مصنوعة تلك الموجات؟ جاء الجواب من دراسة شكل نور ليس واضحاً في البدء،

كما قد يخبركم كل من أصيب بضربة شمس، لا يترك الضوء الأجسام التي يلمسها غير متأثرة. بل عكس ذلك،

الضوء عامل كيميائي وظائفي إحيائي نافذ يستطيع أن يتمتع بأضخم التأثيرات على أي شيء يتفاعل معه.

تبدأ قصة هذا الاكتشاف لخاصيات الضوء في أواخر عام 1700 في " انكلترا " الصناعية مع احد علماء الكيمياء الانكليز الأكثر براعة "جوزيف بريسلي".

كان "جوزيف بريسلي" من "يوركشاير"، مثقفاً جداً، واقعي التفكير، متطرفاً، مادياً وطموحاً، احد رواد علماء فيزياء " بريطانيا " أواخر القرن الـ18.

ففي هذه التجربة، وضع " بريسلي " فأراً داخل برج جرس محكم الإقفال لاختبار ما حصل للهواء مع تنفس الفأر. مرض الفأر بسرعة، أنهكت قواه ونفق.

ارتأى أن هذا الهواء يجب أن يكون سيئاً جداً، ليس للحيوانات فحسب، بل للنباتات أيضًا.

فوضع "بريسلي" داخل البرج مجموعة من النباتات النامية وتركها هناك لبضعة أسابيع. دُهش عندما اكتشف أنها نمت جيداً. فمهما كان العامل في الهواء الذي قضى على الفأر بدا أنه ينمي النبات.

فقرر "بريسلي" أن يختبر ما كان في الهواء عندما نفق الفأر والذي كان سبب تعزيز حياة النباتات. وضع فأراً آخر ليس إلا فكانت النتيجة مدهشة.

اكتشف أن الحيوان يعيش شريطة أن يكون هناك نبتة تنمو.

كان هذا ما وصفه بـ" الهواء الرفاهية الذي حظيت بضعة فئران فقط بامتياز تنشقه".

وكان هناك المزيد. اكتشف "بريسلي" أن نوعية الهواء لم تكن محسّنة نتيجة نمو النبتة فيه فحسب، بل إذا سلطتم نوراً على النبتة، تتحسن جودة الهواء.

ما أظهرته التجربة أن الضوء المشع على المادة الخضراء في النباتات يمكنه أن يحسّن الهواء إلى جودة شبيهة بالجنة حيث يمكنها أن تحافظ على حياة الحيوانات لفترات طويلة لا نظير لها،

وحيث اللهب يحترق متمتعاً بحياة مدهشة. فكان أن الضوء والحياة متلازمان

.