لنراجع المعضلة. إذا كان الضوء موجةً، فلا بد من وجود وسيط ينتقل فيه. وسيكون هذا الوسيط فعالًا في تحديد إطار للسكون، مما يتعارض مع مبدأ النسبية؛ ويمكننا الكشف عن إطار السكون ذاك، بالبحث عن الإطار الذي تكون سرعة الضوء فيه مستقلةً عن مصدره. وبناءً على هذا، فإننا سنضطر إلى إما التخلّي عن مبدأ النسبية (ومن ثم التخلي عن اكتشافاتنا بشأن المكان والقصور الذاتي) وإما التخلي عن نظرية أن الضوء موجةٌ (ومن ثم التخلي عن كل تلك التنبؤات التجريبية البارزة).

في حياة الإنسان العادية، للأسف، تشيع حالات التصادم بين المبادئ التي لا يمكن التوفيق بينها، ولا سبيل للمضي قدمًا إلا بالمساومة أو تحديد الأولويات. لكن تاريخ الفيزياء يخبرنا أن الطبيعة لا تحب المساومة. فعندما يبدو التعارض بين مبدأين عميقين في الفيزياء، في الغالب لا يكون أي منهما هو ما يجب التخلي عنه، بل افتراض أساسي لم يكن يقبل الجدال حتى ذلك الحين.

فعلى غرار ما فعله ألبرت أينشتاين في عام 1905، سنطرح السؤال التالي: ماذا لو أنَّ مبدأ النسبية لا يزال صحيحًا، وكانت سرعة الضوء مستقلة عن سرعة المصدر؟ إنَّ الجمع بين هاتين الفكرتين يخبرنا بأن سرعة الضوء مستقلة عن سرعة المصدر في «كل» الأطر المرجعية. يبدو ذلك مستحيلا، لكن لندرس الأمر عن قرب أولا. لنفترض – على  وجه التحديد – أنني أطلقت نبضةً ضوئية بسرعة 300 مليون متر في الثانية، وأنت قد لاحقتها ولنقل بسرعة 200 مليون متر في الثانية في تلك الحالة، يسبقك الضوء بمقدار 100 مليون متر في الثانية؛ فهذه إذن هي السرعة التي ستقيسها بينما تتحرك (أليس كذلك؟). (وإذا جريت في الاتجاه المعاكس، فستقيس سرعة الضوء بأنها تبلغ 500 مليون متر في الثانية.

لكن لقياس سرعة الضوء في إطارك المرجعي، ستحتاج إلى إحضار شريط قياس، أو بالأحرى قضيب قياس وساعة مضبوطة. لن تكون نتيجة قياس سرعة الضوء الذي تلاحقه 100 مليون متر في الثانية إلا إذا كان قضيب القياس وساعة التوقف الخاصان بك يتوافقان مع القضيب والساعة اللذين معي. وما أدركه أينشتاين أن هذه الحالة تمثل افتراضًا فيزيائيا جوهريا، وليست مجرد حقيقة. وقد بين أننا نستطيع التمسك بمبدأ النسبية والتمسك بفكرة أن سرعة الضوء مستقلة عن مصدره؛ بشرط أن نكون على استعداد لقبول أنَّ معيار الحركة، بل معايير الهندسة المكانية والزمانية بأكملها، ستتفاوت من إطار قصوري إلى آخر. ففي نظرية النسبية لأينشتاين، لا يعود إلى مفاهيم مثل المسافة المكانية والمدة الزمنية أي معنى مطلق ومستقل عن الإطار. فما هو «نسبي» في نظرية النسبية ليس الحركة فحسب، بل الزمان والمكان أيضًا. وبعد قرن من الزمان، أصبح ما يعنيه ذلك كلُّه أمرًا مؤكدًا لا يقبل الجدال «من المنظور الرياضي». ومما لا شك فيه أيضًا أنَّ الرياضيات التي تصف النظرية ناجحة؛ فقوانين أينشتاين المعدَّلة بشأن العلاقات بين الأطر المرجعية، تقع في الصميم من علم الفيزياء الفلكية الحديثة وعلم فيزياء الجسيمات. أما فيما يتعلق بالمعنى «المفاهيمي» لتلك القوانين وكيفية فهمها، فتلك مسألة أخرى.

مواضيع ذات صلة

التفسيرات الهندسية والديناميكية لتمدد الزمن

الزمكان في تصور منكوفسكي

اصطلاح التزامن

نشر الزمن عبر الفضاء

اتساق تمدد الزمن

تمدد الزمن ومفارقة التوأم

مشاكل مبدأ النسبية: الضوء بصفته موجة

القصور الذاتي والجاذبية

هل يوفّر الزمكان تفسيرًا؟

مفهوم الزمكان

الأطر المرجعية القصورية

مبدأ النسبية