13 فبراير، 2022
4 9254 دقائق
أين يذهب الظلام عند إضاءة المصباح؟.. وأين يذهب النور عند إطفائه؟.. إليك الجواب العلمي المذهل.. صور وفيديو
أخبار اليوم ـ منوعات
فريق المتابعة والتحرير
سؤالين لهما جوابين علميين بحتين يتعلقان برؤية الانسان وانتشار الفوتونات في الأرجاء التي يتم فيها إطفاء المصباح او تشغيله.
أين يذهب الضوء عند انطفاء المصباح او أين يذهب الظلام عن تشغيل المصباح ويعتقد الكثير من الناس أن السؤالين فلسفيين أكثر من كونهما علميين،
عندما تتم إضاءة مصباح، يقوم هذا الأخير بإصدار الفوتونات التي تنتشر في كل اتجاه داخل الغرفة وتصطدم بكل شيء فيها. تقوم هذه الأشياء داخل الغرفة بامتصاص معظم الفوتونات التي تصطدم بها، كما أنها تعكس جزءا صغيرا منها، مما يساعدنا على رؤية الأشياء في الغرفة.
أما عندما يتم إطفاء المصباح، تتوقف عملية إنتاج فوتونات جديدة، ويتم عكس وتراشق الموجودة منها داخل الغرفة بين مختلف الأغراض لعدد لامتناهي من المرات إلى أن يتم امتصاصها كليا.
إذا كنت قد انتبهت خلال صف العلوم في أيام الثانوية بينما كان الأستاذ يشرح أساسيات الضوئيات لكنت تعرف الآن أن الضوء هو عبارة عن ملايين الجزيئات المتناهية الصغر؛ صغيرة لدرجة يستحيل على العين المجردة رؤيتها؛ تعرف بالفوتونات.
وهي تعتبر الجزيئات الأساسية التي تقوم بنقل كل شكل من أشكال الإشعاعات الكهرومغناطيسية بما في ذلك أمواج الراديو، والأشعة فوق البنفسجية، وأشعة الموجات الصغرية ”الميكروويف“، وبالطبع؛ الضوء المرئي أيضا.
عندما تدخل إلى غرفة مظلمة ما وتقوم بإضاءة المصباح، يقوم الضوء بإجتياح الغرفة، وبالتحديد أكثر، تمتليء الغرفة بمليارات الفوتونات، الأمر الذي يتيح لنا رؤية ما بداخل الغرفة.
إلا أنه عندما تقوم بإطفاء مصباح الغرفة، أين يذهب كل هذا الضوء؟ ماذا يحدث لمليارات الفوتونات الموجودة في الغرفة؟ هل تموت وتتوقف عن الوجود؟
قبل الإجابة على هذا السؤال، دعونا نقم بمراجعة صغيرة: قد تكون تعرف مسبقا أن الضوء المرئي هو نوع من أنواع الأشعة الكهرومغناطيسية ويشكل جزءا صغيرا من سلسلة الأنوار الكهرومغناطيسية؛ نفس المجموعة التي تتضمن أمواج الراديو، والأشعة فوق البنفسجية، وأشعة غاما وما إلى ذلك.
كما يعتبر الفوتون الجزيء الأساسي لأي نوع من أنواع الأشعة الكهرومغناطيسية، سواء كانت أمواج الراديو التي تنقل إشارة الوايفاي في منزلك، أو الأمواج الصغرية التي تقوم بتسخين الطعام داخل فرنك، أو الضوء المرئي الذي يساعدنا على رؤية العالم من حولنا.
بدون توقف، يتحرك الفوتون على سرعة مذهلة تقدر بثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية في الفراغ؛ علما أن سرعة الفوتونات هي نفسها سرعة الضوء.
كيف تقوم الفوتونات بإضاءة الأشياء؟
يقوم مصدر ضوء؛ مصباح مثلا، داخل غرفة بإصدار ملايين الفوتونات التي تنتشر في كل الاتجاهات، وبما أن المصباح داخل الغرفة، أي داخل مساحة مغلقة، تقوم الفوتونات الصادرة عنه بالارتطام بكل شيء يعترض طريقها، ومنه فهي تضيء كل شيء داخل الغرفة.
ملاحظة: تم التقاط الصورة المتحركة في الأعلى من أحد محادثات ”تيد“ من أداء ”راميش راسكار“؛ بروفيسور في معهد ماساشوسيتس للتكنولوجيا، الذي تحدث عن تقنية ”فيمتو“ للتصوير (تقنية تصوير تقوم بالتقاط تريليون صورة في الثانية، ومنه لها القدرة على تصوير الضوء وهو يتحرك).
إذن، أين تذهب الفوتونات عندما يغيب مصدر الضوء أو ينطفئ المصباح؟
طالما المصباح مضاء، يكون للغرفة إمداد مستمر من الفوتونات.
يتم امتصاص البعض من الفوتونات اللامتناهية التي ترتطم بالأجسام؛ طاولة مثلا، داخل الغرفة بينما يقوم بعضها الآخر بالإرتداد مرات عديدة، وتفقد قدرا معتبرا من طاقتها في أثناء ذلك.
وتبقى هذه الفوتونات المنعكسة ترتطم بكل ما يعترض طريقها من أغراض، وفي كل مرة تخسر جزءا من طاقتها إلى أن يتم امتصاصها تماما من طرف شيء أو غرض داخل الغرفة.
وعلى هذا المنوال تبقى الغرفة مضاءة بطريقة دائمة طالما المصباح مضاء، وفي اللحظة التي يتم فيها إطفاؤه؛ تتغير الأمور بسرعة كبيرة، بسرعة الضوء.
تستمر الفوتونات التي تم إصدارها بينما كان المصباح مضاءا بالتراقص بين الأشياء المحيطة إلى أن يتم امتصاصها، وذلك يحدث في غضون ميلي ثانية.
أما إذا كان المصباح لا يزال مضاءاً، فلن يشكل الامتصاص السريع لهذه الفوتونات أي فرق، ذلك أن المصباح يقوم بإنتاج فوتونات جديدة في الغرفة باستمرار،
أما في حالة إطفائه، يتم امتصاص الفوتونات الأخيرة المنبعثة منه من طرف الأشياء المحيطة، وتستعمل الطاقة في هذه الفوتونات الممتصة في تسخين هذه الأشياء بقدر ضئيل جدا لا يلاحظ تماما،
لأنه كما نعرف، يحصل كل هذا بسرعة الضوء، بالتحديد في حوالي مليون جزء من الثانية، وهو أمر أسرع من أن نتمكن نحن البشر من رصده أو حتى ملاحظته، ولهذا تغرق الغرفة في الظلام الدامس في اللحظة التي تطفئ فيها المصباح.
وبشكل مذهل، يختلف ما يتلو إطفاء مصباح في الفضاء الخارجي عن ما يتلوه هنا في غرفة على كوكب الأرض، لأنه على عكس غرفة عادية، تبقى الفوتونات في الفضاء تتحرك وتسافر بشكل لامتناهي في الفراغ الواسع من الفضاء دون أن ترتطم بأي شيء لمدة طويلة من الزمن.
أين يذهب الظلام عند إضاءة المصباح؟
يُعرّف الظلام بأنّه غياب الضوء، لذلك لا وجود له بشكل مُستقل أو حقيقي، لولا وجود الضوء لا يوجد ظلام.
أعلم أنّه يبدو شيئًا فلسفيًا، ولكن هذه حقيقة الأمر؛ فهل سبق أن كنت بغرفة وشعرت أنّها مُظلمة والظلام يختفي تدريجيًا؟
لا، لأن هذا حقيقًة لا يحصل، بل يحصل أن يوجد ضوء، وعند اختفاء الضوء يظهر الظلام.
أي أن الظلام يعتمد بوجوده اعتمادًا كليًا على وجود الضوء.
والأمر مشابه للأحلام؛ فالأحلام لن تحدُث ما لم يُكن هناك واقعًا، وبمجرد أن تستيقظ فإن الأحلام تختفي، ولكنها لم تكن موجودة أساسًا.
يُمكنك إجراء تجربة صغيرة للتأكد من الأمر، قف في غرفة مُغلقة معتمة، وقم بإنارة الضوء، ومن ثم أغلقه بشكل مفاجئ، سوف تلاحظ أنّك لا زلت ترى ومضات صغيرة من الضوء وتختفي تدريجيًا حتى يُصبح الظلام ظاهرًا.
الآن قم بإضاءة النور بشكل مفاجئ، سوف تلاحظ أن هناك نقاط لا زالت مظلمة، أي أنّ الظلام لم يذهب لمكان فعليًا، ولكنه اختبأ خلف الضوء.
من ناحية علميّة يُمكن تفسير ذلك في تعاقُب النهار (الضوء) والليل (الظلام)، كما تعلم فإنّ الأرض كروية الشكل، وتقع في الفضاء الفارغ أسود اللون؛ أي مُظلم، وفي هذا الفضاء يوجد معنا الشمس، وهي مصدر الضوء والحرارة الأساسي لكوكب الأرض.
الأرض تدور حول نفسها، ونتيجة دورانها يتعرّض أحد نصفيها للشمس الذي تجعله مُضيئًا، وهو ما يُصنف وقت النهار، والنصف الآخر الذي تغيب عنه الشمس يكون لا زال مُظلمًا، وهو ما يصنف وقت الليل، وأثناء دورانها تبقى الشمس تضيء نصفها، والنصف الآخر يبقى في ظلام الفضاء المُعتاد.
