كيف أدت تجربة فاشلة إلى الثورة الكبيرة الأولى لأينشتاين

في أواخر القرن التاسع عشر، ظنّ العلماء أن الضوء، بوصفه موجة كهرومغناطيسية، لا بد أن يمرّ عبر وسط خاص يُسمّونه «الأثير المضيء»، مثلما تنتقل الموجات الميكانيكية في مادة. لم يكن أحد يعرف طبيعة الأثير، لكنهم افترضوا وجوده ليتولّى حمل الضوء في الفراغ بين الأرض والشمس.

ألبرت مايكلسون وإدوارد مورلي حاولا التأكد من الأثير بجهاز يُدعى «مقياس التداخل». يُقسّم الجهاز حزمة ضوء إلى شعاعين متعامدين، ثم يعيد ضمهما. إذا كان الأثير موجودًا، فسوف يتأخر أحد الشعاعين عن الآخر بمقدار ثابت بسبب حركة الأرض عبر الوسط.

اعتمد مايكلسون تشبيهاً بسمكة تسبح في نهر؛ سرعتها تختلف حسب اتجاه التيار. حركة الأرض عبر الأثير يُفترض أن تُحدث تأثيراً مشابهاً، وكان الهدف رصد أي تغيّر في نمط التداخل حين يعود الشعاعان.

في 1887 و1888 أنهى مايكلسون ومورلي جهازاً أدقّ يُدار في أي اتجاه وفي أي وقت، لكنهما لم يلاحظا فارقاً في سرعة الضوخ أو في التداخل. سُمّيت النتيجة «سلبية»، واعتُبرت دليلاً ضد الأثير.

لم يتخلَّ بعض الباحثين عن الأثير فوراً، بل اقترحوا أنه يُجرّ مع الأرض. تجارب الانحراف النجمي وتجربة فيزو السابقة أضعفت هذا الاقتراح. لورنتز وفيتزجيرالد قالا إن الجسم يتقلص في اتجاه حركته حين تقترب سرعته من سرعة الضوء، فتُخفى الفارق وتُفسَّر النتيجة السلبية دون حذف الأثير.

في 1905 قدّم ألبرت أينشتاين عرضاً جديداً بـ«النسبية الخاصة». ألغى الأثير، وجعل سرعة الضوء ثابتاً مطلقاً، وجعل الزمان والمكان نسبيين يختلفان باختلاف المراقب.

تجربة مايكلسون-مورلي لا تزال من أكثر التجارب تأثيراً في تاريخ الفيزياء، رغم نتيجتها السلبية. نال مايكلسون جائزة نوبل في البصريات عام 1907، بينما لم تُمنح جائزة لنظرية النسبية الخاصة نفسها.