"Aether and relativity"
ክፍል 1

በአስራ ዘጠነኛው ክፍለ ዘመን የነበረው ፊዚክስ አሁን ከምናውቀው በእጅጉ የተለየ ነበር። ለምሳሌ ብርሃን የሚተላለፍበት ነገር ያስፈልገዋል ተብሎ ይታመን ነበር። ሁሉም ሞገዶች ወይም waves የሚያልፉበት ሞገድ ያስፈልጋል ተብሎ ይታመን ነበር። በዚሁ መሠረት ብርሃንም aether በሚባል አካል ውስጥ ያልፋል ብለው ያምኑ ነበር። ይህም መነሻው quint-essence ወይም "አምስተኛው ባሕርይ" ከተሰኘው የaristotelian physics የተገኘ ነው። በዚህ መሠረት ብርሃን ከፀሐይና ከዋክብት ወደ ምድር ሲመጣ በቫኪዩም ውስጥ አይደለም የሚያልፈው፣ በaether ውስጥ እንጂ።

እናም በ1887 አልበርት ሚከልሰን የሚባል የፊዚክስ ሊቅ፣ ኤድዋርድ ሞርሊይ ከሚባል ባልደረባው ጋር በመሆን አንድ ሙከራ ሰሩ። ይህም ሙከራ ታዋቂው የ "Michelson-Morley experiment" ይባላል። በዚህ ሙከራ፣ ምድር ከዚህ aether ከሚባል አካል አንፃር በምን መልኩ ትንቀሳቀሳለች የሚለውን መለካት ነበር። ማለትም ምድር በዙሪያዋ ካለው aether አንፃር በምን ያህል ፍጥነት ትንቀሳቀሳለች የሚለውን ለመለካት ነበር። ነገር ግን ሙከራው በፍጹም ያልተጠበቀ ውጤት አመጣ። ይኸውም ምድር ከaether አንጻር ያላት ፍጥነት ዜሮ ነው የሚል ነበር። ማለትም ምድር ከaether አትፈጥንም፣ ወደ ኋላም አትዘገይም።

ነገር ግን አስቀድሞ በተሰሩ መከራዎች፣ aether የሚባለው አካል ቋሚ (stationary) እንጂ የሚንቀሳቀስ አለመሆኑ ተረጋግጦ ነበር።

ስለዚህ የሚከልሰን-ሞርሊ ሙከራ ብቸኛው ውጤት ሊሆን የሚችለው፣ ምደር ራሷ አትንቀሳቀስም የሚለው ነበር። ማለትም ኤተር የሚባለው ዙሪያዋን ከቦ ያለው አካል የማይንቀሳቀስ ከሆነና ምድርም ከሱ አንጻር relative velocityዋ ዜሮ ከሆነ፤ ይህ ማለት ምድር አንድ ቦታ ረግታ ነው ያለችው እንጂ እየተንቀሳቀሰች አይደለችም ማለት ነው።

ነገር ግን ይህ ነገር በሳይንሱ ማኅረበሰብ ዘንድ ትልቅ ድንጋጤን እና ሀፍረትን አመጣ። ከዚህ ሙከራ የተገኘው ውጤት በፍጹም ያልተጠበቀ ነበር። ሙከራው ስህተት ነበር እንዳይሉ ደግሞ የሠራው ሰው የታወቀ የፊዚክስ ፕሮፌሰር እና የexperiment ባለሙያ ነበር። ሙከራዎቹንም እጅግ በከፍተኛ ጥንቃቄ ነበር የሚሰራው። ስለዚህ ይህ ሙከራ ስህተት ነው የሚሉበትን መንገዶች ይፈልጉ ጀመር።

በ1902፣ ሄንሪክ ሎሬንዝ የሚባል ሳይንቲስት፣ Lorentz Transformation የሚባል ፎርሙላ ፈጠረ። ይህ ፎርሙላ በህዋ ውስጥ relative frame of reference ውስጥ የሚንቀሳቀሱ አካላት ርዝመታቸው፣ ክብደታቸው እና የሚወስድባቸው ጊዜ ይለወጣል የሚልን ሀሳብ የያዘ ነው። በመሠረቱ ፎርሙላው ከአልበርት አንስታይን የሪሄቲቪቲ ቲዮሪ ጋር በምንም አይለያይም።

ከዚህም በኋላ በ1905 አልበርት አንስታይን የራሱን ቲዮሪ አወጣ። ይኸውም special relativity የተሰኘው ነው። አንስታይን የሎሬንዝን ፎርሙላዎች በመውሰድ length contraction፣ time dilation እና relativistic mass የተሰኙ ጽንሰ ሀሳቦችን ፈጠረ።

የአልበርት አንስታይን ቲዮሪ አንድ መነሻ ሀሳብ ነበረው። ይኸውም aether የሚባለው ነገር የለም የሚል ነው። በዚህም በmichelson-morley ሙከራ ላይ የተገኘውን ውጤት ወደ ጎን ገሸሽ ለማድረግ ጠቅሞታል። aether የሚባለው ከሌለ፣ ምድር ከaether አንጻር ስለማትንቀሳቀስና aetherም ራሱ ስለማይንቀሳቀስ ስለዚህ ምድርም አትንቀሳቀስም ወይም የረጋች ነች የሚለውን ሎጂክ ለመዝለል ይመቻል።

ይህ ነው ታዲያ፣ ምድር ባዶ ህዋ ወይም vaccuum of space ውስጥ ነች የሚለው ሀሳብ ለመፈጠሩ ምክንያት የሆነው። በዚህም መሠረት፣ ምድር አትንቀሳቀስም የሚለውን ሀሳብ ለመቃወም እነ አልበርት አንስታይን የደረሱበት ሎጂክ የሚከተሉትን ሀሳቦች እንደ ድምዳሜ የተቀበለ ነበር። እነዚህም፣ ብርሃን በባዶ አካል ውስጥ ያልፋል፣ ምድር በባዶ ህዋ ውስጥ ነው ያለችው፣ ጊዜ ቋሚ አይደለም ይልቁንስ አንፃራዊ የው፣ ፍጥነት እጅግ ሲጨምር ክብደትም እየጨመረ ይሄድና ወደ ኢንፊኒቲ ይጠጋል፣ እንዲሁም ቁመት ወይም ርዝመት ያጥራል የሚሉት ናቸው።

የመጨረሻው ሀሳብ length contraction የሚባል ሲሆን የmichelson-morleyን ሙከራ ውጤት ለማብራራት የተጠቀሙት ነው። ይኸውም በሙከራው ላይ ብርሃንን በሁለት perpendicular በሆኑ መስመሮች ቱቦዎች ውስጥ በማሳለፍ በሁለቱም ውስጥ እኩል ይደርሳል ወይ የሚለውን የለካ ሲሆን ሁለቱም የብርሃን ሞገዶች እኩል ደርሰዋል። ግን ምድር የምትንቀሳቀስ ቢሆን ኖሮ እኩል መድረስ አልነበረባቸውም። ታዲያ እነ አንስታይን ይህንን ለመመለስ ምን አሉ፣ በlength contraction ምክንያት አንዱ ቱቦ ስለሚያጥር ነው፣ አንዱ ሞገድ የደረሰው እንጂ የብርሃን ሞገዶቹ እኩል አይደርሱም ነበር የሚል ነው።

ይህ ሎጂካቸው ግን ስህተት ነበረው። ይህም petitio principii ወይም circular reasoning የሚባለው ነው። ማለትም፣ መጀመሪያ ምድር ትንቀሳቀለች ብለው ይነሳሉ። ከዚያ የmichelson-morley ሙከራ የተሳሳተው በእንቅስቃሴዋ ምክንያት የሙከራው apparatus affected ስለሆነ ነው፤ ስለዚህ ምድር ትንቀሳቀሳለች ብለው ቀድሞውኑ ወደ ተነሱበት ሀሳብ ይመለሳሉ። ወይም ደግሞ መጀመሪያ prove ለማድረግ የተነሱትን ሀሳብ እንደ ትክክለኛ መነሻ ሀሳብ (premise) ይዘው ይነሳሉ። ይህ ታድያ የታወቀ የሎጂክ ስህተት ወይም fallacy ነው።

በዚህ ላይ ደግሞ አልበርት አንስታይን እነዚህን የlength contraction እና time dilation ልዩነቶች ወይም ከላይ lorentz transform በሚለው የተገለጹት ነገሮች በምን ምክንያት እንደተፈጠሩ አልገለጸም። የፎርሙላው ባለቤት Heinrich Lorentz ግን ቢያንስ የዚህ መንስኤ በምድር ዙሪያ ያለው aether ራሱ ነው የሚል ምክንያት አቅርቧል። አንስታይን ግን aether የሚባል የለም በማለቱና የለውጡ መንስኤ ምን እንደሆነም ባለማብራራቱ ማለትም relative motion እንዴት ነው የነገሮችን length እና mass የሚለውጠው የሚለውን ባለመመለሱ እስከዛሬም ድረስ ብዙ ፈላስፋዎች አልበርት የ "cause and effect"ን ወይም የምንስኤ-እና-ውጤትን መርህ አፍርሷል በሚል ይከሱታል። አንድ የሳይንስ ቲዮሪ ደግሞ ይህን መርህ ከጣሰ ትክክል ሊሆን አይችልም።

ይህም ሆኖ ሳለ የሪሌቲቪቲ መሠረት የሆኑት የLorentz transformation ፎርሙላዎችን የሚያረጋግጥ ሙከራ በ1913 ተሠራ። ይኸውም Sagnac experiment የሚባል ነበር። የዚህ ሙከራ ውጤትም፣ በእውነትም aether የሚባል አካል እንዳለ እና ምድርም እንደማትንቀሳቀስ ያረጋገጠ ነበር።

ይቀጥላል...