ضوء
-بقلم: بروس واتسون
تعرف على تاريخ الضوء. النور: نربطه بالسلطة والنقاء والبراءة والأمل. نستخدمها لتمثيل قوى الخير. نقيس الأشياء بسرعتها. ولكن هل فكرت يوما في أصول وتأثيرات الضوء؟ يستكشف الضوء (2016) قوة ووظيفة وتاريخ الشيء الذي يضيء عالمنا حقًا.
المقدمة
هل تتذكر المرة الأولى التي فكرت فيها بالضوء؟ عندما كنت طفلاً ، ربما وجدت الأمر مريحًا لأنه كان غياب الظلام. عندما كنت طفلاً ، سمعت الناس يقولون أشياء مثل ، “حسنًا ، إنه يوم مشمس وتعلمت ربط أشعة الشمس بالسعادة. يجد العديد من الأطفال أيضًا ضوءًا أكثر راحة لأننا خائفون مما لا نستطيع رؤيته في الظلام. تعزز الثقافة الشعبية أيضًا الرسالة القائلة بأن الضوء مرغوب وآمن. تعلمنا الأفلام والكتب المصورة وألعاب الفيديو عن قوى الخير والشر من خلال إظهار أنها ممثلة بتناقضات الظلام والضوء. وبالمثل ، نرى شخصيات بطولية مثل يسوع والأبطال الخارقين والملائكة ممثلة بهالة من الضوء تخبرنا أنهم جاءوا لإنقاذ اليوم. ولكن ما هو الضوء حقا؟ كيف يعمل؟ ما الدور الذي تلعبه حقًا في عالمنا؟ خلال هذا الملخص ، سنستكشف الإجابات على هذه الأسئلة والمزيد.
الفصل الاول: تاريخ الضوء
أكره انقطاع التيار الكهربائي. لقد عشنا جميعًا من خلالهم – تلك اللحظات التي يخرج فيها شكل من أشكال الكوارث الطبيعية من الكهرباء والمياه الجارية ويتركنا في الظلام. وعلى الرغم من أن بعض الناس قد يجدونها مريحة ، فقد وجدت دائمًا أنه من المرعب أن أعرف أنه لفترة غير محددة من الزمن ، سأقف في الظلام. بغض النظر عن عدد المرات التي أقلب فيها مفتاح الضوء ، لن يأتي الضوء حتى يتم استعادة الطاقة. بغض النظر عن عدد الشموع التي أحيط بها بنفسي ، فلن يكون الأمر كما لو كانت مشاهدة غرفة كاملة تصبح مضاءة بالكامل بنقرة من المفتاح. ولأنني أعتمد كثيرًا على الضوء ، أشعر بالضياع كلما لم أتمكن من الحصول عليه ، حتى لو كان ذلك لفترة قصيرة فقط. أتخيل أن العديد من الأشخاص الآخرين يشعرون بنفس الطريقة. لأنه سواء أدركنا ذلك أم لا ، فقد اعتدنا على الوصول إلى الضوء الذي نعتبره أحيانًا أمرًا مسلمًا به. يمكننا أن نتخيل ، بطريقة غير مباشرة ، ما كان يجب أن يكون عليه الحال في العصور المظلمة, لكننا نعتبرها وقتًا بعيدًا جدًا عنا لدرجة أنها تكاد تكون غير مفهومة.
ولكن لأغراض هذا الفصل ، أريدك أن تتخيل – تخيل حقًا – كيف سيكون الأمر بدون كهرباء. تخيل أنك لم تسمع به من قبل. كيف سيكون ذلك؟ بالنسبة للمبتدئين ، ستحكم حياتك حرفياً بظهور الشمس وغروبها. بينما لديك ضوء النهار ، يمكنك القراءة. يمكنك العمل. يمكنك متابعة هواياتك. وبمجرد أن تغرب الشمس ليلاً ، لن يكون لديك خيار سوى أن تفعل الشيء نفسه. هناك الكثير الذي يمكنك القيام به عن طريق ضوء الشموع ، بعد كل شيء. وإذا تم التحكم في حياتك من خلال شروق الشمس وغروبها الذي لا يمكن تفسيره ، فمن السهل أن تفهم لماذا قد تنسبها إلى التحكم في قوة أعلى. مع عدم معرفة العلم أو الطقس أو نظرية الكم ، لن يكون لديك خيار سوى افتراض أن الشمس – وإلى جانب ذلك, جميع الظواهر الطبيعية الأخرى – يسيطر عليها الله.
هذا هو المنظور الذي حكم حياة ومنطق أسلافنا حتى القرن التاسع عشر. لذلك ، ليس من المستغرب أن يتبنى الناس ما نعتبره الآن معتقدات قديمة وبدائية. خالي من أي تفسير آخر ، فلا عجب أن يعبد الإنسان المبكر النور ويعزى وجوده إلى فعل إله خيري. لا عجب أن جميع أساطير الخلق – بدءًا من اللاهوت المسيحي إلى مصر القديمة إلى تقاليد الأزتك – تضع الضوء كهدية مجيدة من الله. (حقيقة ممتعة: هل تعلم أن هناك أكثر من 100 آية من الكتاب المقدس عن الضوء؟ هناك أيضًا أكثر من 90 أسطورة إبداعية حول الضوء من مجموعة من الثقافات المختلفة! وبالطبع ، سمعنا جميعًا آيات الكتاب المقدس الشهيرة مثل “فليكن هناك ضوء و “أنا نور العالم!”) لأن الضوء كان لغزا كاملا ، شعر معظم الناس أن فعل الله هو التفسير الوحيد القابل للتطبيق. ولكن نظرًا لوجود عدد قليل من العقول المستفسرة دائمًا في كل مجموعة سكانية ، سيكون لدينا دائمًا علماء وفلاسفة ومفكرون سيدفعون الظرف ويتحدون الافتراض التقليدي. تلاحظ الباحثة جين بروكس أنه كان هناك أيضًا أولئك الذين حاولوا تسخير قوة الضوء لأنفسهم.
أولاً ، كان هناك رجال الكهوف الذين اكتشفوا النار ، واحتضنوا قوى الدفء والرؤية التي تمنح الحياة. في المناطق الاستوائية ، كان الناس يمسكون بالذباب ويصنعون نوعًا من فانوس اليراع لتوفير شكل من الضوء الاصطناعي في الليل. وفي اسكتلندا البدائية ، كان هناك هذا الطائر يسمى طائر العاصفة. يصف بروكس هذا الطائر بأنه “طائر بحري زيتي للغاية ، يصطادونه ويجففونه ويخيطونه في حلقه ثم يضيئونه. ثم كان ذلك مصباح أثبتت أبحاث بروكس أيضًا أنه في بابل القديمة ، يمكنك دفع ما يكفي من الشموع لإضاءة غرفة كاملة في الليل, لكنها كانت باهظة الثمن بشكل لا يصدق ولم تحصل على الكثير من القيمة مقابل أموالك. من خلال حسابات بروكس ، يمكن أن يمنحه راتب العامل الكامل ليوم واحد حوالي 10 دقائق من الضوء. ولكن على الرغم من أن الناس كانوا مهووسين بالضوء ويائسين للحصول عليه ، لم يكن أحد يعرف حقًا ما هو. بالطبع ، كان العلماء الأوائل الذين افترضوا لأول مرة أن الضوء قد لا يكون قوة غامضة وزعتها نزوة إله. ربما كان شيئًا يمكن دراسته وفحصه وإعادة إنتاجه. وبفضل استفسارك عن العقول التي طرحت أسئلة في وقت مبكر من القرن الخامس ، قمنا بتطوير دراسة الضوء.
الفصل الثاني: الضوء كمصدر للتلهام
نظرًا لأن الضوء لديه قدرة لا نهاية لها على التقاط الخيال ، فليس من المستغرب أنه لمس عقول الفنانين والعلماء على حد سواء. لذلك ، بينما كان العلماء الأوائل يحاولون معرفة ما هو الضوء وكيفية دراسته ، كان الفنانون يحاولون تمثيل الضوء في لوحاتهم ورسوماتهم وموسيقاهم وشعرهم. يعني تاريخ الجمعيات الدينية بالضوء أن النور تم تصويره في المقام الأول على أنه مقدس. كان هذا صحيحًا في التمثيل الفني عبر الأديان المتعددة. في الواقع ، تصور المسيحية والإسلام والعديد من الأديان القبلية النور على أنه مقدس في فنهم! ولم يكن هذا أكثر وضوحا مما كان عليه خلال عصر النهضة. بدأ عصر النهضة تحولًا شموليًا في الفن والثقافة والموسيقى والفكر ، وكان الضوء في قلب هذا التحول. بدأ الرسامون في تجربة تباين الفضاء الفاتح والمظلم في أعمالهم. تتميز اللوحات الدينية بالقديسين بتوهج الضوء النقي. وخلال هذا الوقت أيضًا ، حصل الضوء على العديد من الجمعيات التي نراها اليوم في الثقافة الشعبية ، مثل النقاء والبراءة والعذرية والأمل.
كما مهد عصر النهضة الطريق لعصر يعرف باسم “عصر التنوير” ، وهناك عدد من الأسباب لذلك. ولكن ربما كنت قد خمنت بالفعل السبب الرئيسي: كان يطلق عليه عصر التنوير لأن الناس كانوا مهتمين جدًا بالضوء! ومع ذلك ، فإن هذه الإشارة إلى الضوء هي حرفية واستعارة. على الرغم من أن الناس كانوا مفتونين بالفعل بآليات الإضاءة ، إلا أنهم كانوا مهتمين أيضًا بالتنوير الفكري الذي يأتي من السعي وراء المعرفة. حيث يمثل الجهل بالظلام ، يجسد الضوء حرية المعرفة والاكتشاف الجديد. وخلال هذا الوقت ، كان الناس في جميع أنحاء العالم مفتونين بإمكانية الاكتشاف غير المحدودة. تدفقت الفن والعلوم الإنسانية بسلاسة معًا ، حيث استفاد كل تخصص من رؤى الآخر المكتشفة حديثًا. كانت دراسة الضوء نقطة محورية حاسمة للدراسة خلال هذا الوقت أيضًا ، وقد أدى هذا الاهتمام إلى الحل العلمي. يلاحظ المؤرخ دارين مكماهون أن التنوير والإضاءة لا ينفصلان ؛ بدون دراسة الضوء ، كانت الرؤى التي تحققت خلال عصر التنوير مستحيلة.
على سبيل المثال ، يلاحظ أن “عددًا مدهشًا من شخصيات التنوير كانوا مهتمين بشكل مباشر بالإضاءة والإضاءة. اهتم بنجامين فرانكلين ، نجل تشاندلر ، بشدة بتصميم الفانوس وساعد في تنظيم الإضاءة العامة لمدينة فيلادلفيا. كتب لافوازييه أطروحة حول أفضل الوسائل لإضاءة مدينة رائعة مثل باريس ، وجرب باستمرار مع الوقود والفتائل, وزوايا الانعكاس والانكسار في الضوء المنبعث من الفوانيس. جرب فولتير أيضًا ، مثل مارات ومدام دو شاتليه ، اللهب. كتب ديدرو عن تاريخ الشموع. درس جيفرسون زيت الحيتان ، من بين أهم أنواع وقود الإضاءة في القرن الثامن عشر. لم يدرس جوته البصريات فحسب ، بل اهتم أيضًا بتعقيدات إضاءة المسرح.
بنفس القدر من الأهمية ، سعت مجموعة من الأضواء الأقل إلى التنوير من خلال الإضاءة. البعض ، مثل المخترع والمهندس برجوا دي شاتيوبلان ، كرسوا طاقتهم للمسائل التقنية ، مثل إتقان المصابيح العاكسة الجديدة ، أضواء الشوارع. كتب آخرون ، مثل جان فرانسوا درو دو رادييه و “مجتمع رجال الحروف” ، تاريخًا ساخرًا للفوانيس ، ساخرًا من ادعاءات نوع جديد ، التاريخ المقارن للضوء. لا يزال آخرون ، مثل بيير تورتل سانغرين أو تشارلز دي رابيكو ، يتابعون أعمال الإضاءة كنظير لأعمال التنوير. كما أعلن الأخير على بطاقة الاتصال الخاصة به ، معلناً عن خدماته كرجل أعمال في الإضاءة ، يمكن لرابيكيو “تنوير العقل وكذلك الأمر
وأخيرًا ولكن “ربما الأهم من ذلك ، خلقت الإضاءة العامة الظروف لقابلية اجتماعية حضرية موسعة إلى حد كبير كانت أساسية لظهور المجال العام. بقيت المتاجر مفتوحة لفترة أطول ، وتم دفع أوقات ستارة المسرح إلى الوراء ، وقدمت المطاعم والمقاهي بعد حلول الظلام بوقت طويل ، في وقت متأخر عن أي وقت مضى. تم تمديد الصالونات وساعات الزيارة أيضًا في الليل ، مما يعني أن المناقشة المستنيرة كانت تتم في كثير من الأحيان بعد غروب الشمس. قادت إنارة الشوارع الطريق ، مما خلق مظهرًا (إن لم يكن دائمًا الواقع) لمزيد من الأمان والتحكم العقلاني في البيئة ، ومكافحة ليس فقط الجريمة ولكن الخرافات والخوف على الرغم من أننا نعتبرها في كثير من الأحيان أمرًا مسلمًا به ، إلا أن الضوء مسؤول عن كل واحدة من الحريات الحديثة التي نتمتع بها! ولن يكون أي منها ممكنًا بدون الدراسات المبكرة التي أجريت على خصائص ووظائف الضوء.
الفصل الثالث: تطور الضوء
ومع ذلك ، على الرغم من هذه السنوات من الدراسة ، لا يزال البشر لم يكتشفوا الضوء. لقد دفعت عصر النهضة والتنوير القرنين السابع عشر والثامن عشر ، مما عزز فهمنا للعلوم والفن والشعر والموسيقى والإضاءة. لكن الضوء الاصطناعي لم يتم تسليعه بعد وكان هناك الكثير لاكتشافه. في الواقع ، بحلول القرن التاسع عشر ، لا يمكن لأحد أن يخبرك حقًا ما هو الضوء بالضبط. في نهاية اليوم ، كنت لا تزال في لوحة الرسم: تم تعريف الضوء في المقام الأول كمصدر للإلهام وهبة من الله. ولكن لم يكن أحد قادرًا على فحصه في المختبر أو تحديد مبادئه العلمية. لحسن الحظ ، لم يوقف هذا اكتشاف وإنتاج الضوء الاصطناعي. مثلما استخدم الأشخاص البدائيون اليراعات في برطمان لخلق الضوء ، كان مخترعو القرن التاسع عشر يحاولون أيضًا تسخير قوة الضوء الاصطناعي.
وكما نعلم جميعًا ، كان هذا السعي للإضاءة هو الذي دفع توماس إديسون إلى اختراع المصباح. أجرت المصابيح الفائقة للإضاءة أبحاثها الخاصة حول تاريخ وتطور المصباح وقدمت شرحًا يمكن الوصول إليه يرسم تاريخ اكتشاف إديسون: “في عام 1878, بدأ توماس إديسون بحثًا جادًا في تطوير مصباح متوهج عملي وفي 14 أكتوبر 1878 ، قدم إديسون أول طلب براءة اختراع له لـ “تحسين في الأضواء الكهربائية”. ومع ذلك ، واصل اختبار عدة أنواع من المواد لخيوط المعادن لتحسين تصميمه الأصلي وبحلول نوفمبر 4 ، 1879 ، قدم الولايات المتحدة الأخرى. براءة اختراع لمصباح كهربائي باستخدام “خيوط كربونية أو شريط ملفوف ومتصل … بأسلاك تلامس بلاتينا.” على الرغم من أن براءة الاختراع وصفت عدة طرق لإنشاء خيوط الكربون بما في ذلك استخدام “خيوط القطن والكتان ، وجبائر الخشب ، والأوراق الملفوفة بطرق مختلفة,” لم يكتشف إديسون وفريقه أن خيوط الخيزران الغازية يمكن أن تستمر لأكثر من 1200 ساعة ، حتى بعد عدة أشهر من منح البراءة ، وهذا الاكتشاف يمثل بداية المصابيح الكهربائية المصنعة تجاريًا وفي عام 1880 ، بدأت شركة شركة اديسون للكهرباء الخفيفة لشركة توماس أديسون تسويق منتجها الجديد
اختراع المصباح التجاري أحدث ثورة في العالم. ولكن على الرغم من أن الناس قد تمكنوا من الوصول إلى الإضاءة الاصطناعية في المنزل ، إلا أن دراسة الضوء كانت لا تزال متخلفة كثيرًا. على الرغم من أن المخترعين مثل إديسون قد اكتشفوا كيفية إنشاء الضوء ، إلا أن الناس كانوا لا يزالون غير متأكدين من خصائصه الفيزيائية والعلمية. وفي الواقع ، شهدت دراسة الضوء تقدمًا ضئيلًا حتى مطلع القرن ، عندما حول ألبرت أينشتاين العالم العلمي باكتشافاته. على الرغم من أننا نتذكر في المقام الأول أينشتاين لذكائه أو صيغه الشهيرة ، قد لا تتذكر أنه كان أول من قام بتحليل الضوء حقًا! اكتشف أينشتاين أن الضوء مصنوع من كل من الجسيمات والأمواج. كما كان أول من درس وحساب سرعة الضوء. ونظريته حول سرعة الضوء أثرت على تصوراته حول المكان والزمان! في الواقع ، تم اكتشاف نظريات الزمان والمكان التي نعتمد عليها اليوم لأول مرة بواسطة أينشتاين في عام 1905! بفضل تألق أينشتاين ، نعلم أن سرعة الضوء ثابتة وأن الوقت يتغير فيما يتعلق بسرعة الضوء. لذلك ، الضوء ثابت والوقت نسبي.
الفصل الرابع: الملخص النهائي
منذ بداية الوجود البشري ، كان الضوء مصدرًا ثابتًا للإلهام والعجب والقوة للبشر. اليوم ، ومع ذلك ، غالبا ما نعتبرها أمرا مفروغا منه. نظرًا لأن لدينا إمكانية الوصول إلى الضوء في قلب المفتاح ، فإن القليل من الناس يعرفون عن تاريخ الضوء الطويل والمعقد والاكتشافات التي ألهمتها. لكن في الواقع ، أثر الضوء على الفن والشعر والموسيقى والعلوم والتكنولوجيا. وقد مكننا اختراع المصابيح الكهربائية التجارية من التمتع بالحريات الحديثة التي نأخذها اليوم كأمر مسلم به.