أروع مشهد رأيته كان ذات يوم مشمس من أيام يونيو من عام 2004 – أتذكر أنه كان يوم الانقلاب الصيفي 21 يونيو – عندما كنت أزور متحف دي كوردوفا في لنكولن بماساتشوستس بصحبة سوزان كنا نقطع المسافة نحو المدخل عندما ناداني ابني. وهناك أمامنا على الأرض كان قوس مذهل ملون دائري تقريبًا. (ولأنه كان وقت الانقلاب الصيفي فقد كانت الشمس في أقصى ارتفاع يمكن أن تصل إليه في بوسطن، ارتفاع يصل إلى نحو 70 درجة فوق الأفق). كان مشهدًا يحبس الأنفاس.

أخرجتُ كاميرتي وشرعتُ ألتقط مجموعة كبيرة من الصور بسرعة شديدة. فقد كان ذلك بمثابة مفاجأة لي؛ إذ لم تكن هناك قطرات ماء على الأرض، وأدركت سريعا أن هذا القوس لا يمكن أن يكون مكونا من قطرات الماء تحت أي ظرف من الظروف؛ لأن نصف قطره كان أقل من 42 درجة بكثير. لكن رغم ذلك بدا القوس مثل قوس قزح تماما، إذ كان الأحمر من الخارج والأزرق من الداخل، وكان هناك ضوء أبيض لامع داخل القوس. ما الذي تسبب في هذا؟ لقد أدركتُ أنه لا بد أن جسيمات شفافة كروية لشيء ما قد تسببت فيه، لكن أي شيء هذا؟

واحدة من الصور التي التقطتها للقوس، كانت ممتازة الجودة لدرجة أن وكالة ناسا اتخذتها صورة اليوم الغامضة بتاريخ 13 سبتمبر عام 2004 ⁽¹⁾. (هو بالمناسبة موقع رائع أنصحك بمراجعته كل يوم على العنوان التالي: http://apod.nasa.gov/apod/astropix.html). تلقيتُ حوالي ثلاثة آلاف تخمين لماهية ذلك الشيء. لكن أفضل رسالة وصلتني كانت مكتوبة بخط يد وأرسلها لي بنجامين جايزلر ذو الأربعة أعوام، وكان نصها: «أظن صورتك الغامضة صنعت بالضوء وألوان الشمع والأقلام الفسفورية وأقلام الرصاص الملونة». ولقد علقت هذه الرسالة على لوحة الإعلانات خارج مكتبي بالمعهد ومن بين جميع الرسائل التي وصلتني كان نحو ثلاثين منها تسير في المسار الصحيح لكن خمسة منها فقط أصابت كبد الحقيقة.

كان أول مفاتيح حل هذه الأحجية هو أنه كان هناك الكثير من أعمال البناء تتم في المتحف وقت زيارتنا؛ وبعبارة أكثر تحديدا، كانت هناك كثير من عمليات السفع الرملي ⁽²⁾ لجدران المتحف. أخبرني ماركوس هانكن الذي كان مسؤولاً عن العروض الفيزيائية العملية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والذي عملت معه لسنوات طوال، بأمر لم أكن أعرفه وقتها، وهو أنه أحيانًا ما كان يستخدم في عمليات السفع الرملي بعض الخرز الزجاجي. وكانت الأرض مفترشة بقدر كبير من الخرز الزجاجي حتى إنني اغترفت بعض حفنات منه وأخذتها معي إلى البيت. ما قد رأيناه هو قوس زجاج، وهو المصطلح الذي صار من فئات الأقواس الرسمية، أقواس يكونها خرز الزجاج، ولها نصف قطر يبلغ نحو 28 درجة لكن القيمة الدقيقة تعتمد على نوع الزجاج. لم أطق أنا وماركوس الانتظار حتى نصنع واحدًا من هذه الأقواس لأجل محاضراتي. اشترينا بضعة كيلوجرامات من الخرز الزجاجي وألصقناها باستخدام الغراء على ألواح كبيرة من الورق الأسود، ثم ثبتنا الورق على لوحة الكتابة بقاعة الدراسة. ثم كنا في نهاية محاضرتي عن أقواس قزح نسلط ضوءًا على اللوح الورقي من مؤخرة القاعة. ولقد نجح الأمر إذ دعوت الطلاب لكي يأتوا الواحد تلو الآخر إلى مقدمة القاعة، إلى حيث يقفون أمام لوحة الدراسة السوداء ويجعلوا ظلالهم تسلط في منتصف القوس الزجاجي.

خلبت هذه التجربة لب الطلاب بشدة، لدرجة أنني أحثك على تجربتها بنفسك في منزلك؛ فصنع القوس الزجاجي ليس بالأمر العسير. فالأمر يتوقف على الأهداف التي ترمي إليها. فإذا كنت ترغب فقط في أن ترى ألوان القوس، فالأمر جد بسيط. أما إذا كنت ترمي إلى أن ترى القوس كاملا يطوق رأسك، فالأمر يحتاج إلى مزيد من العمل. لكي تشاهد قطعة صغيرة من القوس لا تحتاج إلا إلى قطعة من الورق المقوى أسود اللون حجمها نحو قدم مربع واحد، ورشاش غراء شفاف، وخرز زجاجي كروي شفاف. لا بد أن يكون شفافًا كرويا. استخدمنا «خرزًا زجاجيًا خشنًا مخصصًا للسفع» وهو خرز ذو قطر يتراوح ما بين 150 و250 ميكرونا.

اشرع في رش الغراء على الورق المقوى، ثم انثر الخرز عليه. ليست المسافة التي تفصل حبات الخرز بالأمر المهم لكنها كلما تقاربت كان ذلك أفضل. كن حذرًا في استخدام الخرز، ولربما كان من الأفضل أن تقوم بالتجربة خارج المنزل حتى لا تسكب الخرز على أرضية منزلك. دع الغراء يجف، وإذا كان اليوم مشمسا فلتخرج من المنزل.

قم بتحديد الخط التخيلي (الذي يمتد من رأسك إلى ظلها). ثم قم بوضع الورق المقوى في مكان ما على ذلك الخط، بحيث ترى ظل رأسك عليه (إذا كانت الشمس منخفضة في السماء، تستطيع أن تضع لوح الورق على كرسي ما، أما لو كانت الشمس مرتفعة فتستطيع أن تضعه على الأرض – تذكر أن حبات الخرز الزجاجي في متحف دي كوردوفا كانت أيضًا على الأرض). لك أن تختار المسافة التي تضع فيها لوح الورق المقوى بعيدا عن رأسك. ولنفترض أنك وضعته على بعد 1.2 متر (نحو 4 أقدام). ثم أبعده لنحو 0.6 متر (قدمين) من الخط التخيلي في اتجاه عمودي عليه. تستطيع أن تحركه في أي اتجاه (يمينًا أو يسارًا أو إلى الأعلى أو إلى الأسفل) وحينها سترى ألوان القوس الزجاجي. وإذا فضَّلت أن تضع لوح الورق المقوى على مسافة أبعد، 1.5 متر مثلا (5 أقدام) هنا يتعين عليك أن تحركه لمسافة (0.75) متر (قدمين ونصف قدم) كي ترى ألوان القوس. قد تتساءل متعجبًا كيف توصلتُ أنا إلى تلك الأرقام، والإجابة على ذلك بسيطة تتلخص في أن نصف قطر القوس الزجاجي يبلغ نحو 28 درجة.

عندما ترى الألوان تستطيع أن تحرك لوح الورق بشكل دائري حول الخط المتخيل كي تفتش عن بقية أجزاء القوس. وعندما تفعل ذلك فإنك تظهر كامل القوس قطعة قطعة تمامًا كما فعلت بخرطوم مياه الحديقة.

إذا أردت أن تشاهد كامل القوس حول ظلك دفعة واحدة، فستحتاج قطعة أكبر حجما من الورق المقوى أسود اللون – قطعة حجمها متر مربع واحد ستفي بالغرض – يكون قدر أكبر من الخرز الزجاجي ملصقا عليها بالغراء. اجعل ظل رأسك قرب مركز لوح الورق المقوى. إذا كانت المسافة التي تفصل لوح الورق المقوى عن رأسك تبلغ نحو 80 سنتيمترًا نحو قدمين ونصف قدم فستشاهد على الفور كامل قوس الزجاج. لكنك إذا أبعدت لوح الورق المقوى لمسافة بعيدة جدًّا، لنقل 1.2 متر (4 أقدام)، فلن تستطيع مشاهدة كامل القوس. لك الخيار، فلتستمتع بالأمر.

إذا لم يكن اليوم مشمسًا، فيمكنك أن تحاول إجراء التجربة داخل المنزل، تماما كما فعلتُ أنا في محاضراتي، عن طريق توجيه شعاع من الضوء القوي جدًّا – مثل كشاف قوي – على حائط الصقتَ أنت عليه ورقًا مقوى. قف بحيث يكون الضوء خلفك ويكون ظل رأسك في مركز قطعة الورق المقوى التي يبلغ حجمها مترًا مربعًا واحدًا. إذا وقفت على بعد 80 سنتيمترًا من لوح الورق فستتمكن من مشاهدة كامل القوس يطوق رأسك. مرحبًا بك داخل قوس الزجاج.

_________________________________
هوامش

(1) لو أردت رؤية صورتي على شبكة الإنترنت ما عليك إلا أن ترجع إلى أرشيف الموقع بتاريخ 13 سبتمبر 2004. انظر النص أعلاه لعنوان الموقع بالكامل.

(2) هي عملية تستهدف تنعيم الجدران عن طريق كشطها بالرمل (المترجم).

مواضيع ذات صلة

Mirror reflections

The sensation of color

Physiochemistry of color vision

The mechanism of color vision

The chromaticity diagram

Measuring the color sensation

Color depends on intensity

Aberration

The ω,k four-vector

Moving sources

Anomalous refraction

The intensity of reflected light