Now, don’t be scared

These famous T-shirt equations define the physical properties of Electromagnetism.
However, they are clearly meant for people who fill blackboards full of this stuff. They read like a foreign language, but learning about them is not all that difficult once you know what the symbols mean.

There are many ways of writing these equations (this form was published by Oliver Heaviside) and regardless of how they are written they say something absolutely remarkable. For example, the second equation (Gauss’ Law of Magnetism) says there aren’t any magnetic monopoles, even though the equation above it defines the characteristics of electric monopoles. Maxwell's third equation is Faraday's Law. It says that an electric field (E) is simply produced by a varying magnetic field (B).

But remarkably, the fourth equation can be solved for the speed of electromagnetic phenomena in a vacuum, “c” which works out to be 2.99792458 x 10^8 meters per second (present day, agreed-upon number).

Maxwell’s calculation of “c” was actually a simple wave equation that was a function of only two physical constants, the Permittivity (ε) and Permeability (μ) of a vacuum; values that were not hard to measure. So Maxwell’s “c” depends on the accuracy of two constants, which describe only the nature of the vacuum medium…nothing else!
To believe anything can go faster than light is to believe that there is a medium with a Permittivity and Permeability less than vacuum..
So in a very fundamental way, you can’t get a more accurate measurement for “c” for any electromagnetic phenomenon in a vacuum. Remember, Maxwell was only talking about the characteristics of the electromagnetic field in a vacuum. All the relativity stuff came much later with Einstein.

James Clerk Maxwell published his equations in 1861-1862. Experimenters were excited!
It immediately became apparent that light had to be an electromagnetic phenomenon, because many careful experimenters, who were at the time independently trying to measure the speed of light by strictly opto-mechanical methods, were coming up with velocities not one part in a thousand different!
It is hard to overestimate the importance of Maxwell’s accomplishment. He put together the basic ideas of Faraday, Gauss, Ampere and other 19th century scientists who were then experimenting with the newly discovered principles of electricity and magnetism. The telegraph had just been invented. The American Civil War was beginning. It was the era of wood-fired steam engines and horses and muskets. People used whale oil lamps and tallow candles to drive away the darkness. But the ideas of Maxwell in the early 1860s were almost miraculous. Interest in his theories among scientists was phenomenal.

فيديوهات ممتعة تحچي عن ال partial sums:
| بصيغة تأريخيَّة.
| بصيغة رياضيَّة.

ليش عالم الكم والفيزياء الدّون ذريًّة افكار لاغطة وصعبة تقبّل للعامّة؟

تقوم نظرية الكم بتقديم تصور غريب عن العالم الذري ودون الذري يصدمنا ويبعدنا عن كلُّ ما تعوّدنا عليه في الواقع الحياتي وما تقدّمه الفيزياء الكلاسيكيّة من تصورات تحمل إجابات حتميّة، تبتعد صيغة الكم عن تقديم الصيّغة المحمولة بإجابة حتميّة لقضاياها (تسمّى في بعض الأوساط بفيزياء الإحتمالات) لكنها بالرغم من كل ذلك تنجح إلى حد بعيد في تفسير حقائق العالم دون الذري بأن تعطي تفاسير بنسب لا توفّرها بقيّة العلوم التفسيريّة للسلوك الذري أو حتّى لأحداث عالمنا، تعزز صحتها يوماً بعد يوم بتقديم تنبؤات غريبة لكن كل التجارب العلمية تأتي فيما بعد لتؤكد صحة هذه التنبؤات..

كل هذا أدخل ميكانيكا الكم في عمق نقاشات فلسفيّة حول طبيعة ما تطرحه ومدى قربه من الحقيقة، حتى أن ميكانيكا الكم طرحت نفس قضية الحقيقة كموضع سؤال يستنتج بصيغ احتماليّة، من أهم هذه المناقشات والتجارب الفكرية وأشهرها هي قطة شرودنجر وصديق فاغنر.

لقد قدمت عدة وجهات نظر لتفسير نتائج وإستنتاجات نظرية الكم، تفسير كوبنهاغن مثلًا والّذي يعود بشكل أساسي إلى بور وزملائه، يؤكدون فيه
[ أنّ الطّبيعة الإحتمالية شيّء ثابت في عالم الكم وكوننا، لا يمكن تفسير هذه الطّبيعة بأيّ نظريّة حتميّة أخرى، وهي صفة أصيلة في الطبيعة التي نعيش بها وليست نتاجا لنقص في المعرفة والمعلومات نعاني منه]
باختصار نظرية الكم ذات طبيعة احتمالية لأن الطبيعة ذات طبيعة احتمالية أساسًا فما تفعله نظرية الكم هو محاولة وصف قوانين الطبيعة كما هي وبأسلوبها نفسه.

على الطرف الآخر وقف أينشتاين أحد مبتعثي فكرة الكم ليعلن رفضه للاحتمية الكمية التي تنشأ عن احتماليّة القياسات، قائلاً (إن الإله لا يلعب النرد)، كانت هذه العبارة الشهيرة بمثابة رفض قاطع لفكرة أن تكون للطبيعة أصالة احتمالية، مرجِّحًا فكرة أن هناك نقص في المعلومات المتوفرّة لدينا يؤدي إلى تلك الطبيعة الاحتمالية للنتائج وعليه فنظرية الكم ناقصة (حسب إينشتاين) وينبغي إكمالها عن طريق تعويض النّقص بالمعلومات وهو ما دعاه بالمتغيّرات الخفية فعن طريق هذه المتغيّرات يمكن صياغة نظرية كاملة ذات طبيعة حتمية. وهذا ما فسّر طغوة الصيغ الكلاسيكيّة وفيزياء التّناسب على عقل إينشتاين في أخر عمره وبعد موصولاته البارزة في الفيزياء، وتكاد أن تبرز صيغة جازمة اليوم في الأوساط العلمَّية عن إخفاق إينشتاين في نظرته عن الطَبيعة الإحتماليّة في الكم.

ظهرت بعد ذلك بعض التّفسيرات التي تضاهي بغرابتها نتائج وتنبؤات الكمية مثل نظرية العوالم المتعددة لايفريت، حيث تقول هذه النظرية بأن جميع الاحتمالات التي تطرحها نظرية الكم تحدث فعلياً في نفس الوقت في عدد من العوالم المستقلة المتوازية، وبالتالي يكون الكون المتشعب حتمياً في حين أن كل كون فرعي لن يكون إلا احتمالياً. وهو تفسير خالي تقريبًّا لكن أناقة سياقه وتفسيره جعلت منه صيغة معروفة.

هناك أيضا تفسير بوم الّذي يعود إلى ديفيد بوم ويفترض وجود دالّة موجيَّة عالميَّة غير محليَّة تسمح للجّسيمات البعيدة بأن تتفاعل مع بعضها بشكل فوري، اعتمادًا على هذا التفسير يحاول بوم أن يؤكد أن الواقع الفيزيائي ليس مجموعة من الجسيمات المنفصلة المتفاعلة مع بعضها كما يظهر لنا بل هو كلٌّ واحدٌ غير منقسم ذو طبيعة حركيَّة متغيرة دوماً.


ينتهي حديثنا عن طبيعة الكم مثل كل من يخوض في أعماقه في القبول بفكرة الأحتمالية كما فكرة الكون الإحتمالي؛ ومن وجهة أخرى.. لاتزال الفكرة غير مقنعة لدى بعض المهتمّين.
ولايزال تدريس هذه المواضيع للطلبة والمستجدّين صيغة مبتعدة بسبب ما ذكرته من لغط وعدم تقبّل لهذه الفكرة الّذي تعتبر غريبة على علوم اليوم، لأنّ وببساطة يتعارض مع فكرة اعطاء نتيجة حتميّة كما في كل أقرانه من العلوم.

To expand on Doug Hensley's answer to If one atom of iron was shot at my head at a speed of 28,000 km/h, would it affect me?, your chosen speed is too dang slow.
28,000 kmph may sound impressive to you and, sure, if I had a car or motorcycle that could hit those speeds I would be impressed, but for an atom or a subatomic particle you’re not even close to breaking into relativistic effects.
Cosmic rays regularly impact the earth and create showers of muons with energies of ~1.4TeV. At 207 (206.768 2830) times the mass of an electron (rest mass); they’re much lighter than your iron nucleus/atom but they are very common.
Typical values at sea-level are 1 muon/cm2/minute, though it gets higher with elevation.
The area of the top of a human head is around 150cm2.
So, every minute 150 of these suckers zip through your brain with a velocity in the 0.998c+ range.
Since Doug did the Joule calculation for your iron scenario I’m going to just steal it:
3*10(-18)J. Since an electron Volt (eV) is 1.6*10(-19)J the conversion is straight forward:
3*10(-18)J / 1.6*10(-19) = 18.75eV << Again, you’re not even trying to hurt yourself are you?
1 muon is carrying the energy equivalent of 1*10^12/18.75 = 53 *10^9 of your iron atoms. Taking into account the area of the top of your head (150cm2), we get 150 (events) * 53*10^9 (energy equivalence) = ~8*10^12
So the universe does your experiment on your head 8 Trillion times every minute of every hour of every day. So far you seem (relatively) unaffected. ;)

Watch out people
Your scientist boy is now FREE

الأثير (باليونانية: αἰθήρ)، في علم الفيزياء هي مادة، كان يُعتقد أنها تملأ كل الفضاء الخارجي. اعتقد العلماء أنها مادة ثابتة وأن الكرة الأرضية والأجسام الأخرى في الفضاء تتحرك خلالها.

تم توضيح الأثير من خلال نظرية وصفته بأنه عديم الاحتكاك وعديم الوزن واللون، لذلك لا يُمكن اكتشافه فيزيائيًا أو حتى كيميائيًا رغم كونه يتنقل وينتشر في كلّ مكان على كوكب الأرض وحتى في الفضاء.

كان كريستيان هوغنس أوّل من قام -بتردد وقبل
عدة عصور- بتقديم فكرة الأثير كمادة تنفذ في كلّ شيء وتملك ماهية رقيقة جدًا. ولكن ما أن قام كلارك ماكسويل بتأييد هذه الفكرة حتى أهملت فكرة الفراغ المطلق.

كان ماكسويل يقول: [بعد أن تم إثبات الظاهرة الكهرومغناطيسية تولدت الحاجة إلى وجود وسط كالأثير]. أي إن كل شيء بدءً من العالم الكبير "الكون" وانتهاء إلى العالم الصغير "الذرة" يتحرك ضمن الأثير.

نشأت فكرته بعد اكتشاف الخصائص الموجية للضوء، وهذا ما ظهر نظريًا بتوحيد الكهربائية والمغناطيسية؛ فالضوء عبارة عن موجاتٍ كهرومغناطيسيّةٍ، وعمليًا بتجربة الشق المزدوج، فكما تنتشر الموجات المائيّة على سطح المياه، والموجات الصوتية عبر الهواء، فلا بدّ أن تمتلك الموجات الضوئية وسيطًا ماديًّا تنتشر خلاله، هذا ما يُطلق عليه بالأثير المضيء.

في أواخر القرن التاسع عشر، قام عالمان أميركيان هما آلبرت ميكيلسون، وإدوارد مورلي بقياس سرعة الأثير، بتجربة قياس سرعة الضوء في اتجاهاتٍ مختلفةٍ، اعتقادًا منهم باختلاف سرعة الضوء في اتجاه مدار الأرض عن سرعته عكس اتجاه مدار الأرض، كانت الفكرة أنّه بما أنّ الأرض تدور حول الشمس، فلا بدّ أنّها تتحرك بالنسبة إلى هذا الأثير، تمامًا كما يمكننا التحرك عبر الهواء، ولكن كانت النتيجة معاكسة لتوقعاتهم؛ فلم يجدوا أيّ تحوّلٍ ملحوظٍ في سرعة الضوء. ولكن الفيزيائي الهولندي هندريك لورنتز، شرح الكشف بافتراض أن الأثير يؤثر في المادة بطريقة معقدة.


ثم كانت النظرية النسبية للعالم آلبرت أينشتاين، التي دحضت وجود الأثير، مُعتبرةً أن للضوء سرعةً مطلقةً في جميع الإطارات المرجعية، وأصبحت تجربة ميكلسون ومورلي دليلًا على عدم وجود الأثير.

على الرغم من إلغاء صحة نظرية الأثير عبر النظرية النسبية، إلا أنّه بقي هناك عددٌ قليلٌ من مُحبّي نماذج الأثير، المتمسّكين بتجربةٍ تُعرف باسم تأثير سانياك للعالم جورج سانياك في عام 1913 والتي تعتمد على تقسيم شعاعٍ من الضوء، بحيث يدور نصف الضوء حول مسارٍ باتجاه عقارب الساعة، والنصف الآخر بعكس اتجاه عقارب الساعة، ثمّ يُدمج شعاع الضوء ممّا يخلق نمط تداخلٍ، فأيّ تحوّلٍ في سرعة الضوء سيؤدي بعد ذلك إلى تحولٍ في نمط التداخل، وهذا ما لاحظه سانياك، بعد إعادة التجربة لمرّات لا تحصى، أيّ أنّ تأثير سانياك حقيقي، في ذلك الوقت كانت التجربة صعبة التطبيق، ولكن أمكن حاليًّا القيام بها بسهولةٍ بالاعتماد على الليزر والمعدّات الحديثة.

اعتقد سانياك في هذه التجربة وجود الأثير، ودحض النظرية النسبيّة، بعد إثباته للتحوّل في نمط التداخل، وهو بالضبط ما يتوقّعه نموذج الأثير، لكنه أمرٌ خاطئٌ وفقًا للنسبية الخاصة، التي تتوقع أيضًا حدوث هذا التحول في النمط، كما تنبّأ ماكس فون لاو قبل عامين من تجربة سانياك، فعندما تنظر إلى جهاز التجربة من الأعلى سترى شعاع الضوء باتجاه الدوران ينتقل مسافةً أطول من شعاع الضوء عكس اتجاه الدوران، لذا تتوقع النسبية أيضًا حدوث التحول في نمط التداخل.
وفقًا للمعادلة الأشهر لنسبية أينشتاين E= mc2 حيث:

• E  طاقة الضوء
• M الكتلة
• C سرعة الضوء

تفرض النسبية الصحيحة وجود ارتباطٍ بين الكتلة والطاقة، أمّا في حال خطأ نسبية أينشتاين، فإنّ أشياءً مثل الطاقة النووية لن تعمل، ولكن بما أنّ الكثير من الناس يعتمدون على الطاقة النووية كلّ يوم، فيمكن إعلان أنّ النسبية هي الفائز.

لذلك كان الأثير فكرةً نظريّةً لم تجد دعمًا تجريبيًا أبدًا، فقد أشار آينشتاين في نسبيته الخاصة إلى كيفية الحفاظ على تناسبية وتناسق معادلات ماكسويل دون الإشارة إلى الأثير على الإطلاق، فتحوّلت الفكرة إلى سلة مهملات التاريخ العلمي.