لنتأمل في تلك الألهية الشعبية التي تولد القشعريرة والتي تسمى الجبال الروسية. عربة صغيرة ترفع التوضع في أعلى ذروة من السكة. عندما تترك العربة وشأنها تأخذ بالانزلاق نحو الأسفل بفعل الثقالة ثم تصعد إلى الذروة التالية وتهبط من جديد على طول سكة شديدة الانحدار وتولد قشعريرة في نفوس ركابها بسبب التغيرات الفجائية في سرعتها. إن العربات في الجبال الروسية تنطلق من أعلى قمة فيها، ثم تمر على قمم أخرى كلها أقل علواً من قمة انطلاقها. أي أن العربة في كامل شوطها لا تبلغ علو قمة انطلاقها. إن التوصيف الكامل لحركة العربة أمر معقد جداً فهناك المسألة الميكانيكية من جهة، وهناك، من جهة أخرى، الاحتكاك الذي يتسبب في انتشار حرارة على السكة وفي عجلات العربة. والسبب الوحيد المعقول في تقسيم هذه العملية الفيزيائية إلى هذين المظهرين هي إتاحة استعمال المفاهيم السابقة التي ناقشناها. فهذا التقسيم يجعل التجربة مثالية، لأنه لا يوجد في الفيزياء عملية ميكانيكية لا يصاحبها انتشار حرارة؛ فإذا ضربنا صفحاً عن الجانب الحراري نجعل من التجربة الميكانيكية تجربة مثالية تخيلية.

وهكذا نستطيع أن نتصور، في التجربة المثالية، أن مهندساً توفق في حذف كل الاحتكاكات التي تصاحب الحركة. ثم اتخذ عندئذ قراراً باستغلال ذلك في بناء جبال روسية وصمم على أن يفعل ذلك بنفسه. فالعربة التي ترفع لتوضع على قمة انطلاقها، ولتكن على علو ثلاثين متراً عن سطح الأرض، تتحرك لتنزل وتصعد. وبعد عدة تجارب يجد أنه يستطيع أن يتبع القاعدة البسيطة التالية: إن له الحرية في أن يمد السكة بالشكل الذي يهوى بشرط واحد هو ألا يبني أية قمة تزيد علواً على قمة الانطلاق. فإذا تركت العربة وشأنها من قمة الانطلاق كي تبلغ نقطة النهاية فإنها، مهما انخفضت السكة بها تستطيع أن تتسلق، من تلقاء نفسها وعلى التوالي، كل القمم التي لا يزيد علوها عن ثلاثين متراً وأنها قاصرة حتماً عن بلوغ أية قمة أعلى من ذلك. والواقع أنها لا تبلغ حتى هذا العلو البدئي على سكة حقيقية بسبب الاحتكاك. لكن مهندسنا الافتراضي لا يهتم به.

الشكل 1

 الشكل 2

لنتبع حركة العربة المثالية على السكة المثالية بدءاً من لحظة انطلاقها نزولاً. إنها، أثناء هبوطها، يتناقص ارتفاعها عن الأرض. لكن سرعتها تتزايد. إن هذه الجملة يمكن أن تذكرنا لأول وهلة بتمرين في الترجمة ( ليس لدي قلم، لكن لديك ست برتقالات ) ، لكنها ليست مع ذلك على هذه الدرجة من السخف . فلئن لم يكن يوجد أية صلة بين عدم وجود قلم عندي وبين وجود ست برتقالات عندك فإنه يوجد صلة حقيقية جداً بين ارتفاع العربة عن الأرض وبين سرعتها . ويمكننا حساب السرعة في أية لحظة إذا علمنا ارتفاع السيارة عن الأرض آنئذ ، لكننا لن نورد هنا هذا الحساب ، لأننا نتحاشى العمليات الرياضية رغم أنها قادرة على التعبير عن هذه الصلة بشكل أفضل .

إن سرعة العربة في أعلى قمة تكون معدومة ، وتكون العربة على علو ثلاثين متراً . وعندما تصل إلى أخفض نقطة من السكة لا يعود يفصلها أية مسافة عن الأرض ، لكن سرعتها تبلغ عندئذ أعظم قيمة . ويمكن أن نعبر عن هذا الواقع بقول آخر : إن العربة تملك في النقطة الأعلى طاقة كامنة ولا تملك أية طاقة حركية ؛ لكنها ، في النقطة الأخفض، تملك أكبر طاقة حركية وتفقد كل طاقتها الكامنة . أما في النقاط الواقعة بين القمة والحضيض ، حيث يكون للعربة سرعة ما وعلو ما ، فإنها تملك طاقة حركية وطاقة كامنة معاً . إن الطاقة الكامنة تزداد بازدياد الارتفاع بينما تزداد الطاقة الحركية بازدياد السرعة . هذا وإن قوانين الميكانيك كافية لتفسير هذه الحركة . وفي التوصيف الرياضي ينشأ نوعان من الطاقة ، كل منهما متغير أثناء هذه الحركة لكن مجموعهما لا يتغير أثناءها . وعلى هذا يمكن رياضياً وبكل دقة ، أن نخترع مفهوم الطاقة الكامنة ، وهي تتعلق بالموضع ، ومفهوم الطاقة الحركية وهي تتعلق بالسرعة . والواقع أن إدخال هذين المفهومين عملية اختيارية لامبرر لها سوى سهولة التعبير . هذا ولما كان مجموع هاتين الطاقتين ثابتاً أثناء الحركة فإننا نسميه ثابت الحركة ، أو الطاقة الميكانيكية الكلية . ويمكن تشبيه الطاقة الكلية بهيولة أو بمقدار من المال مبلغه ثابت ولكننا يمكن أن نحوله إلى عملة أخرى، من الليرات إلى الدولارات مثلاً، أو بالعكس، وفق سعر معين تماماً.

هذا وفي الجبال الروسية الواقعية حيث يحول الاحتكاك دون بلوغ العربة، أثناء تسلقها، ارتفاعاً يساوي علو قمة انطلاقها، يوجد دوماً تبادل مستمر بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة. لكن مجموعهما لا يبقى ثابتاً أثناء الحركة بل يتناقص. وما علينا ، وقد بلغنا هذه المرحلة المتقدمة من التأمل ، سوى أن نتسلح بالشجاعة كي نخطو خطوة مهمة تخمينية تتولد فيها صلة وثيقة بين المظهر الميكانيكي والمظهر الحراري في الحركة. وسنرى فيما بعد خصوبة نتائج هذه الخطوة وتعميمها. إن شيئاً جديداً، غير الطاقة الحركية وغير الطاقة الكامنة، قد تسلل الآن إلى الحركة: إنه الحرارة المتولدة عن الاحتكاك. فهل تنشأ هذه الحرارة على حساب الطاقة الميكانيكية، أي الحركية والكامنة؟ إن بوادر تخمين جديد تلوح الآن في الأفق. إذا كانت الحرارة نوعاً من أنواع الطاقة فربما ظل مجموع الطاقات الثلاث ، الحرارية والحركية والكامنة، ثابتاً . وعندئذ لا تكون الحرارة وحدها ، بل هي وجميع أنواع الطاقة الأخرى ، متضامنة كهيولة واحدة غير قابلة للفناء . وهذا يشبه حال رجل خص نفسه بعملة بالفرنكات اقتطعها من مبلغ بالدولار حول جزءاً منه إلى ليرات ووضع الفرنكات جانباً. فإذا كانت أسعار التحويل فيما بين العملات الثلاث ثابتة فإن قيمة مجموع الدولارات والليرات والفرنكات تظل ثابتة .

إن تقدم العلم قد أعدم مفهوم الهيولة الحرارية المستقلة . ونحاول الآن أن ننشيء هيولة جديدة هي الطاقة التي تشكل الحرارة أحد مظاهرها.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

العتبة العباسية المقدسة تكرم المشاركين في مشروع مقرأة العميد الرقمية

تقديم محاضرة عن عالم الأرقام في القرآن الكريم ضمن حفل إطلاق مشروع مقرأة العميد

ضمن فعاليات إطلاق مقرأة العميد الرقمية.. عرض فيديو توثيقي عن فكرة المشروع

جامعة تكنولوجيا المعلومات: مشروع مقرأة العميد منصة رقمية متكاملة لتعليم القرآن الكريم وتلاوته وحفظه

المزيد

الآخبار الصحية

عرض شائع على الأصابع.. قد يكشف سرطان الرئة مبكرا

7 مشروبات طبيعية لتقليل التوتر والقلق

دراسة: "خطر مبكر" يهدد صحة الأطفال

الجوز أو الفول السوداني.. أيهما يتفوّق في حماية القلب؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

مفاجأة علمية عن الإنجاب.. كم طفلا يطيل عمر المرأة؟

استطلاع يكشف "الأكثر قلقا" من تأثر الوظائف بالذكاء الاصطناعي

هل يمنحك تناول الجزر يوميا سمرة طبيعية؟

إنجاز طبي تاريخي.. جراحة قلب بلا شق في الصدر

المزيد

مواضيع ذات صلة

لغز الحركة

بقي درب (تطابق الكتلة العطالية والكتلة الثقالية)

The Wedge

The Law of the Screw

Systems of Fixed and Movable Pulleys

The Inclined Plane

The Screw

Application of the Screw

The Automobile

Gas Engines

Manometric Flames

The Pendulum Method traces the curve. Demonstration