حروف کا چھوٹا بڑا ہونا

چھوٹے حروف میں لاطینی لفظ aether، یونانی میں αἰθήρ — «اوپر کی ہوا»۔ نہ کوئی علامت تھی نہ اکائی: ایتھر ایک واسطہ تھا، پیمانہ نہیں۔

گڈمڈ نہ کریں

طبیعیات کا نوری ایتھر کیمیا دان کا ایتھر، یعنی ڈائی ایتھائل ایتھر (C₂H₅)₂O، نہیں ہے۔ اور نہ ریڈیو والا «ایتھر» — وہ تو نشریات کے لیے محض ایک لفظ ہے۔

تختی پر — پتھر کی سل پر رکھا انٹرفیرومیٹر، اوپر سے دکھائی دیتا ہوا۔ لیمپ نیم شفاف آئینے پر روشنی ڈالتا ہے، شعاع دو میں بٹ جاتی ہے، دونوں ہوا کے رخ اور اس کے آر پار آئینوں تک جاتی ہیں اور نلی میں آ ملتی ہیں۔ بنفشی لکیریں ایتھر کی ہوا ہیں جسے زمین کے سامنے سے چلنا تھا۔ سل چوتھائی چکر گھومتی ہے۔ دائیں طرف آئی پیس میں روشن دھاریاں تقریباً نہیں ہلتیں۔ نیچے نشان پہلے 0.37 کی طرف جاتا ہے — جتنی توقع تھی — اور صفر پر لوٹ آتا ہے، جہاں پیمائش ہوئی تھی۔

مقدار کا پاسپورٹ · متروک · روشنی کا واسطہ

نوری ایتھر

بے اکائی متروک مقدار · اس کی جگہ روشنی کی مستقل رفتار نے لے لی

کلیولینڈ، جولائی 1887۔ مائیکلسن اور مورلے پتھر کی سل کو پارے کے گدّے پر رکھتے ہیں، اس پر آئینے لگاتے ہیں اور آہستہ آہستہ گھماتے ہیں۔ زمین سورج کے گرد ⁦30 km⁩/s کی رفتار سے چلتی ہے، اور اگر روشنی ساکن ایتھر میں ایک موج ہے تو ایتھر کی سامنے سے آتی ہوا کو آئی پیس میں دھاریاں 0.4 دھاری کھسکا دینی چاہییں۔ انہیں کھسکنے کا انتظار تھا۔ وہ نہیں ہوا۔

ایتھر اس لیے گھڑا گیا کہ موج کو واسطہ چاہیے۔ آواز ہوا میں چلتی ہے، لہر پانی میں — تو روشنی بھی کسی ایسی چیز میں چلتی ہوگی جو خلا کو بھرے ہوئے ہے۔ ایتھر کو فولاد سے زیادہ سخت ہونا تھا تاکہ اتنی تیز لہریں لے جا سکے، اور پھر بھی سیاروں کی راہ میں حائل نہ ہو۔ 1887 کے تجربے نے دکھایا کہ روشنی ہر سمت میں یکساں چلتی ہے، زمین چاہے جیسے بھی اڑ رہی ہو۔ 1905 میں آئن سٹائن نے اسے قانون بنا دیا، اور ایتھر کی ضرورت نہ رہی۔

نشان	aether · luminiferous aether · بغیر علامت
کیسے ڈھونڈا گیا	ایتھر میں سے زمین کی رفتار کے ذریعے — یعنی تداخلی دھاریوں کے کھسکنے سے
کیا فرض کیا جاتا تھا	ساکن واسطہ · روشنی کی رفتار مشاہد کی حرکت پر منحصر
رواج اور ترک	ہائیگنز، 1690 · فریسنل، 1818 · مائیکلسن اور مورلے، 1887 · آئن سٹائن، 1905
آج کا اندراج	c = ⁦299 792 458 m/s⁩ بالکل ٹھیک، 1983 سے — میٹر کی تعریف کی رو سے
عام قدریں	0.37 دھاری — 1887 میں توقع · 0.01 سے کم — جو دیکھا گیا · 10⁻¹⁷ — آج کی درستی

تبدیلی کی طرف انٹرفیرومیٹر کی طرف

01 · تعریف

وہ واسطہ جس میں روشنی دوڑتی ہے

اگر روشنی ایتھر میں موج ہے تو ایتھر کے لحاظ سے اس کی ایک رفتار ہے، c۔ ایتھر میں سے اڑتے مشاہد کو سامنے سے آتی روشنی تیز اور پیچھے سے آتی روشنی سست دکھنی چاہیے۔ زمین سورج کے گرد ⁦30 km⁩/s کی رفتار سے چلتی ہے — c کا دس ہزارواں حصہ۔ یہی فرق پکڑنے کی کوشش کی گئی۔

اتنی چھوٹی تصحیح سیدھے سیدھے نہیں ناپی جا سکتی، یہ بہت ہی چھوٹی ہے۔ مائیکلسن نے روشنی کے دو راستوں کا موازنہ کیا: ہوا کے رخ اور اس کے آر پار۔ جیسے کوئی تیراک دریا میں ایک بار بہاؤ کے رخ آنا جانا کرے اور ایک بار آر پار: بہاؤ کے رخ زیادہ وقت لگتا ہے۔ فرق ایک چھوٹی نسبت کا مربع ہے، (v/c)² = 10⁻⁸۔ تداخل اسے دکھائی دینے والا بنا دیتا ہے: موج کے ایک حصے کے برابر فرق روشن دھاریوں کو کھسکا دیتا ہے۔

c — روشنی کی رفتار، m/s · v — ایتھر کے لحاظ سے رفتار · L — بازو کی لمبائی، m · λ — طول موج، m · ΔN — دھاریوں کا کھسکنا · β = v/c · γ = 1/√(1−β²)

تعاملی · دریا میں دو تیراک

پہلے کون لوٹے گا

L چوڑائی کا دریا بائیں سے دائیں بہتا ہے، بنفشی تیر بہاؤ ہیں۔ دو تیراک ایک ہی رفتار c سے تیرتے ہیں: سنہرا دریا کے رخ جا کر واپس آتا ہے، نیلا آر پار دوسرے کنارے تک اور واپس۔ نیچے کی پٹیاں ان کے سفر کا وقت ہیں۔ آر پار والا تیراک ہمیشہ پہلے پہنچتا ہے۔ اسی طرح ایتھر کی ہوا کے آر پار جانے والی شعاع کو ہوا کے رخ والی شعاع سے آگے نکلنا تھا۔

سنہرا — رخ کے ساتھ، نیلا — آر پارپٹیاں — سفر کا وقت، اکائی 2L/c

بہاؤ v / c

رخ کے ساتھ

γ² = 1/(1−β²)

آر پار

γ = 1/√(1−β²)

فرق

چھوٹے β پر ≈ β²/2

تعاملی · مائیکلسن اور مورلے کا انٹرفیرومیٹر، 1887

سل گھمائیں اور آئی پیس میں دیکھیں

اصل کام ایک ہی ہے — بٹن «سل گھمائیں»۔ پتھر کی سل پارے پر تیرتی ہے اور آہستہ آہستہ گھومتی ہے۔ بیچ میں وہ اوپر سے دکھائی دیتی ہے: سنہرا لیمپ، نیلی شعاعیں بازوؤں کے سروں پر لگے آئینوں تک جاتی ہیں، ہر ایک 16 انعکاس، کل ⁦11 m⁩ کا راستہ۔ بنفشی لکیریں ایتھر کی ہوا ہیں، اس کی رفتار سلائیڈر طے کرتا ہے۔ دائیں طرف آئی پیس: روشن اور تاریک دھاریاں۔ اگر ایتھر موجود ہے تو سل گھومتے وقت دھاریوں کو جھولنا چاہیے۔ آئی پیس کے نیچے گراف: بنفشی خم — ایتھر کے نظریے کے مطابق کھسکنا، سنہرے نقطے — جو دکھائی دیتا ہے۔ سوئچ «ایتھر والی دنیا / 1887 کی دنیا» دونوں جواب دکھاتا ہے۔

بائیں: مشاہدے کا روزنامچہ، دھاریوں کا کھسکنا اور سل کا زاویہدائیں: آئی پیس اور گھماؤ کے زاویے کے لحاظ سے دھاریوں کا کھسکنا

مرکزی عمل

ایتھر کی ہوا v30 km/s

⁦30 km⁩/s — مدار میں زمین کی رفتار۔ کھسکنا رفتار کے مربع کی طرح بڑھتا ہے: دگنی تیز — چوگنا زیادہ۔

بازو کی لمبائی L11 m

1881 میں مائیکلسن کے پاس ⁦1.2 m⁩ تھا، اور کھسکنا شور میں ڈوب گیا۔ 1887 میں آئینوں نے روشنی کو 16 بار آگے پیچھے دوڑایا، اور ⁦11 m⁩ بن گیا۔

متوقع کھسکنا

—

—

دکھائی دینے والا کھسکنا

—

—

سل کا زاویہ

—

—

ایتھر میں رفتار کی بالائی حد

—

—

گراف · زاویے اور رفتار کے لحاظ سے کھسکنا، اور ایک صدی میں درستی

02 · تبدیلی

روشنی کی رفتار کا حصہ β = v/c

ایتھر کی کوئی اکائی نہیں تھی، اس لیے ہم وہ رفتار تبدیل کرتے ہیں جسے ڈھونڈا جا رہا تھا۔ انٹرفیرومیٹر میں دھاریوں کا کھسکنا β² کی طرح بڑھتا ہے، یعنی روشنی کی رفتار کے حصے کے مربع کی طرح۔ مدار میں زمین کی رفتار — β = 10⁻⁴، β² = 10⁻⁸۔

آج کوئی رفتار «ایتھر کے لحاظ سے» نہیں ناپی جاتی۔ صرف کائناتی پس منظری اشعاع کے لحاظ سے حرکت ہے: سورج اس میں سے ⁦370 km⁩/s کی رفتار سے گزرتا ہے، مگر یہ ظاہری حرکت ہے، کسی واسطے کی ہوا نہیں۔

03 · مقداری درجے

روشنی کی رفتار کا انحراف Δc/c — جسے تجربات پکڑنا چاہتے تھے، 10⁻¹⁸ سے 10⁻⁴ تک

04 · پیمائشی آلات

مداخلت پیما

بیم اسپلٹر، دو بازو، دو آئینے۔ شعاعیں آ ملتی ہیں اور دھاریاں بناتی ہیں، اور دھاری کے دسویں حصے کا کھسکنا آنکھ سے دکھائی دیتا ہے۔ یہی اصول کششی موجوں کے ڈیٹیکٹروں میں کام کرتا ہے، بس وہاں ہر بازو ⁦4 km⁩ کا ہے۔

ستاروں کا انحراف

1727 میں بریڈلی نے دیکھا کہ ستارے سال بھر میں 20.5 قوسی سیکنڈ کے ننھے بیضوی دائرے بناتے ہیں۔ دوربین کو زمین کی حرکت کے رخ جھکانا پڑتا ہے، جیسے بارش میں چھتری۔ یہ β = 10⁻⁴ کی پہلی پیمائش تھی۔

فیزو کا پانی والا تجربہ

1851 میں فیزو نے روشنی کو بہتے پانی کے ساتھ اور اس کے مخالف بھیجا۔ روشنی بہاؤ کے ساتھ پوری طرح نہیں کھنچی، بلکہ ضربی عدد 1 − 1/n² کے ساتھ۔ فریسنل نے اسے ایتھر کے جزوی کھنچاؤ سے سمجھایا۔ نظریۂ اضافیت یہی عدد رفتاروں کی جمع سے نکالتا ہے۔

بصری ریزونیٹر

آج کا مائیکلسن تجربہ: گھومنے والی میز پر ایک دوسرے سے قائمہ زاویے پر دو قلمی ریزونیٹر، لیزر ان کی فریکوئنسیوں سے بندھے ہوئے۔ فریکوئنسیاں 10⁻¹⁷ تک الگ نہیں ہوتیں — 1887 سے دس کروڑ گنا زیادہ درست۔

05 · لکھنے کے اصول

درست

c = 299 792 458 m/s — بالکل ٹھیک، بغیر غیر یقینیت

«نوری ایتھر» — تاریخی اصطلاح، انیسویں صدی کے سیاق میں

⁦ΔN = 0.37⁩ — مائیکلسن اور مورلے کا متوقع دھاریوں کا کھسکنا

β = v/c, γ = 1/√(1−β²)

غلط

«ایتھر کے لحاظ سے رفتار» — کسی جدید تحریر میں

c ≈ 3·10⁸ m/s ± … — 1983 سے c میں کوئی غیر یقینیت نہیں

«تجربہ ناکام ہو گیا» — اس نے واضح صفر نتیجہ دیا

نوری ایتھر کو کیمیائی ایتھر سے ملا دینا

06 · ہمسایہ اکائیاں

فلوجسٹن بے نشان چلا گیا، حرارہ کیلوری چھوڑ گیا۔ ایتھر سب سے زیادہ چھوڑ گیا: میکسویل کی مساواتیں لچکدار ایتھر کے لیے لکھی گئی تھیں، اور وہ اس کے بعد بھی زندہ رہیں۔ اور روشنی کی وہ مستقل رفتار جس نے ایتھر کو منسوخ کیا، خود پیمائش کی بنیاد بن گئی: میٹر اسی کے ذریعے متعین ہے۔

07 · تاریخی حصہ

پتھر کی سل

میٹرولوجی نوٹ

1887 کا تجربہ اس بات کا نمونہ ہے کہ شور کے مقابل پیمائش کیسے کی جاتی ہے۔ ریتلے پتھر کی سل پارے پر تیرتی تھی تاکہ اسے بغیر جھٹکوں کے گھمایا جا سکے۔ مشاہدہ تہ خانے میں ہوتا تھا، دوپہر اور شام کو، ہر چکر میں سولہ ریڈنگیں۔ 0.4 دھاری کی توقع تھی، ریڈنگوں کا پھیلاؤ تقریباً 0.01 تھا۔

صفر نتیجے نے بالائی حد دی: ایتھر میں سے زمین کی رفتار تقریباً 5—⁦8 km⁩/s سے کم ہے۔ سو سال بعد روشنی کی رفتار کا مستقل ہونا میٹر کی تعریف کا حصہ بن گیا۔ 1983 سے میٹر وہ فاصلہ ہے جو روشنی سیکنڈ کے 1/299 792 458 حصے میں طے کرتی ہے۔

آئی پیس میں دھاریاں

مقداروں کی فہرست

پوری فہرست ←

بنیاد · 7 اکائیاں

SI کی سات بنیادی اکائیاں

فہرست · تمام مقداریں ایک صفحے پر

فہرست کے دروازے پر تجربہ گاہ

تیزاب کا ایک قطرہ رس کا رنگ بدل دیتا ہے، نمک شعلے کو رنگ دیتا ہے، پانی ایک ٹھوکر سے جم جاتا ہے۔ ان کے نیچے Simetrium کے تمام ورق، شعبوں کے لحاظ سے اور حروفِ تہجی کی ترتیب میں۔

فہرست کھولیں ←

08 · آپ کی زبان

ہر ربط ایک حقیقی مقامی صفحہ ہے

اپنی زبان میں پڑھیے

ترجمہ اور نظرثانی مکملابتدائی ترجمہقطار میں