ماذا لو كانت سرعة الضوء 5 كم/س؟ محاكي Relativity Park

يحوّل محاكٍ تفاعلي نُشر هذا الشهر النسبية الخاصة إلى نزهة في حديقة — بالمعنى الحرفي. في مشروع “Relativity Park” الذي بناه المطور دميتري برانت، خُفّضت سرعة الضوء إلى 5 كم/س، أي نحو سرعة المشي، لتظهر تأثيرات النسبية بمقاييس بشرية بدلًا من أن تبقى خلف أرقام فيزياء الجسيمات.

حديقة يزحف فيها الضوء

تعمل الصفحة داخل المتصفح وتعرض حديقة صغيرة: ممر، وأعمدة إنارة، وعجلة عملاقة، ودوامة، ومكوك. وتتابع لوحة عرض على الشاشة سرعتك، والنسبة β = v/c، ومعامل لورنتز γ، ومدى تمدد العالم أمامك، وساعتين — “ساعتك” وساعة العالم.

تتسارع بمفاتيح الأسهم أو WASD، وتنظر حولك بالفأرة، ويوقفك مفتاح المسافة. أما المفاتيح L وG وC وB فتشغّل تأثيرات منفردة — تأخر الضوء، والانحراف والتقلص، ولون دوبلر، والإشعاع النسبي — بينما يعيد R إلى نقطة البداية ويفتح Tab الإعدادات.

ما تراه أثناء المشي

يضيّق الضغط على السهم الأعلى مجال رؤيتك في اتجاه الحركة ويزيحه نحو الأزرق؛ وإذا استدرت لتنظر خلفك بدت الصورة محمرّة وممتدة. ويظهر المؤقتان تمدد الزمن مباشرة. أما أعمدة الإنارة فتومض مرة كل ثانية من زمن العالم: عند الاقتراب من أحدها يزداد الوميض سرعة ويميل إلى الأزرق، وعند الابتعاد يتباطأ ويحمرّ، وهو اجتماع بين تمدد الزمن وتأثير دوبلر النسبي.

تتحرك العجلة العملاقة وعربات الدوامة بسرعة 75% من سرعة الضوء. وكل عربة متقلصة بسبب حركتها، ولأن الضوء يصل من أجزاء مختلفة من اللعبة في لحظات مختلفة، يبدو البناء كله كأنه منظور في أزمنة مختلفة — وهي الظاهرة المعروفة بدوران تيريل. ويتصرف المكوك عند نهاية الممر بالطريقة نفسها.

أكثر من مجرد لعبة

تشرح وثائق المشروع أن العرض مبني على أساس فيزيائي لا على الزخرفة. فلكل نقطة مرئية يعود العارض عبر مخروط الضوء الماضي ليعرف متى انطلق الضوء؛ وبالنسبة للأجسام المتحركة يعني ذلك حل المعادلة g(a) = a − |p(t−a) − eye| / c = 0، حيث يمكن أن تنخفض المشتقة g’(a) = 1 + (v·n̂)/c إلى 0.14 عند زوايا عربة دوامة تتحرك بسرعة 0.857c — وهو ما يكفي لأن تقفز طريقة نيوتن التقليدية دورة كاملة وتنثر المثلثات في المشهد.

ثم تُنقل كل نقطة بتحويل لورنتز إلى إطار السكون اللحظي للمراقب. ومن هذه الخطوة الواحدة ينبع الانحراف وتقلص لورنتز ودوران تيريل — وتشير الوثائق إلى أن دوران تيريل ليس دورانًا فعلًا، بل ما يفعله تأخر الضوء بجسم متقلص أصلًا. وقد أُوقف إخفاء الأوجه الخلفية لأن التأثير يُظهر أسطحًا متجهة بعيدًا عن المشاهد، ويُستخدم عمق لوغاريتمي لأن المشهد الظاهر يمتد من سنتيمترات إلى عشرات الكيلومترات بعد تمدد العالم أمامك بمقدار γ(1+β).

وتخلط العجلة العملاقة بين الأطر عن قصد: فكل كابينة محددة في إطار سكونها الخاص، أما الحلقة — وهي حلقة صلبة تدور ولا إطار سكون عالمي لها، أي مفارقة إرنفست — فخطوط عالمها معطاة مباشرة في إطار العالم، وبسرعة أقل من الضوء ومتسقة مع نفسها.