كيف يتم قياس سرعة الضوء ؟
سرعة الضوء في الفراغ هي ثابت فيزيائي هام في العديد من مجالات الفيزياء، يرمز له في العادة بالرمز c وتساوي قيمته 299,792,458 متر لكل ثانية. تستخدم سرعة الضوء حاليا لتعريف وحدة المتر باعتبارها ثابتا فيزيائيا ومعيارا دوليا لقياس الوقت.[1] وهو ما يعادل بعد التقريب لثلاثة أرقام معنوية 300,000 كيلومتر في الثانية أو حوالي مليار كيلومتر لكل ساعة.
نظرية تمدد الكون التي ذكرها (هبل) جعلت علماء الفلك يوعزونه هذا التمدد إلي الانفجار الكبير. ويعتبرون كوننا بقايا هذا الحدث العظيم الذي وقع في الزمن السحيق. ورجح العلماء أنهم لو عادوا بالزمن سوف يعلمون الكثير عن مسألة خلق الكون وكيف وأين نشأ. وهذا يرجح من خلال انكماشه علي ذاته. والفلكيون يعتمدون علي نظرية تمدد الكون والإزاحة الحمراء وعلاقتها بالمجرات البعيدة. ولو اهتدوا إلي تفسير آخر. فلن يكون لنظرية الانفجار الكبير للكون وجود. وهذا الاتجاه المعاكس نجده في نظرية تأثير (شيبرو) حيث فسر فيها الإزاحة الحمراء لضوء الأجرام السماوية. وهو عالم شهير بمعهد التكنولوجيا بجامعة ماشوسيست. فنراه يقول : حسب نظرية النسبية العامة لإينشتين. فإن موجة الضوء تعتمد علي شدة وقوة الجاذبية التي تقع عليها في مسارها. لأن سرعة الضوء تقل عندما تمر بحقل جاذبية. وقد لاحظ (شيبرو) أن إشارات الرادار التي ترسل من الأرض لكوكبي الزهرة وعطارد لتعود كصدي إلينا قد تأخرت 200 ميكروثانية (0،002ثانية) بسبب تأثير جاذبية الشمس وكان معدل التباطؤ في سرعة الإشارة الرإدارية يزداد كلما اقتربت من الشمس. وهذا التأخير أظهر صحة النظرية النسبية لإينشتين. وأطلق علي هذه التجربة (تأثير شيبرو). ولما كان مركبتا الفضاء (مارينر 6ومارينر 7) يدوران حول المريخ لتصويره بالألوان وكانت ترسل إليهما إشارات راديوهية. ولوحظ تأخيرزمن عودتها ووصولها للأرض. ويطلق علي تأثير (شيبرو) التمدد الجاذبي للزمن Gravitational time dilatation. 
والضوء يفقد سرعته وطاقته عندما يمر بحقل جاذبية مما يسفر عن إزاحة حمراء في طيفه.وهذا مايطلق عليه تأثير طويل المديLong-range effect الذي يبين انحناء الضوء يواسطة شدة جاذبية الشمس والأجرام الكبيرة. وتأثير قصير المدي effect Short- rangeالذي يتلاشي بسرعة عندما يبتعد شعاع الضوء. لكن تأثير العالم (شيبرو) يعتبر تأثيرا طويل المدي والذي بين فيه أن تأخر الزمن يقل عكسيا حسب حسب المسافة وبعد مسار الضوء عن مركز الشمس أو الجرم. أي أن تأثير (شيبرو) يقل عكسيا حسب المسافة.
ويعلق (ثاكر) علي هذا بقوله : تصور ضوءا يبث من مجرة تبعد عنا مائة مليون سنة ليصل إلينا بعد مائة مليون سنة. فلو سار هذه المسافة طوال هذه السنين المديدة بلا كلل باتجاه الأرض. فسوف يمر خلال حقل جاذبية بالفضاء الخارجي عبارة عن تجمع جاذبية كل نجم ومجرة يمر به خلال مساره. وحسب نظرية تأثير (شيبرو). فإن الضوء سوف ينتابه تباطؤ تراكمي صغير بسبب الجاذبية التي سوف تؤثر عليه في مساره الطويل المدي.. وهذا الضوء ستقل طاقته مما يظهر له إزاحة حمراء في طيفه ليس بسبب بعد مصدره بالمجرة الوافد منها. أي أن الإزاحة الحمراء تزيد ببعد مصدره بسبب الجاذبية التي تقلل من طاقته. وهذا ما لاحظه (هبل) إلا أن هذا ليس سببه تأثير (دوبلر) أو تمدد الكون كما قال (هبل) أو الانفجار الكبير كما يرجح الفلكيون حاليا. وقد لايكون هناك قوة جاذبية خفية في الفضاء الخارجي البعيد تنبعث من الأجرام البعيدة لتحدث هذه الإزاحة الحمراء في طيف الضوء تساوي ما سبق وأن قيس في طيف ضوء المجرات البعيدة. لكن هذا ليس واقعا حقيقيا كما يقول (ثاكر). لأن علماء الفلك قد درسوا حركة المجرات في سيرها بالكون. فوجدوا أنها تتأثر بحقول الجاذبية للمجرات الأخرى التي تبعد عنها ملايين السنين الضوئية.وهذا ما لاحظوه فعلا من خلال الاختلافات ثنائية القطب Dipole variations.وهذه الظاهرة تشكل زيادة طفيفة جدا في الحرارة للأشعة الخلفية للكون عندما ترحل باتجاه الأرض. وتنقص طاقتها في الاتجاه المعاكس لحركة الأرض. وهذه المقاييس الثنائية القطب يمكن الاستعانة بها في تحديد سرعة الأرض في مدارها حول الشمس وهذه السرعة معروفة لدينا حاليا. إلا أن اتجاه وسرعة حركة نظامنا الشمسي ككل تتناسب مع سرعة وحركة مجرتنا. وهذا شيء لم يسبق لنا قياسه بدقة ولاسيما قياس حركتها بالنسبة للمجرات البعيدة عنها. لكن الدراسات بينت أن مجرتنا تسحب باتجاه مجرات هيدرا وقنطورس وفيرجو. وبسبب هذا السحب الجاذبي المؤتلف. نري مجرتنا تتجه باتجاه هذه المجرات البعيدة الجاذبة لها بسرعة أكبر من مليون ميل في الساعة. وهذا سببه التأثير التراكمي لحقول جاذبيتها الهائلة. رغم أنها تبتعد عن مجرتنا بمائة مليون سنة ضوئية. لهذا لايمكن تجاهل قوي الجاذبية في الكون أو إهمالها. رغم أن قوة جاذبية هذه المجرات البعيدة تعتبر قوة قصيرة المدي نسبيا والتي تقل مع مربع السرعة.
وعلي هذا كما يقول (ثاكر). نجد أن تأثير (شيبرو) (التأخير الجاذبي للزمن) وكما توقعه إينشتين.. يجعل الضوء الوافد من المجرات البعيدة يفقد طاقته مما يسفر عن الإزاحة الحمراء في طيفه. لكن كمية الإزاحة تعتمد علي المسافة وبعد المجرات.
وما قاله (شيبرو) لايعتبر جزءا من مفهوم نظرية (هبل) حول تمدد الكون وقياس بعد المجرات إلا أن (ثاكر) لا يطبقه علي بعد الكوازارات. إلا أن (شيبرو) قد بين أن الإزاحة الحمراء بطيف الضوء القادم من أغوار الفضاء الخارجي ليست بسبب تأثير (دوبلر) أو السرعات المتتابعة للضوء. واعتبره نتيجة طبيعية لتأثير حقول الجاذبية بين المجرات التي يمر بها الضوء مما يؤثر علي انتشاره. ويعلق (ثاكر)علي هذا قائلا :إن تأثير (شيبرو) لاينطبق إلا علي الإزاحات الحمراء الصغيرة.ولاينطبق ولا ينطبق علي الإزاحات الحمراء في أطياف الكوازارات التي تتطلب حقولا مغناطيسية شديدة بين المجرات الكبيرة التي تقع في الفضاء ونحن نعيش فيها.