وفقًا للنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، فإن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة في كل أرجاء الكون مهما كان المكان الذي قيست فيه، فسواء كنت موجودًا على كوكب الأرض أو على المريخ أو في مجرة أندروميدا، فإن الضوء يتحرك بسرعة 299,792,458 مترًا في الثانية، وهو الحد الأقصى للسرعة في الكون.
يختلف الصوت عن الضوء في طبيعته وسلوكه، فلا أحد يستطيع سماع الآخر في الفضاء، أو بعبارة أخرى لا يستطيع الصوت أن ينتقل عبر الفراغ لأنه عبارة عن موجة صوتية، ينتشر كاهتزاز ويحتاج إلى وسط للانتشار، سواء كان سائلًا أو صلبًا أو غازيًا.
يتحرك الصوت بسرعات مختلفة عبر هذه الوسائط، وينتقل بشكل أسرع عبر الكثافات الأكبر. ينتقل الصوت على كوكب الأرض بسرعة 1500 متر في الثانية في الماء، وحوالي 340 مترًا في الثانية في الهواء، أما في المواد الصلبة فيتحرك الصوت بسرعة أكبر بكثير، وتعتمد سرعته وقتها على طبيعة تلك المادة الصلبة.
وجد العلماء الذين يحاولون حساب أعلى سرعة يمكن أن ينتقل بها الصوت أن السرعة تتناقص مع كتلة الذرة، ما يعني أن الصوت سيكون أسرع إذا انتشر عبر الهيدروجين الصلب. مع أن الهيدروجين الصلب لا يوجد إلا عند ضغوط فائقة الارتفاع مثل تلك الموجودة داخل الكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري، إلا أنهم قدروا أن الصوت سيتحرك فيه بسرعة 36 كيلومترًا في الثانية، وهي على الأرجح أعلى سرعة يمكن أن ينتقل بها الصوت.
ناقشنا سرعة الضوء ثم سرعة الصوت، إذن ماذا عن سرعة الرائحة؟
قبل كل شيء، تبدأ عملية الشم عندما ترتبط الروائح -المركبات الكيميائية المتطايرة- بمستقبلات في تجويف الأنف. بعض المركبات أكثر تطايرًا من غيرها، وهذا يعني أنها تتبخر بسهولة أكبر في ظروف كوكب الأرض العادية، وينتهي ذلك بشم تلك الرائحة.
نظرًا لأن ما نرصده هو مركب كيميائي متطاير عوضًا عن موجة تنتقل عبر وسط، فإن الرائحة أكثر بطئًا من الصوت. تعتمد سرعة انتشار الرائحة على الوسط الذي تنتقل عبره. يؤثر كل من الضغط ودرجة الحرارة في مدى سرعة انتشار الرائحة مثلها مثل الصوت.
ستنتشر الرائحة في جميع الاتجاهات الممكنة حتى الوصول إلى التوازن، بفضل القانون الثاني للديناميكا الحرارية.
بافتراض وجود مادة ذات رائحة نفاذة في غرفة كبيرة بما يكفي، ففي مرحلة ما، ستنتشر تلك الرائحة بسرعة في المكان للدرجة التي تصبح مستقبلات الشم لدينا غير قادرة على اكتشافها. قبل حدوث هذا، تخضع الروائح لتدفقات الهواء في المكان المتواجده فيه.
يوضح قانون غراهام للتدفق Graham’s Law of effusion أن المواد المختلفة تنتقل بسرعات مختلفة، وفيه تنتشر الجزيئات الثقيلة أبطأ من الجزيئات الأخف وزنًا.
تعتمد سرعة انتشار الرائحة على عوامل الضغط ودرجة الحرارة وتدفق الهواء، وتوجد طرق لحسابها تقريبيًا. على سبيل المثال، استخدم ألاسدير ويلكنز Alasdair Wilkins من موقع غيزمودو Gizmodo قانون غراهام لمقارنة مركب يستخدم في العطور بمركب آخر يُعتقد أنه أحد المركبات الرئيسية المسؤولة عن رائحة ريح الإنسان، فوجد أن ريح الإنسان ينتقل بسرعة أكبر قليلًا.
اقرأ أيضًا:
لماذا لا نستطيع أن نشم رائحتنا كما نشم رائحة الآخرين؟
دراسة تكشف عن الفروق في حاسة الشم بيننا ولماذا تنتشر الروائح الكريهة
ترجمة: عمرو أحمد
تدقيق: جعفر الجزيري
