إن أقواس قزح هي أكثر المخلوقات الجوية شهرة وأكثرها ازدحاما بالألوان لكنها ليست وحيدة أبدا؛ فهنالك حشد كبير من الظواهر الجوية بعضها في منتهى الغرابة والإدهاش وبعضها الآخر يكتنفه الغموض. لكن لنبق مع أقواس قزح هنيهةً وننظر إلى أين تأخذنا.

عندما تمعن النظر إلى قوس قزح براق جدًّا، أحيانا سترى عند حافته الداخلية سلسلة من الأشرطة الملونة التي يتغير حالها من اللمعان إلى القتامة بين الحين والآخر وهي الأشرطة التي تسمى الأقواس الزائدة. ولتفسير ذلك الأمر علينا أن نهجر تفسير نيوتن لأشعة الضوء. فقد ظن هو أن الضوء مؤلف من جسيمات، ولذلك فعندما تخيل هذه الأشعة المنفردة تدخل إلى قطرة الماء وترتد ثم تخرج منها، افترض أنها تتصرف كما لو كانت جسيمات صغيرة. لكننا لكي نفسر الأقواس الزائدة نحتاج لأن ننظر إلى الضوء على أنه يتكون من موجات ولكي تتكون الأقواس الزائدة لا بد أن تمر موجات الضوء خلال قطرات المطر التي هي صغيرة جدًّا، يصغر عرضها عن ميلليمتر واحد.

واحدة من أهم التجارب التي تجرى في الفيزياء قاطبة (والتي تسمى عادة بتجربة الشق المزدوج) تبرهن على أن الضوء مؤلف من موجات في هذه التجربة الشهيرة التي أجريت في وقت ما بين عامي 1801 و1803، شق العالم الإنجليزي توماس يونج شعاعًا رفيعا من ضوء الشمس إلى شعاعين، ثم راقب النمط الذي تشكل على الشاشة (مجموع الشعاعين) الذي لا يمكن أن يفسر إلا بأن الضوء مؤلف من موجات. لكن بعد مضي زمن على هذه التجربة أجريت مرة أخرى بطريقة مختلفة باستخدام شقين هذه المرة (أو ثقبين) سأبدأ الافتراض هنا بأن شعاع الضوء الرفيع يرتطم بثقبين صغيرين جدا (متقاربين معًا) مثقوبين في قطعة رفيعة جدا من الورق المقوى. يمر الضوء خلال الثقبين ثم يرتطم بشاشة. لو كان الضوء مؤلفًا من جسيمات حينها سيمر كل جسيم منها خلال واحد من الثقبين فقط (لا يمكن أن يمر من كليهما) ومن ثم فإنك سترى نقطتين براقتين على الشاشة. لكن النمط الذي يتكون في الحقيقة مخالف كليا. فهو يحاكي ما قد يتوقعه المرء إذا ما ارتطمت موجتان بالشاشة – أي لو جاءت واحدة منهما نافذة من أحد الثقبين ثم جاءت واحدة أخرى مطابقة لها نافذة في الوقت ذاته من الثقب الآخر. وإضافة الموجتين يخضع لما نسميه بالتداخل. عندما تصطف قمم الموجات النافذة من واحد من الثقبين بجانب قيعان الموجات النافذة. من الثقب الآخر، تلغي الموجات إحداها الأخرى، وهو الأمر الذي يسمى بالتداخل الهدام، والأماكن التي يحدث فيها هذا التداخل على الشاشة (وهي أماكن كثيرة) تظل داكنة. أليس ذلك مدهشا – ضوء زائد ضوء يساوي ظلمة. لكن من ناحية أخرى، نجد في الأماكن الأخرى من الشاشة، حيث تتناغم الموجتان فتعلوان معا وتهبطان معا، تداخلا بناء وفيها نجد نقاطا براقة (وهناك الكثير منها). ومن ثم نجد نمطا منتشرًا على الشاشة يتألف من نقاط تتناوب في اللمعان والإعتام وذلك بالضبط هو ما رآه يونج في تجربته ذات الشق المزدوج.

أما أنا فأبرهن على ذلك في قاعة الدراسة مستخدمًا شعاع ليزر أحمر، وأيضًا باستخدام شعاع ليزر أخضر. إنه مشهد مذهل. يلاحظ الطلبة أن نمط الضوء الأخضر مشابه جدا لنظيره في الضوء الأحمر، عدا أن الفارق بين النقاط المعتمة والنقاط اللامعة يضيق في الضوء الأخضر وهذا الفارق يعتمد على لون الضوء (ومن ثم الطول الموجي).

لقد ظل العلماء قرونا يتصارعون حول ما إذا كان الضوء يتألف من جسيمات أم موجات، ولقد خلصت هذه التجربة إلى تلك الخلاصة المذهلة التي لا مراء فيها، والتي تنص على أن الضوء عبارة عن موجة. لقد صرنا نعلم الآن أن الضوء يمكن أن يسلك سلوك الجسيمات أو سلوك الموجات، لكن هذه الخلاصة المذهلة كان عليها أن تنتظر قرنًا آخر إلى أن تظهر ميكانيكا الكم. لكننا حتى هذه اللحظة لا نحتاج لأن نخوض أكثر في هذا.