الجاذبية | موسوعة ويكي عربي - إبحث عن موضوع | منوعات ثقافية ..

الجاذبية

كتابة: فريق الموسوعة - آخر تحديث: 20 أكتوبر 2019
الجاذبية

ماهي الجاذبية

يرى الفيزيائيون أن الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعه التي تحكم هذا الكون كاملا، و إلى جانب الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة.1

حيث يتم تعريف القوة على أنها تفاعل يغير حركة جسم ما ، وبالتالي فإن هذه القوى الأربع تدعم كل الفيزياء وتعرفك كيف يتفاعل كل شيء في هذا الكون و من التفاعل الكوني الواسع للمجرات إلى الروابط الضيقة التي تربط الكواركات داخل بروتون أو نيوترون .

الجاذبية هي أضعف من هذه القوى ، لكنها هي التي عُلِمْنا بها لأطول فترة و لعدة قرون ، و عرفنا أن أقدامنا تبقى على الأرض وأن الكواكب تبقى مسيرة في مدارها حول الشمس حتى قبل وصف الجاذبية رياضيا ، قام عالم الفلك والعالم الرياضي يوهانس كبلر بصياغة قوانين دقيقة للتنبؤ بحركات الكواكب.

قانون نيوتن لـ الجاذبية العالمية

أدخل العالم إسحاق نيوتن ، الذي أدرك أنه يجب أن يكون هناك قوة تعمل بين الكواكب  و الشمسو (لقد حدد أيضًا ما هي القوة) سواء كانت التفاحة التي سقطت وجعلته يدرك ويكتشف الجاذبية.

F = Gm1mr2

تقول هذه المعادلة أن الجاذبية هي قوة يمارسها كيانان مع كتلة على بعضهما البعض و تتناسب قوة  ( F ) مع كتل الجسمين (m1 and m2) مقسومة على مربع المسافة بينهما (r). و G هو ثابت الذي يقيس القوة الأساسية للقوة.

و يتلخص الأمر في ذلك: كلما زادت الأجسام الضخمة ، كلما زادت قوة الجذب بينهما ، ولكن كلما تفرقوا ، كلما زادت قوة الجذب.

تقول هذه القصة الشهيرة أن نيوتن كان يفكر لأول مرة في الجاذبية بعد رؤية سقوط التفاحة في بستانه عام 1665.

النظر في القصة المرتبطة بنيوتن حول الجاذبية:  ان التفاحة سقطت من شجرة و يخبرنا قانون نيوتن للجاذبية العالمية أنه لا يقتصر الأمر على شد الأرض للتفاحة مما جعلها تسقط ، وبالتالي فإن التفاحة تنقلب بينما تظل الأرض بلا حراك عمليًا

وينطبق الشيء نفسه في سياق أوسع و كل كائن في هذا الكون يجذب كل شيء آخر ، لكن كلما كان أقرب وأكثر كثافة ، زادت قوة الجاذبية اكثر.

لذلك يمكننا وصف جميع ظواهر الجاذبية على الأرض تقريبًا بالإضافة إلى حركات الكواكب والمذنبات والأقمار و هذا ما يفسر على سبيل المثال لماذا تتجمع النجوم في المجرات ، ولماذا تتحد المجرات لتشكيل مجموعات منوعه سبحان الله الخالق العظيم.

ولكن المعادلة لا تصف كل شيء نراه تمامًا   على سبيل المثال ، حجم بعض التغييرات التدريجية في مدار عطارد حول الشمس وكما سئل نيوتن نفسه ، كيف يمكن للقوة أن تعمل بشكل فوري وحتى وإن كان هناك مسافة بين الارض والفضاء على سبيل المثال .

ماهي النسبية العامة

النسبية العامة هي نظرية للجاذبية تطورت على يد ألبرت أينشتاين بين عامي 1907 م و1915 م. و وفقاً للنسبية العامة، فإن التجاذب الملاحظ بين الكتل ينتج من انحناء الزمكان الذي تحدثه هذه الكتل.2

نظرية أينشتاين للنسبية العامة

في عالم نيوتن ، يعد الفضاء مكانًا فارغًا حيث تتحرك فيه الكائنات مثل النجوم والكواكب ، ولكن أينشتاين اتبع مقاربة مختلفة.

في أحد الإنجازات العلمية الشاهقة للقرن العشرين ، أظهر أينشتاين وأستاذه السابق هيرمان مينكوفسكي أن المكان والزمان ليسا كيانين منفصلين ، بل هما سلسلة متصلة أحادية الأبعاد و تخيلوا أنه يمتد عبر الكون مثل النسيج.

أي كائن على هذا الكوكب مع كتلته سوف يتفاعل مع نسيج الزمكان ويسبب تشوهات الزمكان (بالإنجليزية: Spacetime) (الزمان-مكان) أو الزمان المكاني هو دمج لمفهومي الزمان والمكان.

كما يقول القياس الكلاسيكي ، تخيل الزمكان كشيء يشبه الترامبولين. وتخيل كرة البولينج الموضوعة في الوسط من شأنها أن تنحني و أما إذا وضعت بعد ذلك رخامًا بالقرب من كرة البولينج ، فسوف يتدحرج حول الحفرة حيث يتم سحبها إلى الداخل ، مثلما يدور حول الأرض حول الشمس.

لذلك ، تصف نظرية أينشتاين للنسبية العامة الجاذبية بأنها ليست مجرد قوة ، بل هي شكل هندسي – بل هي نتيجة لكيفية تشوه المادة بمفهوم الزمكان.

على عكس نظرية نيوتن ، فإن النسبية العامة تصف بشكل صحيح المدار المتغير لعطارد من خلال الأخذ في الاعتبار اضطرابات وقت الفضاء الناجم عن كتل الشمس.

منذ نشر آينشتاين نظريته في عام 1915 ، اكتسبت مجموعة ضخمة من الأدلة الملاحظة لدعمها و يصف بشكل صحيح انحناء الضوء حول الشمس وتكتلات المجرات البعيدة نظرًا لأن الكتل تنحني للفضاء ، حيث يتقارب الضوء ، فإنه يتبع المسار، يتبع مسارًا على طول معالم الفضاء.

حيث يتم التحقق من النسبية العامة أيضًا عن طريق قياس الانزياح نحو الأحمر الجاذبي ، ويتنبأ بشكل صحيح كيف أن الجاذبية النجمية للنجوم تمتد وتيرة ضوءها.

ماهو الأحمر الجاذبي – انزياح أحمر

انزياح أحمر جذبوي في الفيزياء (بالإنجليزية:Gravitational red-shift) عندما يغادر شعاع ضوء الأرض أو أي مركز للجاذبية مثل الشمس فإن طول موجته تبدو أطول طولا عند رؤيته من مشاهد موجود في مجال جاذبية أقل3

ويحدث هذا الانزياح نحو الأحمر أيضا لأي موجة كهرومغناطيسية تغادر مركز جاذبية قوية ويكون هذا التغير في لون الشعاع مقترنا بانخفاض في طاقة الشعاع.

وبالعكس، عندما ينجذب شعاع ضوء إلى منطقة جاذبية قوية فإن طول موجته تقصر وتزيد طاقته ، عندئذ نقول أن شعاع الضوء قد انزاح نحو الأزرق.

تلك ظاهرة طبيعية ناتجة عن قانون بقاء الطاقة وتكافؤ الكتلة والطاقة وأثبتت عمليا عام 1959 في تجربة باوند-ريبكا.

في الآونة الأخيرة وبشكل مذهل ، قدمت اكتشافات موجات الجاذبية دليلًا قويًا على أن الأجسام الضخمة لا تشوه الزمكان فحسب ، بل يمكنها أيضًا إنشاء تموجات فيه عندما يصطدم جسمان مثل الثقوب السوداء بعنف.

ومع ذلك ، تبقى الألغاز. قد تكون الجاذبية إحدى القوى الأساسية للكون ، لكنها تبدو حاليًا غير متوافقة بشكل أساسي مع الآخرين.

حتى قبل آينشتاين ، سعى الفيزيائيون لصياغة نظرية واحدة تربط كل جانب من جوانب الكون المادية ، بما في ذلك جميع القوى الأساسية والجزيئات. “نظرية كل شيء” ستكون الإنجاز النهائي للفيزياء و في حين نجحت نظرية المجال الكمي (QFT) في الجمع بين الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة ، إلا أنها تكافح بما في ذلك النسبية العامة.

حيث قضى أينشتاين النصف الثاني من مسيرته في محاولة للتغلب على مدى تناسب الجاذبية ، لكن لم يبتعد كثيرًا. و إن ربط هذين الإطارين النظريين هو مجال مفتوح للبحث ، ويمتد في مجال الجاذبية الكمومية ، نظرية الأوتار ، نظرية إم ، وأكثر من ذلك.

تبدو هذه المحاولات عالماً بعيدًا عن نيوتن وتفاحته ،و لكنها نموذج مصغر للعلم ككل: أحيانًا يكون الكون أكثر تعقيدًا – وأكثر إثارة للاهتمام – أكثر مما كان يعتقد في البداية.

  1. Explainer: What is gravity?“-cosmosmagazine.com – و “ترجمة وبتصرف” اطّلع عليه بتاريخ 30-7-2019.[]
  2. مقدمة النسبية العامة“، ويكيبيديا, اطّلع عليه بتاريخ 20-10-2019.[]
  3. انزياح أحمر جذبوي“، ويكيبيديا, اطّلع عليه بتاريخ 20-10-2019.[]
359 مشاهدة