ما هي الجاذبية - ويكي عربي

ما هي الجاذبية

ما هي الجاذبية

الجاذبية

الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعه التي تحكم هذا الكون كاملا، وإلى جانب الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة، وبحيث 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.[1]

أهمية الجاذبية الأرضية

الجاذبيّة (بالإنجليزيّة: Gravity) أحد أهم العوامل التي تقوم بحفظ الحياة على سطح الأرض، مثل الحفاظ على المسافة الشبه ثابتة بين الأرض والشمس، ويُعرَف أيضاً بإسم مدار الأرض، التي تسنّى للمخلوقات الحيّة التي على الأرض بالإستفادة من ضوء الشمس والدفئ بدون أن يتعرضون للإنحراق أو حتى للتجمد، ويمكن تعريف الجاذبية أيضاً بأنها القوّة التي تمسك كوكب الأرض بباقس الكواكب الأخرى في المجموعة الشمسية من أن تفلت في الفضاء، وتجعل كوكب الأرض في مداره حول الشمس مشكلة، وتمسك الجاذبية أيضاً بالغلاف الجوي اللازم لعملية التنفس، وتحافظ على دفء الشمس حتى بعد غيابها، وهي التي تقوم بإمساك القمر وتجعله يدور بمدار ثابت حول الأرض، ويمكن تفسير ظاهرتي المد والجزر عن طريق الجاذبية (جاذبية القمر)، لأن جاذبية القمر هي المسؤولة عن ظاهرتي المد والجزر.[4]

قانون نيوتن للجاذبية العالمية

أدخل العالم إسحاق نيوتن، الذي أدرك أنه يجب أن يكون هناك قوة تعمل بين الكواكب والشمس، و لقد حدد أيضًا ما هي القوة، سواء كانت التفاحة التي سقطت وجعلته يدرك ويكتشف الجاذبية، وتقول هذه المعادلة (F = Gm1mr2) 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 وهو الذي يقيس القوة الأساسية للقوة، ويتلخص 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.

بالنظر 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، ولذلك 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 .

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]، وفي عالم نيوتن ، يعد الفضاء مكانًا فارغًا حيث تتحرك فيه الكائنات مثل النجوم والكواكب ، ولكن أينشتاين اتبع مقاربة مختلفة، وفي 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، وكما 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، وعلى عكس نظرية نيوتن ، فإن النسبية العامة تصف بشكل صحيح المدار المتغير لعطارد من خلال الأخذ في الاعتبار اضطرابات وقت الفضاء الناجم عن كتل الشمس، ومنذ 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، وحيث يتم التحقق من النسبية العامة أيضًا عن طريق قياس الانزياح نحو الأحمر الجاذبي ، ويتنبأ بشكل صحيح كيف أن الجاذبية النجمية للنجوم تمتد وتيرة ضوءها.

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 أقل، 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 فعندما ينجذب شعاع ضوء إلى منطقة جاذبية قوية فإن طول موجته تقصر وتزيد طاقته ، عندئذ نقول أن شعاع الضوء قد انزاح نحو الأزرق.[3]

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

المراجع

  1. ↑ “Explainer: What is gravity?“, cosmosmagazine.com , Retrieved 30-7-2019 , Edited.
  2. ↑ “مقدمة النسبية العامة“, ar.wikipedia.org , Retrieved 20-10-2019 , Edited.
  3. ↑ “انزياح أحمر جذبوي“, ar.wikipedia.org , Retrieved 20-10-2019 , Edited.
  4. ↑ “What is Gravity?“, NASA Space Place ,December 17, 2020، Retrieved 30-03-2021. Edited.

هل كان المقال مفيداً؟

هل لديك أي سؤال حول هذا الموضوع؟

1039 مشاهدة