على الرغم من حقيقة أن الجاذبية هي أضعف تفاعل بين الأشياء في الكون ، إلا أن أهميتها في الفيزياء وعلم الفلك هائلة ، لأنها قادرة على التأثير على الأشياء المادية في أي مسافة في الفضاء.
إذا كنت مغرمًا بعلم الفلك ، فربما فكرت في مسألة ما هو مفهوم مثل الجاذبية أو قانون الجاذبية الكونية. الجاذبية هي تفاعل أساسي عالمي بين جميع الكائنات في الكون.
يُنسب اكتشاف قانون الجاذبية إلى الفيزيائي الإنجليزي الشهير إسحاق نيوتن. ربما يعرف الكثير منكم قصة تفاحة سقطت على رأس عالم مشهور. ومع ذلك ، إذا نظرت بعمق في التاريخ ، يمكنك أن ترى أن وجود الجاذبية قد تم التفكير فيه قبل فترة طويلة من عصره من قبل فلاسفة وعلماء العصور القديمة ، على سبيل المثال ، أبيقور. ومع ذلك ، كان نيوتن هو أول من وصف التفاعل الثقالي بين الأجسام المادية في إطار الميكانيكا الكلاسيكية. تم تطوير نظريته من قبل عالم مشهور آخر - ألبرت أينشتاين ، الذي وصف في نظريته النسبية العامة بدقة أكبر تأثير الجاذبية في الفضاء ، وكذلك دورها في استمرارية الزمكان.
قانون الجذب العام لنيوتن يقول أن قوة الجاذبية بين نقطتين من الكتلة مفصولة بمسافة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة وتتناسب طرديًا مع كلا الكتلتين. قوة الجاذبية بعيدة المدى. هذا ، بغض النظر عن كيفية تحرك جسم ذي كتلة ، في الميكانيكا الكلاسيكية ستعتمد إمكاناته الجاذبية على موضع هذا الجسم في لحظة معينة من الزمن. كلما زادت كتلة الجسم ، زاد مجال جاذبيته - زادت قوة الجاذبية التي يمتلكها. تمتلك الأجسام الكونية مثل المجرات والنجوم والكواكب أكبر قوة جذب ، وبالتالي فهي تمتلك مجالات جاذبية قوية إلى حد ما.
حقول الجاذبية
مجال جاذبية الأرض
مجال الجاذبية هو المسافة التي يحدث خلالها تفاعل الجاذبية بين الأجسام في الكون. كلما زادت كتلة الجسم ، زاد مجال جاذبيته - وكلما زاد تأثيره الملحوظ على الأجسام المادية الأخرى داخل مساحة معينة. من المحتمل أن يكون مجال الجاذبية لجسم ما. جوهر البيان السابق هو أنه إذا أدخلنا الطاقة الكامنة للجذب بين جسمين ، فلن تتغير بعد تحرك الأخير على طول محيط مغلق. من هنا يظهر قانون مشهور آخر لحفظ مجموع الطاقة الكامنة والحركية في دائرة مغلقة.
في العالم المادي ، مجال الجاذبية له أهمية كبيرة. تمتلكه جميع الأشياء المادية في الكون التي لها كتلة. يمكن لحقل الجاذبية أن يؤثر ليس فقط على المادة ، ولكن أيضًا على الطاقة. بسبب تأثير مجالات الجاذبية لأجسام فضائية كبيرة مثل الثقوب السوداء والكوازارات والنجوم فائقة الكتلة ، تتشكل الأنظمة الشمسية والمجرات والعناقيد الفلكية الأخرى ، والتي تتميز ببنية منطقية.
تظهر أحدث البيانات العلمية أن التأثير الشهير لتوسع الكون يعتمد أيضًا على قوانين تفاعل الجاذبية. على وجه الخصوص ، يتم تسهيل توسع الكون من خلال مجالات الجاذبية القوية ، سواء كانت صغيرة أو كبيرة.
إشعاع الجاذبية في نظام ثنائي
إشعاع الجاذبية أو موجة الجاذبية هو مصطلح تم تقديمه لأول مرة في الفيزياء وعلم الكونيات من قبل العالم الشهير ألبرت أينشتاين. ينتج إشعاع الجاذبية في نظرية الجاذبية عن حركة الأجسام المادية ذات التسارع المتغير. أثناء تسارع الجسم ، "تنفصل" موجة الجاذبية عنه ، مما يؤدي إلى تقلبات في مجال الجاذبية في الفضاء المحيط. وهذا ما يسمى بتأثير الموجة الثقالية.
على الرغم من أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين تنبأت بموجات الجاذبية ، بالإضافة إلى نظريات الجاذبية الأخرى ، إلا أنه لم يتم اكتشافها بشكل مباشر. هذا يرجع في المقام الأول إلى صغر حجمها الشديد. ومع ذلك ، هناك أدلة ظرفية في علم الفلك يمكن أن تؤكد هذا التأثير. وبالتالي ، يمكن ملاحظة تأثير موجة الجاذبية في مثال اقتراب النجوم الثنائية. تؤكد الملاحظات أن معدل اقتراب النجوم الثنائية يعتمد إلى حد ما على فقدان الطاقة لهذه الأجسام الفضائية ، والتي يُفترض أنها تنفق على إشعاع الجاذبية. سيتمكن العلماء من تأكيد هذه الفرضية بشكل موثوق في المستقبل القريب بمساعدة جيل جديد من تلسكوبات LIGO و VIRGO المتقدمة.
في الفيزياء الحديثة ، هناك مفهومان للميكانيكا: الكلاسيكي والكم. تم اشتقاق ميكانيكا الكم مؤخرًا نسبيًا وهي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الميكانيكا الكلاسيكية. في ميكانيكا الكم ، الأجسام (الكميات) ليس لها مواقع وسرعات محددة ، كل شيء هنا يعتمد على الاحتمالات. بمعنى ، يمكن أن يشغل الجسم مكانًا معينًا في الفضاء في وقت معين. من المستحيل تحديد المكان الذي سينتقل إليه بعد ذلك بشكل موثوق ، ولكن فقط بدرجة عالية من الاحتمال.
تأثير مثير للاهتمام للجاذبية هو أنها يمكن أن تثني استمرارية الزمكان. تقول نظرية أينشتاين أنه في الفضاء المحيط بمجموعة من الطاقة أو أي مادة مادية ، يكون الزمكان منحنيًا. وفقًا لذلك ، يتغير مسار الجسيمات التي تقع تحت تأثير مجال الجاذبية لهذه المادة ، مما يجعل من الممكن التنبؤ بمسار حركتها بدرجة عالية من الاحتمال.
نظريات الجاذبية
اليوم ، يعرف العلماء أكثر من اثنتي عشرة نظرية مختلفة عن الجاذبية. وهي مقسمة إلى نظريات كلاسيكية وبديلة. وأشهر ممثل للنظرية السابقة هو النظرية الكلاسيكية للجاذبية التي كتبها إسحاق نيوتن ، والتي اخترعها الفيزيائي البريطاني الشهير عام 1666. يكمن جوهرها في حقيقة أن الجسم الضخم في الميكانيكا يولد مجال جاذبية حول نفسه ، والذي يجذب الأجسام الصغيرة إليه. في المقابل ، يمتلك الأخير أيضًا مجال جاذبية ، مثل أي كائنات مادية أخرى في الكون.
ابتكر العالم الألماني الشهير ألبرت أينشتاين نظرية الجاذبية الشعبية التالية في بداية القرن العشرين. تمكن أينشتاين من وصف الجاذبية بدقة أكبر كظاهرة ، وكذلك شرح تأثيرها ليس فقط في الميكانيكا الكلاسيكية ، ولكن أيضًا في عالم الكم. تصف نظريته العامة للنسبية قدرة قوة مثل الجاذبية على التأثير في استمرارية الزمكان ، وكذلك مسار الجسيمات الأولية في الفضاء.
من بين النظريات البديلة للجاذبية ، النظرية النسبية التي اخترعها مواطننا الفيزيائي الشهير أ. لوغونوف. على عكس أينشتاين ، جادل لوغونوف بأن الجاذبية ليست هندسية ، لكنها مجال قوة فيزيائية حقيقية وقوية إلى حد ما. من بين النظريات البديلة للجاذبية ، تُعرف أيضًا النظريات القياسية ، ثنائية القياس ، شبه الخطية وغيرها.
- بالنسبة للأشخاص الذين كانوا في الفضاء وعادوا إلى الأرض ، من الصعب جدًا في البداية التعود على قوة تأثير الجاذبية لكوكبنا. في بعض الأحيان يستغرق الأمر عدة أسابيع.
- لقد ثبت أن جسم الإنسان في حالة انعدام الوزن يمكن أن يفقد ما يصل إلى 1٪ من كتلة نخاع العظام شهريًا.
- من بين الكواكب ، يمتلك المريخ أقل قوة جاذبية في النظام الشمسي ، والمشتري لديه أكبر قوة جاذبية.
- تتصرف بكتيريا السالمونيلا المعروفة ، والتي تسبب أمراض الأمعاء ، بشكل أكثر نشاطًا في حالة انعدام الوزن ويمكن أن تسبب ضررًا أكبر لجسم الإنسان.
- من بين جميع الأجرام الفلكية المعروفة في الكون ، تمتلك الثقوب السوداء أكبر قوة جاذبية. يمكن أن يكون لثقب أسود بحجم كرة الجولف نفس قوة الجاذبية مثل كوكبنا بأكمله.
- قوة الجاذبية على الأرض ليست هي نفسها في جميع أركان كوكبنا. على سبيل المثال ، في منطقة خليج هدسون بكندا ، يكون أقل مما هو عليه في مناطق أخرى من العالم.
