ايتنا - گرانش چیست؟

دانشمندان و فلاسفهٔ باستان سعی کردند دلایلی برای افتادن اشیا به زمین پیدا کنند.

به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، ارسطو (فیلسوف یونانی) باور داشت که همهٔ اشیا تمایل دارند به سمت مرکز جهان حرکت کنند، که او فکر می‌کرد این مرکز همان زمین است.

اما بعدها، دانشمندانی چون نیکلاس کوپرنیک، ستاره‌شناس لهستانی، متوجه شدند که سیاره‌ها به دور خورشید می‌چرخند و خورشید مرکز منظومهٔ شمسی است، نه زمین.

با این یافته‌ها، دانشمند انگلیسی آیزاک نیوتن نظریه‌ای ارائه داد که بیان می‌کرد همهٔ اجسام نیروی جاذبه‌ای به سمت یکدیگر دارند. او در سال ۱۶۸۷ قانون گرانش جهانی خود را منتشر کرد که نشان می‌داد چگونه جرم اجسام و فاصلهٔ بین آن‌ها نیروی گرانش را تعیین می‌کند.

نیرویی ضعیف ولی مهم
اگرچه گرانش نیرویی قدرتمند است که حرکت سیارات را کنترل می‌کند، اما در مقایسه با سایر نیروهای بنیادی، بسیار ضعیف است. به‌عنوان مثال، یک آهن‌ربا می‌تواند یک گیره کاغذ را از روی زمین بلند کند، یعنی نیروی مغناطیسی آن از نیروی جاذبهٔ کل زمین قوی‌تر است.

دانشمندان محاسبه کرده‌اند که گرانش حدود ۱۰ به توان ۴۰ (یعنی یک عدد با ۴۰ صفر بعد از آن) ضعیف‌تر از نیروی الکترومغناطیسی است.

تعیین ثابت گرانش
یکی از اولین تلاش‌ها برای اندازه‌گیری دقیق نیروی گرانش در سال ۱۷۹۸ توسط فیزیکدان انگلیسی هنری کاوندیش انجام شد. او وسیله‌ای به نام ترازوی پیچشی ساخت که شامل دو توپ کوچک سربی بود که به یک میله متصل بودند.

او مشاهده کرد که این توپ‌ها به دلیل نیروی جاذبهٔ توپ‌های بزرگ‌تر سربی که در نزدیکی‌شان قرار داده شده بودند، کمی به سمت آن‌ها متمایل می‌شدند. این آزمایش به کاوندیش اجازه داد تا مقدار ثابت گرانش (G) را با دقتی نسبی تعیین کند.

گرانش و انحنای فضا-زمان
فیزیکدان مشهور آلمانی-آمریکایی آلبرت اینشتین با نظریهٔ نسبیت عام خود توضیحی تازه از گرانش ارائه کرد. او نشان داد که گرانش در واقع ناشی از خمیدگی فضا-زمان است.

به بیان ساده، اجسامی که جرم زیادی دارند، فضا را خم می‌کنند و این انحنا باعث می‌شود که دیگر اجسام به سمت آن‌ها کشیده شوند.

گفتنی است یکی از نتایج مهم نظریهٔ اینشتین پیش‌بینی وجود سیاهچاله‌ها بود؛ اجرامی که چنان چگالی زیادی دارند که حتی نور هم نمی‌تواند از جاذبهٔ آن‌ها فرار کند.

ستاره‌شناسان توانسته‌اند سیاهچاله‌های واقعی را در فضا کشف کنند و حتی اولین تصویر از سیاهچالهٔ مرکزی کهکشان ما گرفته شده است.

معمایی به نام گرانش
با وجود تمام پیشرفت‌ها، گرانش همچنان برای دانشمندان چالش‌برانگیز است. مدل استاندارد فیزیک ذرات که رفتار بیشتر ذرات و نیروها را توضیح می‌دهد، شامل گرانش نیست.

با اینکه نور توسط ذراتی به نام فوتون حمل می‌شود، اما دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که آیا ذره‌ای به نام گراویتون وجود دارد که گرانش را منتقل کند یا خیر.

گرانش و مادهٔ تاریک
گرانش همچنین در کشف مادهٔ تاریک نقش داشت. در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۷۰، ستاره‌شناسان مانند ورا روبین نشان دادند که ستاره‌های موجود در لبه‌های کهکشان‌ها با سرعتی بیشتر از حد انتظار حرکت می‌کنند.

این کشف نشان می‌داد که یک جرم نامرئی در حال کشیدن این ستاره‌ها به سمت خود است؛ جرمی که امروزه آن را مادهٔ تاریک می‌نامیم.

امواج گرانشی
در سال‌های اخیر، دانشمندان موفق شده‌اند یکی دیگر از پیش‌بینی‌های نظریهٔ اینشتین را مشاهده کنند: امواج گرانشی.

این امواج در زمانی ایجاد می‌شوند که اجرام بزرگی مانند ستاره‌های نوترونی یا سیاهچاله‌ها به دور یکدیگر می‌چرخند. رصدخانهٔ امواج گرانشی (LIGO) از سال ۲۰۱۷ موفق به ردیابی این امواج ضعیف شده است و دریچه‌ای تازه به سوی شناخت جهان گشوده است.

گرانش با وجود همهٔ کشف‌های علمی، همچنان یکی از معماهای بزرگ فیزیک است. اگرچه این نیرو هر روز در زندگی ما اثر می‌گذارد، دانشمندان هنوز در تلاش هستند تا به‌طور کامل ماهیت آن را درک کنند.