۵ حقیقت اعجاب انگیز درباره گرانش

به گزارش عاشق وب جاذبه یکی از نیروهای اساسی طبیعت است، اما برخی معتقدند که این نیرو می تواند تنها یک توهم باشد. گرانش یا جاذبه، یک پدیده طبیعی است که در آن همه اجسام دارای جرم یکدیگر را جذب می کنند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا، جاذبه یکی از پدیده های مورد مطالعه در علم است. همینطور یک نیروی اساسی در جهان است، اما این پدیده چیست؟ ما در هر روز از زندگی خود این پدیده را تجربه می نماییم و در واقع بدون گرانش بدن دستخوش تغییرات جالبی می شود. پنج حقیقت جالب درباره گرانش یا جاذبه(gravity) شامل موارد زیر است.

۱. جاذبه در واقع یک نیرو نیست

گرچه این امکان دارد کمی عجیب به نظر برسد اما گرانش امکان دارد به هیچ وجه نیرو نباشد. آلبرت اینشتین گرانش را بعنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو بررسی می کند. در این نظریه فضا–زمان توسط هندسه ریمانی بررسی می شود. انحنای فضازمان مستقیماً با انرژی و تکانه کل ماده و تابش موجود متناسب است. این رابطه توسط سیستمی از معادلات دیفرانسیل با مشتقات پاره ای به نام معادلات میدان اینشتین نمایش داده می شوند. نظریه های اینشتین به این معنا است که زمان و فضا در واقع توسط اجرام عظیم مانند سیارات و خورشید خم شده است.

۲. آهن ربایی که روی یخچال می گذارید از گرانش زمین قوی تر است

یکی از موضوعات شگفت آور این است که آن آهن ربای ریز روی یخچال قادر به مقابله با گرانش کل سیاره است. گرانش جزو ضعیف ترین نیروهای اساسی در فیزیک است. همینطور همانطور که در اینجا گفته شد قدرت این نیرو در مقابل نیروی مغناطیسی که آهنربای روی یخچال دارد، کمتر است. سایر نیروها مانند نیروی هسته ای قوی در هسته اتم های آهن ربا هم از نظر قدرت نسبت به گرانش زمین بسیار برتر است.

۳. بعضی از اجرام عظیم در واقع می توانند امواج گرانشی ایجاد کنند

همانطور که قبلاً هم اشاره شد، نظریه های اینشتین توضیح می دهند که چگونه اجرام عظیم، فضا-زمان را تحریف می کنند. طبق گفته اینشتین با حرکت این اجرام موج هایی در لایه ای از فضا ایجاد می شود. جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۰۷ هم به دو دانشمند به نامهای “آلبر فر” و “پتر گرونبرگ” به سبب کشف “اثر مقاومت مغناطیسی بزرگ” اهدا شد.
مقاومت مغناطیسی بزرگ یا GMR، تغییر ناگهانی در مقاومت الکتریکی است که هنگامی اتفاق می افتد که ماده ای شامل لایه های فلزی متناوب فرو مغناطیسی و پارامغناطیسی، در معرض یک میدان مغناطیسی بزرگ قرار بگیرد، بویژه اگر مغناطیدگی در لایه های مجاور موازی باشد، مقاومت بسیار کمتر خواهد شد و اگر ناموازی باشد مقاومت بسیار بالاتر خواهد رفت.
این تغییر مقاومت به خاطر الکترون های اسپین بالا و پایین است که در لایه های منفرد پراکنده شده اند. دانشمندان توانستند برخورد دو سیاه چاله که حدود ۱.۸ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند را مشاهده کنند. این سیاهچاله ها واقعاً گسترده هستند و یکی از آنها ۳۱ برابر جرم خورشید ما و دیگری ۲۵ برابر جرم خورشید را داراست.

۴. گرانش روی زمین متفاوت است

زمین یک کره کامل نیست و توده ها و برآمدگی های زیادی به شکل کوه و دره های عمیق دارد. ترکیب زمین هم در سرتاسر جهان یکنواخت نیست. انواع مختلف سنگ، غلظت مواد معدنی و جغرافیا همه با هم تبانی می کنند تا چگالی در قسمت های مختلفی ایجاد کنند.
این به صورت مستقیم در جاذبه های مختلف در سطح زمین تاثیر می گذارد. این می تواند با سهولت نسبی اندازه گیری شود و سازمان هایی مانند ناسا در واقع این اثر را از فضا ترسیم کرده اند. آنها با استفاده از ماهواره “گریس” توانستند میزان کشش نسبی جاذبه زمین را اندازه بگیرند. بازیابی گرانش و آزمایش اقلیم که به اختصار گریس(GRACE) نامیده می شود، پروژه مشترک ناسا و مرکز هوافضای آلمان بود که دو ماهواره آن از زمان پرتاب در مارس ۲۰۰۲ تا آخر مأموریت در اکتبر ۲۰۱۷ به اندازه گیری دقیق ناهنجاری گرانشی در میدان گرانش زمین می پرداختند. گریس با اندازه گیری ناهنجاری های گرانش نشان داد که چه اجرامی پیرامون زمین پراکنده شده و تغییرات آنها در طول زمان چقدر است.
داده های ماهواره های گریس ابزاری مهم در مطالعه اقیانوس ها، زمین شناسی و اقلیم شناسی محسوب می شود. دو ماهواره گریس(گریس-۱ و گریس-۲) از پایگاه فضایی پلستسک در روسیه در ۱۷ مارس ۲۰۰۲ به فضا پرتاب شدند. نقشه های ماهانه نمایش ناهنجاری گرانشی تهیه شده توسط گریس تا ۱۰۰۰ برابر دقیق تر از نقشه های پیشین بود و به صورت چشمگیری دقت تکنیک های مورد استفاده در اقیانوس نگاری، آب شناسی، یخچال شناسی، زمین شناسی و دیگر علومی که به مطالعه پدیده های تأثیرگذار بر اقلیم می پردازند را بهبود بخشید. اندازه گیری های گریس از کاهش ضخامت یخسارها تا جریان آب در آبخوان ها و نمایش جریان ماگمای درون زمین به دانشمندان کمک کرد تا درک بهتری از این فرایندهای طبیعی داشته باشند.

۵. مکانیک کوانتومی و گرانش مخالف یکدیگرند

مکانیک کوانتومی به ما کمک می نماید تا دریابیم که چگونه اتم ها، مولکول ها و سایر ذرات بنیادی برهمکنش دارند. مکانیک کوانتومی(Quantum mechanics) شاخه ای بنیادی از فیزیک نظری است که با پدیده های فیزیکی در مقیاس میکروسکوپی سروکار دارد. از سوی دیگر، نظریه نسبیت عام اینشتین به توضیح نحوه عملکرد همه چیز در مقیاس بزرگ کمک می نماید. اما مساله این است که بنظر می رسد که این دو تعریف در فیزیک با یکدیگر رابطه خوبی ندارند. در حالیکه کارهای زیادی برای رفع این مشکل انجام شده است، اما هنوز هم یکی از بزرگترین چالش های فیزیک مدرن است. احتمالاً این امر به این علت است که همانطور که قبلاً هم اشاره کردیم، گرانش به خودی خود نیرو نیست.