۱۰ تئوری و واقعیت باورنکردنی در مورد جاذبه که نمی‌دانستید
جاذبه چیزی فراتر از نیرویی است که همه ما و اشیاء اطرافمان را روی زمین نگه می‌دارد. در دوران مدرسه چیز‌های زیادی در مورد جاذبه یاد گرفتیم، اما هنوز هم شکاف‌ها و نقاط تاریک بسیاری در دانش ما نسبت به این پدیده وجود دارد.
رابطه ما با نیروی جاذبه به زمانی باز می‌گردد که برای اولین بار در دبستان با این نیروی خارق‌العاده آشنا شدیم. با این وجود جاذبه چیزی فراتر از نیرویی است که همه ما و اشیاء اطرافمان را روی زمین نگه می‌دارد. در دوران مدرسه چیز‌های پایه‌ای زیادی در مورد جاذبه یاد گرفتیم، اما هنوز هم شکاف‌ها و نقاط تاریک بسیاری در دانش ما نسبت به این پدیده وجود دارد. به همین بهانه در ادامه این مطلب قصد داریم شما را با ۱۰ واقعیت و تئوری جالب و باورنکردنی در مورد جاذبه آشنا کنیم.
۱۰. جاذبه یک تئوری است، نه یک قانون
۱۰. جاذبه یک تئوری است، نه یک قانون
این یک جاذبه را قانونی علمی بدانیم، افسانه‌ای بیش نیست هر چند همه جا از آن با عنوان قانون جاذبه یاد می‌شود. با این وجود در دنیای علم بین تئوری و قانون تفاوت بسیار است. قانون علمی یک واقعیت است که بر اساس داده‌ها و ارتباطاتی شکل گرفته که به شکل دقیقی ماهیت و شیوه وقوع آن را شرح می‌دهند. در مقابل، تئوری ایده‌ای است که برای توضیح اینکه چرا یک پدیده خاص رخ می‌دهد بیان می‌شود و ممکن است واقعیت نداشته باشد.
وقتی که تعاریف واژه‌های تئوری و قانون را در در مورد جاذبه استفاده می‌کنیم، مشخص می‌شود که چرا این پدیده یک تئوری و نه یک قانون است. دانشمندان نتوانسته‌اند جاذبه تمام ستارگان، ماه، سیارات، سیارک‌ها یا اتم‌ها را مشخص کنند. سفینه فضایی Voyager ۱ حدود ۲۱میلیارد کیلومتر از زمین فراتر رفته است. این سفینه منظومه شمسی را پشت سر گذاشته، اما خیلی از آن فراتر نرفته است. تنها با نگاه به سفر یک دهه‌ای Voyager ۱ مشخص است که دانشمندان نتوانسته‌انند جاذبه تمام ستارگان، ماه، سیارات، سیارک‌ها و اتم‌ها را اندازه‌گیری نمایند. جهان ما بسیار بسیار بزرگ است.
۹. در تئوری جاذبه نقاط ضعف و ابهامی وجود دارد
بعد از اینکه مشخص شد جاذبه تنها یک تئوری است، یک واقعیت غافلگیر کننده دیگر در راه است. بر اساس برخی نقص‌ها و ابهامات در تئوری جاذبه، نمی‌توان مانند دوران ابتدایی این تئوری را بی‌نقص دانست. برخی از ابهامات و نقص‌های این تئوری در منظومه شمسی و همین پایین در زمین خودمان است. برای مثال، بر اساس نظریه جاذبه، نیروی جاذبه خورشید تاثیر بسیار بیشتری نسبت به جاذبه زمین روی کره ماه دارد. به همین دلیل ماه به جای زمین باید به دور خورشید می‌چرخید. اما دانشمندان ثابت کرده‌اند که ماه به دور زمین می‌چرخد که با نگاه به آسمان شب براحتی می‌توان به آن پی برد. همه ما در مدرسه یاد گرفته‌ایم که آیزاک نیوتن کاشف جاذبه بوده که خود نیز گفته اشکالاتی در این تئوری وجود دارد. او اولین کسی بود که شاخه‌ای جدید در ریاضیات را به نام حساب دیفرانسیل و انتگرال پایه‌گذاری کرده و از آن برای توسعه تئوری جاذبه خود استفاده نمود.
۸. امواج جاذبه‌ای
نظریه کلی نسبت آلبرت انیشتین که با عنوان نظریه جاذبه انیشتین نیز شناخته می‌شود در سال ۱۹۱۵ ارائه شد. در همان اثنا، تئوری‌سازی‌هایی توسط او در زمینه پدیده‌ای به نام امواج جاذبه‌ای نیز صورت گرفت، اما تا سال ۱۹۷۴ این نظریه تأیید نشد. امواج جاذبه‌ای در واقع موج و شکن‌هایی در دنباله فضا-زمان هستند که در اثر خشونت رخ داده در عالم هستی ایجاد می‌شوند. این اتفاقات می‌توانند هر چیزی از تصادف سیاهچاله‌ها تا چرخش نامنظم ستاره‌های نوترونی تا یک ابرنواختر متفاوت باشند. وقتی که یکی از این موارد رخ می‌دهد، امواج جاذبه‌ای مانند امواجی که پس از برخورد سنگ با سطح آب ایجاد می‌شوند در صحنه عالم هستی شکل می‌گیرند و با سرعت نور در این عالم جریان پیدا می‌کنند. در حالی که همیشه شاهد وقوع این حوادث فاجعه‌بار در جهان نیستیم مشاهده امواج جاذبه‌ای می‌تواند سال‌ها به طول بینجامد. به همین دلیل ۶۰ سال طول کشید تا دانشمندان موفق شدند نظریه امواج جاذبه‌ای را به اثبات برسانند.
برای بیش از ۴۰ سال، دانشمندان در حال بررسی اولین امواج جاذبه کشف شده بودند، تنها نمونه‌ای که وجود آن‌ها را اثبات می‌کرد. این امواج در اثر گردش دو ستاره متراکم و سنین به دور یکدیگر به خاطر کشش جاذبه‌ایشان ایجاد شده بود. با گذشت زمان مشاهده شد که این ستاره‌ها در حال نزدیک‌تر شدن به یکدیگر هستند که نسبت آن توسط نظریه انیشتین پیش‌بینی شده بود. بدین ترتیب وجود امواج جاذبه‌ای به اثبات رسید.
۷. سیاهچاله‌ها و جاذبه
سیاهچاله‌ها یکی از بزرگ‌ترین راز‌های جهان هستی به شمار می‌روند. این سیاهچاله‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره روی سر خود خراب می‌شود که به تشکیل یک ابرنواختر منتهی می‌شود. این ابرنواختر بخش‌هایی از ستاره قبلی را به درون فضا پرتاب می‌کند که در مناطقی که جاذبه آنقدر زیاد است که نور نمی‌تواند از آن فرار کند باعث ایجاد حفره‌ای در فضا می‌شود و بدین ترتیب یک حفره سیاه شکل می‌گیرد.
جاذبه باعث تشکیل سیاهچاله‌ها نمی‌شود، اما نقش مهمی در کمک به درک آن‌ها برای انسان دارد. جاذبه سیاهچاله‌ها به دانشمندان کمک می‌کند آن‌ها را در جهان هستی بیابند. از آنجایی که کشش جاذبه بسیار قوی است، دانشمندان این کشش جاذبه‌ای را روی دیگر ستاره‌ها و یا گاز‌هایی که در اطراف آن‌ها قرار دارند مشاهده می‌کنند. سیاهچاله حتی می‌تواند این گاز‌ها را طوری به طرف خود بکشد که حلقه‌ای نورانی دور آن تشکیل شود. بدون جاذبه بسیار قوی سیاهچاله‌ها انسان نمی‌توانست به وجود آن‌ها پی ببرد.
۶. نظریه ماده تاریک و انرژی تاریک
حدود ۶۸درصد از جهان هستی از انرژی تاریک تشکیل شده است و حدود ۲۷درصد نیز از ماده تاریک. با وجود این همه ماده و انرژی تاریک در جهان هستی، انسان چیز زیادی در مورد این دو نمی‌داند. با این وجود می‌دانیم که انرژی تاریک ویژگی‌های فراوانی دارد. تئوری جاذبه انیشتین نقش مهمی در کمک به دانشمندان برای درک این موضوع داشته که انرژی تاریک توانایی بزرگ شدن و ایجاد فضای بیشتر را دارد.
با استفاده از نظریه انیشتین، دانشمندان ابتدا بر این باور بودند که جاذبه در نهایت توسعه دنیا را با گذشت زمان کندتر خواهد کرد. سپس در سال ۱۹۹۸، تلسکوپ فضایی هابل نشان داد که جهان همواره با سرعت بیشتری در حال توسعه است. بدین ترتیب دانشمندان دریافتند که تئوری جاذبه نمی‌تواند اتفاقی که برای جهان هستی می‌گذرد را توضیح دهد. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که شاید ماده و انرژی تاریک مسئول بزرگ‌تر شدن دنیا با سرعتی فزاینده و با گذشت زمان هستند.
۵. گراویتون
همه ما یاد گرفته‌ایم که جاذبه یک نیرو است، اما شاید جاذبه چیزی فراتر از یک نیرو باشد. شاید جاذبه یک ذره به نام گراویتون باشد. گراویتون‌ها واحد بنیادی جاذبه بوده و نیروی جاذبه یا همان گرانش را از خود منتشر می‌کنند. فیزیکدانان تاکنون هیچ گراویتونی را شناسایی نکرده اند، اما تئوری‌های زیادی در مورد علت وجود آن‌ها ارائه شده است. یکی از این تئوری‌ها این است که جاذبه تنها نیرویی در میان ۴ نیروی بنیادین موجود در طبیعت است که واحد بنیادین آن کشف نشده است. حتی اگر گراویتون‌ها وجود داشته باشند شناسایی آن‌ها نیز دشوار خواهد بود.
فیزیکدانان بر این باورند که امواج گرانشی یا جاذبه‌ای از گراویتون تشکیل شده‌اند. با استفاده از آینه می‌توان وجود گراویتون‌ها را شبیه‌سازی کرد، اما این روش برای شناسایی فواصل کوچکی که در اثر گراویتون‌ها تغییر مییابند کافی نیست. فیزیکدانان به آینه‌هایی نیاز دارند که آنقدر سنگین باشند که منفجر شده و تشکیل سیاهچاله بدهند.
۴. خلق کرم‌چاله‌ها
کرم‌چاله‌ها رازی بزرگ در عالم هستی هستند. وارد شدن به یک تونل فضایی و رفتن به یک کهکشان دیگر با سرعت نور بسیار جذاب می‌بود. از این رو اگر کرم‌چاله‌ها در جهان هستی وجود داشته باشند چنین کاری شاید ممکن باشد. در حال حاضر هنوز هیچ مدرکی دال بر وجود آن‌ها یافت نشده است، اما فیزیکدانان بر این باورند که یکی از راه‌های خلق کرم‌چاله‌ها به کمک جاذبه است. با استفاده از قانون نسبیت انیشتین، یک فیزیکدان به لودویگ فلم نحوه ایجاد تغییر در فضا-زمان توسط جاذبه را تشریح کرد که از لحاظ تئوری به شکل‌گیری کرم‌چاله‌ها منجر می‌شود.
۳. سیاره‌ها نیز نیروی جاذبه خود را به خورشید اعمال می‌کنند
همه ما می‌دانیم خورشید چنان نیروی گرانشی به همه سیارات منظومه شمسی وارد می‌کند که دور آن می‌چرخند. به همین شکل زمین نیز با اعمال قدرت جاذبه خود به ماه باعث می‌شود که ماه به دور زمین بچرخد. با این وجود هر سیاره یا شیئی دارای جرم در منظومه شمسی نیروی جاذبه‌ای دارد که بر خورشید، دیگر سیاره‌ها و هر شیء دارای جرم دیگری تاثیر می‌گذارد. میزان این نیرو به جرم آن شیء و فاصله بین آن دو بستگی دارد. به همین دلیل است که در منظومه شمسی ما همه چیز به دور خورشید می‌چرخد، زیرا خورشید بیشترین قدرت گرانشی را دارد.
۲. میکروگرانش
همه ما شنیده‌ایم یا دیده‌ایم که فضانوردان به دلیل نبود جاذبه در فضا شناور هستند. اگر چه این موضوع همه جا و در فیلم‌ها دیده می‌شود، اما در فضا نیز جاذبه وجود دارد، اما به دلیل کم بودنش به آن میکروجاذبه یا میکروگرانش می‌گویند. این میکروگرانش باعث می‌شود که فضانوردان در فضا بی‌وزن به نظر برسند. بدون جاذبه در فضا، سیاره‌ها به دور خورشید نچرخیده و ماه نیز به دور زمین نمی‌چرخید. با بیشتر شدن فاصله، جاذبه نیز ضعیف‌تر و کوچکتر می‌شود. به دلیل این که در فضا همه چیز فاصله بسیار زیادی نسبت به فاصله اشیاء در زمین دارند گرانش کمتر است. همچنین سایز و اندازه نیز در گرانش تاثیرگذار است به همین خاطر اتم‌ها جاذبه بسیار کمتری دارند.
۱. سفر در زمان
سفر در زمان رازی است که قرن‌هاست ذهن انسان را به خود مشغول کرده است. تئوری‌های فراوانی، از جمله تئوری جاذبه می‌توانند امکان سفر در زمان را تشریح کنند. جاذبه باعث خم شدن فضا-زمان شده که خود باعث می‌شود اجسام در مسیری ناراست و مدور حرکت کنند. به همین دلیل در فضا اشیاء با سرعت بیشتری نسبت به آنچه که در زمین می‌بینیم حرکت می‌کنند. ساعت‌های موجود در ماهواره‌های فضایی روزی ۳۸ میکروثانیه بیشتر محاسبه می‌کنند. از آنجا که جاذبه موجود در فضا باعث می‌شود که اشیاء با سرعت بیشتری نسبت به زمین حرکت کنند، می‌توان فضانوردان را مسافران زمان دانست. تاثیر این موضوع بر فضانوردان چنان اندک است که قابل مشاهده نیست، اما این موضوع باعث شکل‌گیری این سوال شده است که آیا روزگاری سفر در زمان، آنطور که در فیلم‌ها می‌بینیم، به کمک جاذبه ممکن خواهد شد؟
منبع: listverse
24
