گرانش چیست؟

گرانش یکی از چهار نیروی بنیادین، همراه با نیروهای الکترومغناطیسی، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف است. گرانش نیرویی است که سبب می شود اشیاء دارای وزن باشند. هنگامی که شما خودتان را وزن میکنید، ترازو به شما مقدار گرانشی که زمین بر روی بدن شما اعمال میکند را میدهد. فرمول محاسبه وزن عبارت است از: حاصلضرب جرم در گرانش (W=m*g). بر روی زمین، شتاب گرانش یک مقدار ثابت و برابر با ۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه است.

از دیدگاه تاریخی، فیلسوف هایی مانند ارسطو تصور میکردند که اجسام سنگین تر با سرعت بیشتری به سمت زمین حرکت میکنند. ولی آزمایشهای بعدی نشان داد که این طور نیست! علت سقوط دیرتر پَر نسبت به توپ بولینگ، مقاومت هوا است که در جهت مخالف شتاب گرانش عمل میکند. آیزاک نیوتن نظریه گرانش خود را در دهه ۱۶۸۰ توسعه داد. او متوجه شد که گرانش در تمام مواد عمل میکند و تابعی از جرم و فاصله آنهاست. نیرویی که هر جسمی را به سوی جسم دیگر میکشد با جرم آن دو رابطه مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. معادله گرانش نیوتن به صورت زیر بیان میشود:
Fg = G (m1 ∙ m2) / r²
Fg: نیروی گرانشی است
m1 و m2: جرم دو جسم
r: فاصله بین دو جسم
G: ثابت گرانش جهانی

معادلات نیوتن، به خوبی رفتار سیارات را در سیستمهای خورشیدی پیش بینی میکنند.

نظریه نسبیت

نیوتن نظریه خود را درباره ی گرانش در سال ۱۶۸۷ منتشر کرد؛ این نظریه تا سال ۱۹۱۵ -که اینشتین نظریه معروف نسبیت عام خود را منتشر کرد- بهترین توضیح حاکم بود. در نظریه اینشتین گرانش نیرو نیست، بلکه، نتیجه منطقی این واقعیت است که ماده باعث پیچ و تاب خوردن فضا-زمان میشود. یکی از پیش بینی های نظریه نسبیت عام این است که نور در اطراف اجسام بسیار بزرگ –مانند سیاهچاله ها و کهکشانها- خم میشود.

حقایق سرگرم کننده

• گرانش در ماه قمر زمین حدود ۱۶ درصد و در مریخ حدود ۳۸ درصد گرانش ِ زمین است، در حالی که مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی، دارای گرانشی ۲٫۵ برابر گرانش زمین است.

• هر چند هیچکس گرانش را “کشف نکرد”، داستانی در این مورد است که گالیله، ستاره شناس معروف نخستین آزمایشات مربوط با گرانش را با انداختن توپ هایی از بالای برج پیزا انجام داد تا چگونگی سرعت سقوط آنها را مشاهده کند.

• آیزاک نیوتن فقط ۲۳ سال داشت زمانی که متوجه یک سیب در حال سقوط در باغ خود شد و شروع به کشف رمز و راز گرانش کرد (این موضوع که سیب بر روی سر او سقوط کرد احتمالا افسانه ای بیش نیست).

• یکی از آزمایشات اولیه نظریه نسبیت اینشتین درباره خم شدن نور ستارگان در نزدیکی خورشید، در خورشیدگرفتگی ۲۹ می سال ۱۹۱۹ انجام شد.

• سیاهچاله ها، ستاره های عظیم فروپاشیده با گرانش قوی هستند که حتی نور هم نمیتواند از آنها بگریزد.

• نظریه نسبیت عام که برای اجرام بزرگ مقیاس کاربرد دارد با مکانیک کوانتوم- قوانین عجیب و غریب حاکم بر رفتار ذرات بسیار کوچکی همانند فوتونها و الکترونها که کیهان را میسازند- در تضاد است.