لماذا الجاذبية تسحبنا إلى الأسفل وليس إلى الأعلى؟

لماذا الجاذبية تسحبنا للأسفل وليس للأعلى؟

الجاذبية هي السبب وراء انجذاب الأشياء ذات الكتلة أو الطاقة لبعضها البعض. ولهذا السبب يسقط التفاح نحو الأرض وتدور الكواكب حول النجوم.

يجذب المغناطيس بعض أنواع المعادن، لكنه يمكنه أيضًا دفع مغناطيسات أخرى بعيدًا. فكيف تشعر فقط بسحب الجاذبية؟

في عام 1915، اكتشف ألبرت أينشتاين الإجابة عندما نشر نظريته عن النسبية العامة. السبب الذي يجعل الجاذبية تسحبك نحو الأرض هو أن جميع الأجسام ذات الكتلة، مثل أرضنا، تنحني وتنحني في الواقع نسيج الكون، الذي يسمى الزمكان. هذا الانحناء هو ما تشعر به كالجاذبية.

ما هو الزمكان؟

قبل الدخول في عالم الجاذبية المعقد، عليك أن تفهم الزمكان.

الزمكان هو بالضبط ما يبدو عليه: أبعاد المكان الثلاثة – الطول والعرض والارتفاع – مجتمعة مع البعد الرابع – الزمن. وباستخدام بعض الرياضيات الرائعة، كان أينشتاين أول شخص يدرك أن قوانين الفيزياء تعمل في الكون حيث يتم دمج المكان والزمان معا.

ما يعنيه هذا هو أن المكان والزمان مرتبطان – إذا تحركت بسرعة كبيرة عبر المكان، فإن الوقت يتباطأ بالنسبة لك مقارنة بشخص يتحرك ببطء. ولهذا السبب فإن رواد الفضاء – الذين يتحركون بسرعة كبيرة في الفضاء – العمر أبطأ قليلاً من الأشخاص الموجودين على الأرض.

تحني الأرض الزمكان بحيث تسقط باتجاه الأرض بدلًا من الابتعاد عنها. الائتمان: توكاماك / ويكيميديا ​​​​كومنز، CC BY-SA

المادة هي التي تصنع آبار الجاذبية، وليس تلال الجاذبية

تذكر أن الجاذبية هي فكرة أن الأجسام الموجودة في الكون تنجذب لبعضها البعض لأن الزمكان منحني ومنحني. عندما توصل أينشتاين إلى النسبية العامة، أظهر أن كل الأشياء الموجودة في الكون يمكنها أن تحني الزمكان – من حيث الفيزياء فإن الأشياء عبارة عن كتلة وطاقة.

نظرًا لأن عقلك يفكر عادةً في العالم بثلاثة أبعاد، فمن الصعب حقًا التفكير في الأبعاد الأربعة للزمكان كفكرة واحدة. لذا، لتسهيل التصور، تخيل سطح الترامبولين. إذا لم يكن هناك شيء عليه، فهو مسطح. ولكن إذا وقفت على الترامبولين، فإنه يمتد حول قدميك ويشكل واديًا عندما تكون في المركز. إذا كانت هناك كرة على الترامبولين، فسوف تتدحرج نحو قدميك.

تعمل الجاذبية بشكل مشابه لكيفية تدحرج الأشياء نحو قدميك إذا كنت تقف على الترامبولين.

هذا مثال ثنائي الأبعاد لكيفية عمل الزمكان. قامت كتلتك بتمديد الترامبولين، مما أدى إلى إنشاء ما يسمى ببئر الجاذبية التي تتدحرج فيها الكرة. وهذا مشابه جدًا لكيفية قيام جاذبية جسم ثقيل – مثل الأرض – بسحب الأشياء مثلي ومثلك نحوها.

ولجعل الأمور أكثر غرابة، بما أن المكان والزمان متصلان، ويمتد الوقت أيضًا بسبب الأشياء الثقيلة!

في فيلم Interstellar، تذهب الشخصيات إلى كوكب قريب من كوكب ما الثقب الأسودوأثناء وجودهم هناك، فإنهم يتقدمون في السن بشكل أبطأ من أي شخص آخر.

كلما كنت أثقل، كلما كانت جوانب الترامبولين أكثر انحدارًا. ولهذا السبب فإن الأشياء الضخمة حقًا في الكون – مثل الشمس أو الثقوب السوداء – تتمتع بجاذبية أقوى من جاذبية الأرض.

فلماذا تسحبك الجاذبية إلى الأسفل ولا تدفعك بعيدًا؟

تخيل أن شخصًا ما ذهب تحت الترامبولين ودفعه للأعلى. الكرة سوف تتدحرج بعيدا! سيكون هذا بمثابة تلة الجاذبية، وليس بئر الجاذبية. بقدر ما يعرف العلماء، فإن المادة – أو الأشياء – تصنع دائمًا آبار الجاذبية وليس تلال الجاذبية. يمكن للعلماء أن يتخيلوا أشياء مصنوعة من مادة غريبة أو طاقة من شأنها أن تتسبب في دفع الجاذبية إلى الفضاء، لكن حتى الآن، لم يعثر أحد على أي شيء يمكن أن يتسبب في دفع الجاذبية بعيدًا عن الأرض.

كتبه ماريو بوروندا، أستاذ مشارك في الفيزياء، جامعة ولاية أوكلاهوما.

مقتبس من مقالة نشرت أصلا في المحادثة.