لماذا الجاذبية تسحبنا للأسفل وليس للأعلى؟

لماذا تجذبنا الجاذبية إلى الأسفل بدلًا من الأعلى؟

الجاذبية هي القوة التي تجعل الأجسام ذات الكتلة أو الطاقة تتجاذب مع بعضها البعض. ولهذا السبب يسقط التفاح على الأرض وتدور الكواكب حول النجوم.

يجذب المغناطيس أنواعًا معينة من المعادن، لكنه يتنافر مع المغناطيسات الأخرى. كيف تشعر بالجاذبية وحدك؟

في عام 1915، اكتشف ألبرت أينشتاين الإجابة عندما نشر نظريته في النسبية العامة. السبب الذي يجعل الجاذبية تسحبك نحو الأرض هو أن جميع الأجسام ذات الكتلة المشابهة لكتلة أرضنا هي في الواقع تنحني وتثني نسيج الكون المسمى الزمكان. هذا المنحنى هو المكان الذي تشعر فيه بالجاذبية.

ما هو الزمكان؟

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

الزمكان هو بالضبط ما يبدو عليه: الأبعاد الثلاثة للمكان – الطول والعرض والارتفاع – مجتمعة مع البعد الرابع – الزمن. باستخدام بعض الرياضيات الذكية، كان أينشتاين أول من أدرك أن قوانين الفيزياء تعمل في الكون. المكان والزمان مرتبطان ببعضهما البعض.

وهذا يعني أن المكان والزمان مرتبطان – إذا تحركت بسرعة كبيرة عبر المكان، فإن الزمن يتباطأ بالنسبة لك مقارنة بشخص يتحرك ببطء. لهذا السبب رواد الفضاء يتحركون بشكل أسرع في الفضاء العمر أبطأ قليلا من الناس على الأرض.

تعمل الأرض على ثني الزمكان بحيث تسقط عنها وتتجه نحو الأرض. الائتمان: توكاماك / ويكيميديا ​​​​كومنز، CC BY-SA

تشكل المادة آبار الجاذبية، وليس جبال الجاذبية

تذكر أن الجاذبية تعني أن الأجسام الموجودة في الكون تنجذب إلى بعضها البعض بسبب انحناء الزمكان. عندما توصل أينشتاين إلى النسبية العامة، أظهر أن كل المادة في الكون يمكنها ثني الزمكان – كتلة المادة والطاقة من الناحية الفيزيائية.

نظرًا لأن دماغك يفكر عادةً في العالم بثلاثة أبعاد، فمن الصعب جدًا التفكير في الأبعاد الأربعة للزمكان كفكرة واحدة. لذا، لتسهيل التصور، تخيل سطح الترامبولين. إذا لم يكن هناك شيء فيه، فهو مسطح. ولكن إذا وقفت على الترامبولين، فإنه يمتد حول ساقيك، مما يشكل واديًا معك في المركز. إذا كان الترامبولين يحتوي على كرة، فسوف تتدحرج نحو قدميك.

إذا كنت تقف على الترامبولين، فإن الجاذبية تعمل بطريقة مشابهة لكيفية تدحرج الأشياء نحو قدميك.

هذا مثال ثنائي الأبعاد لكيفية عمل الزمكان. تمد كتلتك الترامبولين وتخلق ما يسمى بئر الجاذبية الذي تتدحرج الكرة من خلاله. وهذا مشابه جدًا لجاذبية جسم ثقيل مثل الأرض، وهو يسحبني وإياك نحوك.

ولجعل الأمور أكثر غرابة، فإن المكان والزمان مرتبطان. المواد الثقيلة تعمل أيضًا على إطالة الوقت!

في فيلم Interstellar، تقترب الشخصيات من أحد الكواكب الثقب الأسودوأثناء وجودهم هناك، فإنهم يتقدمون في السن ببطء أكثر من أي شخص آخر.

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

لماذا تجذبك الجاذبية للأسفل ولا تدفعك للأعلى؟

تخيل أن شخصًا ما يذهب تحت الترامبولين ويدفع لأعلى. الحصول على شعرة معاوية! سيكون تلة الجاذبية، وليس بئر الجاذبية. وعلى حد علم العلماء، فإن المادة -أو المادة- تشكل دائمًا آبار الجاذبية وليس جبال الجاذبية. يمكن للعلماء أن يتخيلوا أجسامًا مصنوعة من مادة أو طاقة جذابة تسحب الجاذبية إلى الفضاء، لكن حتى الآن لم يعثر أحد على أي شيء يمكن للجاذبية أن تسحبك بعيدًا عن الأرض.

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

مقتبس من مقالة منشورة أصلا محادثة.