الجاذبية بين نيوتن و انشطاين:
نعرف الآن في الفيزياء أربع أنواع من القوى باعتبارها التفاعلات الأساسية في الطبيعة. أقواها القوة النووية الكبرى أو القوية التي تربط البروتونات و النوترونات داخل النواة الذرية و التي تمسك بعضها بعضا لتبقى متماسكة و ملتصقة في نواة الذرة، ثم القوة الكهرومغناطيسية التي تتولد بين جسيمات ذات شحنة كهربائية حيث تتجاذب بسببها الأجسام ذوات شحن كهربائية مختلفة و تتنافر ذوات شحن كهربائية متماثلة، و ثالثا القوة النووية الضعيفة و هي التي تؤدي إلى النشاط الإشعاعي نتيجة لتفكك نوترون في نواة الذرات المشعة ينتج إلكترون و بروتون و نوترون مضاد على شكل أشعة، ثم رابعا الجاذبية و هي القوة الأضعف بين القوى التي نتحدث عنها، وهي التي نشعر بها جميعنا، هي قوة الجاذبية، والتي من آثارها أنها تجذبنا وتجذب كل الأجسام من حولنا نحو الأرض، والتي بسببها تكون لنا أوزان وهذه هي الجاذبية الأرضية، وأما الجاذبية بصفة عامة فهي أن كل أجرام الكون تتجاذب فيما بينها، وأن الجاذبية الأرضية حالة خاصة من قوة شاملة عامة، تعرف أيضا باسم الثقالة و هي ظاهرة طبيعية يتم بواسطتها تحريك وميل كل الأشياء من الكتلة أو الطاقة بما في ذلك الكواكب والنجوم والمجرات وحتى الضوء نحو بعضها البعض. فمثلا جاذبية القمر تسبب المد والجزر في المحيط، وجاذبية الأرض تعطي ثقلاً للأجسام المادية أي الوزن.
وكان أول من وضع نظرية للجاذبية هو الفيزيائي المعروف إسحاق نيوتن (1642_ 1727) وبقيت هذه النظرية صامدة حتى جاء ألبرت أينشتاين (1879_1955) بنظرية النسبية العامة.
نشر عالم الفيزياء والرياضيات الإنكليزي إسحاق نيوتن نظريته الشهيرة، وهي أن الأجسام تجذب بعضها البعض تبعاً لكتلتها، وتعتمد قوة الجاذبية على مربع المسافة بين الجسمين المتجاذبين. قانون الجذب العام لنيوتن هو قانون جاء كمحاولة لوصف قوى الجاذبية بين الأجسام غير المشحونة، وقد استنبطه نيوتن من خلال مشاهدات فلكية عديدة وبالاستعانة بقوانين كيبلر لحركة الكواكب. ينص هذا القانون في وجهه العام لنيوتن: "قوتا التجاذب بين جسمين ماديين تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما."
تبقى معادلة نيوتن صحيحة و عملية عندما نتحدث عن حقول جاذبية ضعيفة كإرسال المركبات الفضائية و بعض التطبيقات الهندسية الإنشائية مثل بناء الجسور المعلقة و ناطحات السحاب. حيث انتشر مصطلح الجاذبية الأرضية مبكرا، كون فكرة التجاذب كانت راسخة حسب نظرة نيوتن، لاحقاً انتشر مصطلحين جاذبية و ثقالة، الجاذبية كتعميم لظاهرة التجاذب بين أي جسمين، ومصطلح ثقالة المشتق من الثقل وهو أكثر دلالة على مفهوم نظرية النسبية للثقالة حيث تعتبر النسبية الثقالة أو الجاذبية مجرد التواء في الزمكان وليس هناك من أي تجاذب بين الأجسام. بشكل عام قد يكون من الأنسب استخدام مصطلح جاذبية في إطار الميكانيكا الكلاسيكية في حين يستعمل مصطلح ثقالة في إطار نظرية النسبية لانشطاين. تنص نظرية النسبية العامة لآينشتاين على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان، وبسبب هذا الانحناء فإن المسارات التي تسلكها الأجسام في الأطر المرجعية القصورية يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن. وهذا الانحراف يظهر لنا على أنه تسارع نحو الأجسام الكبيرة وعرفه نيوتن بأنه جاذبية. وبالتالي فان النسبية العامة ترى تسارع الجاذبية أو السقوط الحر بأنه حركة قصورية منتظمة.
حيث عدل انشطاين مفهوم الجاذبية، فحسب نظريتة نيوتن كانت الجاذبية هي قوة، بينما أثبتت النظرية النسبية أن الجاذبية هي مجال. فحسب النسبية، الجاذبية هي عبارة عن انحناءات في الفراغ تُسببها الكتلة. فكلما كانت كتلة الجسم أكبر كلما زاد انحناء الفضاء حوله. والأجسام الأقل كتلة سوف تقع في هذا الانحناء الذي صنعه الجسم الأول، وبالتالي سيجذبها بجاذبيته. بهذا التفسير الجديد المدهش للجاذبية، وبدمج البعد الزماني الرابع بالأبعاد المكانية الثلاث، أصبحت النسبية واحدة من النظريتات الأكثر أهمية. حيث تنص هذه النظرية العامة على أن أمواج من الجاذبية تنبثق من تذبذب الزمكان، ما يمكن ان يحصل عندما يدور جسمان حول بعضهما.
ختاما بين تعريف نيوتن و انشطاين تتمحور أهم المبادئ و المفاهيم العلمية ألا وهي مصطلح الجاذبية التي يرى في ظاهرها على أنها مصطلح سهل التعلم و مفهوم فيزيائيا لكن إذا تعمقنا فيه نجد الإجابة صعبة و في غاية التعقيد.
بقلم: يونس عضومي
مراجعة وتدقق : الفريق الفني للمعرفة now
المصادر:
كتاب : مفاهيم أساسية في الفيزياء من الكون حتى الكواركات.
كتاب تطور الافكار في الفيزياء من المفاهيم الأولية إلى نظرتي النسبية و الكم.
إرسال تعليق