گرانش چیست؟
همه ما درک واضحی از نیروی گرانش داریم و احتمالا خاطرات فراوانی از فیزیک دبیرستان و مسئلههای مربوط به گرانش در حافظهمان باقی مانده است. اما درک ما از گرانش با ماهیت اصلی این نیرو مقداری متفاوت است.
گرانش در کنار نیروی الکترومغناطیس و نیروهای هسته‌ای ضعیف و قوی یکی از چهار نیروی بنیادی عالم است. گرانش ضعیف‌ترین نیرو در میان این چهار نیروی بنیادی است، اما ما آن را از دیگر نیروها بیشتر حس می‌کنیم. این نیروی گرانش است که بالا رفتن از کوه را برای ما مشکل می‌کند، باعث چرخش ماه به دور زمین و چرخش زمین به دور خورشید می‌شود و کاهش آن باعث می‌شود فضانوردان در ماه بتوانند با یک جهش ساده تا ارتفاع نسبتا زیادی بالا بپرند.
با این حال نیروی گرانش بسیار ضعیف است و نیروی الکترومغناطیس یک آهنربای کوچک می‌تواند بر نیروی گرانش تمام سیاره زمین غلبه کند و قطعه‌ای آهنی را به سمت بالا بکشد و در همان جا نگه دارد.
تلاش برای شناخت دلیل کشیده شدن اجسام به سمت زمین به هزاران سال پیش بازمی‌گردد. ارسطو عقیده داشت اجسام میلی طبیعی برای حرکت به سمت مرکز عالم دارند. و بر اساس باور آن زمان مرکز عالم جایی نبود جز مرکز زمین. تا بیش از هزار سال بعد از ارسطو نیز باور بشر درباره گرانش تغییر چندانی نکرد.
پس از ارائه مدل خورشیدمرکزی کوپرنیک، قوانین کپلر و نتایج رصدهای گالیله در نهایت این نیوتن بود که در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی نگاه بشر به گرانش را تغییر داد. این کتاب شامل قانون جهانی گرانش و همچنین قوانین نیوتن در مکانیک کلاسیک بود. بر اساس قانون جهانی گرانش نیروی گرانش با جرم دو جسم رابطه مستقیم و با مجذور فاصله آن‌ها از یک‌دیگر رابطه عکس دارد. به عبارت دیگر هر چه جرم اجسام بیشتر باشد نیروی گرانش میان آن‌ها نیز بیشتر خواهد بود و با افزایش فاصله نیروی گرانش کمتر می‌شود.
قانون جهانی گرانش نیوتن.
نیوتن با ارائه قانون جهانی گرانش انقلابی را در علم ایجاد کرد. فرمول‌هایی که تقریبا در همه شرایط به خوبی جواب می‌دادند و به جز چند مورد خاص، مثل حرکت عطارد به دور خورشید، مشکلی در میان نبود.
انقلاب بزرگ بعدی را اما آلبرت اینشتین رقم زد. او در نظریه نسبیت عام نشان داد که گرانش حاصل خمیدگی فضا-زمان است. بر اساس این نظریه اجسام پرجرم باعث خمیدگی فضا-زمان می‌شوند و همین خمیدگی بافتار فضا-زمان می‌تواند مسیر اجسام کوچک‌تر را تغییر دهد. طبق نظریه نسبیت عام حتی مسیر نور نیز پس از گذر از خمیدگی فضا-زمانِ حاصل از اجسام پرجرم تغییر می‌کند. مسئله‌ای که در خورشید گرفتگی سال ۱۹۱۹ تایید شد و آرتور ادینگتون توانست در زمان خورشید گرفتگی کامل تغییر موقعیت ستاره‌های اطراف خورشید را ثبت کند. به عبارت دیگر درست مطابق نظریه نسبیت عام نور ستاره‌های پس‌زمینه بر اثر گذر از میدان گرانشی خورشید تغییر مسیر داده بودند. مشکل مدار عطارد نیز با کمک نظریه نسبیت عام به طور کامل حل شد.
طرحی ساده از ساز و کار پدیده عدسی گرانشی (تغییر مسیر نور بر اثر گذر از میدان گرانشی).
از آن زمان تا کنون نظریه نسبیت عام بارها و بارها آزموده شده و همچنان جزء مهم‌ترین نظریات فیزیک مدرن باقی مانده است. کشف امواج گرانشی در سال ۲۰۱۵ و ثبت اولین تصویر از یک سیاهچاله در سال ۲۰۱۹ جزء مهم‌ترین آزمون‌های نظریه نسبیت عام در سال‌های اخیر بودند که تا به این جا نتایج آن‌ها کاملا با پیش‌بینی‌های این نظریه همخوانی دارد.
اما یکی از مشکلات فعلی فیزیک‌دانان این است که گرانش جایی در مدل استاندارد ذرات ندارد. مدل استاندارد ذرات سه نیروی بنیادی و تمام ذرات عالم را توصیف می‌کند. برای توصیف گرانش اما باید به سراغ نظریه نسبیت عام رفت و هنوز دانشمندان نتوانسته‌اند پیوندی میان دو دستاورد بزرگ فیزیک‌دانان در قرن بیستم، یعنی نسبیت عام و مکانیک کوانتوم، برقرار کنند.
گنجاندن چهار نیروی بنیادی عالم در یک مدل و رسیدن به نظریه همه چیز جام مقدس فیزیک‌دانان قرن بیست و یک است. نظریه‌ای واحد که هر چهار نیروی بنیادی عالم، و در نتیجه تمام پدیده‌های فیزیکی، را توصیف کند و نظریه‌ای برای همه چیز باشد.
عالی بود
تشکر