گرانش
از نیروهای بنیادین طبیعت که در جرم های بالاتر بیشتر است / From Wikipedia, the free encyclopedia
«جاذبه» به اینجا تغییرمسیر دارد. برای دیگر کاربردها، جاذبه (ابهامزدایی) را ببینید.
گِرانِش یا گرانی یا جاذبه[1] (به انگلیسی: Gravity) یک پدیدهٔ طبیعی است که در آن همهٔ اجسامِ جِرم مند (دارای جرم) یکدیگر را جذب میکنند. تأثیر گرانش بر این اجسام، یعنی تأثیر جذب یک جسم جرممند، بر جسم جرممند دیگر، یا به درکِ سادهتر، هر جسم بر جسمِ دیگر؛ و ما آن را به صورت وزن بر خود میبینیم.
از آشناترین نمودهای گرانش فروافتادن سیب از درخت است یا جذبِ وزنِ اشیاء فیزیکی و بهکارگیری نیروی تمایل دهنده رو به پایین بر آنها. پدیدهٔ گرانش معمولاً در مقیاسهای بزرگ یا خیلی بزرگ هنگامی که جرمِ دستکم یکی از اجسام درگیر، خیلی زیاد است رخ مینماید؛ بنابراین نمودهای گرانش در حرکت اجسام آسمانی و مسیر سیارهها به گرد خورشید دیده میشود.
- بهطور کلاسیک، گرانش یکی از چهارنیروی اصلی طبیعت (سه نیروی دیگر: الکترومغناطیس، نیروی هستهای ضعیف و نیروی هستهای قوی) شمرده میشود. از میان این نیروها، گرانش از همه ضعیفتر است از این رو در فرایندهای ریز-مقیاس که نیروهای دیگر حضور فعال دارند، اثر گرانش کاملاً قابل چشمپوشیاست. در فیزیک معاصر نظریه نسبیت عام برای توضیح این پدیده بکار میرود، اما توضیح کمتر دقیق ولی سادهتر آن در قانون جهانی گرانش نیوتن یافت میشود. در اکثر فعالیتهای روزمره، از جمله فرستادن موشک به فضا قانون گرانش عمومی نیوتن کاملاً کارآمد است. جرم ذرهای، جرم ذرهای دیگر را درراستای تقاطع آنها با نیرویی جذب میکند این نیرو با حاصلضرب جرمها متناسب است و با مربع فاصلهٔ آنها رابطه عکس دارد. این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است.
- نیروی گرانشی حدود ۳۸ـ۱۰ برابرِ قدرت «نیروی هستهای قوی» است (یعنی با تفاوت ۳۸ صفر، گرانش ۳۸ مرتبهٔ بزرگی ضعیفتراست)، ۳۶ـ۱۰ برابرِ قدرت نیروی الکترومغناطیسی و ۲۹ـ۱۰ برابرِ قدرت «نیرویِ هستهای ضعیف» است. به عنوان یک نتیجه، گرانش تأثیر ناچیزی بر رفتار ذرات زیر اتمی، و هیچ نقشی در تعیین خواص داخلیِ روزمرهٔ ماده ایفا نمیکند. از سوی دیگر، گرانش نیرویِ غالب در مقیاس ماکروسکوپی است، که علتِ ساختار، شکل، و خط سیرِ (مدار) اجرام آسمانی، از جمله برخی از سیارکها، دنبالهدارها، سیارات، ستارگان و کهکشانها است. گرانش عامل گردش زمین و دیگر سیارات در مدار به دور خورشید، دلیلِ دور زدن ماه به گِرد زمین، برای تشکیل جزر و مد، برای انتقال طبیعی گرما، که از طریق آن جریان سیال تحت تأثیر شیب چگالی و وزن رخ میدهد، برای گرم کردن فضایِ داخلی تشکیلِ ستارهها و سیارات با درجه حرارت بسیار بالا، برای سامانه خورشیدی، کهکشانها، شکلگیریِ ستارهای و تکامل آن؛ و برای پدیدههای مشاهده شده مختلف دیگر بر روی زمین و در سراسر جهان است. به چند دلیل: گرانش تنها نیرویِ وارد بر تمام ذرات است؛ با یک دامنه نامحدود؛ همیشه جذاب است و هرگز قهر نمیکند!. نمیشود آن را جذب کرد، تبدیل نمیشود، یا نمیشود در برابرش محافظت داشت. حتی الکترومغناطیس به مراتب بسیار قوی تر از گرانش است. الکترومغناطیس ارتباطی با اجرام آسمانی از جمله اجسامی که دارای تعداد مساوی از پروتون و الکترون هستند ندارد. (به عنوان مثال، یک بار الکتریکی خالص صفر).
- در زمین، گرانش به اجسام فیزیکی وزن می دهد و گرانش ماه مسئول جزر و مد های زیر ماه در اقیانوس ها است. جزر و مد واقع در طرف مقابل زمین ناشی از اینرسی زمین و ماه است که به دور یکدیگر می چرخند. جاذبه همچنین دارای عملکرد های بیولوژیکی بسیار مهمی است که به هدایت رشد گیاهان از طریق فرایند زمین گرایی کمک می کند و بر گردش مایعات در موجودات چند سلولی تاثیر می گذارد.
- جاذبه گرانشی بین ماده گازی اولیه در کیهان باعث شد که آن را با هم ترکیب کرده و ستاره هایی را تشکیل دهد که در نهایت به کهکشان ها متراکم شدند، بنابراین گرانش مسئول بسیاری از ساختار های مقیاس بزرگ در جهان است. گرانش برد بی نهایتی دارد، اگر چه اثرات آن با دورتر شدن اجسام ضعیف تر می شود.
- گرانش با دقیق ترین نظریه نسبیت عام، که توسط آلبرت انیشتین در سال 1915 ارائه شد، توصییف می شود، که گرانش را نه به عنوان یک نیرو، بلکه به عنوان انحنای فضازمان، ناشی از توزیع ناهموار جرم و باعث حرکت توده ها در امتداد خطوط ژئودزیکی توصیف می کند. افراطی ترین مثال از این انحنای فضازمان، سیاهچاله ای است که هیچ چیز - حتی نور - نمی تواند از افق رویداد خارج شود.[2] با این حال، برای بسیاری از کاربرد ها، گرانش با قانون گرانش جهانی نیوتن به خوبی تقریب می یابد، که گرانش را به عنوان نیرویی توصیف می کند که باعث می شود هر دو جسم به سمت یکدیگر جذب شوند، با قدری متناسب با حاصلضرب جرم آنها و نسبت عکس با مربع فاصله بین آنها.
- مدل های فعلی فیزیکی ذرات نشان می دهد که اولین نمونه گرانش در جهان، احتمالا به شکل گرانش کوانتومی، ابرگرانش یا یک تکینگی گرانشی، همراه با فضا و زمان معمولی، در دوران پلانک (حداکثر 43-10 ثانیه پس از تولد جهان ایجاد شده است.)، احتمالا از یک حالت اولیه، مانند خلاء کاذب، خلاء کوانتومی یا ذره مجازی، به روشی در حال حاضر ناشناخته.[3] دانشمندان در حال حاضر مشغول توسعه یک نظریه گرانش هستند که با مکانیک کوانتومی سازگار باشد، یک نظریه گرانش کوانتومی،[4] که به گرانش اجازه می دهد در یک چارچوب ریاضی مشترک (نظریه همه چیز) با سه برهم کنش اساسی دیگر فیزیک متحد شود.
- اگرچه نیروی گرانش ابتدا توسط قوانین نیوتن و سپس نسبیت عام انیشتین به خوبی توصیف شد، با این وجود ما هنوز نمیدانیم چگونه خواص بنیادین جهان با هم ترکیب میشوند و این پدیده را ایجاد میکنند. قوانین نیوتن و انیشتین به ما میگویند که گرانش چگونه عمل میکند اما از منشأ پیدایش آن چیزی بیان نمیکنند.
- در تلاش برای دست یابی به نظریه همهچیز، که در پیِ ترکیب دو نظریهٔ ناسازگارِ نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتومی یا نظریه میدانهای کوانتومی با یک نظریه کلی ترِ مکانیک کوانتومی، پژوهشهای زیادی در جریان است. فرض بر این است که نیرویِ گرانشی، توسط گرانشِ یک ذرهٔ بدون جرم، با اسپین ۲ به نام گراویتون اعمال میشود و آن گرانش احتمالاً از نیروی الکتروهستهای (به انگلیسی: Electronuclear Force) و در طول نظریه وحدت بزرگ از آن جدا شدهاست.