۲۰ واقعیت گرانشی

سیب نیوتن که او را به فکر فرو برد و کارهای اینشتین که فیزیک را متحول کرد هر دو مفهومی را در دل خود نهان دارند و آن هم گرانش است. گرانشی که ضعیف‌تر از آن‌ چیزی است که فکرش را می‌کنید و عجیب‌تر از آن‌چیزی است که تصورش را می‌کنید.

۱- آبی ون کنوبی٬ شخصیت فیلم جنگ‌ ستارگان در جایی گفت: «این نیرو ما را دربر می‌گیرد و در ما نفوذ می‌کند؛ این نیرو کهکشان‌ را در کنار یکدیگر منسجم  نگه‌ می‌دارد.» او احتمالاً داشت درباره‌ی گرانش صحبت می‌کرد. ویژگی جذبی‌ گرانش٬ اساساً نه تنها سبب منسجم نگه‌داشتن کهکشان می‌شود بلکه  در ما نفوذ می‌کند٬ به‌طور فیزیکی در ما گسترش می‌یابد و ما را روی زمین نگه‌ می‌دارد.

۲- نیروی گرانش دوگانگی ندارد؛ یعنی فقط جذب می‌کند٬ دفع نمی‌کند.

۳- ناسا در تلاش است تا تراکتور پرتویی Tractor Beam بسازد تا با کمک آن بتواند اجرام را به‌طور فیزیکی جابه‌جا کند و نوعی نیروی جذبی برای غلبه بر گرانش ایجاد کند.

۴- مسافران قطارهای هوایی شهربازی‌ها و فضانوردان ایستگاه فضایی٬ ریزگرانش را تجربه می‌کنند – که به اشتباه گرانش صفر گفته می‌شود- زیرا آن‌ها با همان سرعت وسیله‌‌ حرکت می‌کنند.

۵- اگر فردی که وزنش روی زمین حدود ۶۸ کیلوگرم است این امکان را داشت که روی سیاره‌ی مشتری بایستد٬ وزنش به ۱۶۰ کیلوگرم افزایش می‌یافت. هرچقدر جرم یک سیاره‌ی بیشتر باشد گرانش‌اش هم بیشتر می‌شود.

۶- برای این‌که بتوانید بر جاذبه‌ی گرانش غلبه کنید باید با سرعت ۱۱ کیلومتر بر ثانیه حرکت کنید. این سرعت همان سرعت فرار زمین است.

۷- از میان چهار نیروی اساسی٬ گرانش ضعیف‌ترین نیرو است. سه‌تای دیگر عبارت‌اند: الکترومغناطیس٬‌ نیروی هسته‌ای ضعیف (مسئول واپاشی اتم) و نیروی هسته‌ای قوی که هسته‌های اتم‌ها را کنار یکدیگر نگه‌می‌دارد.

۸- آهن‌ربایی به‌اندازه‌ی یک سکه‌ی ۱۰ سنتی آن‌قدر نیروی الکترومغناطیسی دارد که بر همه‌ی نیروی گرانشی زمین غلبه کند و آن را به یخچال بچسباند.

۹- سیبی بر سر آیزاک نیوتن اصابت نکرد٬ اما سبب شد تا فکر کند که این نیرویی که باعث سقوط سیب می‌شود ممکن است حرکت ماه به دور زمین را هم تحت تأثیر خود داشته باشد.

۱۰- این سیب در تفکر نیوتن به‌گونه‌ای بود که وی را به سوی نگارش نخستین قانون مربع معکوس علم هدایت کرد:F = G * (mM)/r² . به عبارت دیگر اگر جسمی دو برابر دورتر شود نیروی جاذبه‌ی گرانش یک‌چهارم  برابر خواهد شد.

۱۱- همچنین قانون مربع معکوس گرانش بیان می‌کند که از نظر فنی٬ تأثیر جاذبه‌ی گرانش تا بی‌نهایت ادامه دارد!

۱۲- لغت گرانش Gravity  از واژه‌ی لاتین gravis به معنی سنگین٬ ریشه گرفته است.

۱۳- گرانش٬ به هرچیزی بدون توجه به میزان جرم٬ با نرخ ثابتی شتاب وارد می‌کند. اگر شما دو توپ یک‌اندازه اما با جرم‌های متفاوت از بام منزل‌تان به سمت پایین رها کنید٬ آن‌ها در یک زمان به زمین برخورد می‌کنند. هرچقدر جسمی سنگین‌تر باشد اینرسی بزرگ‌تری خواهد داشت که از سرعت بیشتری که ممکن است نسبت به جرم سبک‌تر داشته باشد جلوگیری می‌کند.  

۱۴- نخستین‌بار٬ در نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین از گرانش به عنوان خمیدگی فضا-زمان یاد شد که چارچوب فیزیکی عالم را شکل می‌دهد.

۱۵- هر چیزی که جرم داشته باشد فضا-زمان پیرامون خود را خم می‌کند. در سال ۲۰۱۱ ٬ آزمایش فضاپیما B گرانش ناسا نشان داد که زمین فضای اطراف خود را می‌کشد مانند این می‌ماند کهتیله‌ای در حال چرخش در عسل باشد؛ دقیقاً همان چیزی که اینشتین پیش‌بینی کرد.

۱۶- اجرام سنگین همان‌طور که فضای اطراف خود را خم می‌کنند گاهی اوقات می‌توانند نوری که از کنار آن‌ها در حال عبور است را از مسیرش منحرف کنند؛ شبیه به کاری که عدسی‌های شیشه‌ای انجام می‌دهند. عدسی‌های گرانشی می‌توانند کهکشان‌ها دوردست را بزرگ‌تر کنند یا با خمیده کردن نورشان اشکال غیرعادی از آن‌ها نمایان کنند.

۱۷-  مسئله‌ی اجسام سه‌گانه حدود ۳۰۰ سال است که فیزیک‌دانان را به‌چالش کشیده است. این مسئله به محاسبه‌ی همه‌ی الگوهایی می‌پردازد که سه جسم در حالی که فقط از گرانش تأثیر می‌گیرند بتوانند به‌دور یکدیگر بگردند. تا به امروز فقط ۱۶ الگو برای این مسئله مطرح شده است که از ۱۳تای آن‌ها در مارس امسال کشف شد.

۱۸-  هرچند آن سه نیروی اساسی دیگر به‌زیبایی با مکانیک کوانتوم تطابق دارند٬ گرانش به طور لجوجانه‌ی با آن مطابق نمی‌شود؛ اگر معادلات کوانتوم گرانش را وارد بازی خود کنند٬ دیگر صادق نخواهند بود. این‌که چگونه بتوان این دو مفهوم کاملاً دقیق اما متناقض عالم را با یکدیگر آشتی داد یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های فیزیک است.

۱۹- طبق گفته‌ی آمبر استور٬‌ فیزیکدان رصدخانه‌ی امواج گرانشی LIGO :  برای این‌که بهتر گرانش را درک کنیم٬  دانشمندان به‌دنبال امواج گرانشی یا لرزه‌هایی در فضا-زمان هستند که از چیزهایی مانند برخورد سیاه‌چاله‌ها و انفجار ستاره‌ها سرچشمه می‌گیرند.

۲۰- اگرمحققان امواج گرانشی را آشکار کنند٬‌ می‌توانند با کمک آن‌ها کیهان را به‌گونه‌ای بینند که هرگز پیش از این دیده نشده است.  استور می‌گوید: « هر زمانی که ما به روش جدید به عالم نگاه کردیم٬ درک‌مان از آن کاملاً دگرگون شده است.»