هل يمتد تأثير الجاذبية إلى الأبد؟

بالعربي / لا ، القوة الجاذبة التي تسمى الجاذبية لا تمتد إلى ما وراء مجموعات المجرات. إذا نظرت إلى قانون الجذب العام لنيوتن ، فسترى أن قوة الجاذبية على كتلة واحدة بسبب كتلة أخرى تعتمد على فصلها r وفقًا للاعتماد 1 / r ² . كلما ابتعدت عن جسم ثقالي مثل الشمس أو الأرض (أي مع زيادة المسافة r ) ، يضعف تأثير الجاذبية عليك ولكنه لا يزول تمامًا ؛ على الأقل وفقًا لقانون الجاذبية لنيوتن. ومع ذلك ، فإن قانون نيوتن للجاذبية خاطئ.

نظرية الجاذبية الأكثر صحة حاليًا ليست قانون نيوتن ، ولكنها نظرية النسبية العامة لأينشتاين مع تضمين الثابت الكوني. تصف النسبية العامة كيف أن الجاذبية ليست في الحقيقة قوة مباشرة وكلاسيكية. بدلاً من ذلك ، فإن التأثير الذي نسميه الجاذبية هو ببساطة كيفية تحرك الأجسام في زمكان منحني بحد ذاته. كتلة مثل الشمس لا تطلق خطوط مجال قوة الجاذبية. بدلاً من ذلك ، تقوم الكتلة بإلتواء المكان والزمان ، وعندما ينتقل جسم ما في خط مستقيم عبر الزمكان المشوه ، يبدو أن الجسم قد تأثر بقوة. تقوم النسبية العامة بأكثر من مجرد تفسير الجاذبية التقليدية. كما يشرح الطرق الأخرى التي يتصرف بها الزمكان. يعتمد سلوك الزمكان على مقدار الكتلة والطاقة الموجودة وكيفية توزيعها وكيفية تحركها.

على نطاق مجموعات المجرات والأصغر ، توجد كتلة موضعية كافية لجعل الزمكان يعمل مثل الجاذبية التقليدية. بعبارة أخرى ، على مقاييس النمل ، والشلالات ، والبشر ، والكواكب ، والأنظمة الشمسية ، والمجرات ، ومجموعات المجرات ، يتصرف الزمكان بطريقة تجعل كتلة واحدة يبدو أنها تجذب كتلة أخرى بجاذبية. في هذه المقاييس ، تكاد النسبية العامة تعيد إنتاج قانون الجاذبية النيوتوني الأقدم والأقل دقة. (حتى في هذه المقاييس ، هناك اختلافات قابلة للقياس بين التنبؤات غير الصحيحة لقانون نيوتن والتنبؤات الصحيحة للنسبية العامة ، لكن الاختلافات عادة ما تكون صغيرة جدًا لدرجة أنك تحتاج إلى معدات حساسة لاكتشافها). المقاييس التي نهتم بها في الحياة اليومية ، يعمل الزمكان في الغالب مثل الجاذبية القديمة الطراز.

على نطاقات أكبر من مجموعات المجرات ، تصبح كتلة النجوم ، والكواكب ، والأقمار ، والغبار الفضائي متناثرة جدًا وغير موضعية جدًا في المتوسط ​​لجعل الزمكان يستمر في العمل مثل الجاذبية التقليدية. في هذه المقاييس ، يبدو الزمكان فارغًا في الغالب ، وموحد في الغالب ، ومسطّح في الغالب. وفقًا للنسبية العامة مع تضمين الثابت الكوني ، لم تعد مجرتان بعيدتان في مثل هذا الزمكان يتحركان باتجاه بعضهما البعض. يبتعدون عن بعضهم البعض. ليس الأمر أن المجرتين تتنافران بنشاط. بدلاً من ذلك ، فإن طبيعة الزمكان عندما يكون في الغالب فارغًا وموحدًا ومسطحًا ، فإنه يتمدد. يتم إنشاء فضاء جديد باستمرار بين المجرات البعيدة ، بحيث تتزايد المسافة بين المجرات في مجموعات المجرات المختلفة باستمرار. علاوة على ذلك ، فإن طبيعة الزمكان ، على نطاقات كبيرة ، هذا التوسع يتسارع مع الوقت. لا تتحرك المجرات في مجموعات مختلفة بعيدًا عن بعضها فحسب ، بل تتحرك أيضًا بعيدًا عن بعضها بمعدل متزايد. يطلق العلماء على هذا السلوك للزمكان على نطاق واسع باسم “التوسع الكوني” أو “التوسع المتري”. تم تأكيد التوسع الكوني تجريبيًا عدة مرات باستخدام العديد من الأساليب المختلفة. المفهوم الرئيسي لمناقشتنا هنا هو أن التوسع المتسارع للكون هو خاصية فطرية للزمكان نفسه على المقاييس حيث لم يعد الزمكان يعمل مثل الجاذبية التقليدية.

باختصار ، يمتد تأثير الجاذبية فقط إلى حافة كل مجموعة جاذبية. أبعد من ذلك ، الزمكان لم يعد يتصرف مثل الجاذبية. ليس الأمر أن جاذبية النجم تصبح أضعف من أن تُلاحظ عندما تغادر مجموعة المجرات الخاصة به. بدلاً من ذلك ، يختفي التجاذب التثاقلي تمامًا خارج مجموعة المجرات. المطرقة في النظام الشمسي التي تم تركها في حالة سكون بالنسبة للشمس تسقط باتجاه الشمس. مطرقة تطلق في حالة سكون في مجرة ​​مختلفة ولكن في نفس مجموعة المجرات التي تتحرك فيها شمسنا أيضًا نحو الشمس (بالإضافة إلى التحرك نحو الكتل الأخرى الأقرب). في المقابل ، لا تتحرك المطرقة في مجموعة مجرات مختلفة تجاه الشمس على الإطلاق. يتحرك بعيدامن شمسنا ، وهي تبتعد بمعدل متسارع. في الواقع ، تتحرك المطرقة البعيدة الافتراضية بعيدًا عن مجموعة المجرات بأكملها بمعدل متزايد. الزمكان ببساطة لا يتصرف على الإطلاق مثل الجاذبية الجذابة على المقاييس الكونية. لهذا السبب ، لا تمتد الجاذبية بشكل أساسي إلى ما وراء مجموعات المجرات المرتبطة بالجاذبية.

المصدر / wtamu.edu