چرا نیروی کشش گرانشی به سمت زمین اعمال می‌شود

جاذبه باعث می‌شود اشیای دارای جرم و انرژی به سمت یکدیگر جذب شوند. جاذبه دلیل سقوط اجسام به سمت زمین و گردش سیاره‌ها در مدار ستاره‌ها است. آهنربا برخی فلزات را جذب می‌کند؛ اما در عین حال می‌تواند آهنرباهای دیگر با قطب موافق را دفع کند. پس چرا فقط نیروی کشش جاذبه را احساس می‌کنیم؟

آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۵ با انتشار نظریه‌ی معروف نسبیت عام به این پرسش پاسخ داد. دلیل نیروی کشش گرانشی به سمت زمین این است که اجسام دارای جرم مثل زمین در واقع بافت جهان یا فضازمان را خم می‌کنند. این خمیدگی باعث می‌شود گرانش را احساس کنید.

قبل از ورود به دنیای پیچیده‌ی گرانش باید به درکی از فضازمان برسید. فضا زمان دقیقا همان‌طور است که از نامش برمی‌آید: سه بعد فضا شامل طول، عرض و ارتفاع همراه با بعد چهارم که زمان است. اینشتین اولین شخصی بود که با استفاده از ریاضیات پیشرفته به قوانین فیزیک جهان و ادغام فضا و زمان با یکدیگر پی برد.

در واقع فضا و زمان به یکدیگر متصل هستند و اگر با سرعت بالایی در فضا حرکت کنید، در مقایسه با شخصی که حرکت کندتری دارد، زمان برای شما آهسته‌تر می‌گذرد. به همین دلیل است که فضانوردانی که با سرعت بالا در فضا حرکت می‌کنند، کمتر از افراد روی زمین سالخورده می‌شوند. به یاد داشته باشید که گرانش به معنی جذب اجسام جهان به یکدیگر بر اثر خمیدگی و انحنای فضا زمان است. اینشتین با انتشار نظریه‌ی نسبیت عام ثابت کرد تمام اجسام دارای جرم و انرژی در جهان می‌توانند فضازمان را خمیده کنند.

مغز انسان معمولا جهان را به‌صورت سه‌بعدی تصور می‌کند به همین دلیل به‌سختی می‌تواند بعد چهارم فضا زمان را تصور کند. در نتیجه برای درک بهتر این تعریف، سطح یک ترامپولین (تور آکروبات) را در نظر بگیرید. اگر چیزی روی ترامپولین وجود نداشته باشد، مسطح است؛ اما اگر روی آن بایستید، به اطراف پاها کشیده می‌شود و حفره‌ای در مرکز آن به وجود می‌آید. در این حالت اگر توپی روی ترامپولین قرار بگیرد به سمت پاها حرکت می‌کند.

ترامپولین نمونه‌ای دوبعدی عملکرد فضازمان است. جرم شما روی ترامپولین کشیده می‌شود و مفهومی به نام چاه گرانشی به وجود می‌آورد که توپ به سمت آن حرکت می‌کند. این فرایند بسیار مشابه گرانش یک جسم سنگین مانند زمین است که مانند فردی که در وسط ترامپولین ایستاده، همه چیز را به سمت خود می‌کشد. عجیب‌تر از هر چیز، از آنجا که فضا و زمان به یکدیگر وصل هستند اجسام سنگین باعث خمیدگی زمان هم می‌شوند.

فرض کنید شخصی زیر ترامپولین رفته است و آن را به سمت بالا هل می‌دهد؛ حالا اگر توپی روی ترامپولین قرار بدهید، از مرکز دور می‌شود! این بار با تپه‌ی گرانشی روبه‌رو می‌شویم نه چاه گرانشی. همچنین می‌دانیم ماده همیشه باعث ایجاد چاه گرانشی می‌شود نه تپه‌ی گرانشی. حالا فرض کنید اجسام از ماده یا انرژی عجیبی ساخته شده باشند که به جای زمین، شما را به سمت فضا هل بدهند؛ اما تقریبا هیچ چیز در جهان واقعی وجود ندارد که بتواند باعث دفع اجسام از زمین شود.

این مقاله از وب‌‎سایت The Conversation بازنشر شده است.