گرانش چه ربطی به انفجار بزرگ (مه‌بانگ) دارد؟
نکات کلیدی
• جاذبه نقش حیاتی در شکل‌گیری جهان ایفا می‌کند و بر تشکیل و رفتار اجسام آسمانی تأثیر می‌گذارد.
• درک جاذبه برای توضیح پدیده‌هایی مانند بیگ‌بنگ، گسترش جهان و تشکیل کهکشان‌ها و ستاره‌ها ضروری است.
• دانشمندان همچنان به مطالعه خواص بنیادی جاذبه ادامه می‌دهند تا درک خود از کیهان را عمیق‌تر کنند.
یک دلقک به روی صحنه می‌آید. ممکن است یک تپانچه کابویی از غلاف بیرون بکشد. شاید یک بادکنک را بترکاند. به‌هرحال، نتیجه‌گیری غیرقابل اجتناب است: شلوار او پایین می‌افتد. کودکان با صدای بلند می‌خندند، اما این بیشتر از یک شوخی ساده است. این در عمل یکی از چهار نیروی بنیادی طبیعت است.
بله، این جاذبه (gravity) است — نیرویی که آن‌قدر ثابت و همه‌جا حاضر است که ما به ندرت متوجه آن می‌شویم. اما بدون جاذبه، جهان به شکل کنونی خود نمی‌توانست وجود داشته باشد. به همین ترتیب، جاذبه نقش اصلی را در نظریه بیگ‌بنگ ایفا می‌کند، رویداد عظیم گسترشی که از آن میلیاردها کهکشان جهان پدید آمده‌اند.
بر اساس قانون جاذبه جهانی آیزاک نیوتن، جاذبه نیرویی جاذب است که بر هر ذره ماده در جهان عمل می‌کند. قدرت این جاذبه به فاصله و جرم بستگی دارد. اگر دو ذره گرد و غبار کیهانی به اندازه کافی نزدیک باشند، به سمت یکدیگر جذب خواهند شد. در عین حال، نیروی جاذبه یک سیاره می‌تواند بر اجسامی که در فاصله‌های بسیار دورتر قرار دارند، تأثیر بگذارد.
در اوایل قرن بیستم، آلبرت اینشتین فیزیک‌دان بر یافته‌های نیوتن تکیه کرد و نظریه نسبیت عام خود را ارائه داد که، در کنار دیگر موارد، جاذبه را نه به عنوان یک نیرو، بلکه به عنوان یک انحراف در شکل فضا-زمان توضیح داد. یک جسم به‌ویژه بزرگ، مانند یک ستاره، زمان و فضای اطراف خود را خم می‌کند. زمان به‌طور قابل‌توجهی در نزدیکی چنین جسمی کندتر می‌گذرد و مسیر مستقیم امواج نور در حال حرکت را منحرف می‌کند. جاذبه ساختار جهان را تعیین می‌کند، از نحوه تشکیل اجسام کیهانی تا نحوه گردش آن‌ها به دور سیارات یا ستاره‌های بزرگ‌تر.
اینشتین همچنین پیش‌بینی کرد که جهان به عنوان یک تکینگی (singularity) آغاز شده است: نقطه‌ای با حجم صفر و چگالی بی‌نهایت که همه ماده‌های جهان را در خود جای داده است. سپس بیگ‌بنگ (مه‌بانگ) رخ داد و همه آن ماده را به قدری شدید گسترش داد که بر نیروی جاذبه که به سمت داخل عمل می‌کرد، غلبه کرد. اینشتین همچنین پیش‌بینی کرد که به لطف امواج گرانشی (یا تغییرات در میدان جاذبه) می‌توانیم وجود جاذبه را در آن لحظات اولیه اثبات کنیم. همه گاز و گرد و غباری که در نتیجه این رویداد به وجود آمد، در نهایت به دلیل جاذبه به جهانی که امروز می‌شناسیم، تبدیل شد.
جاذبه به همراه ا الکترومغناطیس، نیروی (هسته‌ای) قوی و نیروی (هسته‌ای) ضعیف یکی از چهار نیروی طبیعت است. همه این نیروها در نظریه بیگ‌بنگ دخیل هستند. علاوه بر این، نظریه‌های پیشگامانه اینشتین درباره ماهیت جاذبه، برای درک ما از جهانی که او با نظریه نسبیت عام خود ارائه داد، مرکزی و اساسی بودند.
پس به یاد داشته باشید: جاذبه تنها نیرویی نیست که باعث می‌شود شلوار یک دلقک پایین بیفتد. این یک جنبه کلیدی از جهان است که به بیگ‌بنگ برمی‌گردد.
سؤالات متداول
نظریه جاذبه چگونه به درک ما از بیگ‌بنگ کمک می‌کند؟
نظریه جاذبه توضیح می‌دهد که چگونه گسترش سریع اولیه جهان و تشکیل کهکشان‌ها و دیگر ساختارها از طریق تعاملات جاذب بین ماده و انرژی رخ داده است.
برخی از حوزه‌های تحقیقاتی کنونی در مورد رابطه بین جاذبه و بیگ‌بنگ چیست؟
حوزه‌های تحقیقاتی کنونی شامل بررسی نقش ماده تاریک و انرژی تاریک در شکل‌گیری تکامل جهان، و همچنین تحقیق در مورد ارتباطات ممکن بین جاذبه و مکانیک کوانتومی در انرژی‌های بسیار بالا است.
نویسنده: Robert Lamb
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
سراب چیست و چطور کار می‌کند؟
سراب (mirage) چیست؟ در کارتون‌ها، سراب‌ها توهماتی پیچیده از واحه‌های گرمسیری هستند که با درختان نخل و استخرهای مجلل همراهند. این سراب‌ها ناگهان در بیابان داغ ظاهر می‌شوند و درست زمانی که قهرمان اسیر آفتاب، قصد غوطه‌ور شدن در آن‌ها را دارد، ناپدید می‌شوند. این نوع توهم به‌طور کامل افسانه است، اما سراب‌ها واقعاً وجود دارند و می‌توانند شما را وادار کنند که یک برکه آب را در جایی که وجود ندارد ببینید. در مناطق گرم، مردم به‌طور مرتب آن‌ها را در کنار بزرگراه مشاهده می‌کنند. حتی نام خاصی برای این توهم رایج وجود دارد: سراب بزرگراهی (highway mirage).
در اینجا ما اصول علمی ساده‌ای را که پشت این پدیده عجیب وجود دارد، بررسی خواهیم کرد. همچنین به برخی سراب‌های کمتر رایج، مانند جزایر و کشتی‌ها خیالی معلق خواهیم پرداخت.
تصویر نجومی روز ناسا: مسیه 87
توضیح: کهکشان بیضی‌شکل عظیم، مسیه 87 (Messier 87)، حدود 50 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. این کهکشان غول‌پیکر که با نام NGC 4486 نیز شناخته می‌شود، تریلیون‌ها ستاره در مقایسه با میلیاردها ستاره‌ی موجود در راه شیری مارپیچی بزرگ ما دارد.
M87 به عنوان کهکشان بزرگ بیضوی مرکزی در خوشه کهکشانی سنبله (Virgo galaxy cluster) سلطنت می‌کند.
یک فواره یا جت پرانرژی از هسته این کهکشان غول‌پیکر در این نمای نوری واضح و نزدیک به فروسرخ از تلسکوپ فضایی هابل دیده می‌شود که به طول حدود 5000 سال نوری به سمت بیرون کشیده شده است. در واقع، این مشعل دمنده کیهانی در سراسر طیف الکترومغناطیسی، از پرتوهای گاما تا طول موج های رادیویی، دیده می‌شود. منبع انرژی نهایی آن، سیاهچاله مرکزی و بسیار عظیم M87 است.
تصویری از این هیولا، در وسط M87 توسط تلسکوپ افق رویداد سیاره زمین گرفته شده است.
منبع: ناسا
Messier 87
2025 February 20
Image Credit: NASA, ESA and the Hubble Heritage Team