بداية الجاذبية الحديثة

نُشرت هذه المقالة في مجلة بيتون التابعة للجمعية الفلكية الإسرائيلية، والتي يعد يهودا صابردرميش أحد محرريها

يهودا سفيردارميش

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/sverdernishgravity.html

على عكس الآخرين الذين سيبدأون تاريخ الجاذبية بقصة جاليليو جاليلي، أو نيوتن، أفضل أن أبدأ بقصة تايكو براهي.

قام تايكو براهي (1546-1610) بإجراء قياسات دقيقة للغاية على الكواكب المعروفة في ذلك الوقت (عطارد إلى زحل). لقد أجرى القياسات بمساعدة الأدوات التي صنعها بنفسه، ودون مساعدة التلسكوب الذي لم يكن قد تم اختراعه بعد في ذلك الوقت. تم نقل هذه البيانات إلى مساعده يوهانس كيبلر (1630-1571) لمدة تزيد قليلا عن عام، وبسبب الدقة الكبيرة في القياسات، أدرك كيبلر أن حركة الكواكب حول الشمس ليست دائرية بل بيضاوية، ومن هنا وكان الطريق للوصول إلى القوانين الثلاثة المعروفة باسمه قصيراً:

1. القطع الناقص - تتحرك الكواكب في مدار بيضاوي الشكل في مدار واحد

ومن مراكزها الشمس.

2. مساحات متساوية في أزمنة متساوية-

يمر عبرها ناقل نصف القطر الذي يربط الكوكب بالشمس

مساحات متساوية في أزمنة متساوية.

3. بعد الكوكب عن الشمس في الثلث مقسوما على مربع زمن دورته ثابت.

إسحاق نيوتن (1643-1727)، الذي اكتشف قوانين الحركة الثلاثة المعروفة باسمه، كان لديه أيضًا بيانات تايكو براهي وقوانين كيبلر. لقد فهم أن الجاذبية في الكواكب تتناسب مع القوة الطاردة المركزية ومن كل هذه المعلومات استنتج قانون الجذب العام:
F=(M*m*G)/(r تربيع)

كان استنتاج نيوتن الأولي هو أن الجاذبية تعمل من حافة الكون إلى حافة كل جسيمين من المادة على أي مسافة. هل هذا قرار ساحق للغاية؟ ومن الواضح أنه لم يختبر ذلك في كل نقطة في الكون، لكن ماذا، يجب ألا ننسى أن الكون المعروف في زمن نيوتن كان صغيرًا نسبيًا. كان النظام الشمسي المعروف في زيمنو يصل إلى كوكب زحل، وبصرف النظر عنه، كان هناك على الأكثر عدد آخر من نجوم زحل. لذا في الواقع لم يبالغ نيوتن كثيرًا عندما قال إن صيغة الجاذبية التي توصل إليها قد أثبتت كفاءتها بالنسبة للكون بأكمله المعروف في ذلك الوقت. كما أن حركة كوكب زحل، في مكان ما، على مقربة من حافة الكون (المعروفة في أيامه) تصرفت وفق صيغة جاذبيته.

وفي هذه الأثناء، ساهم اكتشاف الكواكب البعيدة: أورانوس - (1781)، ونبتون - (1846) وخاصة بلوتو - (1930)، الذي يتحرك على مسافة تتراوح بين 30-50 سنة من الشمس، في إثبات صحة هذه النظرية. معادلة الجاذبية حتى مسافة 50 سنة، بينما أثبت هنري كافنديش في تجربة أجراها عام 1798 بمساعدة المقاييس التي اخترعها جون إيشيل معادلة الجاذبية لمسافة حوالي سم واحد وحدد ثابت الجاذبية - G.

الخلاصة: ثبت الآن صحة معادلة الجاذبية من واحد سم إلى أحد عشر وخمسين.

ومع ذلك، على الرغم من أن الصيغة قد تم إثباتها الآن على مسافات أكبر بعدة مرات، إلا أن هذا كان أيضًا الحجم المعروف للكون في ذلك الوقت، لذلك لم يكن من المبالغة القول بأن صيغة نيوتن للجاذبية صحيحة بالنسبة للكون بأكمله.

ومع ذلك، من هذه اللحظة فصاعدا، تبين أن الكون جسم أكبر بكثير.

تكشف القياسات باستخدام طريقة المنظر أن المسافة إلى النجوم الأقرب إلى الشمس تقاس بالفعل بالسنوات الضوئية (السنة الضوئية هي وحدة طول تبلغ 63,240 وحدة فلكية!)

تظهر القياسات باستخدام النجوم المتغيرة كيوبيد أن المسافة إلى أقرب المجرات تقاس بملايين السنين الضوئية، وأخيرا القياسات باستخدام معدل توسع الكون وثابت هابل تظهر أن حجم الكون هو في الواقع مليارات السنين الضوئية. ! وللتذكير، تم إثبات صيغة نيوتن للجاذبية بشكل مؤكد حتى مسافة خمسين وحدة فلكية.

المسافات في الكون

50 عامًا - حد إثبات معادلة الجاذبية في النظام الشمسي.

250,000 يا - المسافة إلى أقرب نجم (بروكسيما سنتوري).

10,000,000,000 سنة - قطر المجرة الحلزونية المتوسطة.

1,000,000,000,000 XNUMX -

المسافة إلى أقرب المجرات.

1,000,000,000,000,000 XNUMX -

قطر الكون المرئي.
ليس هناك شك الآن في أنه يجب إثبات الصيغة لمسافات أكبر أيضًا. ومحاولة تجاهل ذلك تتناقض مع مشكلة الاستقراء التي أثارها بالفعل الفيلسوف الإنجليزي ديفيد يوم، والتي تقول ببساطة إنه لا يمكن للمرء استخلاص استنتاجات من عبارة معينة إلا فيما يتعلق بالحدود التي تم اختبار تلك العبارة فيها.

جرت محاولات إثبات صيغة نيوتن للجاذبية بمساعدة الحركة الدورانية للمجرات الحلزونية عندما تم قياس سرعة دوران مناطق مختلفة من المجرة بمساعدة أحد التأثيرات.

حركة نجم في مجرة ​​حلزونية
(الصورة المرفقة أعلى المقال)

الاستنتاجات المحتملة من تحليل الحركة في المجرات الحلزونية

و. معادلة نيوتن للجاذبية صحيحة عند المسافات الكبيرة، وبالتالي:

1. كتلة المجرة أكبر بعشر مرات من الكتلة الظاهرة.

2. تتركز معظم الكتلة في منطقة السحب الغازية للمجرة.

3. في العناقيد المجرية يجب أن تكون الكتلة أكبر 100 مرة من الكتلة الظاهرية للحفاظ على بنية الكتلة.

ب. صيغة نيوتن للجاذبية غير صحيحة على المسافات الكبيرة ويجب استبدالها.

ثالث. صيغة تسارع نيوتن: F=m*a

غير صحيح في التسارعات الصغيرة.

رابع. الجاذبية لا تفسر حركة المجرة بل شيء آخر.

ويعلق محرر الموقع: هذا الشيء، في الوقت نفسه، هو النظرية النسبية لأينشتاين، لكن كاتب المقال يهودا سفيردارميش يدعي أن حتى هذا لا يكفي ولديه نظرية أخرى، طرحها في مقال نشر في بيثون من قبل الجمعية الفلكية. بسبب صعوبات تقنية - المقالة مليئة بالصيغ والرسوم البيانية بما يتجاوز قدرة أدوات هذا الموقع - لم يتم رفعها بعد.