نیروهای شگفت‌انگیز طبیعت

(قسمت اول)

اگر جهان هستی را به یکی از زبان‌های بشری تشبیه کنیم، ذرات در حکم واژه‌ها و نیروها در نقش دستور زبان هستند. البته دستور زبان بسیار ساده ای که توانسته فقط با استفاده از چهار قاعده اصلی، کتابی با شکوه و زیبا بیافریند و عامل پیدایش موجودات هوشمندی شود که صفحات این کتاب را ورق بزنند، در مورد آن نیروها بیندیشند و از عهده توصیف کمی و کیفی آن بخوبی برآیند.شواهد محکمی در دست است که نشان می دهد منشا این چهار نیرو ابتدای خلقت، یک ابرنیروی واحد بوده که با افت شدید دما در نخستین لحظات پس از بیگ بنگ به چهار نیروی متفاوت شکسته شده و کنترل جهان هستی را به دست گرفته است. آشناترین و ملموس ترین عضو این خانواده، نیروی گرانش است.

نیروی گرانش

گرانش، نیروی جاذبه ای است که میان همه ذرات دارای جرم وجود دارد. افتادن اجسام بر اثر نیروی گرانش میان تک تک ذرات کره زمین و همه ذرات جسم مورد نظر روی می دهد. متراکم شدن مواد پس از انفجار بزرگ و تشکیل کهکشان ها و همین طور تجمع گازها درون کهکشان ها برای تشکیل ستارگان، حاصل نیروی گرانش است. چرخش ماه به دور زمین و زمین به دور خورشید و خورشید به دور مرکز کهکشان راه شیری هم بدون وجود گرانش ممکن نیست. گرانش به حرکت اجرام آسمانی نظم و آهنگ می بخشد.

درواقع هرگاه دو جسم در فاصله ای از یکدیگر قرار گیرند، نیرویی برهم وارد می کنند که با حاصلضرب جرم دو جسم متناسب و با مجذور فاصله نسبت عکس دارد. این نیرو خاصیت ذاتی ماده است و تجربه نشان داده مستقل از خواص فیزیکی، شیمیایی و محیطی همواره اعمال می گردد. برد این نیرو بینهایت است. جاذبه بین دو جسم مانند دو سنگ و یا هر دو شیئ دیگر وجود دارد. جاذبه زمین بر ما و اجسام اطراف ما نیرو وارد می کند. نیروی جاذبه زمین، یک عامل تعیین کننده در زندگی ماست و فقط با اقدامات فوق العاده می‌توانیم از آن رهایی پیدا کنیم. مانند پرتاب سفینه‌های فضایی که باید از قید جاذبه زمین رها شوند.

گرانش دو ویژگی منحصربه فرد دارد. نخست این که این نیرو همیشه جاذبه است. حتی دو ذره با بار الکتریکی یکسان هم یکدیگر را بر اثر گرانش جذب می کنند، ولی این نیرو به قدری ضعیف است که تاب مقاومت در برابر نیروی دافعه الکتریکی آن دو را ندارد. ویژگی دیگر گرانش دوربرد بودن آن است. در فواصل کیهانی که جرم ساختارها چشمگیر است، نیروی گرانش بخوبی اثر خود را آشکار می کند. فاصله میان کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا حدود 2.5 میلیون سال نوری است؛ ولی نیروی گرانش میان آنها، از این فاصله هم موثر است و این دو کهکشان با سرعت 300 کیلومتر بر ثانیه در حال نزدیک شدن به یکدیگر هستند و حدود 4.5 میلیارد سال دیگر به هم برخورد خواهند کرد.

قانون جهانی گرانش

این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است که کشف و فرمولبندی شد. اگر چیزی را رها کنید سقوط می‌کند. چون سرعت اجسام در ضمن سقوط تغییر می‌کند، باید نیرویی بر آن وارد شود.

این نیرو که اسحاق نیوتن اولین بار در اثر سقوط سیبی از درخت آنرا کشف نمود، قانون گرانش نام دارد که اسحاق نیوتن آنرا یک نیرویی بنیادی در جهان دانست و آنرا نیرویی بین اجسام مختلف معرفی کرد که توسط رابطه:

F = GmM/r2

داده می‌شود که در آن G ثابت جهانی گرانش ، m و M جرم اجسام و r فاصله اجسام از همدیگر می‌باشد.

نیروی وزن را می‌توان با ترازوی فنری خنثی کرد. وزن یک ویژگی اجسام نیست، بلکه مقدار آن با حمل جسم تغییر می‌کند. به عنوان مثال اگر وزن شخصی در قطب شمال N 712 باشد، وزن او در استوا N 708.5 خواهد بود. اگر وزن همان شخص بر روی کره ماه اندازه گیری شود، ترازو عدد N 120 را نشان خواهد داد. هر چه شتاب ناشی از گرانش کمتر باشد وزن هم کمتر است. در واقع، وزن مستقیما با شتاب ناشی از گرانش متناسب است. بدیهی است که نیروی وزن به عامل دیگری هم بستگی دارد، زیرا وزن اجسام در مکانهای معین نیز متفاوت است و آن کمیت مقدار ماده موجود (جرم جسم) می‌باشد.

   ادامه دارد...

منبع: roshd ،jamejamonline،  khodavaelm