مقارنةمنوعات

الفرق بين كتلة القصور وكتلة الجاذبية

ADVERTISEMENT

ما الفرق بين كتلة القصور الذاتي وكتلة الجاذبية؟

يبدو أنه لا توجد علاقة بين هاتين الظاهرتين ، ولكن يجب أن يكون هناك شيء يوحدهما. هذا هو واحد من أعظم ، إن لم يكن أعظم ، ألغاز الفيزياء.

لاحظ ألبرت أينشتاين أنه بالنسبة لشاغلي غرفة مغلقة تعاني من الانجذاب إلى الأرض ، من المستحيل بالنسبة لهم معرفة ما إذا كانوا في مصعد متسارع أو في غرفة تستريح على سطح كوكب هائل ، وهذا يثبت أن هناك التكافؤ بين كتلة القصور الذاتي وكتلة الجاذبية.

تتضمن الجاذبية في فيزياء نيوتن فعلًا عن بعد يحدث في ظروف غامضة ، ولاحقًا في الفيزياء الكلاسيكية يمتلك الجسم الضخم الذي يخلق مجال جاذبية في جميع أنحاء الفضاء ، ويتحرك جسم هائل آخر وفقًا لتدرج مجال الجسم الأول.

فكرة الجاذبية التي أرستها نظرية النسبية العامة لأينشتاين هي أن الكتلة تشوه الفضاء ، وهذا يشير إلى أن الضوء القادم من النجوم الذي يمر بالقرب من الشمس أثناء الكسوف ينحرف عن الخطوط المستقيمة ويظهر أن النجوم قد غيرت موقعها مقارنةً بـ مكان لا يمر فيه نورهم بالقرب من الشمس.

وكان هناك كسوف في عام 1929 لا يمكن ملاحظته إلا من موقع في إفريقيا ، وذهب علماء بريطانيون إلى هناك وتحققوا من صحة توقعات أينشتاين ، وبالتالي فإن الكتلة بالفعل تشوه الفضاء.

من الصعب تصور الالتواء في مساحة ثلاثية الأبعاد ، ولكن من السهل القيام بذلك في مساحة ثنائية الأبعاد. الالتواء هو غمازة في مستوى مسطح ، لذا فإن الغمازة هي جانب أساسي لجسم ضخم.

وإذا لم يكن الفضاء مرنًا بشكل لانهائي ، فإن دفع نقرة عبر الفضاء يتطلب قوة ويعطي طاقة لقطرة ، وفي الجانب الأمامي من حركته ، سيتم دفع خطوط شبكة الفضاء معًا ، وهذا التشويه لخطوط الشبكة في الفضاء سوف تكون أكثر تشوهًا عندما يتم تسريع الغمازة ، فهي تشبه الموجة القوسية بالنسبة لقارب يتسلق عبر الماء ، تعتمد مقاومة القارب للتسارع على شكل الهيكل وعمقه وعرضه ، بالإضافة إلى كتلة القارب ، و تحدد كتلة الجسيم عمق وعرض صنبورها وبالتالي مقاومتها للتسارع.

لذا فإن الفرق بين كتلة الجاذبية وكتلة القصور الذاتي ينبع من حقيقة أن كتلة الجاذبية هي التواء في الفضاء ، والكتلة بالقصور الذاتي تنبع من ديناميكيات تحريك مثل هذه الالتواءات عبر الفضاء.[1]

الجاذبية

في نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، يتم تحديد النتائج الفيزيائية لحقول الجاذبية بالطريقة التالية. الزمكان هو سلسلة متصلة رباعية الأبعاد غير تقليدية. إن انحناء الهندسة الريمانية للزمكان ناتج عن توزيع المادة في العالم. تنتقل الجزيئات والأشعة الضوئية على طول الجيوديسيا ، “أقصر ممرات” هذا العالم. الهندسة رباعية الأبعاد.

هناك نتيجتان رئيسيتان للرؤية الهندسية للجاذبية ، الأولى: تعتمد تسارعات الأجسام فقط على كتلها وليس على تركيبها الكيميائي أو النووي ، والثانية: مسار الجسم أو الضوء بجوار أي جسم ضخم مثل حيث تختلف الشمس إلى حد ما عن تلك التي تنبأت بها نظرية نيوتن.

أجرى نيوتن نفسه تجارب على البندولات التي أظهرت مبدأ أفضل من جزء واحد في 1000 لمجموعة متنوعة من المواد. تعادل التجارب الأحدث التسارع في مجال الشمس بجزء واحد في 1011 ، وتتفق نظرية نيوتن مع هذه النتائج بسبب افتراض أن قوة الجاذبية تتناسب مع كتلة الجسم.[2]

كتلة القصور

الكتلة القصور الذاتي هي معلمة جماعية تعطي مقاومة القصور الذاتي لتسارع الجسم عند الاستجابة لجميع أنواع القوى ، ويتم تحديد كتلة الجاذبية من خلال قوة الجاذبية التي يتعرض لها الجسم عندما يكون في مجال الجاذبية ، لذلك تجري تجارب ETFOs أظهر أن نسبة كتلة الجاذبية والقصور الذاتي هي نفسها للمواد المختلفة.

في نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، الكتلة القصور الذاتي هي مظهر من مظاهر جميع أشكال الطاقة في جسم ما ، ووفقًا لعلاقتها الأساسية E = mc2 ، فإن E هي محتوى الطاقة الكلي للكائن ، و m هي كتلة الجسم بالقصور الذاتي ، و c هي سرعة الضوء.

عند التعامل مع الجاذبية ، كظاهرة ميدانية ، يشير مبدأ التكافؤ الضعيف إلى أن جميع أشكال الطاقة غير الثقالية يجب أن تتوافق أو تتفاعل مع مجال الجاذبية ، لأن المواد المختلفة في الطبيعة تمتلك كميات جزئية مختلفة من الطاقة النووية والكهربائية والمغناطيسية ، والطاقات الحركية ، لكنها تتسارع بمعدلات متطابقة.

في النسبية العامة ، يتفاعل حقل الجاذبية أيضًا مع طاقة الجاذبية بنفس الطريقة التي يتفاعل بها مع أشكال الطاقة الأخرى ، وهو مثال على عالمية تلك النظرية التي لا تمتلكها معظم نظريات الجاذبية الأخرى.[2]

الجوانب الفلكية للجاذبية

تسمح دراسات الجاذبية بتقدير كتل وكثافة الأجرام السماوية ، وبالتالي تجعل من الممكن استكشاف التكوينات الفيزيائية للنجوم والكواكب. نظرًا لأن الجاذبية قوة ضعيفة جدًا ، فإن تأثيراتها المميزة تظهر فقط عندما تكون الكتل كبيرة جدًا. فكرة أن الضوء قد ينجذب تم اقتراحها وفحصها من قبل ميشيل ، عالم الرياضيات والفلك. الفرنسي بيير سيمون لابلاس.

تم وصف تنبؤات الفيزياء الكلاسيكية والنسبية العامة بأن الضوء المار بالقرب من الشمس قد ينحرف أعلاه ، وهناك نتيجتان أخريان لعلم الفلك ، وهما: الضوء القادم من جسم بعيد قد يمر بالقرب من أجسام أخرى غير الشمس ، على وجه الخصوص. قد تنحرف مجرة ​​ضخمة إذا كان هناك جسم خلف مجرة ​​ضخمة ، كما يُرى من الأرض ، فقد يصل الضوء المنحرف إلى الأرض بأكثر من مسار.

أشار كل من ميشيل ولابلاس إلى أن انجذاب جسم كثيف جدًا للضوء قد يكون كبيرًا لدرجة أن الضوء لا يستطيع الهروب من الجسم ، مما يجعله غير مرئي ، وهذه الظاهرة هي “الثقب الأسود”.

تم تطوير النظرية النسبية للثقوب السوداء بشكل شامل في السنوات الأخيرة ، وقد قام علماء الفلك بملاحظات مكثفة عنها. تتكون إحدى فئات الثقوب السوداء المحتملة من نجوم كبيرة جدًا لدرجة أنها استنفدت كل طاقتها النووية حتى لا تعود محاصرة بضغط الإشعاع وانهارت في ثقوب سوداء.

يعتقد أن الثقوب السوداء الضخمة التي تبلغ كتلتها من ملايين إلى مليارات المرات كتلة الشمس موجودة في مراكز معظم المجرات.

الثقوب السوداء ، التي لا يمكن للإشعاع الهروب منها ، لا يمكن رؤيتها بضوءها ، ولكن هناك تأثيرات ثانوية يمكن ملاحظتها. إذا كان الثقب الأسود مكونًا واحدًا لنجم مزدوج ، فيمكن اشتقاق الحركة المدارية للزوج وكتلة العضو غير المرئي من الحركة التذبذبية لرفيق مرئي.

نظرًا لأن الثقوب السوداء تجذب المادة ، فإن أي غاز موجود بالقرب من جسم من هذا النوع سوف يسقط فيها ويكتسب ، قبل أن يتلاشى في الثقب ، قد يصبح الغاز ساخنًا بدرجة كافية لإنتاج أشعة سينية وأشعة جاما من حول الثقب.

هذه الآلية هي أصل بعض مصادر الأشعة السينية والراديوية الفلكية القوية ، بما في ذلك تلك الموجودة في مراكز المجرات والكوازارات. في حالة المجرة الضخمة M87 ، لوحظ وجود ثقب أسود هائل في مركزها ، والذي تبلغ كتلته 6.5 مليار مرة كتلة الشمس ، بشكل مباشر.[2]

شاهد أيضاً

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
Instaraby