لقد عرف الإنسان منذ زمن طويل القوة التي تجعل جميع الأجسام تسقط على الأرض. ولكن حتى القرن السابع عشر. كان يعتقد أن الأرض فقط هي التي تمتلك خاصية خاصة لجذب الأجسام القريبة من سطحها. في عام 1667، اقترح نيوتن أن قوى الجذب المتبادل تعمل بشكل عام بين جميع الأجسام. وقد أطلق على هذه القوات اسم القوات الجاذبية العالمية.
اكتشف نيوتن قوانين حركة الأجسام. ووفقا لهذه القوانين، فإن الحركة مع التسارع ممكنة فقط تحت تأثير القوة. وبما أن الأجسام الساقطة تتحرك بتسارع، فلا بد أن تؤثر عليها قوة موجهة نحو الأسفل نحو الأرض.
لماذا لا نلاحظ التجاذب المتبادل بين الأجسام من حولنا؟ ربما يفسر ذلك حقيقة أن قوى الجذب بينهما صغيرة جدًا؟
استطاع نيوتن أن يبين أن قوة التجاذب بين الأجسام تعتمد على كتلتي كلا الجسمين، وكما تبين، لا تصل إلى قيمة ملحوظة إلا عندما يكون لدى الأجسام المتفاعلة (أو أحدهما على الأقل) ما يكفي من القوة. كتلة كبيرة.
التسريع السقوط الحرويتميز بميزة غريبة أنه هذا المكانالشيء نفسه بالنسبة لجميع الأجسام، للأجسام من أي كتلة. للوهلة الأولى هذا جدا خاصية غريبة. بعد كل شيء، من الصيغة التي تعبر عن قانون نيوتن الثاني،
ويترتب على ذلك أن تسارع الجسم يجب أن يكون أكبر، وكلما كانت كتلته أصغر. الأجسام ذات الكتلة المنخفضة يجب أن تسقط بتسارع أكبر من الأجسام ذات الكتلة الكبيرة. لقد أظهرت التجربة (انظر الفقرة 20) أن تسارع الأجسام المتساقطة سقوطًا حرًا لا يعتمد على كتلتها. التفسير الوحيد، والتي يمكن العثور عليها في هذا مذهل
الحقيقة هي أن القوة التي تجذب بها الأرض الجسم تتناسب طرديا مع كتلته، أي.
في الواقع، في هذه الحالة، على سبيل المثال، مضاعفة الكتلة ستؤدي أيضًا إلى مضاعفة القوة، لكن التسارع الذي يساوي النسبة سيبقى دون تغيير. توصل نيوتن إلى هذا الاستنتاج الصحيح الوحيد: قوة الجاذبية العالمية تتناسب مع كتلة الجسم الذي تؤثر عليه. لكن الأجسام تنجذب لبعضها البعض. ووفقا لقانون نيوتن الثالث، تؤثر قوى ذات قيمة مطلقة متساوية على كلا الجسمين المتجاذبين. وهذا يعني أن قوة الجذب المتبادل يجب أن تكون متناسبة مع كتلتي كل من الأجسام المتجاذبة. عندها سيتلقى كلا الجسمين تسارعات لا تعتمد على كتلتهما.
إذا كانت القوة تتناسب مع كتلتي كل من الأجسام المتفاعلة، فهذا يعني أنها تتناسب مع حاصل ضرب كتلتي الجسمين.
على ماذا تعتمد قوة الجذب المتبادل بين جسمين؟ اقترح نيوتن أن الأمر يجب أن يعتمد على المسافة بين الجثث. من المعروف بالتجربة أن تسارع السقوط الحر بالقرب من الأرض متساوٍ وهو نفسه بالنسبة للأجسام التي تسقط من ارتفاع 1 أو 10 أو 100 متر، لكن من هذا لا يمكننا أن نستنتج بعد أن التسارع لا يعتمد على المسافة إلى الأرض. اعتقد نيوتن أن المسافات لا يجب أن تحسب من سطح الأرض، بل من مركزها. لكن نصف قطر الأرض هو 6400 كم. لذلك فمن الواضح أن عدة عشرات أو مئات الأمتار فوق سطح الأرض لا يمكنها تغيير تسارع الجاذبية بشكل ملحوظ.
لمعرفة كيفية تأثير المسافة بين الأجسام على قوة الجذب المتبادل بينهما، عليك أن تعرف ما هو التسارع الذي تتحرك به الأجسام على مسافات كبيرة من سطح الأرض.
من الواضح أنه من الصعب قياس التسارع الرأسي للسقوط الحر للأجسام الموجودة على ارتفاع عدة آلاف من الكيلومترات فوق سطح الأرض. إنه أكثر ملاءمة لقياس تسارع الجاذبية لجسم يتحرك حول الأرض في دائرة تحت تأثير قوة الجاذبية تجاه الأرض. دعونا نتذكر أننا استخدمنا نفس الأسلوب عند دراسة القوة المرنة. قمنا بقياس عجلة الجذب المركزي لأسطوانة تتحرك في دائرة تحت تأثير هذه القوة.
في دراسة قوة الجاذبية العالمية، جاءت الطبيعة نفسها لمساعدة الفيزيائيين وجعلت من الممكن تحديد تسارع الجسم الذي يتحرك في دائرة حول الأرض. مثل هذا الجسم هو الأقمار الصناعية الطبيعيةقمر الارض. ففي نهاية المطاف، إذا كان افتراض نيوتن صحيحًا، فيجب علينا أن نفترض أن تسارع الجاذبية للقمر أثناء تحركه في دائرة حول الأرض يحدث من خلال قوة جاذبيته للأرض. إذا كانت قوة الجاذبية بين القمر والأرض لا تعتمد على المسافة بينهما، فإن تسارع الجاذبية المركزية للقمر سيكون هو نفس التسارع
السقوط الحر للأجسام القريبة من سطح الأرض. في الواقع، فإن تسارع الجاذبية المركزي الذي يتحرك به القمر في مداره متساوٍ، كما نعلم بالفعل (انظر التمرين 16، المشكلة 9). وهذا أقل بنحو 3600 مرة من تسارع سقوط الأجسام بالقرب من الأرض. وفي الوقت نفسه، من المعروف أن المسافة من مركز الأرض إلى مركز القمر هي 384000 كم. هذا 60 مرة أكبر من نصف القطرالأرض، أي المسافة من مركز الأرض إلى سطحها. وبالتالي فإن زيادة المسافة بين الأجسام المتجاذبة بمقدار 60 مرة يؤدي إلى انخفاض التسارع بمقدار 602 مرة. ومن هذا يمكننا أن نستنتج أن التسارع الذي تمنحه قوة الجاذبية الأرضية للأجسام، وبالتالي هذه القوة نفسها، يتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الأجسام المتفاعلة.
وتوصل نيوتن إلى هذا الاستنتاج.
لذلك، يمكننا أن نكتب أن جسمين كتلتين ينجذبان لبعضهما البعض بقوة قيمه مطلقهوالذي يتم التعبير عنه بالصيغة
حيث المسافة بين الأجسام، y هو معامل التناسب، وهو نفسه بالنسبة لجميع الأجسام في الطبيعة. ويسمى معامل الجاذبية الكونية هذا بثابت الجاذبية.
الصيغة أعلاه تعبر عن قانون الجذب العام الذي اكتشفه نيوتن:
تنجذب جميع الأجسام إلى بعضها البعض بقوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتها وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما.
تحت تأثير الجاذبية العالمية، يتحرك كلا الكواكب حول الشمس و الأقمار الصناعيةحول الأرض.
ولكن ما الذي يجب أن نفهمه من المسافة بين الأجسام المتفاعلة؟ لنأخذ جثتين ذات شكل تعسفي (الشكل 109). السؤال الذي يطرح نفسه على الفور: ما هي المسافة التي ينبغي استبدالها في صيغة قانون الجاذبية الشاملة؟ المسافة بين
أبعد النقاط من سطح الجسمين أو على العكس المسافة بين أقرب النقاط؟ أو ربما المسافة بين بعض النقاط الأخرى في الجسم؟
وتبين أن الصيغة (1)، التي تعبر عن قانون الجذب العام، تكون صالحة عندما تكون المسافة بين الأجسام كبيرة جدًا مقارنة بأحجامها بحيث يمكن اعتبار الأجسام نقاطًا مادية. عند حساب قوة الجاذبية بينهما، يمكن اعتبار الأرض والقمر والكواكب والشمس نقاطًا مادية.
إذا كانت الأجسام على شكل كرات، فحتى لو كانت أحجامها مماثلة للمسافة بينهما، فإنها تنجذب لبعضها البعض كما النقاط الماديةتقع في مراكز الكرات (الشكل 110). في هذه الحالة، هذه هي المسافة بين مراكز الكرات.
يمكن أيضًا استخدام الصيغة (1) عند حساب قوة الجذب بين كرة ذات نصف قطر كبير وجسم ذي شكل عشوائي أحجام صغيرةتقع بالقرب من سطح الكرة (الشكل 111). ثم يمكن إهمال أبعاد الجسم مقارنة بنصف قطر الكرة. هذا هو بالضبط ما نفعله عندما نفكر في جاذبية الأجسام المختلفة للعالم.
قوة الجاذبية هي مثال آخر للقوة التي تعتمد على موضع (إحداثيات) الجسم الذي تؤثر عليه هذه القوة، بالنسبة للجسم الذي له التأثير. بعد كل شيء، تعتمد قوة الجاذبية على المسافة بين الأجسام.
كلنا نسير على الأرض لأنها تجذبنا. لو لم تجذب الأرض كل الأجسام التي على سطحها لابتعدنا عنها وحلّقنا في الفضاء. لكن هذا لا يحدث، والجميع يعلم بوجود الجاذبية.
هل نجذب الأرض؟ القمر يجذب!
هل نجذب الأرض لأنفسنا؟ سؤال مضحك، أليس كذلك؟ ولكن دعونا معرفة ذلك. هل تعلم ما هو المد والجزر في البحار والمحيطات؟ كل يوم تغادر المياه الشواطئ، وتتسكع في مكان غير معروف لعدة ساعات، ثم تعود كما لو لم يحدث شيء.
وبالتالي فإن الماء في هذا الوقت ليس مجهولا في مكان ما، ولكن تقريبا في وسط المحيط. يتشكل هناك شيء مثل جبل من الماء. لا يصدق، أليس كذلك؟ المياه التي لها خاصية الانتشار، لا تتدفق إلى الأسفل فحسب، بل تشكل الجبال أيضًا. وفي هذه الجبال تتركز كتلة ضخمة من الماء.
ما عليك سوى تقدير الحجم الإجمالي للمياه الذي يتحرك بعيدًا عن الشواطئ أثناء انخفاض المد، وسوف تفهم ذلك نحن نتحدث عنعن الكميات الهائلة. ولكن إذا حدث هذا، فلا بد أن يكون هناك سبب ما. وهناك سبب. والسبب يكمن في حقيقة أن هذه المياه تنجذب إلى القمر.
أثناء دوران القمر حول الأرض، فإنه يمر فوق المحيطات وينجذب مياه المحيط. يدور القمر حول الأرض بسبب انجذابه للأرض. لكن اتضح أنها هي نفسها تجذب الأرض إليها أيضًا. أما الأرض فهي كبيرة جدًا عليه، ولكن تأثيرها يكفي لتحريك المياه في المحيطات.
قوة وقانون الجاذبية العالمية: المفهوم والصيغة
الآن دعنا نذهب أبعد من ذلك ونفكر: إذا كان هناك جسمان ضخمان، قريبان، يجذبان بعضهما البعض، أليس من المنطقي افتراض أن الأجسام الأصغر سوف تنجذب أيضًا لبعضها البعض؟ هل هي ببساطة أصغر بكثير وقوتها الجذابة ستكون صغيرة؟
وتبين أن هذا الافتراض صحيح تماما. توجد بين جميع الأجسام الموجودة في الكون قوى جذب، أو بمعنى آخر، قوى الجاذبية العالمية.
وكان إسحاق نيوتن أول من اكتشف هذه الظاهرة وصاغها على شكل قانون. ينص قانون الجذب العام على أن جميع الأجسام تنجذب إلى بعضها البعض، وقوة جذبها تتناسب طرديًا مع كتلة كل جسم من الأجسام، وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما:
F = G * (m_1 * m_2) / r^2 ,
حيث F هو مقدار متجه الجذب بين الأجسام، وm_1 وm_2 هما كتلتا هذه الأجسام، وr هي المسافة بين الأجسام، وG هو ثابت الجاذبية.
ثابت الجاذبية يساوي عدديًا القوة الموجودة بين أجسام كتلتها 1 كجم وتقع على مسافة 1 متر. تم العثور على هذه القيمة تجريبيًا: G=6.67*〖10〗^(-11) N* m^2⁄〖kg〗^2.
وبالعودة إلى سؤالنا الأصلي: "هل نجذب الأرض؟"، يمكننا الإجابة بثقة: "نعم". ووفقا لقانون نيوتن الثالث، فإننا نجذب الأرض بنفس القوة التي تجذبنا بها الأرض. ويمكن حساب هذه القوة من قانون الجذب العام.
ووفقًا لقانون نيوتن الثاني، فإن تأثير الأجسام على بعضها البعض بأي قوة يتم التعبير عنه في شكل التسارع الذي تنقله هذه الأجسام لبعضها البعض. لكن التسارع المنقول يعتمد على كتلة الجسم.
كتلة الأرض كبيرة، وهذا ما يمنحنا تسارع الجاذبية. وكتلتنا لا تذكر مقارنة بالأرض، وبالتالي فإن العجلة التي نعطيها للأرض تساوي صفرًا تقريبًا. ولهذا السبب ننجذب إلى الأرض ونسير عليها، وليس العكس.
بالتأكيد جميع الأجسام المادية، سواء الموجودة مباشرة على الأرض أو تلك الموجودة في الكون، تنجذب باستمرار إلى بعضها البعض. حقيقة أن هذا التفاعل لا يمكن رؤيته أو الشعور به دائمًا تشير فقط إلى أن الجاذبية موجودة في البيانات حالات محددةضعيف نسبيا.
التفاعل بين الأجسام المادية التي تتكون منها السعي المستمرلبعضهم البعض، وفقا للأساسية المصطلحات الماديةتسمى الجاذبية، بينما تسمى ظاهرة الجذب نفسها بالجاذبية.
ظاهرة الجاذبية ممكنة بسبب وجود مجال جاذبية حول أي جسم مادي (بما في ذلك حول الشخص). هذا المجال هو نوع خاص من المادة، لا يمكن حماية أي شيء منه، وبمساعدته يؤثر جسم على جسم آخر، مما يسبب تسارعًا نحو مركز مصدر هذا المجال. وكان هذا على وجه التحديد بمثابة أساس الجاذبية العالمية، التي صاغها في عام 1682 عالم الطبيعة والفيلسوف الإنجليزي آي.
المفهوم الأساسي لهذا القانون هو قوة الجاذبية، والتي كما ذكرنا أعلاه ليست أكثر من نتيجة التأثير مجال الجاذبيةلهذا أو ذاك الجسم المادي. يكمن في حقيقة أن القوة التي يحدث بها التجاذب المتبادل للأجسام سواء على الأرض أو في الداخل الفضاء الخارجي، يعتمد بشكل مباشر على ناتج كتلة هذه الأجسام وهو موجود علاقة عكسيةمن المسافة التي تفصل بين هذه الكائنات.
وبالتالي، فإن قوة الجاذبية، التي قدم تعريفها نيوتن نفسه، تعتمد فقط على عاملين رئيسيين - كتلة الأجسام المتفاعلة والمسافة بينهما.
تأكيد ذلك هذه الظاهرةيعتمد على كتلة المادة، ويمكن التوصل إليه من خلال دراسة تفاعل الأرض مع الأجسام المحيطة بها. بعد فترة وجيزة من نيوتن، أظهر عالم مشهور آخر، جاليليو، بشكل مقنع أنه عندما يعطي كوكبنا جميع الهيئات نفس التسارع بالضبط. وهذا ممكن فقط إذا كان الجسم المتجه نحو الأرض يعتمد بشكل مباشر على كتلة هذا الجسم. في الواقع، في هذه الحالة، مع زيادة الكتلة عدة مرات، ستزيد قوة الجاذبية المؤثرة بنفس المقدار تمامًا، بينما سيبقى التسارع دون تغيير.
إذا واصلنا هذا الفكر ونظرنا في تفاعل أي جسمين على سطح "الكوكب الأزرق"، فيمكننا أن نصل إلى نتيجة مفادها أن كل منهما يتم التأثير عليه بنفس القوة من "أمنا الأرض". وفي الوقت نفسه، وبالاعتماد على القانون الشهير الذي صاغه نفس نيوتن، يمكننا القول بثقة أن حجم هذه القوة سيعتمد بشكل مباشر على كتلة الجسم، وبالتالي فإن قوة الجاذبية بين هذه الأجسام تعتمد بشكل مباشر على حاصل ضربها من جماهيرهم.
ولإثبات أن الأمر يعتمد على حجم الفجوة بين الجسمين، كان على نيوتن أن يستخدم القمر باعتباره "حليفًا". لقد ثبت منذ فترة طويلة أن التسارع الذي تسقط به الأجسام على الأرض يساوي تقريبًا 9.8 م / ث ^ 2، ولكن القمر بالنسبة لكوكبنا، نتيجة لعدد من التجارب، تبين أنه يساوي فقط 0.0027 م/ث^2.
وبالتالي فإن قوة الجاذبية هي الأهم الكمية الماديةوهو ما يفسر العديد من العمليات التي تحدث على كوكبنا وفي الفضاء الخارجي المحيط.
السير إسحاق نيوتن، بعد أن ضربه تفاحة على رأسه، استنتج قانون الجذب العام، الذي ينص على:
أي جسمين ينجذبان إلى بعضهما البعض بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتي الجسم وعكسيا مع مربع المسافة بينهما:
F = (جم1م2)/ر2 حيث
م1، م2- كتل الجسم
ر- المسافة بين مراكز الأجسام
G = 6.67 10 -11 نيوتن متر 2 /كجم- ثابت
دعونا نحدد تسارع السقوط الحر على سطح الأرض:
F g = m الجسم g = (جرام الجسم m الأرض)/R 2
R (نصف قطر الأرض) = 6.38 10 6 م
م الأرض = 5.97 10 24 كجم
m الجسم g = (جرام الجسم m الأرض)/R 2أو g = (جرام الأرض)/R 2
يرجى ملاحظة أن تسارع الجاذبية لا يعتمد على كتلة الجسم!
ز = 6.67 10 -11 5.97 10 24 /(6.38 10 6) = 398.2/40.7 = 9.8 م/ث 2
قلنا سابقًا أن الجاذبية ( جاذبية الجاذبية) وتسمى وزن.
على سطح الأرض، يوجد وزن وكتلة الجسم نفس القيمة. ولكن كلما ابتعدت عن الأرض، فإن وزن الجسم سوف يتناقص (نظرًا لأن المسافة بين مركز الأرض والجسم ستزداد)، وستظل الكتلة ثابتة (نظرًا لأن الكتلة هي تعبير عن قصور الجسم الذاتي). جسم). يتم قياس الكتلة في كيلوغرام، الوزن نيوتن.
بفضل قوة الجاذبية، تدور الأجرام السماوية بالنسبة لبعضها البعض: القمر حول الأرض؛ الأرض حول الشمس؛ الشمس حول مركز مجرتنا، الخ. في هذه الحالة، يتم الاحتفاظ بالأجسام بواسطة قوة الطرد المركزي، والتي توفرها قوة الجاذبية.
الأمر نفسه ينطبق على الهيئات الاصطناعية(الأقمار الصناعية) التي تدور حول الأرض. تسمى الدائرة التي يدور حولها القمر الصناعي بالمدار.
في هذه الحالة، تعمل قوة الطرد المركزي على القمر الصناعي:
F c = (m القمر الصناعي V 2)/R
قوة الجاذبية:
F g = (Gm القمر الصناعي m الأرض)/R 2
F c = F g = (m القمر الصناعي V 2)/R = (Gm القمر الصناعي m الأرض)/R 2
V2 = (جرام الأرض)/R؛ V = √(جرام الأرض)/R
باستخدام هذه الصيغة، يمكنك حساب سرعة أي جسم يدور في مدار بنصف قطر رحول الأرض.
القمر الصناعي الطبيعي للأرض هو القمر. دعونا نحدد سرعتها الخطية في المدار:
كتلة الأرض = 5.97 10 24 كجم
رهي المسافة بين مركز الأرض ومركز القمر. لتحديد هذه المسافة، نحتاج إلى إضافة ثلاث كميات: نصف قطر الأرض؛ نصف قطر القمر. المسافة من الأرض إلى القمر.
ص القمر = 1738 كم = 1.74 10 6 م
ص الأرض = 6371 كم = 6.37 10 6 م
ر ذل = 384400 كم = 384.4 10 6 م
المسافة الكلية بين مراكز الكواكب: R = 392.5·10 6 م
السرعة الخطية للقمر:
V = √(جرام الأرض)/R = √6.67 10 -11 5.98 10 24 /392.5 10 6 = 1000 م/ث = 3600 كم/ساعة
ويتحرك القمر في مدار دائري حول الأرض مع السرعة الخطيةالخامس 3600 كم/ساعة!
دعونا الآن نحدد فترة ثورة القمر حول الأرض. خلال الفترة المدارية، يسافر القمر مسافة يساوي الطولمدارات - 2πR. السرعة المداريةالأقمار: V = 2πR/T; على الجانب الآخر: V = √(جرام الأرض)/R:
2πR/T = √(جرام أرض)/R وبالتالي T = 2π√R 3 /جرام أرض
تي = 6.28 √(60.7 10 24)/6.67 10 -11 5.98 10 24 = 3.9 10 5 ث
تبلغ الفترة المدارية للقمر حول الأرض 2,449,200 ثانية، أو 40,820 دقيقة، أو 680 ساعة، أو 28.3 يومًا.
1. الدوران العمودي
في السابق، كانت هناك خدعة شائعة جدًا في السيرك، حيث قام بها راكب دراجة (دراجة نارية). بدوره الكاملداخل دائرة تقع عموديا.
ما هي السرعة الدنيا التي يجب أن يتمتع بها البهلواني لتجنب السقوط عند النقطة العليا؟
ولتجاوز النقطة العليا دون السقوط، يجب أن يتمتع الجسم بسرعة تخلق قوة طرد مركزية تعوض قوة الجاذبية.
قوة الطرد المركزي: F ج = بالسيارات 2 / ص
جاذبية: F ز = ملغ
و ج = و ز ; بالسيارات 2 /R = ملغ؛ V = √Rg
مرة أخرى، لاحظ أن وزن الجسم غير مدرج في الحسابات! يرجى ملاحظة أن هذه هي السرعة التي يجب أن يتمتع بها الجسم في الأعلى!
لنفترض أن هناك دائرة نصف قطرها 10 أمتار في ساحة السيرك. لنحسب السرعة الآمنة للخدعة:
V = √Rg = √10·9.8 = 10 م/ث = 36 كم/ساعة
ليس فقط الأكثر غموضا قوى الطبيعة، ولكن أيضًا الأقوى.
رجل على طريق التقدم
تاريخيا اتضح ذلك بشركما يتحرك إلى الأمام طرق التقدمأتقن قوى الطبيعة المتزايدة القوة. لقد بدأ عندما لم يكن لديه سوى عصا ممسكة بقبضته وقوته البدنية.
لكنه كان حكيما، فوضع القوة الجسدية للحيوانات في خدمته، وجعلها مستأنسة. أسرع الحصان في ركضه، والجمل جعل الصحراء صالحة للمرور، والفيل جعل الغابة مستنقعات. لكن القوة البدنيةفحتى أقوى الحيوانات تكون ضعيفة بما لا يقاس أمام قوى الطبيعة.
كان الإنسان أول من أخضع عنصر النار، ولكن فقط في نسخته الأكثر ضعفًا. في البداية - لعدة قرون - استخدم الخشب فقط كوقود - وهو نوع من الوقود منخفض الطاقة للغاية. في وقت لاحق إلى حد ما، تعلم كيفية استخدام مصدر الطاقة هذا لاستخدام طاقة الرياح، ورفع الرجل الجناح الأبيض للشراع في الهواء - وحلقت السفينة الخفيفة مثل الطائر عبر الأمواج.
المراكب الشراعية على الأمواج
لقد كشف الشفرات أمام هبوب الرياح طاحونة هوائية- وبدأت حجارة أحجار الرحى الثقيلة بالدوران، وبدأت مدقات طواحين الحبوب تهتز. لكن من الواضح للجميع أن طاقة الطائرات النفاثة بعيدة كل البعد عن التركيز. بالإضافة إلى ذلك، كان كل من الشراع وطاحونة الهواء خائفين من ضربات الريح: مزقت العاصفة الأشرعة وأغرقت السفن، وكسرت العاصفة أجنحتها وقلبت المطاحن.
وحتى في وقت لاحق، بدأ الإنسان في الغزو المياه المتدفقة. العجلة ليست فقط أكثر الأجهزة بدائية القادرة على تحويل الطاقة المائية إلى طاقة حركة دورانية، ولكنها أيضًا الأقل قوة مقارنة بالأنواع المختلفة.
سار الإنسان دائمًا إلى الأمام على سلم التقدم وكان بحاجة إلى كل شيء كميات كبيرةطاقة.
بدأ في استخدام أنواع جديدة من الوقود - وتحول بالفعل إلى الاحتراق فحمرفعت كثافة طاقة كيلوغرام من الوقود من 2500 سعرة حرارية إلى 7000 سعرة حرارية - ثلاث مرات تقريبًا. ثم جاء وقت النفط والغاز. زاد محتوى الطاقة لكل كيلوغرام من الوقود الأحفوري مرة أخرى بمقدار مرة ونصف إلى مرتين.
حلت المحركات البخارية محل التوربينات البخارية. تم استبدال عجلات الطاحونة بتوربينات هيدروليكية. بعد ذلك، مد الرجل يده إلى ذرة اليورانيوم المنشطرة. ومع ذلك، فإن الاستخدام الأول لنوع جديد من الطاقة كان له عواقب مأساوية - فقد أحرق حريق هيروشيما النووي عام 1945 70 ألف قلب بشري في غضون دقائق.
في عام 1954، أول سوفييتي في العالم محطة الطاقة النووية، تحويل قوة اليورانيوم إلى القوة الإشعاعية للتيار الكهربائي. وتجدر الإشارة إلى أن كيلوغراماً من اليورانيوم يحتوي على طاقة تزيد بمليوني مرة عن كيلوغرام من أفضل أنواع النفط.
لقد كانت نارا جديدة بشكل أساسي، والتي يمكن أن تسمى المادية، لأن الفيزيائيين هم الذين درسوا العمليات التي أدت إلى ولادة هذه الكميات الرائعة من الطاقة.
اليورانيوم ليس الوقود النووي الوحيد. يتم بالفعل استخدام نوع أقوى من الوقود - نظائر الهيدروجين.
لسوء الحظ، لم يتمكن الإنسان بعد من إخضاع اللهب النووي للهيدروجين والهيليوم. إنه يعرف كيف يشعل نيرانه المشتعلة للحظة، ويشعل رد الفعل في داخله قنبلة هيدروجينيةوميض انفجار اليورانيوم. ولكن يبدو أقرب فأقرب إلى العلماء و مفاعل الهيدروجينمن سوف تلد كهرباءنتيجة اندماج نواة نظائر الهيدروجين في نوى الهيليوم.
ومرة أخرى، فإن كمية الطاقة التي يمكن أن يأخذها الإنسان من كل كيلوغرام من الوقود ستزيد بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا. ولكن هل ستكون هذه الخطوة هي الأخيرة في التاريخ القادم لقوة البشرية على قوى الطبيعة؟
لا! أمامنا إتقان شكل الجاذبية للطاقة. إنها معبأة بطبيعتها بشكل أكثر حكمة حتى من طاقة اندماج الهيدروجين والهيليوم. اليوم هذا هو الشكل الأكثر تركيزًا للطاقة الذي يمكن لأي شخص أن يتخيله.
ولا يوجد شيء آخر مرئي حتى الآن، أبعد من أحدث ما توصل إليه العلم. وعلى الرغم من أننا نستطيع أن نقول بثقة أن محطات توليد الطاقة ستعمل لصالح البشر، حيث تحول طاقة الجاذبية إلى تيار كهربائي (وربما إلى تيار من الغاز المتسرب من الفوهة) محرك نفاث، أو في التحولات المخطط لها لذرات السيليكون والأكسجين الموجودة في كل مكان إلى ذرات معادن نادرة للغاية)، لا يمكننا بعد أن نقول أي شيء عن تفاصيل محطة الطاقة هذه (محرك صاروخي، مفاعل فيزيائي).
قوة الجاذبية العالمية في أصول ولادة المجرات
قوة الجاذبية العالمية هي أصل ولادة المجراتمن المادة النجمية، كما في الأكاديمي مقتنع V. A. أمبارتسوميان. إنه يطفئ النجوم التي استنفدت وقتها، بعد أن استنفدت الوقود النجمي الذي تم إعطاؤه لها عند الولادة.
انظر حولك: كل شيء هنا على الأرض يتم التحكم فيه إلى حد كبير بواسطة هذه القوة.
وهذا هو الذي يحدد البنية الطبقية لكوكبنا - تناوب الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي. إنها هي التي تحمل طبقة سميكة من غازات الهواء، والتي في الجزء السفلي منها وبفضلها نحن جميعا موجودون.
بدون الجاذبية، ستسقط الأرض على الفور من مدارها حول الشمس، وسوف تنهار الكرة الأرضية نفسها، وتمزقها قوى الطرد المركزي. ومن الصعب العثور على أي شيء لا يعتمد بدرجة أو بأخرى على قوة الجاذبية العالمية.
بالطبع، لم يكن بوسع الفلاسفة القدماء، وهم أشخاص ملتزمون للغاية، إلا أن يلاحظوا أن الحجر الذي يُلقى إلى الأعلى يعود دائمًا. وأوضح أفلاطون في القرن الرابع قبل الميلاد ذلك بقوله إن جميع مواد الكون تتجه إلى حيث تتركز معظم المواد المماثلة: يسقط حجر ملقى على الأرض أو يتجه إلى القاع، ويتسرب الماء المسكوب إلى أقرب بركة أو إلى نهرًا يتجه إلى البحر، يندفع دخان النار إلى سحابه المشابه.
وأوضح تلميذ أفلاطون أرسطو أن جميع الأجسام لها وجود خصائص خاصةالثقل والخفة. الأجسام الثقيلة - الحجارة والمعادن - تندفع إلى مركز الكون، والأجسام الخفيفة - النار والدخان والأبخرة - إلى المحيط. هذه الفرضية، التي تشرح بعض الظواهر المرتبطة بقوة الجاذبية العالمية، موجودة منذ أكثر من ألفي عام.
العلماء حول قوة الجاذبية العالمية
ولعله أول من طرح السؤال حول قوة الجاذبية العالميةمن الناحية العلمية حقًا، كان هناك عبقري عصر النهضة - ليوناردو دافنشي. أعلن ليوناردو أن الجاذبية ليست فريدة من نوعها على الأرض، وأن هناك العديد من مراكز الثقل. كما أعرب عن فكرة أن قوة الجاذبية تعتمد على المسافة إلى مركز الجاذبية.
لقد جعلت أعمال كوبرنيكوس وجاليليو وكيبلر وروبرت هوك أقرب فأقرب إلى فكرة قانون الجاذبية العالمية، ولكن في صيغته النهائية يرتبط هذا القانون إلى الأبد باسم إسحاق نيوتن.
إسحاق نيوتن وقوة الجاذبية العالمية
ولد في 4 يناير 1643. شاعر المليون جامعة كامبريدج، أصبح بكالوريوسًا، ثم ماجستيرًا في العلوم.
إسحاق نيوتن كل شيء كذلك هو ثروة لا نهاية لها الأعمال العلمية. لكن عمله الرئيسي هو "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية"، الذي نُشر عام 1687 ويُسمى عادةً "المبادئ". وفيهم يتم صياغة العظيم. ربما يتذكره الجميع منذ المدرسة الثانوية.
جميع الأجسام تتجاذب مع بعضها البعض بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتل هذه الأجسام وعكسيا مع مربع المسافة بينهما...
وقد استطاعت بعض أحكام هذه الصيغة أن تسبق أسلاف نيوتن، لكن لم ينجح أحد قط في تحقيقها في مجملها. لقد تطلب الأمر من عبقرية نيوتن أن يجمع هذه الأجزاء في كل واحد من أجل توسيع جاذبية الأرض إلى القمر، والشمس إلى نظام الكواكب بأكمله.
ومن قانون الجاذبية الشاملة، استنتج نيوتن جميع قوانين حركة الكواكب التي اكتشفها كيبلر سابقًا. لقد تبين أنها مجرد عواقبه. علاوة على ذلك، أظهر نيوتن أنه ليس فقط قوانين كبلر، ولكن أيضًا الانحرافات عن هذه القوانين (في عالم ثلاث أجسام أو أكثر) هي نتيجة للجاذبية العالمية... لقد كان هذا انتصارًا عظيمًا للعلم.
ويبدو أنه قد تم اكتشافه ووصفه رياضيًا أخيرًا القوة الرئيسيةالطبيعة التي تحرك العوالم، القوة التي تتحكم في جزيئات الهواء، التفاح، والشمس. كانت الخطوة التي اتخذها نيوتن هائلة، وضخمة بما لا يقاس.
قال أول مروج لأعمال العالم العبقري، الكاتب الفرنسي فرانسوا ماري أرويت، المشهور عالمياً بالاسم المستعار فولتير، إن نيوتن أدرك فجأة وجود القانون الذي سمي باسمه عندما نظر إلى تفاحة متساقطة.
نيوتن نفسه لم يذكر هذه التفاحة قط. ولا يستحق إضاعة الوقت اليوم لدحض ذلك أسطورة جميلة. ويبدو أن الفهم قوة عظيمةلقد جاء نيوتن إلى الطبيعة بالتفكير المنطقي. ربما كان هذا هو ما تم تضمينه في الفصل المقابل من "البدايات".
تؤثر قوة الجاذبية العالمية على طيران النواة
لنفترض ذلك جدا جبل عالي، مرتفع جدًا لدرجة أن قمته خارج الغلاف الجوي بالفعل، قمنا بتركيب قطعة مدفعية عملاقة. تم وضع برميلها بشكل موازٍ تمامًا للسطح الكرة الأرضيةوأطلقت. وبعد أن وصف القوس، جوهر يسقط على الأرض.
نقوم بزيادة الشحنة، وتحسين جودة البارود، وبطريقة أو بأخرى نجبر قذيفة المدفع على التحرك بسرعة أعلى بعد اللقطة التالية. القوس الموصوف بالنواة يصبح مسطحًا. يقع القلب بعيدًا عن سفح جبلنا.
نقوم أيضًا بزيادة الشحنة ونطلق النار. يطير القلب على طول مسار مسطح بحيث ينحدر بالتوازي مع سطح الكرة الأرضية. لم يعد بإمكان النواة أن تسقط على الأرض: بنفس السرعة التي تتناقص بها، تهرب الأرض من تحتها. وبعد وصف الحلقة التي تحيط بكوكبنا، يعود اللب إلى نقطة الانطلاق.
يمكن إزالة البندقية في هذه الأثناء. بعد كل شيء، سوف تستغرق رحلة النواة حول العالم أكثر من ساعة. وبعد ذلك سوف يطير اللب بسرعة فوق قمة الجبل وينطلق في رحلة جديدة حول الأرض. إذا، كما اتفقنا، إذا لم يواجه القلب أي مقاومة للهواء، فلن يتمكن أبدًا من السقوط.
ولهذا يجب أن تكون السرعة الأساسية قريبة من 8 كم/ثانية. ماذا لو قمنا بزيادة سرعة طيران النواة؟ سوف يطير أولاً في قوس أكثر استواءً من الانحناء سطح الأرض، وسوف تبدأ في الابتعاد عن الأرض. وفي الوقت نفسه، ستنخفض سرعته تحت تأثير الجاذبية الأرضية.
وأخيرًا، عند الدوران، سيبدأ في التراجع إلى الأرض، لكنه سوف يطير بجوارها ويغلق ليس دائرة، بل شكل بيضاوي. سوف يتحرك النواة حول الأرض بنفس الطريقة التي تتحرك بها الأرض حول الشمس، أي على طول القطع الناقص، في إحدى البؤر التي سيكون مركز كوكبنا فيها.
إذا قمت بزيادة السرعة الأولية للنواة، فسيصبح الشكل الناقص أكثر تمددًا. يمكنك تمديد هذا القطع الناقص حتى يصل القلب المدار القمريأو حتى أبعد من ذلك بكثير. ولكن حتى سرعة البدايةولن تتجاوز سرعة هذه النواة 11.2 كم/ثانية، وستظل تابعة للأرض.
النواة، التي تلقت سرعة تزيد عن 11.2 كم / ثانية عند إطلاقها، سوف تطير إلى الأبد بعيدًا عن الأرض على طول مسار مكافئ. إذا كان القطع الناقص عبارة عن منحنى مغلق، فإن القطع المكافئ هو منحنى له فرعين يمتدان إلى ما لا نهاية. التحرك على طول القطع الناقص، بغض النظر عن مدى استطالته، سنعود حتما بشكل منهجي إلى نقطة البداية. التحرك على طول القطع المكافئ، في نقطة البدايةونحن لن نذهب إلى الوراء.
ولكن، بعد أن غادرت الأرض بهذه السرعة، لن يكون القلب قادرا على الطيران إلى ما لا نهاية. سوف تعمل جاذبية الشمس القوية على ثني مسار رحلتها، وتغلقها حول نفسها مثل مسار الكوكب. سوف تصبح النواة أخت الأرض، كوكب صغير مستقل في عائلة الكواكب لدينا.
من أجل توجيه جوهر أبعد من ذلك نظام الكواكبللتغلب على الجاذبية الشمسية عليك إعطائها سرعة تزيد عن 16.7 كم/ثانية وتوجيهها بحيث تضاف السرعة إلى هذه السرعة الحركة الخاصةأرض.
السرعة التي تبلغ حوالي 8 كم/ثانية (تعتمد هذه السرعة على ارتفاع الجبل الذي تطلق منه مدفعنا) تسمى السرعة الدائرية، والسرعات من 8 إلى 11.2 كم/ثانية هي إهليلجية، ومن 11.2 إلى 16.7 كم/ثانية هي سرعة مكافئة، وفوق هذا الرقم - بسرعات التحرير.
ويجب أن نضيف هنا أن القيم المعطاة لهذه السرعات صالحة فقط للأرض. إذا عشنا على المريخ، فسيكون تحقيق السرعة الدائرية أسهل بكثير بالنسبة لنا - فهي تبلغ حوالي 3.6 كم/ثانية فقط، والسرعة المكافئة أعلى بقليل من 5 كم/ثانية.
لكن إرسال النواة إلى الفضاء من كوكب المشتري سيكون أكثر صعوبة بكثير من إرسالها من الأرض: تبلغ السرعة الدائرية على هذا الكوكب 42.2 كم/ثانية، وسرعة القطع المكافئ تصل إلى 61.8 كم/ثانية!
سيكون من الأصعب على سكان الشمس أن يغادروا عالمهم (إذا كان من الممكن وجود مثل هذا بالطبع). يجب أن تكون السرعة الدائرية لهذا العملاق 437.6، وسرعة الانفصال 618.8 كم/ثانية!
هكذا نيوتن أواخر السابع عشرالقرن الماضي، قبل مائة عام من الرحلة الأولى كانت مليئة بالهواء الدافئ منطادأظهر الأخوان مونتجولفييه، قبل مائتي عام من الرحلات الجوية الأولى لطائرة الأخوين رايت وما يقرب من ربع ألف عام قبل إقلاع أول صواريخ تعمل بالوقود السائل، الطريق إلى السماء للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.
قوة الجاذبية العالمية متأصلة في كل مجال
باستخدام قانون الجاذبية العالميةكانت مفتوحة كواكب غير معروفة، مخلوق فرضيات نشأة الكونأصل النظام الشمسي. تم اكتشاف ووصف القوة الأساسية للطبيعة والتي تتحكم في النجوم والكواكب والتفاح في الحديقة وجزيئات الغاز في الغلاف الجوي ووصفها رياضيا.
لكننا لا نعرف آلية الجاذبية العالمية. الجاذبية النيوتونية لا تفسر، ولكنها تمثل بوضوح الوضع الحاليحركات الكواكب.
نحن لا نعرف ما الذي يسبب تفاعل جميع الأجسام في الكون. ولا يمكن القول أن نيوتن لم يكن مهتمًا بهذا السبب. لسنوات عديدة كان يفكر في آليتها المحتملة.
بالمناسبة، هذه في الواقع قوة غامضة للغاية. قوة تتجلى عبر مئات الملايين من الكيلومترات من الفضاء، خالية للوهلة الأولى من أي تكوينات مادية يمكن من خلالها تفسير نقل التفاعل.
فرضيات نيوتن
و نيوتنلجأ الى فرضيةحول وجود أثير معين يفترض أنه يملأ الكون بأكمله. في عام 1675، أوضح جاذبية الأرض بحقيقة أن الأثير، الذي يملأ الكون بأكمله، يندفع في تيارات مستمرة إلى مركز الأرض، ويلتقط جميع الكائنات في هذه الحركة ويخلق قوة الجاذبية. ويندفع نفس تدفق الأثير نحو الشمس، ويحمل معه الكواكب والمذنبات، ويضمن مساراتها الإهليلجية...
لم تكن هذه فرضية مقنعة للغاية، على الرغم من أنها كانت منطقية تمامًا من الناحية الرياضية. ولكن بعد ذلك، في عام 1679، ابتكر نيوتن فرضية جديدة تشرح آلية الجاذبية. وهذه المرة يمنح الأثير خاصية وجود تركيزات مختلفة بالقرب من الكواكب وبعيدًا عنها. كلما ابتعدنا عن مركز الكوكب، كلما كان الأثير أكثر كثافة. ولها خاصية إخراج جميع الأجسام المادية من طبقاتها الأكثر كثافة إلى طبقات أقل كثافة. ويتم ضغط جميع الجثث على سطح الأرض.
في عام 1706، أنكر نيوتن بشدة وجود الأثير. وفي عام 1717، عاد مرة أخرى إلى فرضية قذف الأثير.
لقد عانى عقل نيوتن العبقري من إيجاد الحل سر عظيمولم يجدها. وهذا ما يفسر مثل هذا الرمي الحاد من جانب إلى آخر. كان نيوتن يحب أن يقول:
أنا لا أضع فرضيات.
وعلى الرغم من أنه بمجرد أن تمكنا من التحقق، فإن هذا ليس صحيحًا تمامًا، إلا أنه يمكن التأكيد على شيء آخر: عرف نيوتن كيفية التمييز بوضوح بين الأشياء التي لا جدال فيها والفرضيات غير المستقرة والمثيرة للجدل. وفي «المبادئ» صيغة للقانون العظيم، لكن لا توجد محاولات لتفسير آليته.
لقد ترك الفيزيائي العظيم هذا اللغز لرجل المستقبل. توفي عام 1727.
ولم يتم حلها حتى يومنا هذا.
استغرق النقاش حول الجوهر المادي لقانون نيوتن قرنين من الزمن. ولعل هذا النقاش لا يتعلق بجوهر القانون لو أنه أجاب بالضبط على كل الأسئلة المطروحة عليه.
لكن حقيقة الأمر هي أنه بمرور الوقت اتضح أن هذا القانون ليس عالميًا. أن هناك حالات لا يستطيع فيها تفسير هذه الظاهرة أو تلك. دعونا نعطي أمثلة.
قوة الجاذبية العالمية في حسابات سيليجر
أولها مفارقة سيليجر. نظرًا لأن الكون لانهائي ومليء بالمادة بشكل موحد، حاول سيليجر أن يحسب، وفقًا لقانون نيوتن، قوة الجاذبية العالمية الناتجة عن الكتلة الكبيرة اللانهائية بأكملها الكون اللانهائيفي مرحلة ما منه.
لم تكن هذه مهمة سهلة من وجهة نظر الرياضيات البحتة. بعد التغلب على جميع الصعوبات التي تواجه التحولات الأكثر تعقيدا، أثبت سيليجر أن القوة المرغوبة للجاذبية العالمية تتناسب مع نصف قطر الكون. وبما أن نصف القطر هذا يساوي ما لا نهاية، فلا بد أن تكون قوة الجاذبية كبيرة بلا حدود. ومع ذلك، في الممارسة العملية نحن لا نلاحظ هذا. وهذا يعني أن قانون الجاذبية الكونية لا ينطبق على الكون بأكمله.
ومع ذلك، هناك تفسيرات أخرى للمفارقة ممكنة. على سبيل المثال، يمكننا أن نفترض أن المادة لا تملأ الكون بأكمله بشكل موحد، ولكن كثافتها تتناقص تدريجيا، وأخيرا، في مكان بعيد جدا لا توجد مادة على الإطلاق. لكن تخيل مثل هذه الصورة يعني الاعتراف بإمكانية وجود الفضاء بدون مادة، وهو أمر سخيف بشكل عام.
يمكننا أن نفترض أن قوة الجاذبية العالمية تضعف بشكل أسرع من زيادة مربع المسافة. لكن هذا يدعو إلى التشكيك في الانسجام المذهل لقانون نيوتن. لا، وهذا التفسير لم يرضي العلماء. وبقيت المفارقة مفارقة.
ملاحظات حركة عطارد
حقيقة أخرى، جلبت عمل قوة الجاذبية العالمية، التي لم يفسرها قانون نيوتن ملاحظات حركة عطارد- الأقرب إلى الكوكب. أظهرت الحسابات الدقيقة باستخدام قانون نيوتن أن الحضيض، وهي نقطة القطع الناقص التي يتحرك على طولها عطارد بالقرب من الشمس، يجب أن تنزاح بمقدار 531 ثانية قوسية كل 100 عام.
وقد حدد علماء الفلك أن هذه الإزاحة تساوي 573 ثانية قوسية. هذا الفائض - 42 ثانية قوسية - لم يتمكن العلماء أيضًا من تفسيره باستخدام الصيغ الناشئة عن قانون نيوتن فقط.
وأوضح مفارقة سيليجر، وتحول الحضيض الشمسي لعطارد، والعديد من الظواهر المتناقضة الأخرى. حقائق غير مفسرة البرت اينشتاين، من أعظمها إن لم يكن أكثرها فيزيائي عظيمفي كل العصور والشعوب. ومن بين الأشياء الصغيرة المزعجة كان السؤال الرياح أثيري.
تجارب ألبرت ميشيلسون
يبدو أن هذا السؤال لا يتعلق بشكل مباشر بمشكلة الجاذبية. كان مرتبطًا بالبصريات والضوء. بتعبير أدق، لتحديد سرعته.
تم تحديد سرعة الضوء لأول مرة من قبل عالم فلكي دنماركي أولاف رومر، مراقبة كسوف أقمار كوكب المشتري. حدث هذا في عام 1675.
عالم فيزياء أمريكي ألبرت ميشيلسونالخامس أواخر الثامن عشرأجرى في القرن العشرين سلسلة من عمليات تحديد سرعة الضوء في ظل الظروف الأرضية، وذلك باستخدام الجهاز الذي صممه.
وفي عام 1927، أعطى سرعة الضوء قيمة 299796 + 4 كم/ثانية - وكانت هذه دقة ممتازة في تلك الأوقات. لكن النقطة مختلفة. وفي عام 1880، قرر استكشاف الريح الأثيرية. لقد أراد أن يثبت أخيرًا وجود هذا الأثير ذاته، والذي حاولوا شرح وجوده من خلال انتقال تفاعل الجاذبية وانتقال موجات الضوء.
ربما كان ميشيلسون أبرز التجريبيين في عصره. كان لديه معدات ممتازة. وكان شبه متأكد من النجاح.
جوهر الخبرة
خبرةكان المقصود بهذه الطريقة. تتحرك الأرض في مدارها بسرعة تبلغ حوالي 30 كيلومترا في الثانية. يتحرك عبر الأثير. وهذا يعني أن سرعة الضوء القادمة من مصدر يقف أمام المستقبل بالنسبة لحركة الأرض يجب أن تكون أكبر من مصدر يقف على الجانب الآخر. وفي الحالة الأولى يجب أن تضاف سرعة الريح الأثيرية إلى سرعة الضوء؛ وفي الحالة الثانية يجب أن تنخفض سرعة الضوء بهذه الكمية.
وبالطبع فإن سرعة دوران الأرض حول الشمس لا تتجاوز واحداً على عشرة آلاف من سرعة الضوء. من الصعب جدًا اكتشاف مثل هذا المصطلح الصغير، ولكن ليس من أجل لا شيء أن يُطلق على ميشيلسون لقب ملك الدقة. لقد استخدم طريقة ذكية لالتقاط الفرق "المراوغ" في سرعة أشعة الضوء.
قام بتقسيم الشعاع إلى تيارين متساويين ووجههما في اتجاهات متعامدة بشكل متبادل: على طول خط الطول وعلى طول التوازي. بعد أن انعكست الأشعة من المرايا عادت. إذا تأثرت شعاع يسير على طول خط متوازي بالرياح الأثيرية، فعند إضافتها إلى شعاع زوالي، ستظهر هامش التداخل، وستكون موجات الحزمتين خارج الطور.
ومع ذلك، كان من الصعب على ميكلسون قياس مسارات كلا الشعاعين بهذه الدقة الكبيرة بحيث يكونان متطابقين تمامًا. لذا قام ببناء الجهاز بحيث لا يكون هناك أي هامش تداخل، ثم قام بتدويره بمقدار 90 درجة.
أصبح الشعاع الطولي خط عرض والعكس صحيح. إذا كانت هناك رياح أثيرية، فيجب أن تظهر خطوط سوداء وخفيفة تحت العدسة! لكنهم لم يكونوا هناك. ربما، عند تشغيل الجهاز، قام العالم بتحريكه.
فأقامه عند الظهر وأمنه. بعد كل شيء، بالإضافة إلى حقيقة أنه يدور أيضًا حول محور. وبالتالي في وقت مختلففي اليوم، يحتل شعاع خط العرض موقعًا مختلفًا بالنسبة للرياح الأثيرية القادمة. الآن، عندما يكون الجهاز بلا حراك تماما، يمكنك التأكد من دقة التجربة.
مرة أخرى لم تكن هناك هامش التدخل. تم إجراء التجربة عدة مرات، وأذهل ميشيلسون ومعه جميع الفيزيائيين في ذلك الوقت. لم يتم الكشف عن الرياح الأثيرية! تحرك الضوء في كل الاتجاهات بنفس السرعة!
لم يتمكن أحد من تفسير هذا. كرر ميشيلسون التجربة مرارًا وتكرارًا، وقام بتحسين المعدات، وحقق أخيرًا دقة قياس لا تصدق تقريبًا، وهو أمر أكبر مما هو ضروري لنجاح التجربة. ومرة أخرى لا شيء!
تجارب ألبرت أينشتاين
الخطوة الكبيرة التالية في معرفة قوة الجاذبية العالميةفعل البرت اينشتاين.
سُئل ألبرت أينشتاين ذات مرة:
كيف أتيت إلى الخاص بك نظرية خاصةالنسبية؟ تحت أي ظروف خطرت ببالك الفكرة الرائعة؟ فأجاب العالم: «لطالما كنت أتخيل أن هذا هو الحال».
ربما لم يكن يريد أن يكون صريحا، وربما أراد التخلص من محاوره المزعج. ولكن من الصعب أن نتصور اكتشفها أينشتاينكانت فكرة الروابط بين الزمان والمكان والسرعة فطرية.
لا، بالطبع، في البداية ظهر تخمين ساطعًا كالبرق. ثم بدأ تطورها. لا، لا توجد تناقضات مع الظواهر المعروفة. وبعد ذلك ظهرت تلك الصفحات الخمس المليئة بالصيغ التي تم نشرها فيها مجلة المادية. تم فتح الصفحات عهد جديدفي الفيزياء.
تخيل مركبة فضائية تحلق في الفضاء. دعونا نحذرك على الفور: سفينة الفضاء فريدة من نوعها للغاية، وهي نفس السفينة التي تتحدث عنها قصص الخياللم أقرأها. ويبلغ طوله 300 ألف كيلومتر، وسرعته مثلا 240 ألف كيلومتر في الثانية. وتطير هذه السفينة الفضائية عبر إحدى المنصات الوسيطة في الفضاء، دون التوقف عندها. بأقصى سرعة.
يقف أحد ركابها على سطح المركبة الفضائية ومعه ساعة. وأنا وأنت أيها القارئ نقف على منصة - يجب أن يتوافق طولها مع حجم المركبة الفضائية، أي 300 ألف كيلومتر، وإلا فلن تتمكن من الهبوط عليها. ولدينا أيضًا ساعة في أيدينا.
نلاحظ: في تلك اللحظة، عندما وصل أنف سفينة الفضاء إلى الحافة الخلفية لمنصتنا، تومض عليها فانوس، مما يضيء المساحة المحيطة بها. وبعد ثانية، وصل شعاع الضوء إلى الحافة الأمامية لمنصتنا. ليس لدينا شك في ذلك، لأننا نعرف سرعة الضوء، وتمكنا من اكتشاف اللحظة المقابلة بدقة على مدار الساعة. وعلى المركبة الفضائية...
لكن مركبة فضائية كانت تحلق أيضًا باتجاه شعاع الضوء. وقد رأينا بالتأكيد أن الضوء أضاء مؤخرته في اللحظة التي كان فيها في مكان ما بالقرب من منتصف المنصة. لقد رأينا بالتأكيد أن شعاع الضوء لم يقطع مسافة 300 ألف كيلومتر من مقدمة السفينة إلى مؤخرة السفينة.
لكن الركاب على سطح المركبة الفضائية متأكدون من شيء آخر. إنهم واثقون من أن شعاعهم غطى المسافة بأكملها من القوس إلى المؤخرة البالغة 300 ألف كيلومتر. بعد كل شيء، قضى ثانية كاملة في هذا. لقد اكتشفوا هذا أيضًا بدقة تامة على ساعتهم. وكيف يمكن أن يكون الأمر خلاف ذلك: فسرعة الضوء لا تعتمد على سرعة المصدر...
كيف ذلك؟ نرى شيئًا واحدًا من منصة ثابتة، وهم يرون شيئًا آخر على سطح المركبة الفضائية؟ ماذا جرى؟
النظرية النسبية لأينشتاين
تجدر الإشارة على الفور إلى: النظرية النسبية لأينشتاينللوهلة الأولى، فإنه يتناقض تمامًا مع فهمنا الراسخ لبنية العالم. ويمكننا القول إنها تتناقض أيضًا مع الفطرة السليمة، كما اعتدنا على تمثيلها. لقد حدث هذا أكثر من مرة في تاريخ العلم.
لكن اكتشاف الشكل الكروي للأرض يتعارض أيضًا مع الفطرة السليمة. كيف يمكنهم العيش الجانب المعاكسالناس وعدم الوقوع في الهاوية؟
بالنسبة لنا، كروية الأرض حقيقة لا شك فيها، ومن وجهة نظرنا الفطرة السليمةوأي افتراض آخر لا معنى له ووحشي. لكن تراجع عن زمنك، وتخيل أول ظهور لهذه الفكرة، وسيصبح من الواضح مدى صعوبة قبولها.
حسنًا، هل سيكون من الأسهل الاعتراف بأن الأرض ليست بلا حراك، ولكنها تطير في مسارها أسرع بعشرات المرات من قذيفة المدفع؟
وكانت هذه كلها إخفاقات في الحس السليم. لهذا علماء الفيزياء الحديثةلا أشير إليها أبدًا.
والآن دعونا نعود إلى النظرية النسبية الخاصة. تعرف عليها العالم لأول مرة عام 1905 من خلال مقال وقع عليه القليل اسم مشهور- البرت اينشتاين. وكان عمره 26 عامًا فقط في ذلك الوقت.
استنتج أينشتاين من هذه المفارقة افتراضًا بسيطًا ومنطقيًا للغاية: من وجهة نظر مراقب على المنصة، مر وقت أقل في عربة متحركة مما تم قياسه بواسطة ساعة يدك. في العربة، تباطأ مرور الوقت مقارنة بالوقت على المنصة الثابتة.
أشياء مذهلة للغاية تدفقت منطقيا من هذا الافتراض. اتضح أن الشخص الذي يذهب للعمل في الترام، مقارنة بالمشاة الذين يسيرون بنفس الطريقة، لا يوفر الوقت بسبب السرعة فحسب، بل إنه يسير بشكل أبطأ بالنسبة له أيضًا.
ومع ذلك، لا تحاول الحفاظ على الشباب الأبدي بهذه الطريقة: حتى لو أصبحت سائق ترام وقضيت ثلث حياتك في الترام، فمن غير المرجح أن تكسب خلال 30 عامًا أكثر من مليونجزء من الثانية. لكي يصبح المكسب في الوقت ملحوظًا، عليك أن تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء.
اتضح أن الزيادة في سرعة الأجسام تنعكس في كتلتها. كيف سرعة أقربالجسم بسرعة الضوء كلما زادت كتلته. عندما تكون سرعة جسم ما تساوي سرعة الضوء فإن كتلته تساوي ما لا نهاية، أي أكبر من كتلة الأرض والشمس والمجرة وكوننا بأكمله... هذه هي الكتلة التي يمكن أن تتركز في حصاة بسيطة، وتسريعها إلى السرعة
سفيتا!
وهذا يفرض حدًا لا يسمح لأي جسم مادي أن يتطور بسرعة، يساوي السرعةسفيتا. بعد كل شيء، مع نمو الكتلة، يصبح تسريعها أكثر صعوبة. والكتلة اللانهائية لا يمكن تحريكها من مكانها بأي قوة.
ومع ذلك، فقد قدمت الطبيعة استثناءً مهمًا جدًا لهذا القانون لفئة كاملة من الجسيمات. على سبيل المثال، للفوتونات. يمكنهم التحرك بسرعة الضوء. بتعبير أدق، لا يمكنهم التحرك بأي سرعة أخرى. من غير المعقول أن نتخيل فوتونًا ثابتًا.
عندما تكون ثابتة، ليس لديها كتلة. النيوترينوات أيضًا ليس لديها كتلة ساكنة، كما أنها محكوم عليها بالطيران الأبدي غير المنضبط عبر الفضاء بأقصى سرعة ممكنة في كوننا، دون تجاوز الضوء أو التراجع عنه.
أليس صحيحاً أن كل نتيجة من نتائج النظرية النسبية الخاصة التي ذكرناها هي مفاجئة ومتناقضة! وكل منها، بالطبع، يتناقض مع "الفطرة السليمة"!
ولكن هنا ما هو مثير للاهتمام: ليس في شكلها المحدد، ولكن كموقف فلسفي واسع، كل هذه العواقب المذهلة تنبأ بها مؤسسو المادية الجدلية. ماذا تشير هذه النتائج؟ حول الروابط التي تربط الطاقة والكتلة، الكتلة والسرعة، السرعة والوقت، سرعة وطول الجسم المتحرك...
إن اكتشاف أينشتاين للترابط، مثل الأسمنت (مزيد من التفاصيل:)، أو ربط التعزيزات معًا، أو أحجار الأساس، جمع الأشياء والظواهر التي كانت تبدو في السابق مستقلة عن بعضها البعض وخلق الأساس الذي عليه، لأول مرة في تاريخ العلم. بدا من الممكن بناء مبنى متناغم. هذا المبنى هو فكرة عن كيفية عمل كوننا.
لكن أولاً، على الأقل بضع كلمات عن النظرية النسبية العامة، التي أنشأها أيضًا ألبرت أينشتاين.
البرت اينشتاين هذا الاسم هو النظرية العامةالنسبية - لا تتوافق تمامًا مع محتوى النظرية التي تدور حولها سنتحدث. إنه يحدد الترابط بين الفضاء والمادة. يبدو أنه سيكون من الأصح أن نسميها نظرية الزمكان، أو نظرية الجاذبية.
لكن هذا الاسم أصبح متشابكًا جدًا مع نظرية أينشتاين لدرجة أن إثارة مسألة استبداله تبدو الآن غير لائقة للعديد من العلماء.
لقد أثبتت النظرية النسبية العامة الترابط بين المادة والزمان والمكان الذي يحتويها. لقد اتضح أن المكان والزمان لا يمكن تصورهما منفصلين عن المادة فحسب، بل تعتمد خصائصهما أيضًا على المادة التي تملأهما.
نقطة الانطلاق للاستدلال
لذلك لا يسعنا إلا أن نشير نقطة البدايةوتقديم بعض الاستنتاجات الهامة.
في البدايه السفر إلى الفضاءدمرت كارثة غير متوقعة المكتبة ومجموعة الأفلام والمستودعات الأخرى لعقل وذاكرة الأشخاص الذين يطيرون عبر الفضاء. وقد تم نسيان طبيعة الكوكب الأصلي مع مرور القرون. حتى قانون الجاذبية العالمية يُنسى، لأن الصاروخ يطير في الفضاء بين المجرات، حيث لا يشعر به تقريبًا.
ومع ذلك، فإن محركات السفينة تعمل بشكل رائع، وإمدادات الطاقة في البطاريات غير محدودة عمليا. معظمبمرور الوقت، تتحرك السفينة بالقصور الذاتي، واعتاد سكانها على انعدام الوزن. لكن في بعض الأحيان يقومون بتشغيل المحركات وإبطاء أو تسريع حركة السفينة. عندما تشتعل الفوهات النفاثة بلهب عديم اللون في الفراغ وتتحرك السفينة بوتيرة متسارعة، يشعر السكان أن أجسادهم أصبحت ثقيلة، ويضطرون إلى المشي حول السفينة، وليس الطيران على طول الممرات.
والآن تقترب الرحلة من الاكتمال. تطير السفينة إلى أحد النجوم وتقع في مدار الكوكب الأنسب. تخرج سفن الفضاء، وتمشي على التربة المغطاة بالخضرة الطازجة، وتعاني باستمرار من نفس الشعور بالثقل، المألوف منذ أن كانت السفينة تتحرك بوتيرة متسارعة.
لكن الكوكب يتحرك بالتساوي. إنها لا تستطيع الطيران نحوهم تسارع مستمرض 9.8 م/ث2! ولديهم الافتراض الأول بأن مجال الجاذبية (قوة الجاذبية) والتسارع يعطيان نفس التأثير، وربما لهما طبيعة مشتركة.
لم يكن أي من معاصرينا من أبناء الأرض في مثل هذه الرحلة الطويلة، لكن الكثيرين شعروا بظاهرة "الثقل" و"البرق" في أجسادهم. حتى المصعد العادي، عندما يتحرك بوتيرة متسارعة، يخلق هذا الشعور. عندما تنزل تشعر خسارة مفاجئةالوزن، عند الرفع، على العكس من ذلك، تضغط الأرضية على قدميك بقوة أكبر من المعتاد.
ولكن شعور واحد لا يثبت أي شيء. بعد كل شيء، تحاول الأحاسيس إقناعنا بأن الشمس تتحرك عبر السماء حول الأرض الثابتة، وأن جميع النجوم والكواكب تقع على نفس المسافة منا، في السماء، وما إلى ذلك.
لقد أخضع العلماء الأحاسيس اختبار تجريبي. وفكر نيوتن أيضًا في الهوية الغريبة للظاهرتين. حاول أن يمنحهم الخصائص العددية. بعد قياس الجاذبية و، كان مقتنعًا بأن قيمهما كانت دائمًا متساوية تمامًا مع بعضها البعض.
وصنع بندولات النبات الطيار من جميع أنواع المواد: الفضة، الرصاص، الزجاج، الملح، الخشب، الماء، الذهب، الرمل، القمح. وكانت النتيجة نفسها.
مبدأ التكافؤالذي نتحدث عنه هو أساس النظرية النسبية العامة التفسير الحديثالنظرية لم تعد بحاجة لهذا المبدأ. وتخطي الاستنتاجات الرياضية التي تترتب على هذا المبدأ، دعونا ننتقل مباشرة إلى بعض النتائج المترتبة على النظرية النسبية العامة.
التوفر جماهير كبيرةتؤثر المادة بشكل كبير على المساحة المحيطة. إنه يؤدي إلى مثل هذه التغييرات فيه والتي يمكن تعريفها على أنها عدم تجانس الفضاء. تعمل هذه التباينات على توجيه حركة أي كتل تجد نفسها بالقرب من الجسم الجذاب.
وعادة ما يلجأون إلى هذا التشبيه. تخيل لوحة قماشية ممتدة بإحكام على إطار موازٍ لسطح الأرض. ضع وزنًا ثقيلًا عليه. ستكون هذه هي الكتلة الجاذبة الكبيرة لدينا. بالطبع سوف ينحني القماش وينتهي به الأمر في نوع من الاكتئاب. الآن دحرج الكرة على طول هذه اللوحة القماشية بحيث يقع جزء من مسارها بجوار الكتلة الجاذبة. اعتمادا على كيفية إطلاق الكرة، هناك ثلاثة خيارات ممكنة.
- سوف تطير الكرة بعيدًا بدرجة كافية عن الانخفاض الناتج عن انحراف اللوحة القماشية ولن تغير حركتها.
- سوف تلمس الكرة المنخفض، وسوف تنحني خطوط حركتها نحو الكتلة الجاذبة.
- ستقع الكرة في هذه الحفرة ولن تتمكن من الخروج منها وستقوم بدورة أو اثنتين حول الكتلة الجاذبة.
أليس صحيحًا أن الخيار الثالث يجسد بشكل جميل للغاية التقاط نجم أو كوكب لجسم غريب يطير بلا مبالاة في مجال جاذبيته؟
والحالة الثانية هي انحناء مسار جسم يطير بسرعة أكبر من السرعة الممكنةيأسر! الحالة الأولى تشبه الطيران بعيدًا عن النطاق العملي لمجال الجاذبية. نعم، عملي تمامًا، لأن مجال الجاذبية نظريًا لا حدود له.
بالطبع، هذا تشبيه بعيد جدًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه لا يمكن لأحد أن يتخيل حقًا انحرافنا مساحة ثلاثية الأبعاد. فى ماذا المعنى الجسديولا أحد يعرف هذا الانحراف، أو الانحناء، كما يقولون في كثير من الأحيان.
ويترتب على النظرية النسبية العامة أن أي جسم مادي لا يمكنه التحرك في مجال الجاذبية إلا على طول الخطوط المنحنية. فقط على انفراد حالات خاصةيتحول المنحنى إلى خط مستقيم.
شعاع الضوء يطيع أيضًا هذه القاعدة. ففي النهاية، فهو يتكون من فوتونات لها كتلة معينة أثناء الطيران. ويمارس مجال الجاذبية تأثيره عليه، تمامًا كما هو الحال على الجزيء أو الكويكب أو الكوكب.
آخر استنتاج مهمهو أن مجال الجاذبية يغير أيضًا مسار الزمن. بالقرب من كتلة جاذبة كبيرة، في مجال الجاذبية القوي الذي تخلقه، يجب أن يكون مرور الوقت أبطأ من الابتعاد عنه.
كما ترى، فإن النظرية النسبية العامة مليئة بالاستنتاجات المتناقضة التي يمكن أن تقلب أفكارنا حول "الفطرة السليمة" مرة أخرى!
انهيار الجاذبية
دعونا نتحدث عن ظاهرة مذهلة، والتي لها طابع كوني، تدور حول انهيار الجاذبية (الضغط الكارثي). تحدث هذه الظاهرة في مجموعات عملاقةالمادة حيث تصل قوى الجاذبية إلى مقادير هائلة بحيث لا تستطيع أي قوى أخرى موجودة في الطبيعة أن تقاومها.
تذكر معادلة نيوتن الشهيرة: كلما زادت قوة الجاذبية، زادت قوة الجاذبية أقل مربعاالمسافات بين الأجسام الجاذبة. وهكذا، كلما أصبح التكوين المادي أكثر كثافة، كلما صغر حجمه، وكلما زادت قوى الجاذبية بسرعة أكبر، كلما أصبح احتضانها المدمر أكثر حتمية.
هناك تقنية ماكرة تحارب بها الطبيعة ضغط المادة الذي يبدو لا حدود له. للقيام بذلك، فإنه يوقف مرور الوقت في مجال عمل قوى الجاذبية العملاقة، ويبدو أن كتل المادة المقيدة قد تم إيقافها عن كوننا، وتجميدها في نوم خامل غريب.
ربما تم بالفعل اكتشاف أول هذه "الثقوب السوداء" في الفضاء. وفقا لافتراض العلماء السوفييت O. Kh. Guseinov و A. Sh. Novruzova، فإن دلتا الجوزاء -. نجمة مزدوجةمع مكون واحد غير مرئي.
تبلغ كتلة العنصر المرئي 1.8 كتلة شمسية، ويجب أن يكون "رفيقه" غير المرئي أكبر بأربع مرات من العنصر المرئي، وفقًا للحسابات. لكن لا يوجد أي أثر له: من المستحيل رؤية أروع خلق الطبيعة، "الثقب الأسود".
السوفييتي أستاذ عالم K. P. Stanyukovich، كما يقولون، "على طرف القلم"، بحتة الإنشاءات النظريةأظهر أن جزيئات "المادة المجمدة" يمكن أن تكون متنوعة جدًا في الحجم.
- من الممكن أن تتشكل تشكيلاتها العملاقة، على غرار النجوم الزائفة، التي تنبعث منها بشكل مستمر قدر من الطاقة يعادل ما تنبعث منه جميع النجوم البالغ عددها 100 مليار نجم في مجرتنا.
- ومن الممكن حدوث كتل أكثر تواضعا، تعادل بضع كتل شمسية فقط. يمكن أن ينشأ كلا الجسمين من مادة عادية غير نائمة.
- ومن الممكن تكوين فئة مختلفة تمامًا يمكن مقارنتها بالجسيمات الأولية من حيث الكتلة.
لكي تنشأ، يجب أولاً أن تتعرض المادة التي تتكون منها لضغط هائل ويتم دفعها إلى حدود مجال شوارزشيلد - وهو المجال الذي يتوقف فيه الزمن تمامًا بالنسبة لمراقب خارجي. وحتى لو تمت إزالة الضغط بعد ذلك، فإن الجسيمات التي توقف الزمن عنها ستستمر في الوجود بشكل مستقل عن كوننا.
العوالق
العوالق - على الاطلاق فئة خاصةحبيبات. لديهم، وفقا ل K. P. Stanyukovich، للغاية خاصية مثيرة للاهتمام: تحمل المادة في شكلها غير المتغير، كما كانت قبل ملايين ومليارات السنين. وبالنظر داخل العوالق، سنكون قادرين على رؤية المادة كما كانت في لحظة ولادة كوننا. وفقًا للحسابات النظرية، يوجد حوالي 1080 لوحًا بحريًا في الكون، أي ما يقرب من لوح واحد في مكعب من الفضاء يبلغ طول ضلعه 10 سنتيمترات. بالمناسبة، في وقت واحد مع ستانيوكوفيتش و (بشكل مستقل عنه)، تم طرح الفرضية حول العوالق من قبل الأكاديمي M. A. ماركوف فقط ماركوف أعطاهم اسمًا مختلفًا - ماكسيمون.
يمكن للمرء أن يحاول تفسير التحولات المتناقضة أحيانًا للجسيمات الأولية باستخدام الخصائص الخاصة للعوالق. ومن المعروف أنه عندما يصطدم جسيمان، لا تتشكل شظايا أبدًا، بل تنشأ شظايا أخرى الجسيمات الأولية. هذا مذهل حقًا: عالم عاديمن خلال كسر المزهرية، لن نحصل أبدًا على أكواب كاملة أو حتى وريدات. لكن لنفترض أنه في أعماق كل جسيم أولي هناك عوالق مخفية، واحدة أو عدة عوالق، وفي بعض الأحيان عدة عوالق.
في لحظة اصطدام الجزيئات، ينفتح "كيس" العوالق المربوط بإحكام قليلاً، وسوف "تسقط" بعض الجزيئات فيه، وفي المقابل سوف "تخرج" تلك التي نعتبرها قد نشأت أثناء الاصطدام. وفي الوقت نفسه، فإن العوالق، مثل المحاسب الحصيف، ستضمن جميع "قوانين الحفظ" المقبولة في عالم الجسيمات الأولية.
حسنًا، ما علاقة آلية الجاذبية العامة بالأمر؟
"المسؤولة" عن الجاذبية، وفقًا لفرضية K. P. Stanyukovich، هي جزيئات صغيرة، تسمى الجرافيتونات، تنبعث باستمرار من الجزيئات الأولية. الجرافيتونات أصغر بكثير من الأخيرة مثل ذرة من الغبار تتراقص بداخلها شعاع الشمس، أصغر من الكرة الأرضية.
يخضع انبعاث الغرافيتونات لعدد من القوانين. وعلى وجه الخصوص، فإنها تطير بسهولة أكبر في تلك المنطقة من الفضاء. والتي تحتوي على عدد أقل من الجرافيتونات. وهذا يعني أنه إذا كان هناك اثنان في الفضاء الأجرام السماويةكلاهما سوف ينبعث من الغرافيتونات في الغالب "للخارج"، في اتجاهات معاكسة لبعضهما البعض. وهذا يخلق دافعًا يجعل الأجسام تقترب وتجذب بعضها البعض.
تترك الغرافيتونات جزيئاتها الأولية، وتأخذ معها جزءًا من الكتلة. بغض النظر عن مدى صغر حجمها، لا يمكن إلا أن يكون فقدان الكتلة ملحوظًا بمرور الوقت. ولكن هذه المرة ضخمة بشكل لا يمكن تصوره. سوف يستغرق الأمر حوالي 100 مليار سنة حتى تتحول كل المادة الموجودة في الكون إلى مجال جاذبية.
ولكن هل هذا كل شيء؟ وفقًا لـ K. P Stanyukovich، فإن حوالي 95 بالمائة من كتلة المادة مخفية في العوالق ذات الأحجام المختلفة وهي في حالة من النوم الخمول، ولكن بمرور الوقت تنفتح العوالق، وتزداد كمية المادة "العادية".