چرا گرانش اجسام را به سمت پایین می‌کشد؟

مجله علمی ایلیاد - گرانش چیزی است که باعث می‌شود جرم و انرژی به سمت یکدیگر جذب شوند. به دلیل وجود گرانش است که سیب بر روی زمین سقوط می‌کند و سیاره‌ها به دور ستاره‌ها می‌گردند. آهن‌ربا برخی از فلزات را به سمت خود جذب می‌کند، ولی در عین حال می‌تواند آهن‌رباهای دیگر را از خود دفع کند. با این وجود چرا گرانش همیشه به صورت کشش گرانشی احساس می‌شود؟

در سال ۱۹۱۵، «آلبرت اینشتین» تئوری نسبیت عام خود را منتشر کرد و پاسخ‌های مربوط به گرانش را ارائه کرد. دلیل اینکه گرانش باعث کشیده شدن اجسام به سمت زمین می‌شود، این است که همه‌ی اجسامی که جرم دارند، مانند زمین، باعث ایجاد انحنا در فضا-زمان می‌شوند. این انحنا همان چیزی است که به عنوان گرانش احساس می‌شود.

قبل از اینکه وارد دنیای پیچیده‌ی گرانش شوید، باید فضا-زمان را درک کنید. فضا-زمان همان چیزی است که از اسم آن برمی‌آید؛ سه بُعد فضا شامل طول و عرض و ارتفاع و بُعد چهارم که زمان است. با استفاده از ریاضیات دقیق، اینشتین اولین شخصی بود که دریافت قوانین فیزیک در جهانی که فضا و زمان در یکدیگر ادغام شده باشند، عمل می‌کند. معنی این حقیقت این است که فضا و زمان با یکدیگر مرتبط هستند و اگر بتوانید با سرعت بالا در فضا حرکت کنید، سرعت گذر زمان برای شما به نسبت کسی که سرعت کمتری دارد، کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل فضانوردانی که با سرعت زیاد در فضا حرکت می‌کنند، نسبت به کسانی که روی زمین هستند با سرعت کمتری پیر می‌شوند.

به خاطر داشته باشید که گرانش به معنی کشش اجسام به سمت یکدیگر است و دلیل آن انحنا در فضا-زمان است. زمانی که اینشتین تئوری نسبیت عام را مطرح کرد، در واقع نشان داد که اجسام موجود در جهان می‌توانند باعث انحنای فضا-زمان شوند. اجسام در فیزیک شامل جرم و انرژی است.

از آنجا که مغز انسان دنیا را به صورت سه بُعدی تصور می‌کند، تصور بُعد چهارم در فضا-زمان واقعاً سخت است. برای اینکه تصور بُعد چهارم راحت‌تر شود، سطح یک ترامپولین را در نظر بگیرید. اگر چیزی روی آن وجود نداشته باشد، سطح ترامپولین صاف است، ولی اگر کسی روی آن بایستد، کش می‌آید و حالت دره در آن ایجاد می‌شود. اگر در این حالت یک توپ در هر نقطه از سطح ترامپولین قرار داده شود به سمت محل ایستادن فرد روی آن می‌رود. این مثال نمونه‌ی دوبعدی نحوه‌ی عملکرد فضا-زمان است. جرم انسان باعث کش آمدن ترامپولین می‌شود و باعث به‌وجود آمدن گرانش می‌شود و این گرانش باعث کشش توپ به نقطه‌ی کش آمده می‌شود. گرانش اجرام سنگین مانند زمین نیز همین گونه عمل می‌کند و همه چیز را به سمت خودش می‌کشد.

از آنجا که فضا و زمان با یکدیگر مرتبط هستند، اجرام سنگین قابلیت کش آوردن زمان را نیز دارند. در مورد ترامپولین هر چقدر فرد ایستاده روی آن سنگین‌تر باشد، شدت کشش توپ بیشتر می‌شود. به همین دلیل است که اجرام سنگین‌تری مانند خورشید و سیاه‌چاله‌ها دارای گرانش قوی‌تر از زمین هستند.

اکنون فرض کنید یک نفر زیر ترامپولین برود و آن‌را به سمت بیرون فشار دهد. در این وضعیت توپی که روی ترامپولین قرار داده شده است، به سمت بیرون حرکت می‌کند. این حالت را نمی‌توان «چاه گرانش» دانست، بلکه «تپه‌ی گرانشی» است. تا جایی که دانشمندان می‌دانند، اجسام در دنیا فقط چاه گرانشی می‌سازند. به همین دلیل گرانش همیشه باعث می‌شود که اجسام به سمت زمین و دیگر اجرام بزرگ کشیده شوند.