هل هناك “أعلى” و “أسفل” في الفضاء؟
لطالما استخدم رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية (ISS) انعدام الوزن الظاهر في الفضاء للحصول على القليل من المرح – يطاردون عشاءهم في الهواءو لعب لعبة شد الحبل و تقليد الأبطال الخارقين. ولكن هل هناك “أعلى” و “أسفل” في الفضاء؟ بناءً على تجارب رواد الفضاء ، من السهل التفكير في أن التسميات المعتادة التي نستخدمها لتحديد مواقعنا ، مثل الأعلى والأسفل أو الشمال والجنوب ، لم تعد تنطبق بمجرد مغادرة الأرض.
هذا صحيح من بعض النواحي ، لكن لا يزال من الممكن استخدام التصورات البشرية للمكان والزمان لتوجيه أنفسنا بين النجوم.
تمامًا كما هو الحال على الأرض ، يختبر رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية الجاذبية ، وهي واحدة من أربع قوى أساسية في الكون. وفق سانجانا كيرتس، عالم الفيزياء الفلكية النووية بجامعة شيكاغو ، فإن التفكير السائد بين علماء الفيزياء هو أن “أسفل” هو ببساطة الاتجاه الذي تجذبك فيه الجاذبية، و “أعلى” هو الاتجاه المعاكس. ينبع انعدام الوزن لرواد الفضاء من حقيقة أن محطة الفضاء الدولية والأشخاص الموجودين بداخلها يسقطون بحرية باتجاه مركز الأرض ، وينجرفون “لأسفل” بفعل قوة جاذبية الكوكب. تظل المحطة مرتفعة لأن سرعة المحطة وقوة الطرد المركزي الناتجة عنها تدفعها “لأعلى” أو بعيدًا عن الأرض بسرعة تعادل تقريبًا قوة الجاذبية. يسمى هذا التوازن بمدار مستقر.
قال كورتيس لـ Live Science: “هذا أحد أكثر الأشياء إثارة في الفيزياء ، أن لدينا إطارًا لوصف وفهم الأشياء غير البديهية أو التي لا نستطيع إدراكها”. “قد تكون مصطلحات صعودًا وهبوطًا غامضة ، ولكن في الفيزياء ، يمكنك دائمًا التوصل إلى تعريف ناجح.”
متعلق ب: ماذا يحدث في الفضاء بين المجرات؟
البرت اينشتاين وصف الجاذبية بأنها تشوه نسيج الزمكانولتوضيح هذه النظرية ، غالبًا ما يستخدم العلماء القياس المبسط لملء السرير المشدود. إذا وضعت كرة بولينج على الورقة ، فإن كتلتها تتسبب في غمازة الورقة لأسفل في مركزها. إذا أضفت بعد ذلك قطعة من الرخام ، فسوف تتدحرج باتجاه قاع ذلك الغمازة ، مرسومًا عليها بالجاذبية.
كل كائن له كتلة ينحني الزمكان المستمر. على هذا النحو ، من غير المحتمل أن يكون هناك أي مكان في الكون لا يخضع للجاذبية ، جيسيكا اسكويفيلقال عالم فيزياء الجسيمات في Fermilab في إلينوي لـ Live Science. إذا أسقطت قطعة من الرخام على الخريطة – حتى في الضواحي – فسيتم سحبها من عدة اتجاهات. قالت: “في أي مكان في الفضاء ، ستشعر بالتواء الملاءة ، وهذه الجاذبية هي التي تسبب ذلك”.
بشكل عام ، كلما زاد حجم الجسم ، كان الالتواء أعمق وأقوى قوة السحب ، لكن القرب من مكانك مهم أيضًا. لهذا السبب ، فإن الكوكب الذي تقف عليه – سواء الأرض أو المريخ – سيؤثر دائمًا عليك بأقوى قوة جاذبية. في الوقت نفسه ، يتم رسم الكواكب في نظامنا الشمسي نحو مركز الشمس. وحتى أبعد من ذلك ، فإن الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا يقترب من النظام الشمسي بأكمله. خارج المجرة ، أكبر سحب يكون باتجاه أقرب مجموعة من المجرات.
قال إسكيفيل: “يمكنك التصغير والتصغير ورؤية الأعماق المختلفة لنسيج الزمكان”.
في حين أن الجاذبية قوة أساسية ، لا يزال هناك الكثير مما لا نفهمه عنها. لا يُدرج العلماء الجاذبية في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، على سبيل المثال ، لأن النظرية الرائدة في الجاذبية – عامة أينشتاين نظرية النسبية – أثبت حتى الآن عدم توافقه مع النموذج القياسي. بينما تساعدنا تسميات مثل “أعلى” أو “أسفل” في فهم الكون ، قال إسكيفيل إنها يمكن أن تعيق أحيانًا فهمنا للفيزياء الأساسية.
وقالت: “من أصعب الأشياء في عملي هو محاولة التفكير خارج تلك الثنائيات ، لتخيل مساحة لا يوجد فيها أعلى أو أسفل أو للأمام أو للخلف أو الماضي أو الحاضر”. “هناك هذا الانسياب الجميل الذي يتعين علينا التعامل معه ، وهو أمر صعب حقًا ولكنه أيضًا أحد أكثر أجزاء العمل إمتاعًا.”
