ايزاک نيوتن نظريه جاذبه را در سال 1689 نوشت، و معادلات او تا همين امروز براي پرتاب کاوشگرها به کرانه هاي دوردست منظومه شمسي به کار گرفته مي شود.
پس درک ما از جاذبه ممکن است دچار چه اشکالي باشد؟
نظريه نيوتن اشکالاتي دارد. اين نظريه مدار تير، نزديک ترين سياره به خورشيد، را درست توضيح نمي دهد و همانطور که نيوتن به خوبي مي دانست اين نظريه چيزي درباره اينکه نيروي جاذبه چه هست به ما نمي گويد. 200 سال طول کشيد تا نابغه ديگري به نام آلبرت اينشتين با نظريه اي عميق تر ظاهر شود. نظريه نسبيت عام اينشتين نيروهايي که ما به صورت قوه جاذبه مي بينيم را ناشي از انحناي فضا و زمان (يا دقيقتر بگوييم "فضا-زمان") در اثر اجرام سنگين مانند زمين و خورشيد مي داند.
نظريه پيشرفته تر
اين مفهومي عجيب است، اما بسياري از ما هر روز وقتي در اتومبيل مي نشينيم و سيستم موقعيت ياب ماهواره اي را روشن مي کنيم درحال استفاده از نظريه اينشتين هستيم. حيرت انگيز است که بايد اين واقعيت که زمين زمان را خم مي کند در محاسبات وارد شود، وگرنه ماهواره هاي موقعيت ياب هر روز 11 کيلومتر از سر جاي خود سر خواهند خورد. نظريه اينشتين به زيبايي مدار تير و پديده هاي خيلي پيچيده تر در کيهان را پيش بيني مي کند.
شايد سخت ترين آزمون براي نظريه اينشتين در قالب تپ اخترهاي (پالسار) دوقلو ظاهر شود: دو ستاره با جرمي معادل خورشيد اما فشرده شده در ابعاد يک شهر که هر ثانيه هزاران بار دور يکديگر مي گردند.
رصدخانه ليگو به دنبال مشاهده آثار امواج جاذبه است
نظريه نسبيت پيش بيني مي کند که اين ستاره هاي عجيب همزمان با آزاد کردن انرژي به شکل امواج گرانشي، بايد در حرکتي مارپيچي به سوي يکديگر بچرخند.
تغييرات مشاهده شده در رقص شديد تپ اخترهاي دوقلو دقيقا همانقدر است که اينشتين با نظريه اش پيش بيني مي کند، اما امواج گرانشي هنوز ديده نشده است. يافتن امواج گرانشي وظيفه اي است که به رصدخانه هاي "ليگو" (Ligo) در نزديکي شهرهاي سياتل و نيواورلئان سپرده شده است.امواج گرانشي چنانچه توسط اينشتين پيش بيني شده يکي از عجيب ترين پديده هاي طبيعت است.
اين هم جواب نخواهد داد
امواج جاذبه اگر وجود داشته باشند همين حالا که داريد اين گزارش را مي خوانيد درحال حرکت از ميان بدن شما هستند، ساعتتان را سريع و کند مي کنند، سرتان را کش مي دهند يا فشرده مي کنند، اما خوشبختانه به ميزاني کمتر از يک ذره تشکيل دهنده اتم. به همين دليل احساسشان نمي کنيد اما خارق العاده اينکه ليگو ممکن است تاثير آنها را مشاهده کند. رصد امواج گرانشي موفقيت چشمگير ديگري براي اينشتين خواهد بود اما حتي اين نيز فيزيکدان هايي مثل من را راضي نمي کند.
به خاطر اينکه ما مي دانيم مکان هايي در جهان هست که حتي نظريه اينشتين در آنها جواب نخواهد داد. در قلب سياهچاله ها، يعني خورشيدهاي عظيمي که فروپاشيده اند و به نقطه اي با چگالي بي نهايت بدل شده اند، اينشتين ناکام خواهد ماند. و حتي حياتي تر اينکه، در آغاز زمان يعني هنگام انفجار بزرگ (Big Bang) تصوير اينشتين از فضا و زمان ديگر کفايت نمي کند. بنابراين ما فيزيکدان ها با يک مشکل عميق روبرو هستيم. اگر واقعا بخواهيم درک کنيم که جهان چگونه و حتي چرا شروع شد، آنوقت بايد بدانيم که فضا و زمان در آن لحظه آغازين چگونه بود.
چنين نظريه اي اگر وجود داشته باشد آنچيزي خواهد بود که به نظريه کوانتوم جاذبه معروف است. نظريه اي که از اينشتين پيشي مي گيرد و نه تنها در عالم سيارات، ستاره ها و کهکشان ها جواب مي دهد، بلکه همچنين در جهان اتمي سياهچاله ها و در لحظه آغاز جهان نيز کار مي کند. و اين هدف نهايي علم فيزيک در قرن 21 خواهد بود.
تصاوير زيبا و مرتبط با اين مقاله