هل يمتد تأثير الجاذبية للأبد ؟

الجواب لا. القوة الجاذبة المسماة الجاذبية لا تمتد إلى ما وراء مجموعات المجرات. إذا نظرت إلى قانون الجاذبية الشاملة لنيوتن ، فإنك ترى أن قوة الجاذبية على كتلة واحدة بسبب كتلة أخرى تعتمد على فصلها طبقاً للاعتماد 1 / r2. كلما ابتعدت عن جسم ثقافي مثل الشمس أو الأرض (أي كلما زادت المسافة بينكما) ، يضعف تأثيرها الجاذبي عليك ولكن لا يذهب بعيداً. على الأقل وفقا لقانون الجاذبية لنيوتن. ومع ذلك ، قانون نيوتن للجاذبية خطأ.

إن نظرية الجاذبية الصحيحة هي في الحقيقة ليست قانون نيوتن ، ولكن نظرية آينشتاين العامة للنسبية مع الثابت الكوني. النسبية العامة تصف كيف أن الجاذبية ليست في الحقيقة قوة كلاسيكية مباشرة. بدلا من ذلك ، فإن التأثير الذي نسميه بالجاذبية هو ببساطة كيفية تحرك الأشياء في الزمكان الذي هو في حد ذاته منحني. كتلة مثل الشمس لا تطلق خطوط مجال قوة الجاذبية. بدلاً من ذلك ، تقوم الكتلة بإزاحة المكان والزمان ، وعندما يسافر جسم ما في خط مستقيم خلال مسافة فضائية مشوهة ، يبدو أن الجسم يتحرك بواسطة القوة. النسبية العامة أكثر من مجرد شرح الجاذبية التقليدية. كما يشرح طرقًا أخرى يتصرف بها الزمكان. يعتمد سلوك الزمكان على مقدار الكتلة والطاقة الموجودة ، وكيفية توزيعها ، وكيف تتحرك.

على مقياس مجموعات المجرات والأصغر ، يوجد ما يكفي من الكتلة المحلية لجعل عمل الزمكان يشبه الجاذبية التقليدية. بمعنى آخر ، على ميزان النمل والشلالات والبشر والكواكب والأنظمة الشمسية والمجرات ومجموعات المجرات ، يتصرف الزمكان بطريقة تجعل كتلة واحدة تجذب كتلة أخرى. على هذه المقاييس ، تستعيد النسبية العامة تقريباً قانون الجاذبية النيوتوني الأقدم والأقل دقة. (حتى في هذه المقاييس ، هناك اختلافات قابلة للقياس بين التنبؤات الخاطئة لقانون نيوتن والتنبؤات الصحيحة للنسبية العامة ، لكن الاختلافات عادة ما تكون صغيرة جدًا بحيث تحتاج إلى أجهزة حساسة لاكتشافها). المقاييس التي نهتم بها في حياتنا اليومية ، الأفعال الزمكانية في الغالب مثل الجاذبية الجيدة القديمة.

في المقاييس الأكبر من مجموعات المجرات ، فإن كتلة النجوم والكواكب والأقمار والغبار الفضائي تصبح متناثرة للغاية وغير مترجمة في المتوسط ​​لجعل الفضاء الزماني يستمر في العمل مثل الجاذبية التقليدية. على هذه المقاييس ، يبدو الفضاء الزماني في الغالب فارغًا وغالبًا ما يكون موحدًا وغالبًا مسطحًا. حسب النسبية العامة مع الثابت الكوني ، فإن مجرتين بعيدتين في مثل هذا الزمكان لم تعد تتحرك نحو بعضها البعض. يبتعدون عن بعضهم البعض. ليس الأمر أن المجرتين تتنافسان بشكل نشط. بدلا من ذلك ، فإن طبيعة الزمكان هي عندما تكون في الغالب فارغة وموحدة ومسطحة ، فإنها تتوسع. يتم إنشاء فضاء جديد باستمرار بين المجرات البعيدة ، بحيث تتزايد باستمرار المسافة بين المجرات في مجموعات المجرات المختلفة. وعلاوة على ذلك ، فإن طبيعة الزمكان هي على هذا النحو ، وعلى نطاق واسع ، فإن هذا التوسع يتسارع بمرور الوقت. فالمجرات في مجموعات مختلفة لا تتحرك فقط في مكان أبعد ، بل إنها تتحرك أبعد من الأخرى بمعدل متزايد. يدعى العلماء هذا السلوك من الزمكان على نطاق الآلهة من قبل أسماء “التوسع الكوني” أو “التوسع متري”. تم تأكيد التوسع الكوني تجريبياً عدة مرات باستخدام العديد من الطرق المختلفة. المفهوم الرئيسي لمناقشتنا هنا هو أن التوسع المتسارع للكون هو خاصية فطرية للفضاء نفسه على مقاييس لم يعد فيها الزمكان يعمل مثل الجاذبية التقليدية.

باختصار ، يمتد تأثير الجاذبية إلى حافة كل مجموعة جاذبية فقط. أبعد من ذلك ، لم يعد الفضاء الزماري يتصرف مثل الجاذبية. ليس الأمر أن جذب الجاذبية لنجم ما يجعله ضعيفًا إلى درجة لا يمكن ملاحظتها عند مغادرة مجموعة المجرات. بدلا من ذلك ، يذهب جذب الجاذبية بعيدا تماما خارج مجموعة المجرة. هناك مطرقة في النظام الشمسي تاخذ راحة بالنسبة للشمس تسقط نحو الشمس. مطرقة تم إطلاقها عند الراحة في مجرة ​​مختلفة ولكن في نفس المجموعة المجرة حيث تتحرك شمسنا أيضًا نحو الشمس (بالإضافة إلى التحرك نحو الكتل الأخرى الأقرب). في المقابل ، لا تتحرك مطرقة في مجموعة مجرة ​​مختلفة نحو شمسنا على الإطلاق. إنها تبتعد عن شمسنا ، وهي تتحرك بسرعة متسارعة. في الواقع ، تحرك المطرقة البعيدة المفترضة بعيدًا عن مجموعة المجرة بأكملها بمعدل متزايد. إن الفضاء الزماني ببساطة لا يتصرف على الإطلاق مثل الجاذبية الجذابة على المقاييس الكونية. لهذا السبب ، لا تمتد الجاذبية بشكل جوهري إلى ما وراء مجموعات المجرات المرتبطة بالجاذبية