التابع أربع قوى أساسية في الطبيعة، الجاذبية هي أكثر ما نختبره بشكل مباشر، فهي ما يبقي أقدامنا على الأرض والشمس في السماء. ومع ذلك، ما زلنا غير قادرين على تحديد قوتها بالضبط. منذ الثمانينات، قام العلماء أكثر من عشرة قياسات لحساب القيمة الدقيقة للجاذبية، والعديد من هذه الأرقام تتعارض مع بعضها البعض.
فلماذا يصعب معرفة مدى قوتها جاذبية يكون؟
إحدى المشاكل هي أن الجاذبية ضعيفة. الجاذبية تبدو قوية لأننا نشعر باستمرار بسحب الأرض. لكن قوة الجاذبية بين أي جسمين في الحياة اليومية – أو أي جسمين يمكن وضعهما في مختبر تجريبي – ضعيفة للغاية.
اشترك في النشرة الإخبارية لدينا
(رصيد الصورة: مارلين بيركنز / المستقبل)
اشترك في النشرة الإخبارية لـ Life’s Little Mysteries الأسبوعية للحصول على أحدث الألغاز قبل ظهورها على الإنترنت.
“إنه ضعيف، وعليك قياس ذلك على خلفية مجال الجاذبية الأرضية.” ستيفان شلامينجروقال عالم الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا لايف ساينس. “إذا قمنا بقياس الجاذبية، فيجب علينا استخدام الأشياء اليومية، لأنها هي الوحيدة التي نعرف فيها الكتلة. ما عليك القيام به في المختبر هو استخدام كتلتين متحكم فيهما للغاية، وتقريبهما من بعضهما البعض، وقياس القوة بينهما.”
في دراسة أبريل 2026قام شلامينجر وزملاؤه بتكرار تجربة دقيقة لتحديد قوة الجاذبية وحسبوا قيمة مختلفة عن النتيجة السابقة. لقد استخدموا 13 طنًا (12 طنًا متريًا) من الزئبق لإجراء تجربتهم، ولكن حتى في ذلك الوقت، “كان التغيير في مجال الجاذبية مجرد جزء من المليون من التغيير الذي لدينا هنا من الجاذبية المحلية”، كما قال.
كانت القيمة المقاسة للفريق 6.67387×10-11 م3كجم-1ق-2، والتي كانت أقل بنسبة 0.0235% من النتيجة السابقة – وهو اختلاف بسيط في الحياة اليومية، ولكنه مهم في مجال المقاييس.
كريستيان روثليتنر، عالم فيزياء في المعهد الوطني الألماني للمترولوجيا، شارك في تأليف أ مراجعة شاملة من جميع قياسات الجاذبية مع شلامينجر في عام 2017 ولكنه لم يشارك في الدراسة الجديدة.
قال روثليتنر لموقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يجب تحديد هذه القوة الصغيرة بستة منازل عشرية أو أكثر”. “وهذا يعادل محاولة قياس وزن 7 خلايا بشرية.”
الفيزياء والهندسة وعلم النفس
قد يكون أحد التفسيرات لهذا التناقض في القيم هو أن جميع القياسات غير دقيقة إلى حد أن القيمة الحقيقية تكمن في مكان ما داخلها. لكن كل تجربة تشير إلى هامش صغير من الخطأ، ولا تتداخل هذه النطاقات.
ويعتقد شلامينغر أن هناك ثلاثة أسباب محتملة لذلك.
قال شلامينغر: “لقد استخدمته كاختصار مفيد: إنه PEP: P يشير إلى الفيزياء، وE يشير إلى الهندسة، والحرف P الثاني يشير إلى علم النفس”. “لقد تم فرزها حسب الإثارة.”
وقال إن التفسير الأقل احتمالا هو التفسير الفيزيائي: ربما هناك بعض عناصر الفيزياء التي لم يفهمها العلماء بعد. تماما كما النسبية العامة بعد توسيع فهم العلماء للجاذبية، قد يكون هناك عالم آخر من الفيزياء لم يتم اكتشافه بعد.
يعد نسيج الزمكان مفهومًا أساسيًا في النظرية النسبية العامة، حيث يمكن تشويه هذا النسيج بفعل الجاذبية.
(رصيد الصورة: vchal عبر Shutterstock)
وقال شلامينغر: “أعتقد أن هذا احتمال بعيد، لكن لا ينبغي لنا أن نستبعده”.
ثم هناك التفسير الهندسي: كل تجربة تستخدم إعدادًا مختلفًا قليلًا، مما يؤدي إلى قيم مختلفة. يستخدم البعض ميزان الالتواء، وهو جهاز يستشعر القوى الصغيرة عن طريق قياس التواء ألياف صغيرة. ويستخدم آخرون البندول أو الأجسام التي تسقط حرًا. ولكل نهج مصادره المحتملة للخطأ، ومن الصعب فصل هذه الأخطاء عن إشارة الجاذبية.
وقال روثليتنر: “أنا شخصياً لا أعتقد أن السبب يكمن في الفيزياء، بل في تكنولوجيا القياس”.
الخطأ البشري هو جزء آخر من التفسير الهندسي. وقال روثليتنر: “إن مثل هذه التجربة تتطلب معرفة متخصصة في العديد من مجالات الفيزياء وتكنولوجيا القياس”. “لا يمكنك أن تكون خبيرًا في كل هذه المجالات. هذا النوع من القياس هو في طليعة علم القياس.”
وقال شلامينغر إن الاحتمال الأكثر ترجيحاً يتعلق بعلم النفس.
وقال شلامينجر: “هناك دافع لهؤلاء الأشخاص الذين يقيسون هذه الأرقام ليقدموا قدرًا صغيرًا جدًا من عدم اليقين” – أي هوامش الخطأ – “لأن ذلك يجعلهم مشهورين”. “نظرًا لوجود الضغط، قد تكون الشكوك صغيرة جدًا، ولهذا السبب لا يتفقون مع بعضهم البعض.”
ومع ذلك، في النهاية، قد لا يكون القياس الدقيق للجاذبية مهمًا. نحن نعرف المنتج من G ضرب كتلة الأرض، وهذا يكفي للتطبيقات العملية مثل إطلاق الصواريخ إلى الفضاء. ربما يكون هذا كل ما نحتاجه في الوقت الحالي.
وقال روثليتنر: “إن قيمة ثابت الجاذبية لنيوتن هي بالأحرى محل اهتمام أكاديمي”. “لو كان الأمر مختلفًا، لبذلت الدول جهدًا أكبر بكثير لتحديده بشكل أفضل”.
ومع ذلك، لا يزال شلامينغر يجد الأمر مثيرًا. وقال: “نحن نعيش في مجتمع نعتقد أنه تم اكتشاف كل شيء فيه”. “ولكن إذا نظرت، لا يزال هناك أرض مجهولة. لا تزال هناك مشاكل، وقد تكون المشاكل صغيرة، لكنها لا تزال مشاكل يمكننا حلها والمساهمة فيها ونجدها ساحرة ومثيرة للاهتمام. وهذه واحدة من تلك المشاكل.”
المواضيع
مرتبط
اكتشاف المزيد من موقع مدسن medicine
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
