حقل جاذبية: الفرق بين النسختين

'''حقل الجاذبية''' أو '''مجال جاذبية ''' هو [[نموذج علمي]] يستخدم في [[فيزياء|الفيزياء]] لتفسير وجود [[جاذبية (فيزياء)|جاذبية]]. الجاذبية هي [[قوة]] جاذبة بين [[كتلة|كتلتين]] . وخاصية الجاذبية هي إحدى [[قوة أساسية|القوى الأساسية]] الأربعة المتحكمة في تكوين العالم والكون .وهي [[قوة الجاذبية]] تتعلق [[كتلة|بالكتلة]] فقط وتخص جميع الأجسام ،الأجسام، سواء كانت [[ذرة|ذرات]] أو حبيبات أو كرات بلياردو أو [[كوكب|كواكب]] و[[نجم|نجوم]] . تأثير قوة الجاذبية بين جسمين تعتمد على المسافة بين مركز كتل كل من الجسمين، فيقل تأثيرها كلما زات المسافة بين الجسمين. لهذا نقول أن لكل جسم حقل جاذبية.

بدلا من تجاذب بين جسمين تعتبر [[النسبية العامة]] أن الكتلة تعمل على انحناء [[زمكان|الزمكان]] وهذا الانحناء يحدد مسارها في حقول جاذبية أجسام أخرى ،أخرى، وتظهر لنا تلك الظاهرة في هيئة [[قوة الجاذبية]] . وحسب هذا النموذج يتحرك [[جسم]] بطريقة معينة حسب انحناء الزمكان .

نظرا لأن قوة الجاذبية هي [[قوة أساسية]] في الكون ،الكون، يحاول العلماء الربط بينها مع بقية القوى الطبيعية الأخرى المتحكمة في الكون والمتحكمة في سير الظواهر الطبيعية كلها ،كلها، وهي: [[قوة شديدة]] ، [[قوة كهرومغناطيسية]] ، و[[قوة ضعيفة]].

في [[ميكانيكا كلاسيكية|الميكانيكا التقليدية]] ربما لا يوجد حقل حقيقي، ولكن يستخدم نموذج الحقل لشرح تأثير الجاذبية. ويعرف حقل الجاذبية '''g''' حول جسم [[كتلة|كتلته]] ''M'' بأنه [[متجه|حقل متجه]] يتكون عند كل نقطة من [[متجه]] مؤشرا في اتجاه الجسم . ونحسب مقدار الحقل عند كل نقطة حول الجسم باستخدام [[قانون الجذب العام لنيوتن|قانون الجاذبية الكوني]] لنيوتن ،لنيوتن، وهو يمثل القوة '''لوحدة الكتلة''' (1 كيلوجرام) المؤثرة على أي مادة عند تلك النقطة في المكان .

وترتبط قوة الحقل بطاقة وضع ''Φ'' "وحدة الكتلة " عند كل نقطة في المكان ،المكان، تلك [[طاقة الوضع]] تسمى [[جهد الجاذبية]] gravitational potential.<ref>Dynamics and Relativity, J.R. Forshaw, A.G. Smith, Wiley, 2009, ISBN 978-0-470-01460-8</ref><ref>Encyclopaedia of Physics, R.G. Lerner, G.L. Trigg, 2nd Edition, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005</ref>

وهي تحتوي على ما يسمى "قانون جاوس للجاذبية" . قانون نيوتن للجاذبية وقانون جاوس للجاذبية متعادلان من الوجهة الرياضية والفيزيائية . تلك المعادلات الكلاسيكية هي معادلات تفاضلية لحركة جسم ما في وجود حقل جاذبية ،جاذبية، أي أن حل المعادلة تعطينا وصفا دقيقا لحركة الجسم الذي ندرسه ونعرف كتلته.

هذا معناه أن حقل الجاذبية يؤثر على الكتلة المختارة ''m_j'' كحاصل جمع جميع حقول الجاذبية لجميع الكتل الأخرى ''m_i''، ماعدا الكتلة المختارة نفسها''m_j'' . وتكون "وحدة المتجه" . <math>\mathbf{\hat{R}}_{ij}</math> في الاتجاه {{nowrapبدون لف|'''R'''_''i'' − '''R'''_''j''}}.

حيث '''T''' [[موتر إجهاد-طاقة]]، و'''G''' [[موتر أينشتاين]]، و''c'' [[سرعة الضوء]]. في النسبية العامة تعتمد تلك المعادلات على توزيع المادة والطاقة في الزمكان ،الزمكان، هذا بخلاف جاذبية نيوتن التي تعتمد فقط على توزيع المادة .

إذا طبقنا معادلات نيوتن على حركة جسم يتحرك بسرعة فائقة مقاربة من [[سرعة الضوء]] نجد أنها لا تعطي الإجابة الصحيحة . تنطبق معادلات نيوتن على السرعات البطيئة ،البطيئة، أما عندما تقترب سرعة جسم أو [[جسيم]] من سرعة الضوء فلا تنطبق معادلات نيوتن عليه لوصف حركته وصفا دقيقا . لهذا كان مجهود [[ألبرت أينشتاين]] الذي بدأ دراسة تلك المسائل مع مطلع القرن العشرين وصاغ [[النظرية النسبية الخاصة]] المتعلقة بالسرعات العالية وتأثيراتها في عام 1905 . ثم عمم نتائجه في [[النظرية النسبية العامة]] في عام 1916 حيث صاغها في إطار [[الجاذبية]] وتأثيراتها .

ويتحرك جسم الواقع تحت تأثير الجاذبية بين نقطتين في الزمكان دائما عبر الخط الواصل بينهما الذي يعرفه مترية الزمكان . تطبق في النظرية النسبية الخاصة ما يسمى [[مترية مينكوفيسكي]] في حالة زمكان منبسط ،منبسط، ويعرف [[عنصر مسافة|عنصر المسافة]] كالآتي:

وفيها نجد مربع المسافة المكانية ذات علامة سالبة . وفي النظرية النسبية العامة تنضم إليها معاملات في هيئة [[دالة|دوال]] تعتمد على المكان ،المكان، وهي تختلف بالنسبة لتفاضل المكان وتفاضل الزمن. ويظهر فيها فيها انحناء الزمكان أو ما يسمى انحناء" مترية رايمان ". وعندما نتعامل مع "زمكان منبسط " تكون حركة الجسم في خط مستقيم . أما في حالة انحناء الزمكان فتكون الحركة طبقا لخط [[جيوديسي]] (خط منحني يشبه

انحناء خطوط الطول على سطح الكرة الأرضية ،الأرضية، تصور كائرة تطير من لندن إلى نيويورك فهي تتبع أقصر مسار بين المدينتين ولكن هذا المسار يكون منحنيا كانحناء الأرض.) وتصف معادلات الحقل لأينشتاين انحناء الزمكان ،الزمكان، بحيث تكون الحركة المنتظمة عبر خط [[جيوديسي]] عند حسابها بالإحداثيات المعتادة للمكان والزمان (مثل السقوط الحر ،الحر، منحنى قذيفة الذي يكون في هيئة [[قطع زائد]] ، أو حركة كوكب حول الشمس ،الشمس، ..إلخ .

{{شريط بوابات|فيزياءالفيزياء}}