تاريخچه نظريه گرانش

نویسنده: مهندس علیرضا وفا– کارشناس ارشد مهندسی فضایی

گرانش، نيروی غالب در شکل گيری جهان و حرکت اجرام سماوی است. اين نيروی دوربرد که با سرعت نور در خلاء منتشر می شود بر حرکت، تشکيل و تکوين ساختارهای گوناگون کيهان تسلط داشته و سرانجام کيهان، بزرگ مقياسترين ساختار شناخته شده، به ميزان جرم موجود در جهان و برهمکنش گرانشی جرم وابسته است. در ذهن بسیاری از ما، زمانیکه نام گرانش می آید، تنها اسم دو دانشند بزرگ یعنی نیوتن و اینشتین نقش می بندد ولی در حقیقت تفکر بشر در درک این نیروی اسرار آمیز راهی طولانی را پیموده است.
حتي پتولمي (100-178 ق.م) در بیش از دو هزار سال قبل، درك مبهمي از نيرويي داشت كه به سوي مركز زمين گرايش دارد. به اعتقاد او، اين نيرو نه تنها اجسام را در سطح خود نگه مي دارد، بلكه به نحوي موجب نظم جهان نيز مي شود.

براهماگوپتا(598-668م) كه پيرو نظريه خورشيد مركزي در منظومه شمسي بود، اولين شخصي بود كه گرانش را به عنوان نيروي جاذبه شناخت. او توصيف كرد كه اجسام به سوي زمين سقوط مي كنند زيرا طبيعتِ كره زمين جذب اجسام است همچنانكه طبيعت آب جاري شدن است. اصطلاحي كه او براي گرانش بكار مي برد تقريباً همان معني جاذبه را مي دهد .
يوهانس كپلر(1630-1571) اخترشناس دانمارکی، دريافت كه سيارات در مدارهاي خود تحت تاثير نيرويي حركت مي كنند كه خوشيد به آنان اعمال مي كند، اما براي بيان دقيق از طبيعت اين نيرو ، نه قانون حركت در آن زمان به اندازه كافي توسعه يافته بود و نه نظريه كپلر در مورد اين نيرو به قدر كافي روشن و واضح بود. كريستين هويگنس و رابرت هوك، معاصرين نيوتن، مشاهده كردند كه قانون سوم كپلر تلويحاً از نيرويي سخن مي گويد كه متناسب با عكس مجذور فاصله است.
پيشرفت تصور ذهني نيوتن اين بود كه به گونه اي درك نمايد كه همان نيرويي كه باعث مي شود تا سنگ پرتاب شده به سمت بالا به سوي زمين بازگردد، سيارات را نيز در مدار خودشان حول خورشيد و ماه را در مدار خود حول زمين نگه مي دارد. نيوتن در پی بردن به درك مفهوم گرانش از زحمات و آزمایشات دانشمندان قبل از خود خصوصاً کپلر وگالیله استفاده کرد.

در حقیقت “قانون جهاني گرانش نيوتن” كه اولين بيان رياضي گرانش بود در كتاب اصول وي در سال 1687 منتشر گرديد.

قانون جهانی گرانش نيوتن تا جايگزيني نظريه نسبیت عام اینشتین در اوایل قرن بیستم به عنوان نظریه استانداردِ گرانش باقي ماند. ديدگاه نظريه نسبيت عام به گرانش نه بصورت يك نيرو، بلكه تغيير در انحناي فضا زمان است و تغييرات در هندسه چهاربعدي فضا زمان تنها در سرعت هاي بسيار زياد يا ميدانهاي گرانشي بسيار قوي رخ مي نماياند. از اين نظر به دليل اينكه اثرات نسبیتی در سرعتهاي بسيار كمتر از سرعت نور مشهود نيست، نظریه جهانی گرانش نیوتن به قدر کافی برای محاسبات مربوط به میدانهای گرانشی ضعیف همچون حركت آونگها، ماهواره ها، پرتابگرها و … در حوالی زمین و سیارات منظومه شمسی دقيق مي باشد.