أربع قوى كونية رئيسة تهيمن على كل ذرة من ذرات الكون

[ميمو]

انا : ميمو

ليس الإنسان فحسب، وليس كوكب الأرض وحده، بل إن جميع المخلوقات التي تعيش في هذا الكون من كائنات حية وغير حية تتعرض لتأثير أربع قوى كونية رئيسة.

كل ذرة من ذرات هذا الكون اللامتناهي تتعرض لتأثير هذه القوى الأربعة المسيطرة. هذه القوى الأربعة هي السبب الرئيسي وراء وجودنا وبقاء الكون بصورته الحالية، ولو انعدمت إحداها لفني هذا الكون في لحظات.

قوة الجاذبية

قوة الجاذبية هي القوة الوحيدة من القوى الأربعة التي يمكننا الشعور بها.

على سطح الأرض يشعر كل منا بتأثير هذه القوة نتيجة جذب الأرض لأجسادنا وعدم قدرتنا على القفز إلى لبضعة سنتيمترات فقط فوق سطح الأرض، وهذه تسمى الجاذبية الأرضية وهي أحد أنواع قوى الجاذبية.

كل جرم من الأجرام السماوية، بل إن كل جسم وكائن يؤثر بقوة جاذبية على الأجسام المحيطة به ويتأثر هو أيضًا بقوى الجاذبية الخاصة بالأجسام من حوله.

الفيزياء تخبرنا بأن الإنسان عندما يقفز من مسافة مرتفعة باتجاه حمام سباحة فإن الأرض تجذبه نحوها بقوة معينة كما يجذب الإنسان الأرض نحوه بقوة جاذبية أخرى، لكن نتيجة الفرق الشاسع بين كتلة الإنسان وكتلة الكرة الأرضية فإن تأثير جسم الإنسان على الأرض يكاد يكون منعدمًا.

عند جلوسك على مكتبك فإن الكرسي الذي تجلس عليه والمكتب نفسه يتجاذبان تجاه بعضهما البعض لكن قيمة هذا التجاذب ضئيلة جدًا ولا تؤثر على حياتنا اليومية.

قوة الجاذبية هي القوة الأضعف بين القوى الأربعة وتظهر بوضوح بين الأجرام السماوية العملاقة، كما يمكن ملاحظتها أيضًا من تأثير القمر على مياه البحار والمحيطات فيما يعرف بظاهرة المد والجزر.

من هنا فعلينا أن نعلم أن قوة الجاذبية هي أحد الأسباب الرئيسة وراء تماسك الكواكب والنجوم في مداراتها الحالية عبر الكون. كما أن هذه القوة كانت هي السبب وراء اكتشاف بعض الكواكب في مجموعتنا الشمسية مثل كوكب نبتون الذي علم العلماء بوجوده قبل حتى رؤيته لاكتشافهم وجود شذوذ في مدار كوكب أورانوس، وهو ما يؤكد وجود جرم سماوي يؤثر بقوة جاذبيته على أورانوس.

هذه القوة عبر عنها العالم الفيزيائي إسحق نيوتن رياضيًّا عبر قانون نيوتن للجاذبية والذي ينص على أن قوة الجاذبية بين جسمين تتناسب طرديًّا مع كتلة الجسمين المتجاذبين وعكسيًّا مع مربع المسافة بينهما.

ماذا لو لم تكن هذه القوة موجودة؟ ببساطة، لانهارت المجرات والمجموعات الشمسية وتصادمت الكواكب والنجوم مع بعضها البعض.





القوة الكهرومغناطيسية

هذه القوة هي المسئولة عن تجاذب الأجسام ذات الشحنات المختلفة، وتنافر الأجسام ذات الشحنات المتشابهة.

إذا كانت قوة الجاذبية تظهر بوضوح على مستوى الأجرام العملاقة، فإن القوة الكهرومغناطيسية تظهر بوضوح على مستوى الذرات.

من المعروف أن الذرة تتكون من نواة مركزية تحمل شحنة موجبة نتيجة وجود البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات متعادلة الشحنة تدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة.

وعلى الرغم من أن مدار الإلكترونات حول النواة تشبه مدارات الكواكب حول النجوم، إلا أن قوة الجاذبية هنا ليس لها أي تأثير يذكر خصوصًا وأن القوة الكهرومغناطيسية أكبر من قوة الجاذبية في تأثيرها بمقدار تريليون تريليون تريليون مرة (عشرة مرفوعة للأس 36).

معنى هذا أن الإلكترونات والنواة يؤثران على بعضهما البعض بقوتين: الأولى هي قوة الجاذبية، والثانية هي القوة الكهرومغناطيسية. لكن قوة الجاذبية ضئيلة جدًا إلى الحد الذي نقول عنها إنها منعدمة تقريبًا.

يمكن توضيح هذا الفرق بتجربة عملية بسيطة. قم برمي مسمارًا صغيرًا في الهواء. ستلاحظ أنه يسقط لأسفل نتيجة تأثير قوة الجاذبية الأرضية عليه حتى يستقر على سطح الأرض. لكن ماذا لو قمت بتقريب مغناطيس إليه؟ بالطبع ستلاحظ انجذاب المسمار إلى المغناطيس سريعًا؛ مما يدل على أن القوة الكهرومغناطيسية أعلى من قوة الجاذبية.

ماذا لو لم تكن هذه القوة موجودة؟ لانهار النظام الذري لجميع ذرات الكون وبالتالي يتلاشى الكون.





القوة النووية الكبرى

طبقًا لتأثير القوة الكهرومغناطيسية فإنه من المفترض للبروتونات الموجودة داخل النواة أن تتنافر وبالتالي تنهار النواة، ولكن هذا لا يحدث. هذا الأمر يثير سؤالًا هامًا، كيف للبروتونات أن تظل متلاصقة داخل النواة رغم أنها متشابهة الشحنة؟

يوجد قوة أخرى مهيمنة على النواة تسمى القوة النووية الكبرى، هذه القوة هي المسئولة عن تماسك البروتونات مع بعضها البعض داخل النواة. وبالطبع فإن تأثير هذه القوة سيكون أكبر من القوة الكهرومغناطيسية حيث إن القوة النووية الكبرة تزيد بمقدار 100 ضعف عن القوة الكهرومغناطيسية.

ويرجع عدم شعورنا بالقوة النووية الكبرى رغم ضخامتها إلى أن نطاق تأثيرها يكون محدودًا بالأبعاد الجزئية الخاصة بالنواة فقط.

وجدير بالذكر أن الطاقة النووية التي يولدها العلماء في المفاعلات النووية ناتجة عن تحرير بعض من هذه القوة النووية الكبرى من ذرة اليورانيوم التي تحتوي على 92 بروتونًا متماسكًا داخل النواة بطاقة هائلة. كل ما يفعله العلماء في المفاعلات النووية هو عملية تسمى الانشطار النووي، حيث يقومون بشطر النواة إلى نواتين جديدتين كل منهما يحتوي على عدد من البروتونات. ونتيجة عملية الانشطار هذه ينطلق جزء من القوة النووية الكبرى في صورة طاقة نووية وإشعاعات هائلة.

ماذا لو أن هذه القوة ليست موجودة؟ لتنافرت البروتونات وانهارت جميع الذرات، ولم يكن ليبقى سوى ذرات غاز الهيدروجين لأنه يحتوي على بروتون واحد.





القوة النووية الصغرى

هذه القوة هي المسئولة عن حدوث نشاط إشعاعي لبعض عناصر الذرة.

المثال الأبسط لتوضيح هذه القوة يتمثل في حدوث تفكك لجسيم النيوترون المتعادل في نواة بعض العناصر المشعة ليتحول إلى بروتون وإلكترون وجسيم ثالث يسمى النيوترون المضاد. تقوم النواة بالاحتفاظ بالبروتون وتطلق الإلكترون والنيوترون المضاد في صورة أشعة.

القوة النووية الكبرى أقوى من القوة النووية الصغرى بمقدار ألف تريليون تريليون (عشرة مرفوعة للأس 25).

ماذا يحدث لو لم تكن هذه القوة موجودة؟ لاختل النظام الذري للعناصر وتلاشت بعضها.





________

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك