القوى الأساسية الأربعة الحاكمه للكون

 القوى الأساسية الأربعة الحاكمه للكون

 هي الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة والقوة النووية القوية. وتتحكم هذه القوى في جميع الظواهر الطبيعية التي نشهدها في الكون، وتؤثر في كل شيء بدءًا من حركة الأجسام وانتقال الطاقة وصولًا إلى تفاعلات الذرات والجزيئات.لحظة تفكير في قوانين الطبيعة الحاكمة للكون ولماذا لها هذه القوة لتتحكم في كل شيء بهذا الكون ؟!

هل فكرت يوما لماذا الكون تحكمه القوانين ومامعنى قانون مكتوب كمعادلة وبصيغة رياضية لها هذه القوة لتحكم وتتحكم في كل شيء بهذا الكون ؟!

ولماذا تستجيب أصلا أشياء هذا الكون من ذرات ومواد وكائنات ومجرات لهذا القانون طوعا أو كرها ولقوة تأثيره !

والجواب :

لأن القوة هي من تحكم كل شيء في هذا الكون وتجعله يعمل ومن هذه القوى استنتج العلماء كل قوانين الفيزياء وقوانين الكون اذا قوانين الكون هي قوانين تحكم الكون بالقوة !

فالقوة النووية هي التي تحكم بناء نواة الذرة وتربط مكوناتها من بروتونات ونيوترونات

والقوة الكهرومغناطيسية هي من تحكم بناء الذرة وتربط مكوناتها من خلال التجاذب بين البروتون الموجب والالكترون السالب بالقوة وتمنع هروب وضياع الالكترونات من بناء الذرة وكذلك القوة الكهرومغناطيسية هي من تربط الذرات مع بعضها لتشكيل الجزيئات والمركبات والمواد والكائنات

وقوة الجاذبية الكونية هي من تحكم بناء هذا الكون وتربط مكوناته من أقمار وكواكب ونجوم ومجرات وتجعله كنسيج محكم الصنع ومترابط ومتماسك

تحكمه القوة وبذلك لن تجد شيء صغير في هذا الكون كالذرة أو كبير كالمجرة الا ومحكوم بقانون قوة

والنتيجة :

أن القانون الفيزيائي الذي يحكم عمل الكون في كل ذرة من ذراته وكل مجرة من مجراته وكل كائناته هو ناتج عن فعل وتأثير من القوة 

فالعلماء عندما يقوموا باستنتاج أي قانون في الكون يتم استنتاج ذلك القانون من خلال معرفة القوى المؤثرة في ذلك الشيء

ثم الخروج بقانون حاكم لهذا الشيء بالقوة ولهذا يكون القانون دقيق لأنه يحكم بالقوة 

فالكون تحكمه القوانين والقوانين تحكمها القوى ولهذا الكون محكوم بقانون القوة وبقوة القانون !

ولهذا امر خالق هذا الكون العظيم كونه بما يحتوي من كواكب ونجوم ومجرات وكائنات قال تعالى :

ثُمَّ اسْتَوَىٰ إِلَى السَّمَاءِ وَهِيَ دُخَانٌ فَقَالَ لَهَا وَلِلْأَرْضِ ائْتِيَا طَوْعًا أَوْ كَرْهًا قَالَتَا أَتَيْنَا طَائِعِينَ

صدق الخالق العظيم

فالله خلق القانون من القوة لتتحكم تلك القوة بالكون وتربطه وتمسكه وتمنعه من الانفراط وقال تعالى

ان الله يمسك السماوات والأرض أن تزولا 

فلله القوة جميعا

قوه الجاذبية

 هي القوة التي تجذب الجسم باتجاه مركز الجاذبية. 

ما هى قوه الجاذبيه ؟
الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الكون، إلى جانب الكهرومغناطيسية والقوى النووية الضعيفة والقوية. وعلى الرغم من كونها مهمة بشكل كاف لمنع أقدامنا من الطيران بعيدا عن الأرض، تظل الجاذبية إلى حد كبير لغزا للعلماء.

تفسيرات الجاذبيه عند القدماء

حاول العلماء قديما تقديم تفسيراتهم لسقوط الأشياء على الأرض، فقد فسرها الفيلسوف اليوناني أرسطو، بأن للأجسام ميلا طبيعيا للتحرك نحو مركز الكون الذي كان يعتقد وقتئذ أنه وسط الأرض.

جاذبيه نيوتن

فيما بعد أدرك العالم نيكولا كوبرنيكوس أن مدارات الكواكب في السماء تكون منطقية أكثر إذا كانت الشمس هي مركز النظام الشمسي، وبالتالي تم استبعاد كون الأرض مركزا للكون. ومن ثم قام إسحق نيوتن، عالم الرياضيات والفيزيائي، بتوسيع نطاق رؤى كوبرنيكوس واستنتج أنه عندما تسحب الشمس الكواكب، تمارس جميع الأجسام قوة جذب على بعضها بعضا.

قانون الجاذبية الكونية

وفي أطروحته الشهيرة عام 1687، وصف نيوتن ما يعرف الآن بقانون الجاذبية الكونية، بأنه ينص على أن قوتَيْ التجاذب بين جسمين ماديين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيا مع مربع المسافة بين مركزيهما.

وعادة يتم كتابته كالتالي (F=G×(M1M2)/r2). حيث F هي قوة الجاذبية، وm1 وm2 هما كتلتا الجسمين وr هي المسافة بينهما. وG هي ثابت الجاذبية، ثابت أساسي يجب اكتشاف قيمته من خلال التجربة.

 اسباب وجود الجاذبيه

تنتج هذه القوة عن وجود الكتلة في الجسم، وتتناسب قوة الجاذبية بين جسمين بالكتلة والمسافة بينهما. وبمعنى آخر، كلما زادت الكتلة في الجسم، زادت قوة الجاذبية التي يمارسها على الأجسام الأخرى، وكلما ازدادت المسافة بين الجسمين، قلت قوة الجاذبية بينهما.

تأثير الجاذبية

يؤثر تأثير الجاذبية على الأجسام بطريقة عديدة. فعلى سبيل المثال، تؤثر الجاذبية على حركة الأجسام، حيث تجذب الأجسام نحو المنطقة التي يكون فيها مركز الجاذبية. كما تؤثر الجاذبية على شكل الأجسام، حيث تجعل الأجسام التي تتعرض لجاذبية قوية تتدفق نحو مركز الجاذبية.

تاثير الجاذبية على الظواهر الفيزيائية الأخرى

وتؤثر الجاذبية أيضًا على الظواهر الفيزيائية الأخرى، مثل الأمواج الكهرومغناطيسية، حيث يؤثر الحقل الجاذبي للأجسام الضخمة على مسار الأمواج المنبعثة من المصادر الاخرى حولها

القوة الكهرومغناطيسية 

تحدثنا من قبل عن قوه الجاذبيه وهي أضعف القوى الكونية الأربعة وأكثرها شهرة، فإذا كنت تتساءل ما المثير في القوى التي سنتحدث عنها اليوم، سأجيبك أنها هي التي تسمح لك بقراءة هذا الموضوع الآن، وقراءة موضوع الجاذبية كذلك، فهي المسئولة عن الكهرباء، تلك هي القوى «الكهرومغناطيسية - Electromagnetism».

ما هى القوة الكهرومغناطيسية

هي قوة تؤثر على الجسيمات المشحونة سواءً كانت ثابتة أو متحركة. تدور الإلكترونات حول نواة الذرة بسبب القوة الكهرومغناطيسية. فهي القوة التي تجذب البروتونات الموجبة في النواة بالإلكترونات ذات الشحنة السالبة، التفاعلات الكيميائية كذلك وما تنتجه من مركبات متعددة، تحدث بسبب تلك القوى التي تجذب إلكترونات عنصر ما لذرات عنصر آخر. وهي القوة التي تتفاعل بها الشحنات الكهربائية والتي تتحكم في حركتها وتتأثر بالحقل المغناطيسي. تتبع هذه القوة قوانين محددة تم وصفها بواسطة الفيزيائي البريطاني جيمس كليرك ماكسويل في القرن التاسع عشر. 

وتتضمن هذه القوانين مفهوم الشحنة الكهربائية والحقل الكهربائي والحقل المغناطيسي وتفاعل الشحنات الكهربائية مع الحقل المغناطيسي.

ماذا يربط الكهرباء بالمغناطيس؟
مفهوم القوه الكهرومغناطيسية

لتبسيط مفهوم الكهرومغناطيسية، يمكننا ببساطة تفكيكه، القسم الأول سيكون الكهروستاتيكة، والأخرى نعم كما قد تتوقع هي المغناطيسية، ودعونا نفهم كل واحدة على حدة.

الكهرباء الاستاتيكيه

إذا قمت من قبل بفرك بالون مطاطي مع قميصك الشتوي المكون من الصوف، ستجد أن البالون قد التصق بقميصك فيما يشبه خدعة سحرية مميزة لأطفالك. عليك أن تشكر القوى الكهروستاتيكة على ذلك.

اليه حدوث الشحنات الاستاتيكيه

خلال عملية الفرك تنتقل الإلكترونات من الصوف لتتركز على البالون المحب للإلكترونات، انسحاب الإلكترونات من الصوف يترك الذرات المكون له بشحنة موجبة، والتي تتجاذب مع الشحنات السالبة المرتكزة على البالون، بفضل القوى الكهروستاتيكة.

امثله للقوه الاستاتيكيه المدمره

تظهر القوى الكهروستاتيكة كذلك في أمثلة أقل لطفًا، البرق المخيف ينتج بسبب تراكم الإلكترونات خلال احتكاك الغيوم ببعضها، لتنجذب بقوة تجاه أي جسيم ذو شحنة موجبة، وهو ما قد يكون شجرة أو ناطحة سحاب، أو ربما شخص غير محظوظ.

ما دخل المغناطيس أو المغناطيسية الآن؟

خلال حركة تلك الجسميات المشحونة فإن مجالًا غير مرئي يتكون حولها، وهو ما يعرف بالمجال المغناطيسي، لف سلك نحاسي على مسمار حديدي، ثم قم بتوصيله ببطارية ساعة الحائط خاصتك، قرب منه بعض دبابيس الأوراق، ستنجذب إليه على الفور، يتمتع مسمارك الآن بقوى المغناطيس السحرية، أوقف حركة الإلكترونات بإبعاد البطارية، ليعود المسمار إلى طبيعته الأولى.

دور القوة الكهرومغناطيسية

تلعب القوة الكهرومغناطيسية دورًا هامًا في العديد من الظواهر الفيزيائية، بما في ذلك الحقول الكهرومغناطيسية الذي يتم استخدامها في العديد من التطبيقات التكنولوجية مثل المحركات الكهربائية والمولدات وأنظمة الطاقة الكهربائية. ويمكن تفسير التفاعلات الكهرومغناطيسية من خلال النظرية الكهرومغناطيسية والتي تتضمن القوانين المذكورة سابقًا بالإضافة إلى تطبيقاتها المتعدده بحياتنا

فهم القوى الكهرومغناطيسية 

قديماً كان العلماء يتعاملون مع القوة الكهربية والقوة المغناطيسية على كونهم قوى مختلفة، إلا أن غير ذلك الفيزيائي الاسكتلندي «جايمس كلارك ماكسويل» في عام 1873، حيث استطاع وضع نظرية موحدة للكهرومغناطيسية، تفسر هذه النظرية كيف تتأثر الجسيمات المشحونة بالمجال الكهربي والمجال المغناطيسي معاً. القوه الكهرومغناطيسة أيضًا هى المسؤولة عن تلك الهبة المميزة التي تنير عالمنا، نعم أقصد الضوء! فالضوء هو موجات كهرومغناطيسية تتذبذب في الفراغ، 

صور متعدده من القوى الكهرومغناطيسية

تشمل الموجات الكهرومغناطيسية كذلك، موجات الراديو التي تمكنك من التحدث إلى أصدقائك في الجهة الأخرى من العالم عبر هاتفك الخلوي، بينما ترتاح مستلقياً على أريكتك المريحة.

كما تشمل موجات الميكرويف التي تطهو طعامك، والأشعة السينية التي تمكن طبيبك من تصوير هيكلك العظمي، وتسهل لمسؤول الأمن في المطارات تفحص محتويات حقائبك دون فتحها. من الضوء إلى الكهرباء، للقوى الكهرومغناطيسية الكثير من الفضل علينا،

القوة النووية الضعيفة

 هي إحدى القوى الأربعة الأساسية في الطبيعة، وهي واحدة من القوى المسؤولة عن التفاعلات النووية وتحويل النيوترونات إلى بروتونات أو العكس. يتمثل دور هذه القوة في ربط الكواركات معًا داخل النواة الذرية، وتتميز بأنها تعمل على بعد قصير جداً، وتتراوح مداها من 10^-18 متر إلى 10^-15 متر.

تفاعل القوة النووية الضعيفة

تتفاعل القوة النووية الضعيفة مع الليبتونات (الإلكترونات والنيوترونات) وتتسبب في تحويلاتها إلى أنواع أخرى من الليبتونات، مثل تحويل النيوترون إلى بروتون وإطلاق إلكترون ونيوترينو، أو تحويل البروتون إلى نيوترون وإطلاق إيجابين ونيوترينو. ويعتبر هذا النوع من التفاعلات نوعًا نادرًا نسبياً ويحدث بمعدل قليل في النواة الذرية.

وتتسم القوة النووية الضعيفة بأنها ضعيفة جداً بالمقارنة مع القوة النووية الأخرى، مثل القوة النووية القويه

القوة النووية القوية (Strong nuclear force)

 هي واحدة من القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة، وتعد القوة المسؤولة عن الاتحاد بين البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة. تتميز القوة النووية القوية بأنها القوة الأكثر قوةً بين جميع القوى الأساسية، حيث تكون قويةً بمقدار 10 مرات من القوة الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة.

وظيفه القوة النووية القوية

وتتمثل وظيفة القوة النووية القوية في الحفاظ على النواة مستقرةً، حيث تتماسك البروتونات والنيوترونات بفضل هذه القوة وتتغلب على القوى الكهرومغناطيسية المتنافرة بين البروتونات في النواة.

تعتبر القوة النووية القوية أساسية في العديد من التطبيقات النووية، بما في ذلك صناعة الطاقة النووية والتشخيص الطبي بالأشعة السينية والترميز الحديث للمعلومات.

القوة الكهرومغناطيسية 

هي قوة تتفاعل بين الشحنات الكهربائية المتحركة والمغناطيسية. وهي تتأثر بشدة بالمسافة بين الشحنات والتيارات المتحركة.

قانون لورنتز

تتبع القوة الكهرومغناطيسية قانوناً يُعرف باسم "قانون لورنتز"، والذي يحدد كيفية تأثير الشحنات المتحركة والتيارات على بعضها البعض. يقول القانون بأن قوة الجذب أو الانتزاع بين الشحنات المتحركة تزداد عندما تزداد سرعتها، وتقل عندما تزداد المسافة بينها.

استخدامات القوه الكهرومغناطيسية 

يتم استخدام القوة الكهرومغناطيسية في العديد من التطبيقات، مثل الأجهزة الكهربائية والإلكترونية، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، والمحركات الكهربائية، والمولدات، والتحكم بالروبوتات، والعديد من التطبيقات الأخرى في الفيزياء والهندسة.

تمثيل القوى الأساسية الأربعة رياضيا

 أحد الرموز الأكثر استخدامًا لتمثيل القوى الأساسية الأربعة هو رمز التوازن الأربعي ، والذي يُمثِّل هذه القوى من خلال تقسيم الدائرة إلى أربعة أجزاء متساوية بواسطة خطين متقاطعين. يرمز الخط الأفقي إلى القوة الأفقية ، بينما يرمز الخط الرأسي إلى القوة الرأسية.

ثورة أينشتاين لفهم الجاذبية

وقد أحدث ألبرت أينشتاين، الثورة التالية في فهمنا للجاذبية، حيث أظهرت نظريته في النسبية العامة أن الجاذبية تنشأ من انحناء الزمكان (الزمان-مكان)، مما يعني أنه حتى أشعة الضوء، التي يجب أن تتبع هذا الانحناء، تنحني بواسطة أجسام ضخمة للغاية.

توقعات النسبيه للثقوب السوداء

تم استخدام نظريات أينشتاين للتكهن بوجود الثقوب السوداء، وهي كيانات ذات كتلة كبيرة بحيث لا يمكن حتى للضوء الهروب من أسطحها. لذا، فإنه بالقرب من الثقب الأسود، لم يعد قانون الجذب العام لنيوتن يصف بدقة كيفية تحرك الأجسام، ولكن معادلات أينشتاين لها الأسبقية في ذلك.

اكتشف علماء الفلك منذ ذلك الحين ثقوبا سوداء حقيقية في الفضاء، حتى أنهم تمكنوا من التقاط صورة مفصلة للثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرتنا. وشهدت تلسكوبات أخرى تأثيرات الثقوب السوداء في جميع أنحاء الكون.

تطبيق قانون الجاذبية لنيوتن 

يظل تطبيق قانون الجاذبية لنيوتن على الأجسام الخفيفة للغاية، مثل البشر والخلايا والذرات، نوعا من الحدود غير المدروسة؛ حيث يفترض الباحثون أن مثل هذه الكيانات يجب أن تجتذب بعضها البعض باستخدام نفس قواعد الجاذبية مثل الكواكب والنجوم، ولكن نظرا لضعف الجاذبية، فمن الصعب معرفة ذلك على وجه اليقين. ربما إذا تمكن العلماء من قياس قوى الجاذبية بدقة، سيكون من الممكن فهم الجوانب الخفية للكون.