القوى الأساسية الأربعة التي تتحكم في حياتنا ووجودنا وكوننا هذا بشكل عام

بعد توقفنا في كتابة المقالات اليومية بسبب ضعف صبيب الأنترنيت…إلا ان ذلك لم يمنعنا في مواصلة هذه المهمة …سنتحدث في مقالة اليوم عن القوى الأساسية الأربعة  المتحكمة في حياتنتا وكوننا هذا بشكل عام ، فإن كنت عزيزي القارئ ترغب في معرفة شيء عن  هذه القوى الأساسية الأربعة التي تتحكم في حياتنا ووجودنا، أصلها ووظيفتها وأهميتها وتأثيرها علينا، والضبط المذهل لمقاديرها، والتناسب المدهش في ما بينها، فهيا بنا معا في جولة سريعة خلال السطور التالية، نحاول فيها التعرف على هذه االقوى الأساسية :

كشف الفيزيائيون عن أربعة قوى أساسية في الكون ، تؤثر في كل ذرة من ذرات هذا الكون، بما فيها ذرات أجسامنا، ولكننا لا نشعر بشكل مباشر إلا بواحدة منها،مع أن أهمية هذه القوى لا تقل عن أهمية الهواء الذي نتنفسه، والماء الذي نشربه، والطعام الذي نأكله لحياتنا، بل لوجودنا، فلولاها لما وجدنا، بل لما وجد الكون كله على صورته الحالية.

 وأول القوى هي قوى الجاذبيّة  وهي القوة التي نشعر بها جميعا والتي من آثارها أنها تجذبنا وتجذب كل الأجسام من حولنا نحو الأرض، والتي بسببها تكون لنا أوزان.

وقد قلنا “الجاذبية” ولم نقل “الجاذبية الأرضية”، لأن الجاذبية الأرضية حالة واحدة من قوة شاملة عامة، فكل أجرام الكون تتجاذب فيما بينها، إن الحاسوب الذي تنظر إليه الآن، والقلم الذي بجواره يتجاذبان، ولكن قوة الجاذبية بينهما ضعيفة جداً لا تكاد تؤثر عمليا بأي منهما ولا يمكن ملاحظتها، لأنها متناسبة مع كتلة الأجسام المتجاذبة ومتناسبة عكسيًّا مع المسافة التي تفصل بينها (  قانون نيوتن للجاذبيّة أو ما يعرف بقانون التجاذب الكوني ). هذا يعني أنّه كلّما زادت كتلة الأجسام المتجاذبة، كلّما زادت قوّة الجاذبيّة بينها.. وكلّما زادت المسافة بين الأجسام المتجاذبة، كلّما قلّت قوّة الجاذبيّة بينها. أما قوى الجاذبيّة بين الذرّات والجسيمات دون الذريّة فهي صغيرة جدًّا (لأنّ كتلة هذه الأجسام صغيرة جدًّا)، ولهذا عادة ما يتمّ تجاهلها على المستوى الذرّي. ذلك أن الجاذبية هي القوة الأضعف بين القوى التي نتحدث عنها، الأضعف؟! نعم الأضعف رغم أنها هي أكثر القوى التي نشعر بها وتؤثر فينا. وسبب قوة تأثيرها علينا نحن سكان هذا الكوكب ، هو قيمتها الكبيرة الناتجة عن ضرب  كتلة أجسامنا وكتلة الأرضوكذلك قربنا لمركز الأرض حيث كلما كان الضرب بين الكتل اكبر والمسافة اصغر بين الجسمين تزداد الجاذبية فإن تخيلنا على سبيل المثال  اننا نسير على  سطح المريخ فننا سنشعر اكثر بهذه الجاذبية وسنجد انفسنا في معضلة تكمن في عدم قدرتنا على المشي بعد إهمالنا بطبيعة الحالللعوامل الأخرى المؤثرة على تواجدنا على سطحه كالأكسجيين والأشعة وغير ذلك باستثناء عامل الجاذبية ….  لأن الجاذبية على سطح المريخ ستكون اكبر من الجاذبية الموجودة على سطح الأرض  لان كتلة المريخ أكبر من كتلة الأرض …وستكون ارجلنا مثبتة على سطج المريخ أكثر وقد لا نخطو خطوة واحدة بسبب هذه الجاذبية العالية مقارنة مع الجاذبية الموجودة على سطح الأرض..اما على سطح القمر سيحدث العكس  لأن كتل القمر اصغر من كتلة الأرض …..

القوى الكهرومغناطيسيّة هي قوى جذب أو تنافر، وتعمل بين الأجسام المشحونة كهربائيًّا أو الأجسام المغناطيسيّة. هذه القوّة متناسبة من حيث المقدار مع شحنة الأجسام المتجاذبة أو المتنافرة، ومتناسبة عكسيًّا مع المسافة التي تفصل بينها (  قانون كولوم للشّحنات الكهربائيّة). عندما تكون القوّة سالبة، هذا يعني أنّ الأجسام ستتجاذب.. وعندما تكون القوّة موجبة، فهذا سيعني أنّ الأجسام ستتنافر. هذه القوى هي قوى هامّة جدًّالفهم الخصائص الكيميائيّة للذرّات.

وحتى نتبين مدى ضعف قوة الجاذبية التي تحدثنا عنها، فإن القوة الكهرومغناطيسية أقوى من الجاذبية بمقدار 10³⁶ ، قد يبدو هذا الرقم هائلاً فوق تصورنا ولكنه حقيقي وقد حسبه العلماء بدقة، وهو يدل على مقدار ضعف الجاذبية الذي أشرنا إليه سابقاً.

وهذا الكلام معناه أنه إن كان لدينا في ذرة من الذرات بروتون وإلكترون، فإن كلاً منهما يؤثر في الآخر بقوتين: الجاذبية والكهرومغناطيسية، ولكن مقدار القوة الكهرومغناطيسية التي يتجاذبان بها هي أكبر من الجاذبية بمقدار عشرة وأمامها 36 صفراً، ولزيادة التوضيح نضرب مثالاً عملياً، لو رمينا مسمارا في الهواء فإنه سيسقط على الأرض، لأن الأرض ستجذبه، ولكن لو قربنا إليه قطعة مغناطيس صغيرة فإنها ستجذبه وستلتقطه وترفعه عن الأرض، إي إن القوة الكهرومغناطيسية التي أثرت بها قطعة المغنطيس الصغيرة على المسمسار، هي أكبر من الجاذبية التي تؤثر بها الأرض بكتلتها الضخمة على هذا االمسمار. وهذا المثال يبين بوضوح مدى ضآلة الجاذبية مقارنة بغيرها من القوى الأساسية.

ولكن القوة الكهرومغناطيسية تثير سؤالاً مهماً: قلنا إن الاجسام المختلفة في الشحنة تتجاذب، والمتماثلة تتنافر، والإلكترونات السلبية تنجذب إلى نواة الذرة الإيجابية، ولكن ما تفسير تجمع البروتونات  ببعضها  البعض لتشكل نواة الذرة مع أنها كلها إيجابية الشحنة؟ لماذا لا تتنافر؟ الجواب هو لأن هناك قوة أكبر تؤثر بها وهي القوة النووية الكبرى.

 القوّة النّوويّة الشّديدة : كلّ نوى الذرّات، بإستثناء نواة ذرّة الهايدروجين، تحتوي على أكثر من بروتون واحد. ولكن بما أنّ الشّحنات المماثلة تتنافر، إذا لم يكن هنالك قوى أخرى تحافظ على تماسك وتقارب البروتونات في النّواة، فإنّ التّنافر الكهربائيّ بينها سيؤدّي إلى تحلّل الذرّة وتناثر البروتونات من النّواة. القوّة التي تحافظ على تماسك نواة الذرّة هي القوّة النّوويّة الشّديدة، وهي قوّة تعمل بين الأجسام دون الذريّة. وسرّ نجاحها بإبقاء البروتونات متماسكة في نواة الذرّة يُعزى إلى الحقيقة بأنّها أقوى من القوّة الكهرومغناطيسيّة.

ولو تنافرت البروتونات لما كان لدينا مادة في الكون، غير الهيدروجين، لأنه يحتوي على بروتون واحد، والقوة النووية الكبرى تزيد مائة ضعف عن القوة الكهرومغنطيسية، أي لو أن كل بروتون يتنافر مع جاره في نواة الذرة بقوة كهرومغناطيسية مقدارها (a)، فهما يتجاذبان بقوة نووية كبرى مقدارها (100a)، لذلك تتماسك البروتونات، أما بالنسبة للجاذبية فإن القوة النووية الكبرى أكبر من قوة الجاذبية بمقدار 10³⁸  

ورغم الضخامة الهائلة للقوة النووية الكبرى، فإننا لا نشعر بها لأن مجال تأثيرها محدود جداً، لا يتعدى الأبعاد الجزئية لنواة الذرة، والطاقة النووية التي نعرفها، والتي يستخدمها العلماء لتوليدها مادة اليورانيوم، هي تلك الطاقة الكبرى المختزنة في نواة الذرات.

واليورانيوم هو أكبر العناصر المعروفة في الطبيعة من حيث حجم نواة الذرات التي يتكون منها، وبالتالي كمية القوة النووية الكبرى التي يختزنها، فذرة اليورانيوم تحتوي على 92 بروتون، وهي كلها متماسكة بفعل القوة النووية الكبرى، وما يفعله العلماء لتوليد الطاقة النووية هو تحرير هذه القوة التي بسببها يتماسك هذا العدد الكبير من البروتونات، عن طريق عملية تسمى الانشطار الذري، وهي ليست موضوعنا الآن، ويكفي أن نعلم أن وقوداً نووياً قوامه نصف كيلوغرام فقط من اليورانيوم يكفي لتزويد غواصة ذرية بطاقة تعادل ما يزيد على الطاقة التي يزودها بها ربع مليون لتر من الوقود السائل.

القوّة النّوويّة الضّعيفة : هذه القوّة هي المسؤولة عن النّشاط الإشعاعي المصاحب لتحلّل الأجسام دون الذريّة. القوّة النّوويّة الضّعيفة هي في الواقع أقوى من قوّة الجاذبيّة، ولكنّها أضعف من القوّة الكهرومغناطيسيّة وبالأرقام هي أكبر من قوة الجاذبية بمقدار 10²⁵، والقوة النووية الكبرى أكبر من القوة النووية الصغرى بمقدار 10¹³ 

 إعــداد : رشيــد جنكــل