על פי תורת היחסות הכללית של איינשטיין הכבידה (כוח משיכה) היא למעשה ביטוי של עיקום המרחב-זמן. כל מסה ביקום גורמת לעיוות סביבה ביחס ישר לגודל המסה, כלומר מסה גדולה יותר תגרום לעיקום גדול יותר.

לדוגמא:
אם נניח כדור על יריעה מתוחה הרי שהכדור ייצור שקע מסוים (בתלות במסתו) על פני היריעה. אם כעת נניח כדור קטן על פני היריעה הוא יתגלגל וייפול לעבר הכדור הראשון. אם לחילופין נניח כדור נוסף יותר גדול הוא ייצור שקע יותר עמוק ביריעה וכעת הכדור הראשון יתגלגל לעברו. כלומר, מסה גדולה יותר גורמת לשקע גדול יותר המתבטא במשיכה גדולה יותר; כל מסה קטנה יותר תיצור שקע קטן יותר במרחב-זמן ולכן טיפול מטה לעבר המסה הגדולה יותר לכן למסות גדולות יותר יש כוח משיכה גדול יותר.


התמונה נלקחה מויקיפדיה

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

8 תגובות

  • ניר

    שאלה לגבי הכבידה

    בהמחשה מתואר כדור שיצר שקע על יריעה ואחר כך כדור קטן שהיה על היריעה התגלגל לעברו.
    אם באמת בחצר הבית נמתח יריעה שיש עליה כדור קטן נח, ונניח עליה כדור כבד יותר, הכדור הקטן יתחיל לנוע לכיוון הכדור הכבד. וזה בגלל כח הגרביטציה של כדור הארץ שמושך את הכדור הקטן למקום הכי נמוך על היריעה.
    שמעתי הסבר שעיקום המרחב הוא הסיבה ליצירת תנועה שאנחנו רואים אותה כנפילה כתוצאה מגרביטציה. שאין בגרביטציה כח במובן הניוטוני אלא זה כח מדומה הנובע מכך שהמרחב עקום.
    אבל הגרביטציה עובדת גם כשהמרחב לא מתעקם כעת אלא נשאר עקום באותה מידה כל הזמן.
    נניח שכדור הארץ מעקם את המרחב שסביבו.
    אם אני זורק אבן כלפי מעלה והיא נעצרת ואחר כך נופלת חזרה. יוצא שכדור הארץ כל הזמן הפעיל עליה תאוצה, למרות שהמרחב לא התעקם כעת והוא כל הזמן עקום. הרי גוף לא יואץ בלי שיופעל עליו כח חיצוני. המרחב מתחילת זריקת האבן עד נפילתה לא השתנה, מה הפעיל תאוצה על האבן אם לא כח במובן הניוטוני?

  • אבישי

    שאלה על כבידה

    שלום
    1. נכון כבידה נותנת אנרגיה פוטנציאלית לגופים, וכל עוד יש מסה של כוכב מסוים, יש כבידה, אז זה לא סותר את חוק שימור האנרגיה- מאיפה באה כל האנרגיה הזאת של הכבידה?
    2. והאם אפשר לייצר אנרגיה ע"י כוח הכבידה?
    תודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאורי הירשברג

    אנרגית כבידה - תשובה

    שלום אבישי,

    1. על פי חוק שימור האנרגיה, לא ניתן לייצר אנרגיה או להעלים אנרגיה, ולכן סך כל האנרגיה שקיימת ביקום לא השתנה מאז היווצרותו. החוק לא מונע את האפשרות להמיר אנרגיה מסוג אחד לאנרגיה מסוג אחר. לדוגמה, אנרגיית קשר כימי יכולה להיות מומרת לאנרגיית חום, כפי שקורה בשריפה, אנרגיה חשמלית יכולה להיות מומרת לאנרגיית תנועה (אנרגיה קינטית), כפי שקורה במנוע חשמלי, וגם מסה (שעל פי תורת היחסות היא סוג של אנרגיה) יכולה להיות מומרת לאנרגיית חום כפי שקורה בביקוע גרעיני. כל אחד מסוגי האנרגיה הנ"ל יכולים להיות מומרים לאנרגיית כבידה פוטנציאלית (זה מה שקורה, למשל, כאשר מנוף מרים משקולת על ידי ניצול אנרגיה כימית שנמצאת בדלק או אנרגיה חשמלית). המקור של אנרגיית הכבידה, אם כן, יכול להיות כל סוג אחר של אנרגיה.

    2. כאמור, לא ניתן לייצר אנרגיה בשום דרך, ובפרט לא בעזרת כוח הכבידה. לעיתים, כוח הכבידה מאפשר להמיר אנרגיה מסוגים אחרים לאנרגיה שתהיה זמינה לשימוש בני אדם. למשל: כאשר מים נופלים במפל, האנרגיה הפוטנציאלית שלהם מומרת לאנרגיה קינטית. אם שמים בדרכם טורבינה, ניתן להמיר את האנרגיה הקינטית לאנרגיה חשמלית שאותה נוח לנו לנצל. אולם לא נוצרה שום אנרגיה בתהליך הזה: למים בראש המפל הייתה כבר אנרגיה פוטנציאלית שהגיעה ממקור אחר (למשל – מי ים התאדו באמצעות אנרגיית החום שמגיעה מהשמש, וכך הגיעו לראש ההר).

    אורי הירשברג, דוקטורנט
    המחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות
    מכון ויצמן למדע

  • מאיר ברק

    תגובה

    הסדין הוא רק ניסוי לפשט את ההסבר וכמו שציינת יש להסבר זה חסרונות.
    כל המטקה של הדוגמא היא לנסות להסביר איך המסה משפיעה על המרחב.
    בעולם האמיתי (התלת-מימדי) המסה מעוותת את המרחב. לפי ההסבר הזה הסיבה שכדור הארץ נמשך לשמש הוא בגלל שהוא בעצם "נופל" לעברה. בדיוק כמו במקרה הסדין.

    אם הנושא מעניין אותך יש תשובות נוספות במדור המתייחסות לנושא- תוכל להיכנס אליהן מ"שאלות נוספות קשורות" או מהתגיות הקשורות "מסה", "כבידה" וכו'.

  • מתעננין

    מסה כה גדולה?

    אז.. מה יקרה עם כוכב בעל מסה ממש עצומה?
    כלומר מה זה אומר על המרחב והזמן שלו האם הם התעוותו לגמרי?

  • אייל

    כח כבידה

    הבנתי את ההמחשה לגבי השקע שגדל ככל שהכדור יותר כבד שמושך אליו את הכדורים היותר קטנים
    אבל לא הבנתי את עצם המשיכה עצמה מה גורם לשקע במרחב החלל - מה הוא בעצם עיקום המרחב-זמן על פי התיאוריה של איינשטיין? הרי המרחב הוא תלת מימדי מראש - על פי ההמחשה סדין שנמתח הוא דו מימדי ועל ידי הנחת כדור עליו הוא נהפך לתלת מימדי

    תודה

    אייל

  • מאיר ברק

    אתה בעצם מתאר מצב של כוכב נויטרונים או חור שחור

    תוכל לראות פירוט והסברים בקישורים הבאים:
    קישורים:
    חור שחור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1450&incat=1412&a...

    חור שחור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1450&incat=1412&a...

    כוכב נויטרונים
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1450&incat=1412&a...

  • יהודה אזולאי

    שלום דוקטור מאיר

    איך ניתן לומר שקיימים כאלה יריעות? הלא אם המסה מעקמת את המרחב זמן זאת אומרת שלמרחב זמן עצמו יש מסה, כי הלא מסה מוגדרת כהתנגדות הגוף לשינוי המהירות שלו והמרחב זמן עצמו שינה את מיקומו בזמן t=0 כשהנחנו את המסה בתוכו? לטעמי המושג "כוח" ו"מסה" ו"גל" לא מוגדרים מספיק טוב ולא ניתן להבין אותם באופן אינטואיטיבי וזאת הרעה החולה של הפיזיקה. להגדיר "גל" כהפרעה זה הגדרה לילדים בגן חובה לא למדענים.
    למען האמת אני מוצא קשר חביב בין חוק אום בחשמל לחוק של ניוטון- המסה היא כמו נגד והתאוצה כמו הזרם החשמלי והמתח הוא כמו הכוח. אם נביט על האנלוגיה הזאת נוכל אולי להבין טוב יותר את מהות ה"מסה" למה נגד מתנגד למעבר זרם חשמלי דרכו? למה שלא ייתן לזרם החשמלי לעבור דרכו? לטעמי התשובה היא שהנגד עצמו עשוי מחלקים שקשורים בכוח זה לזה ומי שיעבור יימשך גם הוא, רק כאשר יבואו יותר מידי אלקטרונים הכוח בתוך הנגד לא יוכל כבר למשוך את כולם אליו וייתן להם לעבור. אבל למה לכל הרוחות חלקיק נמשך לחלקיק אחר? כלומר למה מסה בהכרח מפעילה כוח על מסה אחרת? זאת השאלה הגדולה ולדעתי מסה היא כוח וכוח הוא מסה כוח זה פשוט צורה אחרת של מסה ומסה היא צורה אחרת של כוח, זה עוד לא גמור אבל זה הכיוון החדש שאני חושב עליו לאחרונה.