Izaak Newton po prostu nie napisał równania fizycznego. Połączył kosmos w całość. W 1687 roku zaproponował prostą regułę, która zmieniła nasze postrzeganie wszechświata. Każde dwa ciała posiadające masę przyciągają się. Siła tego przyciągania podlega ścisłym prawom matematycznym.
Formuła na pierwszy rzut oka wygląda przerażająco.
F = G (m 1m 2)/R 2
Ale dzieli się to na trzy jasne idee. Siła F wzrasta wraz ze wzrostem mas (m 1 i m 2). Osłabia wraz ze wzrostem odległości (R ) pomiędzy nimi. W szczególności zmniejsza się proporcjonalnie do kwadratu tej odległości. Jeśli odległość zostanie podwojona, przyciąganie staje się czterokrotnie słabsze. G pośrodku to stała grawitacji. Jego dokładna wartość liczbowa różni się w zależności od układu jednostek, ale rzeczywistość fizyczna, którą reprezentuje, nie ulega zmianie. Jest to stała uniwersalna.
Dlaczego to jest ważne?
Przed Newtonem Johannes Kepler spędził dziesięciolecia na mapowaniu orbit planet na początku XVII wieku. Odkrył formy. Elipsy. Pewne prędkości. Ale nie wyjaśnił w pełni dlaczego poruszyli się w ten sposób. Newton wziął matematyczne obserwacje Keplera i podał im fizyczny powód. Powaga. Ta sama siła, która przyciąga jabłko w stronę Ziemi, utrzymuje Księżyc na orbicie. Powoduje to, że planety krążą wokół Słońca.
To zjednoczyło niebo i ziemię. Nie było już odrębnych zasad dotyczących ciał niebieskich. Całą materią we Wszechświecie rządzi jedno prawo.
Prawo powszechnego ciążenia Newtona stwierdza, że każda cząstka materii we Wszechświecie przyciąga każdą inną z siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi.
To nie tylko drobiazg historyczny. To podstawa podróży kosmicznych. Orbity satelitów. Trajektorie rakiet. Zrozumienie przypływów. Wszystko opiera się na spostrzeżeniu z 1687 roku. Kiedy obliczasz, gdzie sonda wyląduje na Marsie, używasz Newtona. Kiedy przewidujesz zaćmienie, używasz Newtona.
Elegancja kryje się w prostocie. Masa przyciąga masę. Odległość osłabia atrakcyjność. Prawo kwadratowe. Działa od jabłek po galaktyki.
Czy Newton zrobił wszystko dobrze?
Nie bardzo. Einstein później udoskonalił ten obraz, korzystając z ogólnej teorii względności, pokazując, że grawitacja jest w rzeczywistości zakrzywieniem czasoprzestrzeni. Ale dla większości praktycznych celów Newton nadal ma zastosowanie. Jest wystarczająco dokładny dla inżynierii, nawigacji i fizyki codziennej. Zależność kwadratowa pozostaje kamieniem węgielnym mechaniki klasycznej.
Pamiętaj, gdy następnym razem będziesz oglądać satelitę przelatującego nad głową. Ta maleńka kropka spada wokół Ziemi, kierując się formułą napisaną ponad trzy wieki temu.
