Jeśli przestaniesz trzymać ołówek w ręce i go po prostu upuścisz, to spadnie on na podłogę, biurko, ziemię. Jeśli spojrzysz na dym nad ogniskiem – będzie on unosił się w kierunku nieba. Tym, dlaczego tak się dzieje, interesowali się już starożytni w czasach przed naszą erą. Doszli nawet do pewnych wniosków, niestety – błędnych. Czym dokładnie jest grawitacja w fizyce, co o niej wiemy, kto stoi za najważniejszymi teoriami i jakie eksperymenty z tym związane można przeprowadzić? Sprawdźmy to!
Jakie są podstawowe zasady działania grawitacji? Odrobina historii
Każdy, kto chce zająć się zrozumieniem tematyki związanej z grawitacją, musi sięgnąć do opracowanego przez Isaaca Newtona prawa powszechnego ciążenia:
„Między dowolną parą ciał posiadających masy pojawia się siła przyciągająca, która działa na linii łączącej ich środki, a jej wartość jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami ciężkości”
Jest to rok 1687, czyli moment opracowania dzieła „Matematyczne zasady filozofii naturalnej”. Czy to oznacza, że wcześniej, przed kultowym „jabłkiem spadającym na głowę Newtona” naukowcy i filozofowie nie zajmowali się zrozumieniem grawitacji?
Podwaliny pod zrozumienie zasad grawitacji dali jeszcze przed naszą erą Arystoteles, a później Archimedes. Pierwszy z nich opracował koncepcję grawitacji jako „naturalnego ruchu”, a drugi zgłębiał wiedzę na temat sił równowagi i wyporności. Jednym z pierwszych, który bardzo wyraźnie podważył teorie Arystotelesa był Mikołaj z Kuzy (XV wiek), spekulujący na temat równorzędności ciał w kosmosie. Kolejny przełom nadciągnął chwilę później z… Polski, ponieważ to Mikołaj Kopernik zaproponował model heliocentryczny. Kosmiczne badania kontynuował w XVI wieku Galileusz, badający przyspieszenie obiektów — wielu mówi, że to on pierwszy zrozumiał, na czym polega grawitacja. Kolejny w kalendarium jest Kepler, sugerujący istnienie centralnej siły działającej na planety. Dopiero po nim pojawił się cytowany wyżej Newton.
W XVIII wieku ważne były trzy nazwiska: Pierre-Simon Laplace, Henry Cavendish, Carl Friedrich Gauss. Pierwszy zajmował się analizą grawitacyjną układów planetarnych, drugi zmierzył stałą grawitacyjną, a trzeci rozwinął teorię potencjału grawitacyjnego.
Czytaj więcej: Korepetycje z fizyki - dla kogo?
Przełom i faktyczne określenie fundamentów dzisiejszego rozumienia grawitacji nadeszły wraz z ogólną teorią względności Alberta Einsteina (1915). Dzięki niej wiemy, że grawitacja jest to zakrzywienie czasoprzestrzeni spowodowane obecnością masy i energii. To spojrzenie różni się od wcześniejszych koncepcji Newtona, które traktowały grawitację jako siłę działającą na odległość między masami.
Ciekawostka:
Zaginione notatki Leonardo Da Vinci datowane na lata 1480–1518 mogą wskazywać, że to on – na długo przed Galileuszem – zrozumiał działanie grawitacji, pisząc notatkę zatytułowaną „Equatione di Moti”, czyli „Równanie ruchu”.
