Закон всесвітнього тяжіння

На схилі днів своїх Ньютон зізнався, як відбулося все насправді. Він прогулювався по яблуневому саду своїх батьків і побачив раптом на денному небі місяць. І тут на його очах відривається яблуко з гілки й падає на землю. У цей час Ньютон працював над законом руху, він знав уже, що падіння яблука тісно пов`язане з дією гравітації. Знав і про те, що Місяць обертається по орбіті, а не висить у повітрі, що на неї впливає якась сила, що утримує її на цій орбіті, що не дає зірватися з траєкторії і піти у відкритий космос. Саме в момент падіння яблука до Ісаака дійшло: і падати яблуко, і залишатися на орбіті Місяць примушує одна сила. Закон всесвітнього тяжіння Ньютона був близький до відкриття.

Заглянемо в передісторію. Галілей та інші попередники Ньютона вивчають рух тіл (равноускоренное), що падають на землю. Висунуто припущення, що явище це чисто природне і існує лише у поверхні земної кулі. Кеплер ж зі своїми однодумцями стверджує, що в сферах небесних закони інші, зовсім не ті, що управляють рухом на Землі. Всі аргументи зводяться до того, що тіла небесні в силу совершенности своєї рухаються по орбітах знову-таки, в силу своєї досконалості. Іншими словами, гравітацію поділяли на два види: земна (недосконала) і небесна (досконала).

А прозріння Ньютона об`єднало обидва типи гравітації в його свідомості. Можна сказати, що цей момент став історичним, об`єднавши поділ помилкове (Землі) і штучне (Всесвіту).

Результат розрахунків Ньютона звучить тепер так: закон всесвітнього тяжіння. Визначення його говорить: між парою тел у всьому Всесвіті має місце сила взаємного тяжіння. Закон одягнений у форму рівняння:

F = GMm / D2,

M і m - означають маси одного і другого тіла, D - відстань між цими тілами, F - силу гравітаційного тяжіння. G тут - константа, визначається експериментально і, якщо виражати її в одиницях СІ, дорівнює 6,67 - 10-11.

Але закон всесвітнього тяжіння вимагає декількох зауважень. По-перше, дія його поширюється на всі матеріальні фізичні тіла, що знаходяться у Всесвіті. Наприклад, книга, читається вами, як і ви самі, теж схильна силі взаємного гравітаційного тяжіння, рівної за величиною, але протилежного за напрямком. Сила занадто мала навіть для чутливих приладів, але вона дійсно існує і її навіть можна розрахувати. Інший приклад - взаємне притягання між вами і нескінченно далеким квазаром, який віддалений на мільярди світлових років. Ці сили тяжіння більше малі, ніж у попередньому прикладі, але вони існують.

По-друге, земна сила тяжіння біля поверхні впливає на всі тіла в раною мірі і в будь-якій точці. У цю секунду на вас діє ця ж сила, яку розрахувати можна за формулою, зазначеною вище, фізично ж ви відчуваєте її, як власну вагу. Упустите що-небудь. І цей предмет спрямується до землі равноускоренно. Галілей перший зміг виміряти експериментально орієнтовну величину прискорення падіння поблизу земної поверхні. Пам`ятайте буковку g з рівняння? Але для Галілея це була експериментально вимірюється константа, а по Ньютону цю величину (прискорення при вільному падінні) можна дізнатися, якщо підставити у формулу масу Землі (М) та її радіус (D). Предмет вимірювання Галілея стає математичними розрахунками та прогнозами Ньютона.

По-третє, закон всесвітнього тяжіння показує і пояснює пристрій нашої системи (Сонячної), закони Кеплера, що розкривають траєкторію руху планети, можна вивести з нього. Для самого Кеплера ці закони носили лише характер описовий - вченим просто узагальнювались спостереження в математичних формах. У великій системі світоустрою, згідно Ньютону, виведені закони Кеплера виявляються прямим наслідком законів механіки і закону всесвітнього тяжіння. І знову ми спостерігаємо перетворення емпіричних висновків, отриманих на рівні одному, в чіткі логічні обґрунтовані висновки і перехід на рівень інший.

Чи правда була розказана Ньютоном на схилі своїх років? Не лукавив він, розповідаючи про своє відкриття? Ніяких документів, що свідчать або спростовують те, що проблемою гравітації Ньютон займався саме в той період і дійсно сам, немає. А документам, як відомо, властиво і губитися. А ще загальновідомо визнано: Ньютон був малоприємним людиною і страшно допитливим в тому, що хоч якось стосувалося закріплення пріоритетів у науці за ним. Тому затемнити істину, відчувши найменшу загрозу, було саме в його характері.
Так і залишиться питанням: чому, опублікувавши свій закон всесвітнього тяжіння в 1687-му, відкриття його він датував 1666-м роком? Що розділяло ці 20 років?