Was ist das Gesetz der universellen Gravitation?

Das Gesetz der universellen Gravitation ist ein wesentliches Prinzip der Physik. Es wurde erstmals im 17. Jahrhundert von Sir Isaac Newton kodifiziert. Das Gesetz der universellen Gravitation besagt, dass alle Objekte durch die Schwerkraft voneinander angezogen werden. Die Kraft der Anziehung hängt von der Masse der Objekte ab und nimmt mit dem Abstand zwischen ihnen ab. Newtons Entdeckung wurde durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie abgelöst. Es ist jedoch für die meisten praktischen Anwendungen immer noch genau.

Newton entdeckte nicht die Schwerkraft, wie die weitverbreitete Annahme besagt, sondern erweiterte die Arbeit früherer Wissenschaftler wie Galileo. Newton bezog sich auf diese Wissenschaftler, als er berüchtigt schrieb: "Wenn ich weiter gesehen habe, dann durch Stehen auf den Schultern von Riesen." Der Apfel brachte jedoch kein sofortiges Verständnis, indem er seinen Kopf schlug. Stattdessen nutzte er die Umlaufbahn des Mondes um die Erde, um seine Berechnungen über einen Zeitraum von 20 Jahren zu überprüfen und zu bestätigen. Das Gesetz der universellen Gravitation wurde in seinem bahnbrechenden Buch Principia Mathematica , das 1687 veröffentlicht wurde, detailliert beschrieben.

Newtons Buch enthielt mathematische Formeln, die das Gesetz der universellen Gravitation beschreiben. Im Wesentlichen besagt das Gesetz, dass alle Objekte eine Anziehungskraft auf alle anderen Objekte ausüben. Objekte mit großer Masse haben stärkere Gravitationsbereiche oder Gravitationsfelder, weshalb Objekte und Menschen von der Erde angezogen werden, aber nicht merklich voneinander. Die Anziehungskraft nimmt mit zunehmender Entfernung ab; Diese Abnahme kann genau gemessen werden und ist in der Physik als inverses Quadratgesetz bekannt. Die universelle Gravitation ist die Kraft, die Planeten und Satelliten in der Umlaufbahn hält, anstatt sich frei im Universum zu bewegen.

In den Jahrhunderten nach Newtons Leben wurde das Gesetz der universellen Gravitation angewendet, um die Standorte von Planeten und natürlichen Satelliten vorherzusagen, die noch nicht entdeckt worden waren. Die eventuellen Entdeckungen dieser Himmelskörper bestätigten, dass das Gesetz korrekt war. Ein Aspekt des Gesetzes, den Newton nicht erklären konnte, war die Übertragung der Gravitationskraft zwischen Objekten. Andere fundamentale Kräfte wie der Elektromagnetismus wirken, weil sich subatomare Teilchen zwischen den Objekten bewegen und sie aneinander ziehen. Ein ähnliches Teilchen zur Beförderung der Schwerkraft, das Graviton, ist theoretisch beschrieben worden, bleibt jedoch mehr als 300 Jahre nach Newtons Arbeiten unentdeckt.

Bis zum 20. Jahrhundert hatten Wissenschaftler kleinere Inkonsistenzen im Gesetz der universellen Gravitation entdeckt. Diese Inkonsistenzen wurden durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erklärt. Einstein erkannte, dass sich die Massen der Himmelskörper nicht nur gegenseitig beeinflussen, sondern auch das Raum-Zeit-Gefüge um sie herum. Diese Effekte machen sich nur bei sehr genauen Messungen und Berechnungen bemerkbar. Für praktische Anwendungen wie Raketenstarts ist das Gesetz der universellen Gravitation immer noch genau und viel einfacher zu berechnen als die Auswirkungen der Relativitätstheorie.