Jakie jest prawo powszechnej grawitacji?
Prawo powszechnej grawitacji jest podstawową zasadą fizyki. Po raz pierwszy został skodyfikowany przez Sir Isaaca Newtona w 1600 roku. Prawo powszechnej grawitacji stwierdza, że grawitacja przyciąga do siebie wszystkie przedmioty; siła przyciągania zależy od masy obiektów i zmniejsza się w zależności od odległości między nimi. Odkrycie Newtona zostało zastąpione przez teorię ogólnej teorii względności Einsteina. Jest jednak dokładny w przypadku większości praktycznych zastosowań.
Newton nie odkrył grawitacji, jak głosi popularne przekonanie, ale rozszerzył prace wcześniejszych naukowców, takich jak Galileo. Newton odniósł się do tych naukowców, gdy słynie napisał: „Jeśli widziałem więcej, dzieje się tak, stojąc na ramionach gigantów”. Upadek jabłka zainspirował Newtona do studiowania grawitacji; jabłko nie przyniosło jednak natychmiastowego zrozumienia uderzając go w głowę. Zamiast tego użył orbity Księżyca wokół Ziemi, aby sprawdzić i potwierdzić swoje obliczenia na przestrzeni 20 lat. Prawo powszechnej grawitacji wyszczególniono w jego przełomowej książce Principia Mathematica , opublikowanej w 1687 r.
Książka Newtona zawierała matematyczne wzory opisujące prawo powszechnej grawitacji. Zasadniczo prawo stanowi, że wszystkie obiekty wywierają grawitację na wszystkie inne obiekty. Obiekty o dużej masie mają silniejsze obszary grawitacji lub pola grawitacyjne, dlatego obiekty i ludzie przyciągają się na Ziemię, ale nie zauważalnie. Siła grawitacji zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości; spadek ten można dokładnie zmierzyć i jest znany w fizyce jako prawo odwrotnych kwadratów. Uniwersalna grawitacja to siła, która utrzymuje planety i satelity na orbicie, zamiast swobodnie podróżować po wszechświecie.
W wiekach po życiu Newtona prawo powszechnej grawitacji było używane do przewidywania lokalizacji planet i naturalnych satelitów, które nie zostały jeszcze odkryte. Ostateczne odkrycia tych ciał niebieskich potwierdziły, że prawo było prawidłowe. Jednym z aspektów prawa, którego Newton nie potrafił wyjaśnić, był sposób przenoszenia siły grawitacyjnej między obiektami. Inne podstawowe siły, takie jak elektromagnetyzm, działają, ponieważ cząstki subatomowe przemieszczają się między obiektami, przyciągając je do siebie. Podobną cząsteczkę do przenoszenia grawitacji, grawiton, opisano w teorii, ale pozostaje ona nieodkryta ponad 300 lat po pracy Newtona.
W XX wieku naukowcy odkryli niewielkie niespójności w prawie powszechnej grawitacji. Te niespójności zostały wyjaśnione przez teorię ogólnej teorii względności Einsteina. Einstein zdał sobie sprawę, że w efekcie masy ciał niebieskich wpływają nie tylko na siebie, ale na otaczającą je strukturę czasoprzestrzeni. Efekty te są zauważalne tylko w bardzo precyzyjnych pomiarach i obliczeniach. W przypadku praktycznych zastosowań, takich jak wystrzeliwanie rakiet, prawo powszechnej grawitacji jest nadal dokładne i znacznie łatwiejsze do obliczenia niż skutki względności.