Kas ir universālās gravitācijas likums?

Ņūtons neatklāja gravitāciju, kā tiek uzskatīts, bet paplašināja agrāko zinātnieku, piemēram, Galileo, darbu. Ņūtons atsaucās uz šiem zinātniekiem, kad viņš slaveni rakstīja: “Ja esmu redzējis tālāk, tad stāvot uz milžu pleciem.” Ābola krišana iedvesmoja Ņūtonu pētīt gravitācijas tēmu; tomēr ābols nenesa tūlītēju sapratni, sitot galvu. Tā vietā viņš izmantoja Mēness orbītu ap Zemi, lai pārbaudītu un apstiprinātu savus aprēķinus 20 gadu garumā. Universālās gravitācijas likums bija detalizēti aprakstīts viņa revolucionārajā grāmatā Principia Mathematica, kas publicēta 1687. gadā.

Ņūtona grāmatā bija iekļautas matemātiskas formulas, kas apraksta universālās gravitācijas likumu. Būtībā likums nosaka, ka visi objekti iedarbojas uz visiem pārējiem objektiem. Objektiem ar lielu masu ir spēcīgāki gravitācijas apgabali jeb gravitācijas lauki, tāpēc objekti un cilvēki tiek piesaistīti Zemei, bet ne manāmi viens otram. Gravitācijas spēks samazinās, palielinoties attālumam; šo samazinājumu var precīzi izmērīt, un fizikā tas ir zināms kā apgrieztā kvadrāta likums. Universālā gravitācija ir spēks, kas planētas un satelītus notur orbītā, nevis brīvi ceļo pa Visumu.

Gadsimtiem pēc Ņūtona dzīves universālās gravitācijas likums tika izmantots, lai prognozētu planētu un dabisko pavadoņu atrašanās vietas, kas vēl nebija atklātas. Šo debess ķermeņu iespējamie atklājumi apstiprināja, ka likums ir pareizs. Viens no likuma aspektiem, ko Ņūtons nevarēja izskaidrot, bija tas, kā gravitācijas spēks tiek pārnests starp objektiem. Citi fundamentālie spēki, piemēram, elektromagnētisms, darbojas, jo subatomiskās daļiņas pārvietojas starp objektiem, piesaistot tos viena otrai. Līdzīga daļiņa gravitācijas pārnešanai, gravitons, ir aprakstīta teorētiski, taču tā joprojām nav atklāta vairāk nekā 300 gadus pēc Ņūtona darba.

Līdz 20. gadsimtam zinātnieki bija atklājuši nelielas pretrunas universālās gravitācijas likumā. Šīs neatbilstības tika izskaidrotas ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju. Einšteins saprata, ka patiesībā debess ķermeņu masas ietekmē ne tikai viena otru, bet arī ap tām esošo telpas-laika audumu. Šie efekti ir pamanāmi tikai ļoti precīzos mērījumos un aprēķinos. Praktiskiem lietojumiem, piemēram, raķešu palaišanai, universālās gravitācijas likums joprojām ir precīzs un daudz vieglāk aprēķināms nekā relativitātes teorijas ietekme.