A közismert legenda szerint Newton úgy jutott a gravitáció gondolatára, hogy kertjében sétálgatva meglátta, amint egy alma éppen leesik.
A módosított változat szerint az alma az ő fejére esett.
A legenda adós maradt azzal a válasszal, hogy vajon mi újat tett hozzá 
Newton gondolaihoz egy alma leesése. Pontosabban adós maradt volna, ha valaki megkérdezi.
Valójában Newton naplójában olvasható az almás történet eredeti formájában. De mielőtt a legenda alapjával foglalkoznánk, előbb nézzük, hogyan is gondolkodott Newton.
Feltételezte, hogy - a megértést célzó egyszerű alapesetben - van két test. Az egyik tömege m1, a másik m2.
A gravitáció miatt közöttük vonzerő ébred, de mekkora?
A képletben nyilván szerepelni fog a keresett F erő, és a két tömeg.
Egy függvény - az erő talán a két test távolságától (R) is függ.
És még biztosan szerepelni fog egy arányossági tényező (G) is, amit a hálás utókor majd róla fog elnevezni.
F = G? * ? m1 ? m2 ? ? R ?
Miben áll Newton zsenialitása?
Bár amilyen elfogult vagyok, az én elismerésemet már azzal is kiváltotta volna, hogy felismerte, a ragadás (enyv, csiriz, egyebek ...) nem vonzás!
De Ő még tovább is ment:
Ebben az időben már régóta ismertek vonzási jelenségeket:
- A statikus elektromosság keltette vonzást az ókortól ismerték: a megdörzsölt borostyán (görögül elektron!) látványosan vonzza a kisebb tárgyakat, papírfecniket.
De ez a jelenség idővel csökken és elmúlik, amit a gravitációnál nem tapasztalunk.
A gravitáció tehát nyilván nem elektromos vonzás.
- Mágnesesség - mágnes és vas, mágnes és mágnes vonzása.
Viszont mágnes és mágnes között szintén felléphet taszítás is. A mágnesesség bizonyos körülmények között szintén „ ragadós ”, azaz átadható, és ki is oltható. Vannak anyagok, amik mágnesesen közömbösek. Sőt vannak anyagok, amik szigetelik a mágnesességet.
A gravitáció ezekkel szemben ÁLTALÁNOS.
Viszont az iránytű azt is mutatja, hogy - valószínűleg magának a Földnek - nyilván ilyen, mágneses ereje is van. De ez mintha nem lefelé hatna, mint a gravitáció. Legalábbis a kortársak megfigyelése szerint.
A gravitáció tehát nem is mágneses vonzás. Annak ellenére sem, hogy Kepler még ezzel magyarázta a bolygókat pályán tartó erőt.
Galilei botrányos kísérletei megmutatták, hogy Arisztotelész tévedett. A súlyos tárgyak ugyanolyan sebességgel esnek mint a kevésbé súlyosak. A különbséget a légellenállás okozza.
Külön zsenialitás kellett annak a feltételezéséhez, miszerint a gravitációt a testeknek ugyanaz a tulajdonsága, a tömege okozza, mint ami a mozgathatóságukkal kapcsolatos tulajdonságukat, a tehetetlenségüket.
Mert ez egyáltalán nem magától értetődő!
Filozófiailag lehetséges lett volna, hogy a gravitációt a testek teljesen más tulajdonságai okozzák, mint a mozgathatósági, tehetetlenségi tulajdonságokat. És esetleg ezek nem is arányosak sőt akár teljesen függetlenek is lehettek volna a tömegtől.
Mert hiszen a más ismert vonzások erőssége független is.
Ha valakit zavar a fizikával kapcsolatban filozófiáról beszélni, azt szeretném emlékeztetni Newton könyvének a címére: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, azaz A természetfilozófia matematikai alapjai.
Azonban Galilei kísérletei paradoxak.
A nehezebb testek azért esnek ugyan olyan gyorsan, mint a könnyebbek, mert bár nagyobb erő hat rájuk, de annyival nehezebb is mozdítani őket.
Newton II. szerint F = ma => a = F/m
vagyis más tömeg esetén a = nF/nm = F/m
Például kétszer nagyobb tömegű test esetén: a = 2F/2m = F/m
Az hogy itt gyorsulásról van szó, nem sebességről, ne zavarjon, mert ha a két testet azonos pillanatban azonos magasságról ejtjük le, a nulláról induló sebesség és azonos gyorsulás azonos pillanatnyi sebességeket okoz.
Newtonnak ez az azonosság sugallta azt, hogy Galilei paradoxona éppenhogy azt mutatja, hogy itt VALAMInek a tömegre gyakorolt vonzásáról van szó. És az a VALAMI pedig valószínűleg a Föld tömege.
Persze több száz év távolából nehéz elképzelni Newton magányosságát ezen az úton. Amit ennek a hatalmas útnak a sötétségéhez képest csak néhány hozzá hasonló szerény szentjánosbogár - Galilei, Kepler és a többiek - világítottak meg.
És a Principiát olvasva lépései néha inkább tűnnek az igazság felismerésétől euforikus botladozásnak.
De itt túl az axiómákon, az égi mechanikai feladványokon is túl megtaláljuk természetfilozófiára vonatkozó, vagy inkább a megismerés folyamatához segítő tanácsai, szabályai között azt, amit keresünk.
- Ne feltételezzünk a jelenségeknek több és bonyolultabb okot annál, mint ami még éppen elégséges magyarázat.
- És azonos jelenségeknek tételezzünk fel azonos okokat.
Hát ezért kézenfekvő hogy az a gravitációt okozó VALAMI a Föld tömege. Legalábbis induló hipotézisnek ezt célszerű feltételezni.
És akkor a Föld kitüntetett gravitációs szempontból? Vagy nem? Esetleg a Hold is ugyanez erő miatt kering a Föld körül? És akkor ezek szerint más, kisebb testek között is hat, csak ott olyan pici, hogy kimérhetetlen?
Visszatérve az alma igazi történetére: Newton naplójában szerepel, hogy az említett elsődleges összefüggést kereste a
két test vonzereje között.
És mikor ezen gondolkodva a kertben sétálgatott, és az almafa alatt állt, felpillantva azt találta, hogy az egyik alma mellett látható az égen a Hold, és abból a nézőpontból a Hold pontosan akkorának látszik, mint az alma.
Ettől tudatosodott benne, hogy a gravitációs erő valószínűleg a fényhez hasonlóan egyenletesen oszlik szét a térben
Mivel a kétszer akkora gömb felszíne négyszer, a háromszor akkora felszíne kilencszer nagyobb az eredetinél, és így tovább, ezért emiatt ez egy négyzetes fordított arányosság, vagyis 1/R2 lesz.
Az összefüggés tehát:
A G arányossági tényező értékét Newton haláláig nem tudta kimérni.
Hát ez annak az édeni almának a története, amiből Newton nem evett, áldásából vagy átkából mégis részesült, és nemcsak a tudást, de az örök életet is elnyerte - legalábbis itt a Földön.
Hogy a mennyben is, azt nem tudni, mert úgy hírlik, egyébként átokverte antitrinitárius volt.
2011. 08. 21.
Ne nézd a hozzászólások dátumát! Szólj hozzá bátran bármikor!
