Идея тяготения: краткая история

Впервые вопрос "Почему тела падают на Землю?" был поставлен в античной науке. Пытаясь ответить на него, Аристотель ввел понятие "естественных мест", стремление к которым испытывают тела в процессе движения. Тело тем сильнее стремится "воссоединиться" с Землей (своим "естественным местом"), чем больше его масса. Наблюдения подтверждали эту идею Аристотеля: падение на Землю более тяжелого тела происходило за меньшее время.

Иначе решался вопрос, связанный с движением планет вокруг Земли (в геоцентрической системе ) или Земли вокруг Солнца ( в гелиоцентрической системе ). И в той и в другой системе движение планет по круговым траекториям достаточно долго считалось естественным и вечным, не связанным с действием каких-либо сил. .

Напомним, что в представлении Иоганна Кеплера со стороны Солнца на планеты действовала сила, напоминающая магнитную. Потому что в научном сообществе была широко известна книга " О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле", автором которой был первый исследователь земного магнетизма доктор медицины Вильям Гильберт (1540 – 1603).

Напомним также, что с точки зрения Галилео Галилея движение планет вокруг Солнца было естественным и вечным, эллиптические же траектории, как считал Галилей, противоречат образу идеального и эстетически совершенного Космоса. Для Галилея движение планет вокруг Солнца в принципе не должно было быть связано с действием каких-либо сил. Вполне естественно поэтому, что законы Кеплера Галилей не признавал.…а по мнению российского историка науки В.С.Кирсанова даже Ньютон не считал законы Кеплера полноценными законами - поскольку они не были выведены математически ( это сделал уже сам Ньютон ).

О тяготении тел друг к другу и о том, что оно вызывается их взаимным желанием сблизиться друг с другом пишет - всего за пятьдесят лет до появления закона всемирного тяготения - Этьен Паскаль ( , отец знаменитого французского физика и философа Блеза Паскаля. ( 1623 – 1662 ). В 1661 г. Лондонское Королевское Общество формирует специальную комиссию для выяснения природы силы тяжести. О "естественном стремлении небесных тел соединиться друг с другом" заявляет в 1666 г. итальянский физик Дж. Борелли ( 1608 – 1679 )

Ньютон – единственный автор закона всемирного тяготения ? Возможную зависимость действующей в Космосе силы тяготения от расстояния обсуждает Роберт Гук. Гук действительно в разное время и в разной форме высказал основные идеи закона всемирного тяготения . В письме, датированным 22 мая 1686 года, член Королевского общества и друг Ньютона астроном Галлей сообщил Ньютону, что член общества Роберт Гук считает, что именно он установил зависимость силы тяготения от расстояния Однако он никогда не формулировал эти высказывания в законченном виде - в форме универсального закона, справедливого для всех тел во вселенной. Сам Ньютон именно в таком виде сформулировал свой закон. На претензии Гука Ньютон, однако, отвечает весьма резко и раздраженно. В итоге он все же упоминает имя Гука среди свои предшественников, но делает эту ссылку в весьма обидной для того форме.

Отметим, что ко всему, что касалось вопросов приоритета, Ньютон был весьма чувствителен и в приоритетных спорах нередко использовал свои возможности председателя Лондонского Королевского Общества. Так, пропажу рукописей Роберта Гука. связывают с именем председателя ЛКО Исаака Ньютона.

Природа силы тяготения. Дальнодействие и близкодействие

Что касается вопроса о механизме передачи силы тяготения от Солнца к планетам, то Ньютон его сознательно избегает и постоянно подчеркивает математический характер "Начал".. В 1713 г, .во втором издании "Начал", мы встречаем в связи с этим знаменитую фразу Ньютона "гипотез не измышляю" ( hypotheses non fingo ). Широко известным стало и Предисловие ко второму изданию "Начал", написанное издателем книги Роджером Котсом. Котс иронически отзывается о декартовой теории вихрей как о попытке объяснить тяготение и подчеркивает, что тяготение первично и что природа его непостижима. В то же время ньютонианец Котс был – как это часто бывает – категоричнее своего учителя, поскольку сам Ньютон все же время от времени обсуждал возможное устройство передающей тяготение среды.

.В современных учебниках физики с законом всемирного тяготения ( и с механикой Ньютона в целом ) связывается принцип дальнодействия, согласно этому принципу скорость передачи взаимодействия бесконечна. Физики отказались от этого принципа только в XIX веке, с появлением теории электромагнитного поля Фарадея - Максвелла. Основой этой теории был принцип близкодействия, так как скорость распространения электромагнитного взаимодействия конечна и зависит от параметров среды, разделяющей взаимодействующие объекты. Вполне естественно, что появление теории электромагнитного поля Фарадея – Максвелла воспринималось как существенный отход от картины мира Ньютона.

Современная теория тяготения основывается на общей теории относительности ( ОТО ) Алберта Эйнштейна ( 1879 – 1955 ) . Тяготение в ОТО связывается с искривлением пространства – времени из-за присутствия массивных тел. В относительно слабых гравитационных полях остается справедливой теория тяготения Ньютона. Распространение колебаний гравитационного поля происходит, согласно ОТО, со скоростью света. Тем не менее гравитационные волны экспериментально до сих пор не обнаружены.