Evrendeki tüm etkileşimleri dört temel güç yönetir. Bunlar zayıf nükleer kuvvetler, güçlü nükleer kuvvetler, elektromanyetizma ve yerçekimidir. Bunlardan yerçekimi belki de en gizemli olanıdır. Bir süredir bu fizik yasasının makro ölçekte nasıl işlediği - Güneş Sistemimizi, galaksileri ve üstkümeleri yöneten - diğer üç temel güçle nasıl etkileşime girdiğini gizemini koruyor.
Doğal olarak, insanlar eskiden beri bu güç hakkında temel bir anlayışa sahiptirler. Ve modern yerçekimi anlayışımız söz konusu olduğunda, kredi, özelliklerini ve her şeyi büyük ve küçük nasıl yönettiğini bir kişiye borçludur - Sir Isaac Newton. Bu 17. yüzyıl İngiliz fizikçi ve matematikçisi sayesinde, Evren hakkındaki anlayışımız ve onu yöneten yasalar sonsuza dek değişecekti.
Hepimiz bir elma ağacının altında oturan ve kafasında bir düşme olan bir adamın ikonik görüntüsüne aşina olsak da, Newton’un yerçekimi teorileri de yıllar süren birikim bilgisine dayanan yıllarca araştırmanın doruk noktasını temsil ediyordu. Bu teorileri magnum opusunda sunacaktı, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (“Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri”), ilk olarak 1687'de yayınlanmıştır.
Bu ciltte Newton, Johannes Kepler'in Gezegensel Hareket Yasaları ve kendi yerçekimi matematiksel tanımından türetilen Üç Hareket Yasası olarak bilinen şeyi ortaya koydu. Bu yasalar klasik mekaniğin temelini atacak ve yüzyıllar boyunca - 20. yüzyıla ve Einstein'ın Görelilik Teorisinin ortaya çıkmasına kadar - tartışmasız kalacaktı.
17. Yüzyılda Fizik:
17. yüzyıl, matematik, fizik, astronomi, biyoloji ve kimya alanlarında büyük atılımlar ile bilimler için çok hayırlı bir zamandı. Dönemin en büyük gelişmelerinden bazıları Nicolaus Copernicus tarafından Güneş Sisteminin güneş merkezli modelinin geliştirilmesi, teleskoplarla öncü çalışma ve Galileo Galilei'nin gözlemsel astronomi ve modern optiklerin geliştirilmesi.
Bu dönemde Johannes Kepler, Gezegensel Hareket Yasalarını geliştirdi. 1609 ve 1619 arasında formüle edilen bu yasalar, o zamanlar bilinen gezegenlerin (Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter ve Satürn) Güneş etrafındaki hareketini tanımladı. Şöyle dediler:
- Gezegenler Güneşin etrafında elips şeklinde hareket eder, Güneş bir odak noktasındadır
- Güneş'i bir gezegene bağlayan çizgi eşit alanları eşit zamanlarda süpürür.
- Bir gezegenin yörünge döneminin karesi, elipsin güneşindeki ortalama mesafenin (veya başka bir deyişle - yarı ana ekseninin), en küçük ve toplamının yarısı ile küp (3. güç) ile orantılıdır. Güneş'ten en büyük mesafe).
Bu yasalar, Kopernik'in güneş merkezli modelinin gündeme getirdiği geriye kalan matematiksel sorunları çözdü ve böylece Evrenin doğru modeli olduğuna dair tüm şüpheleri ortadan kaldırdı. Bunlardan çalışarak, Sir Isaac Newton yerçekimi ve gezegenlerin yörüngeleri üzerindeki etkisini düşünmeye başladı.
Newton’un Üç Yasası:
1678'de Newton, aşırı çalışma ve tam astronom Robert Hooke ile olan kavga nedeniyle tam bir sinir krizi geçirdi. Önümüzdeki birkaç yıl boyunca, diğer bilim adamları ile yazdıkları yer dışında yazışmalardan çekildi ve mekanik ve astronomi konusundaki ilgisini yeniledi. 1680-81 kışında, John Flamsteed (İngiltere'nin Gökbilimci Kraliyet) ile yazıştığı bir kuyruklu yıldızın ortaya çıkması da astronomi ilgisini yeniledi.
Kepler Hareket Yasalarını inceledikten sonra Newton, gezegen yörüngelerinin eliptik biçiminin, yarıçap vektörünün karesiyle ters orantılı bir merkezcil kuvvetten kaynaklanacağına dair matematiksel bir kanıt geliştirdi. Newton bu sonuçları Edmond Halley'e (“Haley’in Kuyruklu Yıldızı” nı keşfeden) ve Kraliyet Cemiyeti'ne Gyrum'da de motu corporum.
1684 yılında yayınlanan bu yol, Newton'un magnum opusunu oluşturmak için genişleyeceği tohumunu içeriyordu. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. 1687 Temmuz ayında yayınlanan bu inceleme, Newton’un üç hareket yasasını içeriyordu:
- Ataletsel bir referans çerçevesinde görüntülendiğinde, bir dış kuvvet tarafından hareket ettirilmedikçe, bir nesne ya hareketsiz kalır ya da sabit bir hızda hareket etmeye devam eder.
- Bir cisim üzerindeki dış kuvvetlerin (F) vektör toplamı kütleye (m) nesnenin hızlanma vektörü (a) ile çarpılır. Matematiksel formda, bu şu şekilde ifade edilir: F =mbir
- Bir cisim ikinci bir cisme kuvvet uyguladığında, ikinci cisim aynı anda birinci cisim üzerinde eşit büyüklükte ve zıt bir kuvvet uygular.
Bu yasalar birlikte, herhangi bir nesne, ona etki eden kuvvetler ve ortaya çıkan hareket arasındaki ilişkiyi tanımladı ve klasik mekanik için temel oluşturdu. Yasalar ayrıca Newton'un her gezegenin kütlesini, Dünya'nın kutuplardaki düzleşmesini ve ekvatordaki şişmeyi ve Güneş ve Ay'ın yerçekimi çekiminin Dünya'nın gelgitlerini nasıl yarattığını hesaplamasına izin verdi.
Aynı çalışmada Newton, 'ilk ve son oranlar' kullanılarak kalkülüs benzeri bir geometrik analiz yöntemi sundu, havadaki ses hızını (Boyle Yasası'na dayanarak) hesapladı, ekinoksların ( Ay'ın Dünya'ya çekimsel çekiminin bir sonucu), ayın hareketindeki düzensizliklerin yerçekimsel çalışmasını başlattı, kuyruklu yıldızların yörüngelerinin belirlenmesi için bir teori sağladı ve çok daha fazlası.
Newton ve “Apple Olayı”:
Newton'un kafasına düşen bir elmanın bir sonucu olarak evrensel yerçekimi teorisiyle ortaya çıkan hikayesi, popüler kültürün bir parçası haline geldi. Ve genellikle hikayenin kıyamet olduğunu ve Newton'un herhangi bir anda teorisini tasarlamadığını iddia ederken, Newton hikayeyi defalarca anlattı ve olayın kendisine ilham verdiğini iddia etti.
Buna ek olarak, yazarlar İngiliz din adamı, antikacı ve Kraliyet Cemiyeti üyesi William Stukeley'in hikayeyi doğruladılar. Fakat Stukeley, kafasına Newton'a vuran elmanın komik temsili yerine, Sir Isaac Newton’un Hayatının Anıları (1752) Newton'un bir elmanın düşmesini izlerken yer çekiminin doğasını düşünmeyi tanımladığı bir konuşma.
“… Bahçeye gittik ve bazı uygulamaların gölgesinde içtik; sadece o ve kendim. diğer söylemlerin ortasında bana, daha önce yerçekimi kavramının aklına geldiğinde olduğu gibi olduğunu söyledi. “Neden bu elma her zaman yere dik olarak inmeli,” diye düşündü kendi kendine; bir elmanın düşmesiyle… ”
Newton’un (nihayetinde yeğeniyle evlenen) Royal Mint asistanı John Conduitt de hikayeyi Newton’un yaşamı hakkındaki kendi hesabında dinlemeyi anlattı. Conduitt'e göre, olay 1666'da Newton'un Lincolnshire'daki annesiyle tanışmak için seyahat ettiği sırada meydana geldi. Bahçede dolanırken, yerçekiminin etkisinin, elmanın ve Ay'ın yörüngesinin düşmesinden sorumlu olan Dünya'nın ötesine nasıl uzandığını düşündü.
Benzer şekilde, Voltaire Destan Şiiri Üzerine Yazı (1727) Newton'un bahçede yürürken ve bir ağaçtan bir elma düşmesini izlerken yerçekimi sistemini ilk önce düşündüğünü söyledi. Bu, Newton’un 1660'lı yıllardaki notlarıyla tutarlıdır; bu, karasal yerçekiminin, ters kare bir oranda Ay'a nasıl uzandığı fikriyle boğuştuğunu gösterir.
Bununla birlikte, teorilerini, matematiksel kanıtlar sunabildiği noktaya kadar tam olarak geliştirmesi için yirmi yıl daha alacaktı. Principia. Bu tamamlandığında, bir nesneyi yere düşüren aynı kuvvetin diğer yörünge hareketlerinden sorumlu olduğu sonucuna vardı. Bu yüzden ona “evrensel çekim” adını verdi.
Çeşitli ağaçların Newton'un tanımladığı “elma” ağacı olduğu iddia edilir. Kral Okulu Grantham, okullarının orijinal ağacı satın aldığını, kökünden söktüğünü ve birkaç yıl sonra müdürün bahçesine taşıdığını iddia ediyor. Ancak, Woolsthorpe Malikanesi'ni (Newton'un büyüdüğü yer) güven içinde tutan Ulusal Güven, ağacın hala bahçelerinde bulunduğunu iddia ediyor. Orijinal ağacın bir torunu, Trinity Koleji, Cambridge'in ana kapısının dışında, Newton'un orada çalışırken yaşadığı odanın altında büyüdüğü görülebilir.
Newton’un çalışmaları, ilkeleri önümüzdeki 200 yıl boyunca kanon olarak kalmasıyla birlikte bilimler üzerinde derin bir etki yaratacaktır. Ayrıca, modern astronomi için dayanak haline gelen ve 20. yüzyıla kadar revize edilmeyecek olan evrensel kütleçekimi kavramını, kuantum mekaniğinin ve Einstein'ın Genel Görelilik teorisinin keşfiyle bilgilendirdi.
Burada Space Magazine'de yerçekimi hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Sir Isaac Newton Kimdi ?, Galileo Galilei Kimdi ?, Yerçekimi Gücü Nedir? Ve Yerçekimi Sabiti Nedir?
Astronomi Cast'in bu konuda iki iyi bölümü var. İşte Bölüm 37: Yerçekimi Mercekleri ve Bölüm 102: Yerçekimi,
Kaynaklar:
- NASA - Newton’un Hareket Yasaları
- Fizik Sınıfı - Newton’un Evrensel Çekim Yasası
- BBC iWonder - Isaac Newton
- Wikipedia - Isaac Newton
