Закон всемирного тяготения и история его открытия

Ньютон продолжал химические работы, но к точному физическому опыту, во всяком случае, он возвращался очень редко.
Чтобы понять историческое место «Начал», нужна перспектива, нужно хотя бы кратко рассмотреть состояние механики, астрономии и учения о силе тяжести до Ньютона.
На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как это произошло: он гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг увидел луну в дневном небе. И тут же на его глазах с ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Поскольку Ньютон в это самое время работал над законами движения, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, и, следовательно, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы сорваться с орбиты и улететь по прямой прочь, в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите.
Чтобы в полной мере оценить весь блеск этого прозрения, давайте ненадолго вернемся к его предыстории. Когда великие предшественники Ньютона, в частности Галилей, изучали тел, падающих на поверхность Земли, они были уверены, что наблюдают явление чисто земной природы — существующее только недалеко от поверхности нашей планеты.
Когда другие ученые, например Иоганн Кеплер, изучали движение небесных тел, они полагали что в небесных сферах действуют совсем иные законы движения, нежели законы, управляющие движением здесь, на Земле. История науки свидетельствует, что практически все аргументы, касающиеся движения небесных тел, до Ньютона сводились в основном к тому, что небесные тела, будучи совершенными, движутся по круговым орбитам в силу своего совершенства, поскольку окружность — суть идеальная геометрическая фигура.
Таким образом, выражаясь современным языком, считалось, что имеются два типа гравитации, и это представление устойчиво закрепилось в сознании людей того времени. Все считали, что есть земная гравитация, действующая на несовершенной Земле, и есть гравитация небесная, действующая на совершенных небесах.
Прозрение же Ньютона как раз и заключалось в том, что он объединил эти два типа гравитации в своем сознании. С этого исторического момента искусственное и ложное разделение Земли и остальной Вселенной прекратило свое существование.
Глава III. Закон Всемирного тяготения
Результаты ньютоновских расчетов теперь называют законом всемирного тяготения Ньютона. Согласно этому закону между любой парой тел во Вселенной действует сила взаимного притяжения. Как и все физические законы, он облечен в форму математического уравнения.
Если M и m — массы двух тел, а D - расстояние между ними, тогда сила F взаимного гравитационного притяжения между ними равна:
F = GMm/D2
где G — гравитационная константа, определяемая экспериментально. В единицах СИ ее значение составляет приблизительно 6,67 × 10–11.
Относительно этого закона нужно сделать несколько важных замечаний. Во-первых, его действие в явной форме распространяется на все без исключения физические материальные тела во Вселенной.
Сила притяжения Земли у ее поверхности в равной мере воздействует на все материальные тела, находящиеся в любой точке земного шара. Галилею первому удалось экспериментально измерить приблизительную величину ускорения свободного падения вблизи поверхности Земли. Это ускорение обозначают буквой g.
Для Галилея g было просто экспериментально измеряемой константой. По Ньютону же ускорение свободного падения можно вычислить, подставив в формулу закона всемирного тяготения массу Земли M и радиус Земли D, помня при этом, что, согласно второму, сила, действующая на тело, равняется его массе, умноженной на ускорение. Тем самым то, что для Галилея было просто предметом измерения, для Ньютона становится предметом математических расчетов или прогнозов.
Наконец, закон всемирного тяготения объясняет механическое устройство Солнечной системы, и, описывающие траектории движения планет, могут быть выведены из него. Для Кеплера его законы носили чисто описательный характер — ученый просто обобщил свои наблюдения в математической форме, не подведя под формулы никаких теоретических оснований. В великой же системе мироустройства по Ньютону законы Кеплера становятся прямым следствием универсальных законов механики и закона всемирного тяготения.
Остается последний вопрос: правду ли рассказывал на склоне своих дней Ньютон? Действительно ли всё произошло именно так? Никаких документальных свидетельств того, что Ньютон действительно занимался проблемой гравитации в тот период, к которому он сам относит свое открытие, сегодня нет, но документам свойственно теряться. С другой стороны, общеизвестно, что Ньютон был человеком малоприятным и крайне дотошным во всем, что касалось закрепления за ним приоритетов в науке, и это было бы очень в его характере — затемнить истину, если он вдруг почувствовал, что его научному приоритету хоть что-то угрожает. Датируя это открытие 1666-м годом, в то время как реально ученый сформулировал, записал и опубликовал этот закон лишь в 1687году, Ньютон, с точки зрения приоритета, выгадал для себя преимущество больше чем в два десятка лет.
Заключение
В английском городке Вулсторпе в фермерской семье родился знаменитый физик, математик и теолог Исаак Ньютон. Трудно даже перечислить его достижения — это и дифференциальное и интегральное исчисления, и основные законы классической механики, и закон всемирного тяготения, и фундаментальные открытия в оптике...
На протяжении нескольких лет гениальный ученый состоял членом Британского парламента и со свойственной ему пунктуальностью посещал заседания. Однако, по воспоминаниям современников, выступил он только раз, причем с одной-единственной фразой: «Закройте форточку!»

Рисунок №3. Надгробие над могилой Исаака Ньютона
Авторы памятника, возведенного в честь Исаака Ньютона в 1731 году в Вестминстерском аббатстве, — Уильям Кент и Майкл Рисбрейк. Скульптурное изображение Ньютона покоится на саркофаге; ученый упирается локтем о стопку своих научных трудов — «О божественном», «Оптика», «Хронология» и «Математические начала натуральной философии». Два херувима держат в руках свиток с математическими формулами, а на заднем фоне видны пирамида и небесное тело, испещренное знаками зодиака.
На стенке саркофага изображены инструменты, которые Ньютон использовал в своих исследованиях, в том числе телескоп и призма. Надпись, сделанная на латыни, гласит:
«Здесь погребен сэр Исаак Ньютон, который отличался почти божественным складом ума и удивительно владел математикой. Он исследовал небесные светила, пути движения комет, морские приливы, природу света, и, что до него не удавалось ни одному ученому мужу, он понял свойства цветов. Прилежный, прозорливый, правоверный и добросовестный в своих исследованиях природы, истории и Священного Писания, он доказал своей философией величие Господа великого и добросердечного и выразил в своих трудах простоту Евангелия. Возрадуйтесь, смертные, что жил на свете такой великий представитель человечества! Он родился 25 декабря 1642 года и почил 20 марта 1727 года».
Список использованной литературы
Интернет – версия журнала «Наука и жизнь», №1, 1987.
Самин Д.К., 100 великих ученых. — М.: Вече, 2000.
Томилин А. 'Занимательно о космологии' - Москва: Молодая гвардия, 1971.
Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики, - М.: Физматлит, 2003.
www.fizika.ru
www.vokrugsveta.ru
Самин Д.К. 100 великих ученых. — М.: Вече, 2000
Самин Д.К. 100 великих ученых. — М.: Вече, 2000

Самин Д.К. 100 великих ученых. — М.: Вече, 2000.
Интернет – версия журнала «Наука и жизнь», №1, 1987
Интернет – версия журнала «Наука и жизнь», №1, 1987
/www.fizika.ru/
Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики, - М.: Физматлит, 2003.
Интернет – версия журнала «Наука и жизнь», №1, 1987
www.vokrugsveta.ru




21