De ontdekking van zwaartekracht en de mensen die het hebben ontdekt

Zwaartekracht zorgt ervoor dat alle materie wordt aangetrokken door andere materie, van het subatomaire tot het kosmische niveau. De vroegste mensen konden de zwaartekracht aan het werk observeren en zagen objecten op de aarde vallen, maar dat deden ze niet beginnen systematisch te theoretiseren over de redenen achter een dergelijke beweging tot het tijdperk van de klassieke Griekenland. De ontdekking van de werking van de zwaartekracht verliep in verschillende fasen, te beginnen met Democritus en verder door het werk van al-Hasan ibn al-Haytham, Galileo Galilei en Sir Isaac Newton.

In de vierde eeuw voor Christus stelde Aristoteles een theorie voor die de natuurkunde meer dan een millennium domineerde, maar zijn ideeën vormden strikt genomen geen theorie van de zwaartekracht. Aristoteles geloofde dat lichamen van de ene plaats naar de andere werden getrokken omdat ze daar fundamenteel thuishoorden vanwege hun inherente aard; lucht hoorde bijvoorbeeld in de hemel, terwijl rotsen bij de aarde hoorden. Democritus, meer dan 70 jaar vóór Aristoteles geboren, stelde een theorie van atomisme voor, die beter aansluit bij wat moderne natuurkundigen waarnemen over zwaartekracht. Atomisme stelde dat materie bestaat uit essentiële deeltjes, en Democritus theoretiseerde dat deze deeltjes - atomen - bewogen en botsten als gevolg van een kracht die Panagiotis Papaspirou en Xenophon Moussas, schrijvend in het ‘American Journal of Space Science’, een voorloper noemen van de theorie van zwaartekracht.

Geboren in de 10e eeuw in wat nu Irak is, formuleerde ibn al-Haytham een ​​theorie van optica die Newton beïnvloedde en stelde voor dat licht kleuren omvat. Hij verzoende ook - zij het onjuist - het tegenstrijdige werk van Ptolemaeus en Aristoteles, waarbij hij het heliocentrisme van Ptolemaeus behield, maar theoretiseerde dat de zon en andere hemellichamen materiële objecten zijn. Voor zijn werk in de astronomie kreeg hij de bijnaam Ptolemaeus de Tweede, volgens Joseph A. Kechichian, in een biografisch profiel in Dubai's ''Gulf News Weekend Review''. Ibn al-Haytham drong ook aan op de wetenschappelijke methode, gebaseerd op observatie en experimenten, en weerlegde astrologie, beide belangrijke wetenschappelijke standpunten. Een van zijn belangrijkste astronomische waarnemingen was dat de zon en de maan vaste, materiële objecten waren, een theorie die ten grondslag ligt aan later werk aan planetaire mechanica.

Als ibn al-Haytham weigerde de theorieën van Ptolemaeus volledig te weerleggen, had Galileo daar geen moeite mee. Hij werd geboren in 1564 in Pisa, Italië en werd een van de meest beruchte en uiteindelijk invloedrijke denkers van de Renaissance. Waar Democritus en ibn al-Haytham's observaties de theorie van de zwaartekracht ondersteunden, informeerde Galileo's werk het direct. Hij tartte het gezag van zowel Aristoteles als Ptolemaeus en werd een paria in de ogen van de katholieke kerk en het wetenschappelijke establishment. Het meest relevant voor zwaartekracht, stelde hij dat zwaartekracht op objecten werkt, ongeacht hun massa; verschillen in de snelheid van een val zijn het gevolg van luchtweerstand als gevolg van verschillende vormen, niet van gewicht. Van Galileo wordt gezegd dat hij ballen van dezelfde vorm heeft laten vallen, maar met een ander gewicht dan de scheve toren van Pisa, en hoewel het verhaal misschien apocrief is, vormt de resulterende theorie de kern van de theorie van zwaartekracht.

Een ander apocrief verhaal ligt ten grondslag aan het werk van Newton; Het is beroemd dat de grote wiskundige werd geïnspireerd om de zwaartekracht te bestuderen toen een appel op zijn hoofd viel. Newton, geboren in 1642, was pas in de veertig toen hij zijn enorm invloedrijke boek 'Philosophiae Naturalis Principia Mathematica' publiceerde, vaak eenvoudigweg bekend als de 'Principia'. Testen de theorieën van astronoom Johannes Kepler, een tijdgenoot van Galileo, Newton uiteengezet de Drie Wetten van Beweging, die handelen over traagheid en mechanica, evenals zijn theorie van zwaartekracht; die theorie stelt dat elk object in het universum elk ander object aantrekt in verhouding tot zijn massa. Dit principe, hoewel herzien door Albert Einstein en latere natuurkundigen, vormt vandaag de dag nog steeds de basis voor wetenschappelijk denken, werktuigbouwkunde en astronomie.