La gravetat de Newton

En el segle XVII, un astrònom anomenat Johannes Kepler (1571-1630) va establir el què avui coneixem com a “Les lleis de Kepler”. Prescindint de les primeres dues postulacions, i fixant-nos tan sols en la tercera llei, hi trobarem l’origen de la teoria de la gravetat universal de Sir Isaac Newton.

Per a qui no estigui familiaritzat amb l’obra de Kepler, la tercera llei diu així: 

Els períodes orbitals augmenten de forma escalada amb el tamany de les el·lipses, de tal manera que el quadrat del període orbital és proporcional al cub de la distància mitja amb el Sol.

Aquest enunciat pot arribar a ser complexa a causa de l’embarbussament de paraules que se’ns presenten. Tot i això, el concepte que posteriorment se n’extreu és més senzill, i diu que: Un cos (planeta) traça la seva òrbita més ràpid quan es troba més a prop del Sol, que no pas quan n’està més lluny.

En aquells temps, aquesta observació fou tot un problema. Actualment, aquest “aparent” misteri és fàcil de resoldre tenint en compte que existeix una força invisible entre el cos o planeta i el Sol. No obstant, en aquella època, el pensament dirigit a aquest problema era tan pobre que fins i tot els empleats d’aquella època en el tema, davant de la perplexitat del problema, creien que els planetes eren empentats/propulsats per àngels invisibles. Bé, tampoc estaven tan errats, tan sols n’hi hauria hagut prou dient que l’àngel és el Sol!

Aquest enigma de perquè els planetes es movien de manera més ràpida quan més a prop estaven del Sol va crear, com ja hem pogut comprovar, cert interès en els coetanis de Kepler. Encara resultava més enigmàtic, no tan sols preguntar-se per quina raó succeïa aquest fet, sinó qüestionar-se a què es déu simplement que els planetes girin al voltant del Sol, o que les pomes caiguin del pomer al terra.

Sir Isaac Newton va donar llum a aquest enfosquiment científic.

Llei de la gravitació universal

Quin significat pot tenir la paraula “universal”? El terme “universal” l’encunyà el propi Newton al adonar-se de que la força que mantenia els planetes en òrbita amb en Sol era la mateixa que constantment marcava el dia a dia de les persones en el planeta al qual hi vivia. És a dir, que aquesta força era la mateixa per a qualsevol cas que es donés en el nostre univers, tan sols fent-la diferent el canviar d’alguns paràmetres.

Aquets “paràmetres” foren als quals hi arribà al investigar una mica sobre les acceleracions planetàries de Kepler, i altres fets, si més no curiosos, que dia a dia observaven els astrònoms.

Newton va suposar una bala de canó disparada amb tanta força que pogués donar unes quantes voltes al planeta Terra. Tot i que la trajectòria de la bala aparentés ser recta, en veritat seria corbada a causa del propi corbament de la superfície del planeta Terra. ¿Per què ens resulta recta la trajectòria de la bala? Simplement perquè nosaltres també som víctimes de l’esfericitat del nostre planeta. Però bé, el fet és que Newton es preguntà a on cauria aquesta bala. Newton va adonar-se de que seria atreta cap a la Terra, com ja hem establer, però que ho faria seguint una òrbita circular (recordem que es deu al corbament del planeta), tanmateix com un satèl·lit és atret constantment per un planeta. El fet de seguir una òrbita circular, impediria que la bala mai pogués tocar el terra -sempre i quan no hi actuïn forces de fricció que facin disminuir la velocitat de la bala-. Aquest fet no era gens similar als que es podia veure en temps de guerra, on una bala disparada per un canó acabava topant amb el terra.

El cert és que Newton va fer, com aquesta, moltes més prediccions. Quan va voler quantificar-les, va demostrar que la gravetat segueix la llei de la inversa dels quadrats; és a dir, que la força de la gravetat disminueix amb el quadrat de la distància d’un cos, o el que és el mateix, que quan més lluny estem d’un cos, menor serà la seva influència gravitatòria respecte nosaltres, i viceversa.

D’aquí en resolem el conflicte originat per Kepler un segle abans, introduint el concepte de força gravitatòria i tot el que això suposa (que les pomes caiguin al terra, que les bales topin amb la superfície, que la Terra giri al voltant del Sol, etc), a més de fonamentar una revolució científica dient que:

Tots els objectes de l’univers atreuen a tots els altres objectes de l’univers al llarg d’una línia recta formada pels centres dels objectes, proporcional a la massa de cada objecte i inversament proporcional al quadrat de la distància entre els objectes.

El fet d'establir posteriorment que era també proporcional a la massa de cada objecte fou simple formulació matemàtica i observacional; Fou vist que la influència que el Sol feia sobre Júpiter era major que la que Saturn, tot i trobar-se aquest primer a molta més distància. ¿La raó?: La gran influència gravitatòria que origina el Sol a causa de les seves dimensions.

El què passà posteriorment ja ho sabem; Roemer i la velocitat de la llum, Einstein i la relativitat, la mecànica quàntica i les forces subatòmiques... i fins al dia d’avui.