Πώς ο Νεύτωνας χρησιμοποίησε την παρατήρηση της φύσης για να εξηγήσει τους πλανήτες κίνησης;
1. Βασιζόμενη στην υπάρχουσα γνώση:
* Νόμοι του Kepler: Ο Νεύτωνας ήταν εξοικειωμένος με τους νόμους της πλανητικής κίνησης του Johannes Kepler, που προέρχεται από τις λεπτομερείς παρατηρήσεις του Tycho Brahe. Αυτοί οι νόμοι δήλωσαν:
* Οι πλανήτες κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές με τον ήλιο σε μια εστίαση.
* Η ταχύτητα ενός πλανήτη ποικίλλει, κινείται γρηγορότερα όταν πιο κοντά στον ήλιο.
* Το τετράγωνο της τροχιακής περιόδου ενός πλανήτη είναι ανάλογη προς τον κύβο της μέσης απόστασης του από τον ήλιο.
* Παρατηρήσεις του Galileo: Οι παρατηρήσεις του Galileo με το τηλεσκόπιο του υποστήριξαν το ηλιοκεντρικό μοντέλο (επικεντρωμένο στον ήλιο) και αποκάλυψαν φάσεις της Αφροδίτης, αποδεικνύοντας ότι περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο, όχι τη γη.
2. Παρατηρώντας το φεγγάρι και τα αντικείμενα που πέφτουν:
* Universal Gravity: Ο Νεύτωνας παρατήρησε την πτώση των αντικειμένων στη γη και θεωρήθηκε ότι αυτή η ίδια δύναμη, βαρύτητα, επεκτάθηκε πέρα από τη Γη, φτάνοντας στο φεγγάρι και κρατώντας την σε τροχιά. Συνειδητοποίησε ότι το φεγγάρι πέφτει συνεχώς προς τη γη, αλλά λόγω της πλάγιας κίνησης του, ποτέ δεν χτυπά στην επιφάνεια.
* Ο μύθος της Apple: Η διάσημη ιστορία "Apple που πέφτει από ένα δέντρο" μπορεί να είναι αποκρυφική, αλλά απεικονίζει την βασική διορατικότητα του Νεύτωνα:η ίδια δύναμη που ενεργεί σε ένα μήλο στη γη διέπει επίσης την κίνηση των ουράνιων σωμάτων.
3. Μαθηματική σύνθεση:
* Νόμοι κίνησης: Ο Νεύτωνας διατύπωσε τους τρεις νόμους της κίνησης του:
* αδράνεια: Ένα αντικείμενο στο REST παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα και κατεύθυνση, εκτός εάν ενεργεί από μια μη ισορροπημένη δύναμη.
* f =ma: Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι άμεσα ανάλογη προς την εφαρμοζόμενη δύναμη και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του.
* αντίδραση δράσης: Για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση.
* Νόμος της καθολικής βαρύτητας: Ο Νεύτωνας εξέφρασε μαθηματικά τη δύναμη της βαρύτητας:Κάθε σωματίδιο στο σύμπαν προσελκύει κάθε άλλο σωματίδιο με δύναμη ανάλογη προς το προϊόν των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων τους.
4. Συνδυάζοντας παρατηρήσεις και μαθηματικά:
* Εξηγώντας την πλανητική κίνηση: Συνδυάζοντας τους νόμους της κίνησης και της καθολικής βαρύτητας, ο Newton θα μπορούσε να εξηγήσει τις παρατηρούμενες ελλειπτικές τροχιές των πλανητών. Έδειξε πώς η βαρύτητα του ήλιου δρα στους πλανήτες, προκαλώντας τους να κινούνται σε ένα καμπύλο μονοπάτι, παρά σε ευθεία γραμμή.
* Προγνωστική δύναμη: Η θεωρία του Νεύτωνα όχι μόνο εξήγησε τις παρατηρούμενες κινήσεις των πλανητών, αλλά επίσης προέβλεπε με ακρίβεια τις κινήσεις των κομητών και άλλων ουράνιων αντικειμένων.
Συνοπτικά, Η κατανόηση της πλανητικής κίνησης από τον Νεύτωνα δεν προήλθε από την απλή εξέταση των πλανητών, αλλά από τη σύνθεση παρατηρήσεων, τις υπάρχουσες θεωρίες και τις δικές του λαμπρές μαθηματικές συνθέσεις. Συνειδητοποίησε ότι η ίδια δύναμη που κάνει ένα μήλο να πέσει στο έδαφος είναι επίσης υπεύθυνη για τους πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο, αλλάζοντας θεμελιωδώς την κατανόησή μας για το σύμπαν.
