Tại sao định luật vạn vật hấp dẫn lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Thời kỳ đầu thế kỷ XVII, con người đã phân biệt được rất nhiều loại lực như: lực ma sát, trọng lực, trở lực của không khí, điện lực và nhân lực. Newton đã quy nạp một cách chính xác các loại lực tưởng chừng như khác nhau này thành khái niệm vạn vật hấp dẫn: Quả táo rơi xuống đất, người có thể trọng, mặt trăng chuyển động quay quanh trái đất… Tất cả các hiện tượng này đều do nguyên nhân tương tự nhau gây ra. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton rất đơn giản, dễ hiểu nhưng có phạm vi rộng và sâu sắc.

Khái niệm vạn vật hấp dẫn của Newton là một trong những khái niệm mang tính thực dụng nhất trong lĩnh vực khoa học. Newton cho rằng vạn vật hấp dẫn là đặc trưng của tất cả vật chất, và điều đó đã trở thành nền tảng lý luận của phần lớn khoa học vật lý.

Định luật vạn vật hấp dẫn đã ra đời như thế nào?

Năm 1666, ở vào tuổi 23, Newton là sinh viện năm thứ ba Học viện Trinity thuộc trường Đại học Cambride. Newton dáng người nhỏ, trầm ngâm ít nói, tính cách khá nghiêm túc. Đôi mắt sắc cùng vẻ mặt giận dữ của Newton luôn khiến mọi người e dè.

Ngày đó, ở Luân Đôn bùng phát bệnh dịch hạch, căn bệnh quái ác này đã cướp đi mạng sống của rất nhiều người. Các trường học bị buộc phải đóng của, nhưng sinh viên ham học như Isaac Newton đành phải trở về quê an toàn của mình chờ ngày bóng ma của căn bệnh đó qua đi.

Những ngày sống ở quê, Newton luôn luôn băn khoăn với câu hỏi: Năng lượng nào đã khiến cho mặt trăng luôn chuyển động quanh trái đất và trái đất luôn chuyển động quanh mặt trời? Tại sao mặt trăng lại không rơi xuống trái đất? Tại sao trái đất lại không rơi xuống mặt trời?

Một vài năm sau, Newton từng bước lý giải hiện tượng đó. Khi ngồi trong vườn nhà chị gái, Newton nhìn thấy một quả táo rơi từ trên cây xuống. Ông vội ngước đầu lên quan sát một quả táo khác. Quả táo thứ hai rơi xuống từ một cành cây khác, nó rơi xuống đất xong còn nẩy lên khỏi mặt đất rồi mới nằm im trên đó. Đây rõ ràng không phải là lần đầu tiên Newton nhìn thấy táo rơi, tất nhiên điều đó không mang lại câu trả lời cho Newton nhưng nó đã gợi ý cho nhà khoa học trẻ tuổi một suy nghĩ: Sao quả táo thì rơi xuống đất được còn mặt trăng thì không? Giữa quả táo và mặt trăng có điểm gì khác nhau đây?

Sáng sớm ngày hôm sau, Newton quan sát thấy đứa cháu trai của mình đang chơi với một quả bóng nhỏ. Trên tay cậu bé buộc một sợi dây cao su, một đầu kia của sơi dây buộc chặt vào quả bóng. Ban đầu cậu bé lắc nhẹ tay, sau đó càng lúc càng mạnh, cuối cùng quả bóng bật mạnh theo phương thẳng.

Newton đột nhiên cảm thấy sự vận động của quả bóng và mặt trăng thật giống nhau. Có hai loại lực đã tác dụng vào quả bóng, thứ nhất là lực đẩy ra hướng ngoài và thứ hai là lực kéo của dây chun. Và tương tự cũng có hai loại lực tác dụng lên mặt trăng, đó là lực đẩy của vận động mặt trăng và lực kéo của trọng lực trái đất, và cũng chính do có trọng lực nên quả táo mới rơi xuống đất.

Newton lần đầu tiên khám phá ra trọng lực không gian chỉ là lực tác dụng giữa các hành tinh và hành tinh, nó có thể là lực hấp dẫn và tồn tại phổ biến. Newton tin tưởng chắc chắn vào thuật luyện kim, cho rằng các vật chất luôn hút nhau, ông quả quyết rằng lực hấp dẫn giữa các vật không chỉ đúng với các hành tinh to lớn mà đúng với tất cả những vật thể nào có khối lượng. Hiện tượng trái táo rơi xuống đất, mưa rơi và các hành tinh chuyển động theo một quỹ đạo quanh mặt trời đều là kết quả tác động của trọng lực.

Người ta thường cho rằng, các định luật tự nhiên áp dụng cho trái đất thì có sự khác biệt rất lớn với các định luật trong bầu trời. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton đã phản bác lại quan điểm đó, định luật chứng minh rằng những quy luật chi phối tự nhiên và vũ trụ là không hề phức tạp.

Newton đã phát triển khái niệm lực vạn vật hấp dẫn, ông chỉ ra rằng lực vạn vật hấp dẫn không chỉ là đặc trưng của các thiên thể mà còn là đặc trưng của tất cả mọi vật. Định luật vạn vật hấp dẫn cùng công thức toán học của nó đã trở thành nền tảng cơ sở của ngành vật lý học, là một trong những định luật khoa học quan trọng nhất của nhân loại.

Schoolnet