Bevægelse og gravitation

Af Robert S.K. Udmark

Spørgsmålet om, hvad der bevæger himmellegemerne i deres baner, er en ældgammel filosofisk udfordring.
De gamle forestillede sig, at bevægelsen var jævn og foregik i cirkelbaner. Man var uenige, om jorden eller solen var centrum for bevægelsen.

Johannes Kepler opdagede, at planeterne bevæger sig i elliptiske baner med solen som det ene brændpunkt, og at bevægelsen ikke er jævn, men afhænger af afstanden til solen, i overensstemmelse med de af ham formulerede love.

Galileo Galilei opdagede, at et legeme, som ikke påvirkes af ydre kræfter, bevæger sig i en ret linie med jævn fart, og formulerede på baggrund heraf relativitetsprincippet. Han opdagede også, at det frie fald under tyngdens indflydelse foregår med samme acceleration for alle legemer uanset art og vægt, tyngdeaccelerationen.

Isaac Newton formulerede mekanikken og opdagede loven om den almindelige massetiltrækning, tyngdeloven. Når en planets bane ikke er retlinet, skyldes det, at der virker en tiltrækkende kraft mellem solen og planeten, tyngdekraften. På grund af de elliptiske baner finder man, at tyngdekraften må være omvendt proportional med afstandens kvadrat. Hvis man ydermere antager, at tyngdekraften mellem himmellegemerne er af samme natur som tyngdekraften på et æble, der falder til jorden, finder man, at tyngdekraften er proportional med hver af de to masser, idet det altid forudsættes, at kræfterne mellem to legemer er lige store og modsat rettede. Tyngdeloven er bekræftet i laboratoriet og anvendes til at udregne himmellegemernes masser på baggrund af deres satellitters bevægelse. Tyngdekraften er altid tiltrækkende, og den er additiv. Således er tyngdekraften mellem et æble og en sten ganske lille, medens tyngdekraften mellem æblet og hele jordkloden er mærkbar.

Albert Einstein færdiggjorde værket med sin almene relativitetsteori, som dels afklarer nogle filosofiske spørgsmål, dels opklarer nogle små observerede afvigelser fra mekanikkens forudsigelser. Desuden eksotiske fænomener som tidsdilation og længdekontraktion, gravitationsbølger, big bang og sorte huller, samt den gådefulde kosmologiske konstant. Bevægelse beskrives ved geodæter i rumtiden, og gravitation forklares som rumtidens krumning.