A járvány, a zseni és a Hold

Milyen hatása volt a Home Office-nak egy XVII. századi tudósra, és a tudományra?

1666-ban, a közeledő pestis járvány hírére a Cambridge-i Egyetemet bezárták. Emiatt aztán, az előző évben ott diplomázó fiatal kutató, Isaac Newton hazautazott édesanyja Woolsthorpe-i házába.

Azt Newton saját elbeszéléséből tudjuk, hogy a kertben a fáról leeső alma hatására kezdett arról elmélkedni, hogy a gravitációs hatás nem gyengül érezhetően a Föld középpontjától legtávolabb eső helyeken sem, ahová csak el tudunk jutni, sem a legmagasabb épület tetején, de még a legmagasabb hegyek csúcsán sem. Számára ésszerűnek tűnt az a következtetés, hogy ennek a hatásnak sokkal messzebb kell terjednie, mint ahogy azt általában gondolják. „Miért ne nyúlna egészen a Holdig,” — kérdezte önmagától. Márpedig ha ez így van, akkor befolyással kell lennie annak mozgására is… Hm, talán éppen ez tartja meg a pályáján? Körülbelül ez a gondolatmenet vezethette a felfedezéshez, hogy bár a gravitáció nem gyöngül érezhetően olyan kis távolságoknál, mint az almafa teteje a Földtől – de nagyon is lehetséges, hogy már a Föld – Hold távolság viszonylatában ez a hatás nagyon is különbözik erősségében attól, mint amit a Földön élve általánosan tapasztalunk.

Hogy megbecsülje, mekkora lehet ez a gravitációcsökkenés, úgy gondolkozott, hogy ha a Holdat a gravitációs erő tartja a pályáján, akkor kétség kívül a Naprendszer bolygóit is hasonló erő viszi a pályájukon. A számolásokhoz rendelkezésre álltak Kepler néhány évtizeddel korábban megfogalmazott törvényei. Összehasonlítva a bolygók keringési idejét és a Naptól mért távolságukat, azt találta, hogy bármilyen hatás is legyen az, ami a bolygókat a pályájukon tartja, annak a nagysága fordítottan kell arányos legyen az adott bolygó Naptól mért távolságának a négyzetével.

Megpróbálta ezt az elméletet leellenőrizni a Föld és a Hold példáján. Minthogy nem jutott könyvekhez, csak közelítő adatokat használt a Föld méretére, és emiatt a szükséges vonzóerőnek csak a fele jött ki. Ezen elkeseredve a számolásokat félretette, és más problémákon kezdett gondolkodni.

Abban az évben a gravitáción kívül Newton foglalkozott még a körmozgással, a fénytannal, a színekkel és megalkotta a modern függvényfogalmat (amit ő fluxiónak nevezett, és ma is ezért jelöljük f betűvel a függvényeket), kitalálta azt a matematikai eszközrendszert, amit ma az élet minden területén használunk.

Számtalan eredménye miatt ezt az esztendőt visszatekintve annus mirabilisnak, csodálatos évnek nevezte. Két évtizeddel később pedig pontosította a fent leírt, elsőre sikertelennek bizonyuló gravitációs számításait is, és ezzel végképp beírta a nevét a tudománytörténetbe.