Dünyanın ən diqqətəlayiq xüsusiyyətlərindən biri odur ki, əlinizdə tutduğunuz bir daşı buraxdıqda o, Yerə düşür. Bu hadisə bu gün bizə tam aydın görünür. Lakin indi bildiyimiz kimi, Ayın Yer ətrafında orbitdə qalması və planetlərin Günəş ətrafında fırlanması da eyni cazibə qüvvəsi ilə bağlıdır. Maraqlıdır ki, qədim dövrlərdə alimlər bu əlaqəni dərk etmirdilər.
Eramızdan əvvəl IV əsrdə yaşamış Aristotel cismlərin Yer üzərində və ümumiyyətlə kainatda necə hərəkət etdiyini izah etməyə çalışmışdı. Onun bu barədə fikirləri “Fizika” adlı əsərində geniş şəkildə təqdim olunmuşdur.
Aristotelin təbiət anlayışı
Aristotelə görə bəzi şeylər təbii, bəziləri isə başqa səbəblərdən yaranmış hesab olunur. Təbii olanlara yer, od, hava və su kimi elementlər daxildir. Aristotel düşünürdü ki, hər bir cismin özünəməxsus hərəkət və sabitlik prinsipi var.
Onun fikrincə, hər bir cismin “təbii yeri” mövcuddur. Məsələn, daş Yerə doğru düşür, çünki onun təbii yeri Yerin mərkəzidir. Od isə əksinə, yuxarıya doğru hərəkət edir. Göy cisimlərinin təbii hərəkətinin isə dairəvi olduğu düşünülürdü.
Aristotel həmçinin belə hesab edirdi ki, bir cismin sabit sürətlə hərəkət etməsi üçün ona daim bir qüvvə təsir etməlidir. Başqa sözlə, hərəkətin davam etməsi üçün davamlı qüvvə tələb olunur.
Təbii və qeyri-təbii hərəkət
Aristotel hərəkəti iki növə ayırırdı:
1. Təbii hərəkət – cismin öz təbii yerinə doğru hərəkəti
2. Qeyri-təbii hərəkət – xarici qüvvənin təsiri ilə baş verən hərəkət
Məsələn, bir daş yuxarıya atıldıqda onun hərəkəti qeyri-təbii sayılırdı. Çünki bu hərəkət xarici qüvvə nəticəsində baş verir. Lakin bu qüvvə tükəndikdən sonra daş yenidən Yerə doğru düşür və öz təbii hərəkətinə qayıdır.
Bu fikir təxminən 2000 il ərzində qəbul edilmiş və XVI əsrə qədər fizikanın əsas nəzəriyyələrindən biri kimi istifadə olunmuşdur.
Ağır cisimlərin daha sürətli düşməsi fikri
Aristotel hesab edirdi ki, ağır cisimlər yüngül cisimlərdən daha sürətli düşür. Bu fikir ilk baxışdan məntiqli görünə bilər. Məsələn, bir tərəfdən lələk, digər tərəfdən kərpic buraxsaq, kərpic daha tez Yerə düşəcək.
Lakin bu hadisə əslində hava müqaviməti ilə bağlıdır. Aristotel isə bunu cismin ağırlığı ilə izah etmişdi.
Buna baxmayaraq, onun nəzəriyyəsi iki min il ərzində qəbul olunmuş və Avropada elmi düşüncəyə böyük təsir göstərmişdir. Hətta orta əsrlərdə Xristian kilsəsi Aristotelin fizika ideyalarını qəbul etdiyinə görə bu nəzəriyyələri tənqid etmək alimlər üçün olduqca çətin idi.
Kepler və Galileo: yeni dövrün başlanğıcı
XVI–XVII əsrlərdə alimlər Aristotelin fikirlərini yenidən araşdırmağa başladılar. Bu sahədə xüsusilə Johannes Kepler və Galileo Galilei böyük rol oynadılar.
Kepler planetlərin hərəkəti haqqında iki mühüm qanun irəli sürdü:
-
Planetlər Günəş ətrafında elliptik orbitlər üzrə hərəkət edir və Günəş ellipsin fokuslarından birində yerləşir.
-
Planeti Günəşlə birləşdirən xətt bərabər zaman intervallarında bərabər sahələr süpürür.
Bu qanunlar ilk dəfə göstərdi ki, göy cisimlərinin hərəkəti mütləq dairəvi deyil.
Galileo və düşən cisimlərin hərəkəti
Galileo Aristotelin başqa bir fikrini də təkzib etdi. O göstərdi ki, bir cismin sabit sürətlə hərəkət etməsi üçün daim qüvvə tətbiq etmək lazım deyil. Əgər heç bir qüvvə təsir etməzsə, cisim hərəkətini davam etdirə bilər.
Galileo təcrübələr apararaq cisimlərin Yerə düşərkən davamlı sürətləndiyini göstərdi. O həmçinin müəyyən etdi ki, düşən cismin keçdiyi məsafə zamanın kvadratı ilə mütənasibdir.
Galileo Aristotelin nəzəriyyəsinin səhv olduğunu sübut etmək üçün məşhur “düşüncə təcrübəsi” də irəli sürdü. O belə düşünürdü: əgər ağır cisim daha sürətli düşürsə, iki fərqli ağırlıqda daşı birləşdirsək nə baş verər? Bu halda yüngül daş ağır daşın sürətini azaltmalı idi. Lakin birləşdirilmiş cismin çəkisi daha böyük olduğu üçün Aristotelə görə daha sürətli düşməli idi. Bu isə nəzəriyyənin ziddiyyətli olduğunu göstərirdi.
Sarkaç və cazibə
Galileo sarkaçın hərəkətini də araşdırmışdı. O müəyyən etdi ki, sarkaçın hərəkəti şaquli və üfüqi komponentlərdən ibarətdir. Şaquli istiqamətdə təsir edən qüvvə isə cazibə qüvvəsidir.
Onun müşahidələri göstərdi ki, sarkaçın hərəkət dövrü bobun çəkisindən deyil, əsasən sarkaçın uzunluğundan asılıdır.
Dekartın cazibə nəzəriyyəsi
XVII əsrdə fransız filosofu René Dekart cazibəni izah etmək üçün fərqli bir nəzəriyyə irəli sürdü. O hesab edirdi ki, kainatda boşluq yoxdur və bütün məkan efir adlı maddə ilə doludur.
Dekarta görə planetlər bu efir maddəsinin içində hərəkət edərkən burulğanlar (vortekslər) yaradır. Bu burulğanlar isə planetləri Günəş ətrafında orbitdə saxlayır.
Yer də belə efir burulğanı ilə əhatə olunmuşdur və ağır cisimlər bu axın nəticəsində Yerin mərkəzinə doğru hərəkət edir.
Bu nəzəriyyə bir müddət çox cəlbedici hesab olunsa da, sonradan müşahidələrlə tam uyğun gəlmədiyi üçün tənqid olunmağa başladı.
Nyutonun inqilabi nəzəriyyəsi
1687-ci ildə İsaak Nyuton “Principia” adlı məşhur əsərini nəşr etdirdi. O, burada ümumdünya cazibə qanununu irəli sürdü.
Nyutona görə kainatda hər iki kütlə bir-birini aşağıdakı qanuna uyğun olaraq cəzb edir:
Cazibə qüvvəsi kütlələrin hasilinə mütənasib, aralarındakı məsafənin kvadratına isə tərs mütənasibdir.
Bu qanun:
-
daşın Yerə düşməsini
-
Ayın Yer ətrafında orbitini
-
planetlərin Günəş ətrafında hərəkətini
eyni fiziki prinsip ilə izah edirdi.
Nyuton həmçinin Keplerin planetar hərəkət qanunlarının məhz bu cazibə qanunundan irəli gəldiyini göstərdi.
Nyuton nəzəriyyəsinin paradoksu
Nyutonun nəzəriyyəsi son dərəcə uğurlu olsa da, bir böyük sual ortaya çıxırdı:
İki cisim bir-birini məsafədən necə cəzb edə bilər?
Nyuton bu sualın cavabını verməyə çalışmadı. O yalnız qanunun necə işlədiyini izah etdiyini, lakin niyə belə işlədiyini açıqlamadığını bildirdi.
Buna baxmayaraq, onun nəzəriyyəsi müşahidələrə ən yaxşı uyğun gələn model olduğu üçün zamanla elm dünyası tərəfindən qəbul edildi.
Nəticə
Aristotelin təbii hərəkət ideyalarından başlayaraq Galileo və Keplerin kəşflərinə, daha sonra Dekartın burulğan nəzəriyyəsinə və nəhayət Nyutonun ümumdünya cazibə qanununa qədər insanlıq cazibə qüvvəsini anlamaq üçün uzun bir yol keçmişdir.
Bu inkişaf prosesi elmin əsas xüsusiyyətini göstərir:
nəzəriyyələr zamanla dəyişir, inkişaf edir və yeni kəşflərlə daha dəqiq modellərlə əvəz olunur.