نيوتن والتفاحة

تسحب الجاذبية الأجسام الساقطة على الأرض ، يمكن ان يعرف الناس بالفعل بشكل بديهي أن شيئًا كهذا كان يحدث، ولكن  كان الشيء الرائع حقًا في قوانين نيوتن للجاذبية هو أنه ينطبق على الأجسام من جميع الأحجام ، مشيرًا إلى أنه كلما زادت كتلة الجسم ، زادت قوة جذبه الى الارض ، لكن في وقت اكتشاف نيوتن للجاذبية ، لم يكن لدى الناس فكرة كبيرة عن كيفية عمل مدارات الأقمار والكواكب، لذا  أوضح الاكتشاف الجديد لنيوتن الكثير عن ذلك ، ولا سيما لماذا لا تطير الأجسام المدارية في الفضاء.

تحكي القصة المعروفة باسم أسطورة التفاحة الذهبية بتوصل نيوتن إلى نظرية الجاذبية على الفور ، عندما سقطت تفاحة من شجرة واصطدمت به على رأسه، في الواقع ، رأى نيوتن تفاحة تسقط من شجرة ، مما جعله يفكر في القوة الغامضة التي تسحب الأشياء إلى الأرض ، لذا قام بمقارنة المسار المستقيم للتفاحة بالمسار المنحني لقذيفة مدفعية.

ومن بعدها تساءل عما سيحدث إذا تحركت قذيفة المدفع بشكل أسرع وأسرع ، وأدرك في النهاية أنها ستسقط حول منحنى الأرض إلى الأبد ، ولن تضرب الأرض أبدًا، حيث تصف حركة “السقوط إلى الأبد” حركة القمر حول الأرض والأرض حول الشمس ، ولكن كيف توصل في النهاية الى وضع قانون الجاذبية ، هذا هو المهم.

قانون نيوتن للجاذبية

ينص قانون القصور الذاتي للحركة لإسحاق نيوتن على أن الجسم سيستمر في التحرك في خط مستقيم ما لم يتم اعاقته بواسطة قوة أخرى، ولكن بعد ذلك ، كيف يفسر هذا سبب دوران القمر حول الأرض؟ ماذا كانت القوة الأخرى؟

افترض نيوتن أن القوة نفسها التي تسببت في سقوط تفاحة من شجرة كانت أيضًا القوة التي أبقت القمر في مكانه، على مدى عدة سنوات ، عمل نيوتن حتى طور قانون الجاذبية الكونية ، والذي ظهر لأول مرة في كتابه المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية (1869)، حيث ظلت هذه الفكرة قائمة حتى طُرحت مفاهيم نظرية الكم والنسبية في منتصف القرن التاسع عشر، ومن هنا كانت تفاحة نيوتن بمثابة التفاحة الذهبية له وللعالم .

انجازات اسحاق نيوتن

كان فهم الجاذبية جزءًا من مساهمة نيوتن في الرياضيات والعلوم، حيث كان اهتمامه الرئيسي الآخر هو حساب التفاضل والتكامل ، وهو موضوع يدرس الأسعار ، أو قياس التغيير، فجنبا إلى جنب مع عالم الرياضيات الألماني جوتفريد لايبنيز ، طور نيوتن قوانين التفاضل والتكامل، حيث لا تزال هاتان الطريقتان تستخدمان في مجالات العلوم ، فيتم استخدام التفاضل لقياس أي معدل تغيير ، مثل مدى سرعة تكاثر الأنواع الحيوانية، وغالبًا ما يستخدم التكامل في الهندسة لحساب المساحات والأحجام.

كما اهتم نيوتن أيضًا بالبصريات ودراسة الضوء وسلوكه، حيث  قاده هذا إلى اقتراح أن الضوء الأبيض هو في الواقع مزيج من الضوء لجميع ألوان قوس قزح، وقد  استخدم معرفته لإظهار سبب عدم قدرة التلسكوبات في ذلك الوقت على إعادة إنتاج الألوان بدقة ، كما صمم نيوتن تلسكوبًا يستخدم المرايا بدلاً من العدسات الزجاجية فقط، و سمح ذلك للجهاز الجديد بتركيز كل الألوان على نقطة واحدة ، مما أدى إلى الحصول على صورة أكثر دقة ووضوحًا، فحتى يومنا هذا ، تعد التلسكوبات العاكسة ، بما في ذلك تلسكوب هابل الفضائي ، من الأدوات الرئيسية لعلم الفلك.

وضع نيوتن قوانين الحركة الثلاثة ، التي تتعامل مع القصور الذاتي والميكانيكا ، بالإضافة إلى نظريته في الجاذبية بعد سقوط التفاحة على رأسه ؛ حيث تنص هذه النظرية على أن كل كائن في الكون يجذب كل كائن آخر بما يتناسب مع كتلته، يعتبر هذا المبدأ ، على الرغم من مراجعته من قبل ألبرت أينشتاين والفيزيائيين اللاحقين ، لا يزال يُعلم الفكر العلمي والهندسة الميكانيكية وعلم الفلك اليوم، حيث سمحت رؤية نيوتن التفاح بتطوير قوانين الحركة الثلاثة، و لا تزال هذه القوانين تُستخدم لوصف كيفية تأثير القوى على الأشياء ، مثل كيف تطير الصواريخ أو تتحرك كرات القاعدة، وكيف يمكن اعتبار القوة بمثابة دفع أو سحب في اتجاه معين وذلك من خلال القوانين الاتية ؛

• قانون الحركة الأول القصور الذاتي

سيبقى الجسم الساكن في حالة سكون ، والجسم المتحرك سيبقى متحركًا على طول خط مستقيم ما لم تحركه قوة خارجية.

• قانون الحركة الثاني العجلة

سيتسارع الجسم إذا تم تطبيق القوة عليه، حيث ان العجلة هي معدل تغير سرعة الجسم، لذا سيحدث التسارع في اتجاه القوة.

• قانون الحركة الثالث الفعل ورد الفعل

لكل فعل رد فعل متساوٍ له في المقدار وضده في الاتجاه ، على سبيل المثال ، لنفترض أن الكائن أ يضرب الكائن ب، وهذا يعني أن أ يمارس قوة على ب في اتجاه معين، و بموجب قانون نيوتن الثالث ، يتلقى أ أيضًا قوة من ب، اذا القوتان متساويتان ويتم توجيههما في اتجاهين متعاكسين.

نشأة نيوتن كانت سببا لما توصل اليه

توفي والد نيوتن قبل ولادته، وعندما كان في الثالثة من عمره ، تركته والدته مع جدته وتزوجت من رجل من قرية مجاورة، أثرت هذه البداية المضطربة على نيوتن مدى الحياة، حيث  شعر بالرفض من قبل عائلته، وكره زوج والدته، ومن هنا  في مدرسة جرانثام ، سعى نيوتن إلى الكتب، حيث لم يتأثر بالأدب والشعر ولكنه أحب الميكانيكا والتكنولوجيا ، حيث اخترع نظامًا متقنًا من الساعات الشمسية كان دقيقًا حتى اللحظة، وبينما كانت والدته تأمل أن يدير مزرعة العائلة ، أدرك عمه ومديره أن نيوتن مقدر للحياة الفكرية.

قام إسحاق بارو ، أول أستاذ للرياضيات في كامبريدج ، بتوجيه نيوتن بعيدًا عن النصوص الجامعية القياسية ونحو المشكلات الرياضية الكبيرة التي لم يتم حلها في ذلك الوقت ، مثل حساب التفاضل والتكامل ، وهي طريقة لوصف كيفية تغير الأشياء.، واصبح حساب التفاضل والتكامل في وقت لاحق أمرًا حاسمًا لتفسير الكون بمصطلحات رياضية، كما  بحث نيوتن أيضًا عن أعمال جديدة لرجال مثل ديكارت ، الذي جادل بأن الكون تحكمه قوانين ميكانيكية.

وتعتبر الفترة الاكثر انتاجية في حياة نيوتن هي سنوات الطاعون، حيث اضطر نيوتن للعودة إلى دياره، وتعتبر تلك الفترة هي التي اسفرت عما يسمى بقصة نيوتن والتفاحة.

ومن اهم اسباب نجاح نيوتن انه كان مدفوعًا بالاعتقاد بأن الطريق إلى المعرفة الحقيقية يكمن في تدوين الملاحظات بدلاً من قراءة الكتب،  على سبيل المثال ، بدلاً من الثقة بالنصوص المتعلقة بالبصريات ، أجرى التجارب عن طريق لصق إبرة حادة في عينه ليرى تأثيرها، كما كان التدوين سببا في وضع الأساس لنظرياته في حساب التفاضل والتكامل وقوانين الجاذبية والحركة ، أي أسس الفيزياء التي من شأنها أن تجعله مشهورًا فيما بعد.