Isaac Newton: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica

Autorem spisu Matematické principy přírodní filosofie byl Angličan sir Isaac Newton, filosof, matematik, představitel Královské společnosti a poslanec anglického parlamentu. Jeho vědecká kariéra je naplněná obrovským množstvím objevů a myšlenek, my se však zaměříme právě na ony Matematické principy.
Newton v nich publikoval teze, kterým dnešní věda připisuje největší význam, a sice tři pohybové zákony a teorii gravitace. V oblasti mechaniky navázal na dílo v Čechách působícího Johannese Keplera, který formuloval zákony pohybu nebeských těles. Newtonem rozšířené zákony se pak týkají všech pevných těles, kapalin a plynů. Tyto entity vložil do prostoru a času, které jsou absolutní – to znamená, že nejsou tělesy ovlivňovány a nad nimi je pouze Bůh. Ještě než ony slavné pohybové zákony připomeneme, je třeba podotknout, že Newton zde pracuje s pojmem „síla“, kterou chápe jako veličinu způsobující změnu hybnosti daného předmětu.
První zákon, zvaný zákon setrvačnosti, vlastně už dříve formuloval Galileo Galiei a Newton ho jen přebral a zařadil do svého systému. V Matematických principech jím říká, že „každé těleso zachovává svůj stav klidu nebo rovnoměrného přímočarého pohybu, pokud není nucen změnit svůj stav působením síly“. Druhý zákon síly pak udává, že „změna pohybu je úměrná působící hybné síle a uskutečňuje se podél přímky, podle které tato síla působí.“ Třetí zákon, zákon akce a reakce stanoví, že „ke každé akci existuje vždy opačná a stejně velká reakce…(a) akce dvou těles mezi sebou je vždy stejně velká a opačného směru“. Výhodou těchto formulací oproti Keplerovi je skutečnost, že jsou platné pro celý vesmír – tedy přinejmenším jak ho znal Newton a jak ho známe i my.

V Principech také Newton seznámil svět se svým chápáním gravitace. Newtona napadlo, že síla, která způsobuje pád jablka dolů, je tatáž, která udržuje Měsíc u Země. Pojal ji proto jako sílu působící mezi dvěma předměty, které jsou díky ní vždy přitahovány. Gravitační, tedy přitažlivá síla působí na neomezenou vzdálenost, avšak zato je ovlivněna dvěma jinými faktory: je přímo úměrná hmotnosti a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi dvěma předměty. Newtonovi je vyčítáno, že nevysvětlil původ této interakce, nicméně to není úplně pravda: za původce gravitace označil opět Boha.
Dnes je Newtonova teorie gravitace do jisté míry překonána, stále je však používána pro menší škály. Ve větším měřítku se už používá relativistická teorie, která je tu mnohem přesnější a gravitaci chápe jako důsledek zakřivení prostoru. Vysloveně problém má s gravitací kvantová teorie, která předpokládá, že je projevem částice takřka mytické – gravitonu. Všechny teorie však jen rozvádějí myšlenku, se kterou Isaac Newton přišel už na sklonku sedmnáctého století.

Isaac Newton|foto: hao.ucar.ed

Vysíláno v Planetáriu č. 30/2012, 21. – 26. července.

Rubrika Historie vědy se vysílá každé čtvrté Planetárium v měsíci.