الجاذبية الكونية
قبل عام 1687، تم جمع قدر كبير من البيانات حول حركات القمر والكواكب، ولكن لم يكن هناك فهم واضح للقوى المتعلقة بهذه الحركات. في ذلك العام، قدم إسحاق نيوتن المفتاح الذي فتح أسرار الكون. هو يعرف، من قانونه الأول، أن القوة المحصلة يجب أن تؤثر على القمر لأنه بدون مثل هذه القوة يتحرك القمر في مسار مستقيم بدلاً من مداره شبه الدائري.
عرف نيوتن أن هذه القوة هي قوة الجاذبية التي تمارسها الأرض على القمر. أدرك أن القوى المشاركة في جذب الأرض والقمر، وفي جذب الشمس واي كوكب آخر لم تكن شيئًا خاصًا لتلك الأنظمة، بل كانت حالات خاصة لعامة وجاذبية عالمية بين الأشياء. بعبارة أخرى، رأى نيوتن أن نفس القوة الجاذبية التي تجعل القمر يتبع مساره حول الأرض يتسبب أيضًا في حدوث سقوط تفاحة من على الشجرة. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها توحيد الحركات "الأرضية" و "السماوية".
قانون نيوتن للجاذبية الكونية
ربما سمعت الأسطورة القائلة بأن نيوتن، أثناء غفوته تحت شجرة، أصابته تفاحة متساقطة على رأسه. من المفترض أن هذا الحادث المزعوم دفعه إلى تخيل أنه ربما تنجذب جميع الأشياء في الكون إلى بعضها البعض بنفس الطريقة التي انجذبت بها التفاحة إلى الأرض. حلل نيوتن البيانات الفلكية عن حركة القمر حول الأرض. من هذا التحليل، قدم التأكيد الجريء على أن قانون القوة الذي يحكم حركة الكواكب هو نفس قانون القوة الذي يجذب التفاحة الساقطة إلى الأرض.
في عام 1687، نشر نيوتن عمله عن قانون الجاذبية في أطروحته المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية. ينص قانون الجذب العام لنيوتن على أن كل جسيم في الكون يجذب كل جسيم آخر، بقوة تتناسب طرديًا مع ناتج ضرب كتلهما، وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما.
"اقرأ أيضا: الديناميكا الحرارية"
الجسيمات في الحقل (الجاذبية)
عندما نشر نيوتن نظريته عن الجاذبية الكونية، اعتُبر ذلك نجاحًا لأنه شرح بشكل مرضٍ حركة الكواكب. لقد مثلت دليلاً قوياً على أن نفس القوانين التي تصف الظواهر على الأرض يمكن استخدامها على الأجسام الكبيرة مثل الكواكب وفي جميع أنحاء الكون. منذ عام 1687، تم استخدام نظرية نيوتن لحساب حركات المذنبات، ومدارات النجوم الثنائية، ودوران المجرات. ومع ذلك، وجد كل من معاصري نيوتن وخلفائه صعوبة في قبول مفهوم القوة التي تعمل عن بعد. سألوا كيف يمكن أن يتفاعل جسمان مثل الشمس والأرض عندما لا يكونان على اتصال مع بعضهما البعض. لم يستطع نيوتن نفسه الإجابة على هذا السؤال.
جاء نهج لوصف التفاعلات بين الأشياء غير المتصلة بشكل جيد بعد وفاة نيوتن. يمكّننا هذا النهج من النظر إلى تفاعل الجاذبية بطريقة مختلفة، باستخدام مفهوم مجال الجاذبية الموجود في كل نقطة في الفضاء. عندما يتم وضع الجسيم في نقطة حيث يوجد مجال الجاذبية، يتعرض الجسيم لقوة الجاذبية. بعبارة أخرى، نتخيل أن المجال يؤثر بقوة قوة على الجسيم بدلاً من التفكير في تفاعل مباشر بين جسيمين.
الآن، أصبح مفهوم الحديث للجاذبيّة يكافئ التسارع، وأنّ الجاذبيّة تُسبّب تقوس في نسيج الزمن والمكان (الزمكان)، الأمر الذي يجبر الأجسام إلى بقاء داخل هذا التشوّه أو الانحناء في نسيج الزمكان؛ فعلى سبيل المثال القمر يدور حول الأرض؛ لأنّ الأرض تسبب تقوس الزمكان الذي يوجد فيه القمر.