Решающий шаг вперед сделал итальянский ученый, основоположник экспериментальной физики Г. Галилей (1564-1642). Он решил проверить утверждение Аристотеля о разных скоростях падения различных по массе тел и, согласно легенде, сбросил с вершины знаменитой Пизанской башни чугунное ядро и деревянный шар. Резко различающиеся по массе предметы упали на Землю одновременно. Из этого опытного факта Галилей сделал фундаментальный вывод — все тела падают на Землю с одинаковым ускорением. Он же и измерил значение этого ускорения, которое с учетом последующих уточнений оказалось равным
g>0 = 9,8 м/с>2.
«Непосредственный опыт всегда очевиден, и из него в кратчайшее время можно извлечь пользу».
Открытие закона тяготения английским физиком И. Ньютоном служит блестящим подтверждением этого меткого замечания. Ньютон впервые связал два факта — ускорение свободного падения тел на Земле и период обращения Луны вокруг Земли. Обратим внимание на то, что эти данные, казалось бы, имеют различную природу — вполне «земное» ускорение и движение небесного тела. Однако Ньютон видел причину движения любых тел в их взаимодействии между собой. Этим взаимодействием является их взаимное притяжение. Ньютон сделал шаг огромной обобщающей важности — силы тяготения как на Земле, так и в космосе имеют одинаковую природу.
«Еще почти никогда в истории, меньше всего в наши дни, когда столько людей занимается наукой, не бывало, чтобы та самая голова, которая впервые натолкнулась на ту или иную идею, до конца исчерпала бы ее. Почти все идеи были предугаданы, подготовлены и слегка намечены, прежде чем являлся наконец тот, кто разрозненному материалу придавал целостность».
Ньютон впервые дал математическую формулировку закона всемирного тяготения:
F = G∙Mm/r>2
где F — сила взаимного притяжения, действующая между двумя телами массами M и m, удаленными друг от друга на расстояние г. Коэффициент G — гравитационная постоянная, значение которой было измерено Г.Кавендишем в 1798 г.:
G = (6,673 ± 0,003)∙10>-11 м>3/(с>2∙кг).
Закон всемирного тяготения был опубликован И. Ньютоном в его знаменитом труде «Математические начала натуральной философии» одновременно с открытыми им же тремя законами движения (динамики). Применение закона всемирного тяготения (1) и второго закона динамики Ньютона
F = ma, (2)
(F — сила, действующая на тело массой m, a — ускорение, приобретаемое данным телом под действием этой силы) к движению планет дает возможность точно рассчитывать их траектории. Ученые выполнили эти расчеты и убедились, что результаты точно совпадали с многолетними наблюдениями за движениями планет.
