Men i begyndelsen af det 17. århundrede modnedes nye idéer, der i løbet af århundredet gjorde Aristoteles’ verdensbillede stendødt.

Galilei (1564-1642) gjorde forsøg med både frit fald og kugler, der rullede på slidsker. Han fandt frem til, at en sådan bevægelse har en konstant acceleration. For hvert sekund, kuglen falder, vokser dens hastighed med næsten 10 meter pr. sekund, hvis vi udtrykker resultatet med moderne måleenheder. Og hvis man kender faldtiden, man kan finde faldvejen ved at gange tiden med sig selv og gange dette resultat med cirks 5. Efter 3 sekunder giver det så 3 x 3 x 5 = 45 meter.

Kepler (1571-1630) beskrev i tre love planeters bevægelser omkring solen. Han fastslog, at de bevæger sig i ellipser, at den tænkte linje fra solen ud til planeten i lige store tidsrum bevæger sig hen over lige store arealer, og at kvadratet på planetens omløbstid divideret med ellipsebanens halve storakse i tredje for alle planeter giver samme konstante tal. Herved fik himlens fænomener en matematisk beskrivelse, der kunne minde om den, Galilei havde givet af fænomener ved jordoverfladen.

I det 17. århundredes sidste halvdel diskuterede flere både på kontinentet og især i England, om planetbevægelserne ifølge Kepler kunne forklares med, at solen tiltrak planeterne, eventuelt med en kraft, der aftog med kvadratet på afstanden til solen. Det vil sige, at hvis afstanden til solen fordobledes, ville kraften kun være en fjerdedel af den tidligere.

En af deltagerne i disse diskussioner var Isaac Newton (1642-1727). Newton studerede i Cambridge, fordi han ikke havde styrke til at blive landmand (han var født for tidligt). Uden at være fremragende var han god nok til senere at få en stilling ved universitetet, og efter fine matematiske arbejder, der dog ikke var kendt af mange, blev han i 1669 professor. I sommeren 1684 besøgte astronomen Halley Newton, og han spurgte Newton, hvilken banekurve en planet ville følge, hvis den var påvirket af en centralkraft, der aftog med kvadratet på afstanden. Newton svarede uden tøven: En ellipse! Halley bad Newton skrive herom, og han skrev så ”De motu corporum” (”Om legemers bevægelse”).

Halley foreslog Newton at udvide dette skrift, og resultatet var, at Newton arbejdede som en besat i årene 1684-87, indtil ”Philosophiae naturalis principia mathematica” (”De matematiske principper for naturvidenskab”) kom.

Datidens fysiske beskrivelse af bevægelser led under, at der ikke var en klar forståelse af sammenhængen mellem kræfter, masse og bevægelse. Det løste Newton med en definition af masse og en beskrivelse af inerti, altså den egenskab ved legemer, at de skal påvirkes med kræfter for at ændre hastighed. Det gav ham hans første og anden lov: 1) Et legeme, der ikke er påvirket af en resulterende kraft, vil enten ligge stille eller bevæge sig med konstant fart i en ret linje. 2) Et legeme, der påvirkes af en resulterende kraft, får en hastighedsændring, der svarer til forholdet mellem kraften og legemets masse (F = ma, hvor F er kraften, m er massen og a er hastighedsændringen). Og vi kan fuldende dette afsnit med den tredje lov: 3) To legemer påvirker hinanden med kræfter, der er lige store og modsatrettede.

Hertil føjede Newton den almene lov om massetiltrækning. Den påstår, at to legemer tiltrækker hinanden med kræfter, der er modsat rettede, og som vokser med legemernes masse og aftager med kvadratet på afstanden imellem dem. Det var en ny tanke, at der på den måde mellem to legemer kunne virke en fjern-kraft, og mange af datidens fysikere var afvisende.

Med disse love kunne Newton vise, at det var massetiltrækningen mellem månen og jorden, der holdt månen på plads i sin bane. Det var et stort fremskridt i forhold til Aristoteles af flere grunde. For det første var Newtons beskrivelse matematisk stringent og kvantitativ, og for det andet brugte Newton nu de samme love til at beskrive alle fænomener både på himlen og ved jordoverfladen. De fysiske love var altså blevet generelle i modsætning til Aristoteles’, der var lokale med et sæt love for jorden og et andet sæt for himlen.

Men ”Principia” gav mere. Newtons undersøgelse af penduler lod ham bruge et pendul til som den første at bestemme lydens hastighed ved at få pendulet til at svinge i takt med et ekko, der gentog sig selv flere gange. Indsigten i jordens og månens vekselvirkning lod Newton forklare tidevandet og forudsige jordens form (den er let fladtrykt ved polerne), og han kunne også forklare kometbaner og bestemme dem. Dette resultat brugte Halley, der udgav ”Principia” for Newton, til vise, at det var den samme planet, man havde set i 1531, 1607 og 1682, og han forudsagde, den ville komme igen sidst i 1758.

”Principia”s mest revolutionerende træk er samtidig værkets paradoks: Newton siger intetsteds noget om, hvad de fysiske begrebers væsen eller inderste natur er. Han postulerer blot for eksempel den almene massetiltræknings egenskaber matematisk, og så regner han. Herved vælter resultaterne frem, og Newton øgede vores viden. Samtiden kritiserede Newton herfor, men han svarede, at han ikke opdigtede hypoteser (”hypotheses non fingo”). Eftertiden har givet Newton ret. I dag kan naturvidenskaben heller ikke fortælle, hvad den almene massetiltræknings inderste væsen er.

En anden kritik har været, at Newton efterlod os en død og kold verden. Sådan så Newton dog ikke selv på det. Han skriver et sted, at han altid udformede sine postulater og idéer således, at de var værdige for Guds skaberværk, og han tvivlede aldrig om, at verden kunne beskrives med matematisk strenghed, netop fordi den var skabt af Gud.

kultur@kristeligt-dagblad.dk

Bøger der ændrede historien

I litteraturens verden findes mange vigtige bøger. Men hvilke bøger er så skelsættende, at de ændrer historiens gang? I denne litterære sommerserie skriver vi om nogle af dem. Læs tidligere artikler i serien på

kristeligt-dagblad.dk