(3-1-1) قانون التثاقل :

لقد قام نيوتن بتحليل بعض الحسابات الفلكية التي سجلها بعض العلماء السابقين له أبرزهم العالم كبلر لحركة القمر حول الأرض وللكواكب حول الشمس وافترض أن نفس القوة التي جذبت التفاحة إلى الأرض هي التي تجعل القمر يدور حول الأرض . أي أنه توصل إلى حقيقة أن القمر ما كان يمكنه الدوران حول الأرض لولا وجود تجاذب بين الأرض والقمر.

وفي عام 1666م استنتج اسحق نيوتن قانون التثاقل الكوني وينص هذا القانون على أن :

أي جسمين كتلتاهما ك₁ و ك₂ يتجاذبان بقوة ق تتناسب طردياً مع مضروب كتلتيهما وعكسيا مع مربع المسافة (ف) بين مركزيهما.

[النص السابق داخل إطار مستطيل في أسفل الصفحة.]

الشكل التالي يوضح الجسمين والمسافة بينهما والقوة.

أي أن :

وعكسياً مع مربع المسافة ف بين مركزي الكتلتين :

أي أن :

وعليه فإن قوة التجاذب ( التثاقل) بين جسمين :

أي أن

[المعادلة $\text{ق} = \text{ج} \times \frac{\text{ك}_1 \times \text{ك}_2}{\text{ف}^2}$ داخل إطار، وإلى يسارها رقم القانون (1-1) وعبارة «قانون التثاقل الكوني». رمز التناسب في المعادلات السابقة مطبوع بشكل يشبه علامة اللانهاية $\infty$.]

حيث ج هو ثابت التناسب ويسمى ثابت التثاقل الكوني وقيمته ثابتة في كل أنحاء الكون وقد أمكن تحديد قيمته حيث وجد أن :

[علامة القسمة في وحدة ج مطبوعة بشكل خط مائل يناسب الكتابة من اليمين، أي قريبة من \ كما ذكرت مقدمة الطبعة الثانية، وتظهر أحياناً كألف قصيرة: نيوتن . م² \ كجم².]

قانون التثاقل أعلاه يدل على أن الأرض التي كتلتها (مثلاً) ك₁ تجذب إليها أي جسم كتلته ك₂ موجود عليها أو قربها كما أن هذا الجسم ك₂ يجذب إليه الأرض ك₁ بنفس القوة(أنظر الشكل أعلاه) . أي أن الجذب ليس خاصية الأرض وحدها ، وإنما خاصية كل الأجسام المادية . ولكن لان كتلة الأرض كبيرة جداً جداً مقارنة بكتل الأجسام الأخرى التي عليها فأن قوة التجاذب بين هذه الأجسام

مع بعضها صغيرة جداً مقارنة مع قوة جذب الأرض لأي منها ولذلك لا تتحرك الأجسام القريبة من بعضها على الأرض نحو بعضها رغم وجود تجاذب بينها .

واضح من قانون التثاقل الكوني (1-1) أن قوة التجاذب بين الكتلتين تتضاءل كلما كبرت المسافة بينهما ولذلك تكون قوة جذب الأرض ضعيفة جداً على الأجسام التي على مسافات بعيدة عن الأرض، لان ف² تكون كبيرة جداً .

والآن يمكننا أن نتخيل مقدار الفوضى التي كانت ستحدث لو لم تكن الأرض تجذب الأجسام إليها حيث ستكون كلها بدون وزن وسيختفي الغلاف الجوى حولها وبالتالي يختفي الهواء الذي نحتاجه للتنفس و حدوث غير ذلك من الظواهر وهذا يدل على الأهمية القصوى للتثاقل لحياة الإنسان .