แรงโน้มถ่วง ไอแซกนิวตันได้นิยามถึงแรงโน้มถ่วงเป็นแรงหนึ่งที่ดึงดูดวัตถุ

แรงโน้มถ่วง ทุกครั้งที่กระโดดจะสัมผัสกับแรงโน้มถ่วงมันดึงกลับลงไปที่พื้น หากปราศจากแรงโน้มถ่วงจะลอยขึ้น ไปในชั้นบรรยากาศพร้อมกับสสารอื่นๆทั้งหมดบนโลก เห็นแรงโน้มถ่วงทำงานทุกครั้งที่ทำหนังสือหล่น เหยียบเครื่องชั่ง หรือโยนลูกบอลขึ้นไปในอากาศ มันเป็นสิ่งที่มีอยู่ในชีวิตตลอดเวลา ไม่ค่อยประหลาดใจกับความลึกลับของมัน แต่ถึงแม้จะมีทฤษฎีที่ได้รับการตอบรับอย่างดีมากมายที่พยายามอธิบายว่าทำไมหนังสือถึงตกลงสู่พื้น

และในอัตราเดียวกับก้อนกรวด หรือโซฟาตรงนั้น ยังคงเป็นเพียงแค่ทฤษฎีเท่านั้น ความลึกลับของแรงดึงของแรงโน้มถ่วงนั้นค่อนข้างสมบูรณ์ แล้วรู้อะไรเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงบ้าง รู้ว่ามันทำให้วัตถุ 2 ชิ้น ในจักรวาลดึงดูดเข้าหากัน ทราบดีว่าแรงโน้มถ่วงช่วยในการสร้างเอกภพ ช่วยให้ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และสามารถนำไปใช้กับงานอื่นๆเช่น มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง หรือตะเกียงที่ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง

สำหรับวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการกระทำนั้น รู้ว่าไอแซก นิวตันนิยามแรงโน้มถ่วงว่าเป็นแรงที่ดึงดูดวัตถุทั้งหมดไปยังวัตถุอื่นๆทั้งหมด รู้ว่าอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์กล่าวว่า แรงโน้มถ่วงเป็นผลมาจากความโค้งของกาลอวกาศ ทฤษฎีทั้ง 2 นี้เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่พบมากที่สุดและแพร่หลาย หากไม่สมบูรณ์ ในบทความนี้ จะพูดถึง ทฤษฎีแรงโน้มถ่วง ของนิวตันทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ และจะกล่าวถึงมุมมองล่าสุดของปรากฏการณ์ด้วยเช่นกัน

แม้ว่าหลายคนจะสังเกตเห็นแล้วว่าแรงโน้มถ่วงมีอยู่จริงแต่นิวตันเป็นคนแรกที่พัฒนาคำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจะเริ่มที่นั่น แรงโน้มถ่วง ของนิวตัน ในปี 1600 นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อไอแซก นิวตันกำลังนั่งอยู่ใต้ต้นแอปเปิล หรือมากกว่านั้นตามตำนานเล่าให้ฟัง เห็นได้ชัดว่ามีแอปเปิลตกลงมาบนหัว และเขาเริ่มสงสัยว่าทำไมแอปเปิล ถึงถูกดึงดูดลงมาที่พื้นในตอนแรก นิวตันเผยแพร่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงสากล

ในทศวรรษที่ 1680 โดยพื้นฐานแล้ว ทำให้เกิดแนวคิดที่ว่าโดยในที่แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่คาดเดาได้ ซึ่งกระทำต่อสสารทั้งหมดในจักรวาล และเป็นฟังก์ชันของทั้งมวลและระยะทาง ทฤษฎีระบุว่าแต่ละอนุภาคของสสารดึงดูดอนุภาคอื่นๆทุกอนุภาค เช่น อนุภาคของโลกและอนุภาค ด้วยแรงที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลและแปรผกผันกับกำลังสองของ ระยะห่างระหว่าง ดังนั้นยิ่งอนุภาคอยู่ห่างกัน และอนุภาคมีมวลน้อยกว่า แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

สูตรมาตรฐานสำหรับกฎความโน้มถ่วงอย่างไรก็ตาม เมื่อจัดการกับวัตถุขนาดใหญ่ เช่น โลกดูน้ำหนักของโลกดาวเคราะห์เท่าไร มันจะรวมเข้ากับแรงโน้มถ่วงที่ค่อนข้างทรงพลัง นั่นเป็นเหตุผลที่ไม่ได้ลอยอยู่ในอวกาศในตอนนี้ แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุก็คือน้ำหนักของวัตถุนั้นด้วย เมื่อก้าวขึ้นไปบนตาชั่ง เครื่องชั่งจะอ่านค่าแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย สูตรในการกำหนดน้ำหนักคือ โดยที่เมตร คือมวลของวัตถุ และกรัมคือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกคือ 9.8 เมตรต่อวินาที ซึ่งไม่เคยเปลี่ยนแปลงไม่ว่าวัตถุจะมีมวลเท่าใดก็ตาม นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมถ้าทำก้อนกรวด หนังสือ และโซฟาหล่นลงมาจากหลังคา ก็จะตกลงพื้นพร้อมๆกัน เป็นเวลาหลายร้อยปีที่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันยืนหยัดอยู่เพียงลำพังในชุมชนวิทยาศาสตร์ ที่เปลี่ยนไปในต้นปี 1900 แรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2464 ได้เสนอทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบอื่น

ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ซึ่งจะเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่มีชื่อเสียง และมันให้คำอธิบายที่แตกต่างอย่างมาก จากกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน ไอน์สไตน์ไม่เชื่อว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรงแต่อย่างใด เขากล่าวว่าเป็นการบิดเบือนรูปร่างของกาลอวกาศ หรือที่เรียกว่า มิติที่สี่ โปรดดูที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษทำงานอย่างไรเพื่อเรียนรู้ เกี่ยวกับกาลอวกาศ ฟิสิกส์พื้นฐานระบุว่าหากไม่มีแรงภายนอกทำงาน วัตถุจะเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงที่สุดเสมอ

ดังนั้นหากไม่มีแรงจากภายนอก วัตถุสองชิ้นที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นทางขนานกันจะยังคงขนานกันเสมอ จะไม่มีวันได้พบกัน แต่ความจริงก็คือพบกัน อนุภาคที่เริ่มต้นบนเส้นทางคู่ขนานบางครั้งก็จบลงด้วยการชนกัน ทฤษฎีของนิวตันกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นแรงที่ดึงดูดวัตถุเหล่านั้นเข้าหากัน หรือวัตถุชิ้นที่ 3 เพียงชิ้นเดียว ไอน์สไตน์ยังกล่าวด้วยว่าสิ่งนี้เกิดขึ้น เนื่องจากแรงโน้มถ่วง

แต่ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรง มันเป็นเส้นโค้งในกาลอวกาศตามคำกล่าวของไอน์สไตน์ วัตถุเหล่านั้นยังคงเดินทางในแนวเส้นที่ตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่เนื่องจากการบิดเบี้ยวของอวกาศ เส้นที่ตรงที่สุดในขณะนี้จึงอยู่ในเส้นทางทรงกลม ดังนั้น วัตถุ 2 ชิ้นที่เคลื่อนที่ในระนาบแบนจึงเคลื่อนที่ในระนาบทรงกลม และทางตรงสองทางตามทรงกลมนั้นสิ้นสุดที่จุดเดียว ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงล่าสุดแสดงปรากฏการณ์ในรูปของอนุภาคและคลื่น

มุมมองหนึ่งระบุว่าอนุภาคที่เรียกว่ากราวิตอนทำให้วัตถุถูกดึงดูดเข้าหากันอย่างไรก็ตาม กราวิตอนไม่เคยถูกสังเกตมาก่อน และไม่มีคลื่นความโน้มถ่วงบางครั้งเรียกว่า การแผ่รังสีความโน้มถ่วง ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุถูกเร่งโดยแรงภายนอก กราวิตอนหรือไม่มีกราวิตอนรู้ว่าอะไร มีขึ้นก็ต้องมีลง บางทีสักวันหนึ่งจะรู้ว่าทำไม แต่จนกว่าจะถึงเวลานั้น พอใจได้เพียงแค่รู้ว่าดาวเคราะห์โลก จะไม่พุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ในเร็วๆนี้ แรงโน้มถ่วงทำให้มันอยู่ในวงโคจรอย่างปลอดภัย

นานาสาระ: แสง การทำความเข้าใจและอธิบายของการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์