Mikä on painovoiman vakio?

Gravitaatiovakio viittaa havaittuun fyysiseen käyttäytymiseen tai laatuun, joka selittää kohteiden välisen painovoiman tason. Pohjimmiltaan kaikki kaksi kappaletta, joilla on massa, kohdistavat painovoimaa toisiinsa; se on voima, joka pitää maapallon pyörimässä auringon ympäri eikä ajautumassa tyhjyyteen. Gravitaatiovakio, joka tunnetaan nimellä G, selittää kohteen vetovoiman tai vetovoiman määrän toisessa, kun se kerrotaan kahden kohteen massalla ja jaetaan kahden kohteen välisen etäisyyden neliöllä.

Gravitaatiovakion metsästys vaivasi monia tieteen loistavimpia mieliä suuren osan 17- ja 18 -luvuista. Legendan mukaan polku gravitaatiovakion löytämiseen alkoi panoksella kolmen aikakauden merkittävän tiedemiehen – Sir Christopher Wrenin, Edmund Halleyn ja Robert Hooken – välillä planeettojen kiertoradoilla. Halley innoittamana päättää käydä avustamassa arvostettua professoria Isaac Newtonia, joka paljasti oikean vastauksen lisäksi, että hän oli ratkaissut ongelman jokin aika sitten, mutta jotenkin väärin muistiinpanot. Halley painosti Newtonia tutkimaan asiaa uudelleen ansaitsemalla hänelle huomattavaa tunnustusta siitä, että hän inspiroi Newtonin Philosophiae Naturalis Principia Mathematican julkaisemista, joka on yksi ihmiskunnan historian kestävimmistä tieteellisistä teoksista.

Vaikka Newtonin Principia esitti teorian gravitaatiovakion olemassaolosta, se ei vastannut G: n matemaattiseen arvoon. Yli 70 vuotta Newtonin kuoleman jälkeen loistava ja kiehtovan eksentrinen tiedemies nimeltä Sir Henry Cavendish peri koneen, jolla mitattiin tiheys maasta. Kone oli toisen tiedemiehen, pastori John Michellin, suunnittelu, joka kuoli ennen kuin hän pystyi suorittamaan kokeensa. Upeasti monimutkainen kone, jonka oletettiin olevan niin herkkä, että sitä oli tarkkailtava toisesta huoneesta, jotta vältyttäisiin tulosten saastumiselta, auttoi tuottamaan haluttuja tiheystuloksia, mutta se johti myös tuleviin gravitaatiovakion laskelmiin.

Cavendishin laskelmat eivät olleet aivan oikein, mutta jopa 21. vuosisadan tekniikalla gravitaatiovakio on edelleen yksi vaikeimmin mitattavista fyysisistä vakioista. Tiedemiehet ovat tarkistaneet laskelmia useita kertoja vuosisatojen aikana ja saavuttaneet vuonna 2006 laajalti hyväksytyn matemaattisen lausekkeen G = 6.673 84 X 10-11 m3 kg-1 s-2, jossa M = pituus metreinä, kg = massa kilogrammaa ja s = aika sekunneissa. Useiden tieteellisten selitysten mukaan useiden tieteellisten selitysten mukaan vuosisatojen uudelleenlaskenta on takana ja tulevaisuuden vuosisatojen mahdollisuudet täynnä parannuksia.