සර්වත්‍ර ගුරුත්වාකර්ෂණය පිළිබඳ නිව්ටන්ගේ නියම

අයිසැක් නිවුටන් සර්වත්‍ර ගුරුත්වාකර්ෂණ නියමය යනු ස්කන්ධයන් සහිත වස්තු දෙකක් අතර ඇති ගුරුත්වාකර්ෂණ ආකර්ෂණය විස්තර කරන භෞතික  නියමයයි. එය ආදි සම්භාව්‍ය යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ කොටසක් වන අතර 1678 දී ප්‍රකාශනයට පත් කළ නිව්ටන්ගේ කාර්යයක් වන  Philosophiae Naturalis Principia Mathematica හි පළමුවෙන් සූත්‍රකෘත කර ඇත. නවීන භාෂාවෙන් එය පහත පරිදි  ප්‍රකාශ කළ හැක. සෑම ලක්ෂීය ස්කන්ධයක්ම මගින්ම අනෙක්  සෑම ලක්ෂීය ස්කන්ධයක්, ලක්ෂ්‍යය දෙකම යා කරන රේඛාව දිගේ යොමු වූ බලයකින් ආකර්ෂණය කරයි. මෙම බලය ස්කන්ධ‍දෙකෙහි ‍ගුණිතයට සමානුපාතික වන අතර ස්කන්ධ දෙකෙහි දුරෙහි වර්ගයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.

මෙහි ,

SI  ඒකක වලින් , F  නිවුටන් (N)  වලින් ද , m1  හා m2  කිලෝ ග්‍රෑම් වලින් ද , r  මීටර (m)  වලින් ද මිනුම් කරන අතර  G  නියතය ආසන්න වශයෙන් 6.67 x 10-11  Nm2kg-2  ට සමාන වේ. 1798 දී බ්‍රිතාන්‍ය ජාතික විද්‍යාඥ හෙන්රි කැවෙන්ඩිශ්  (Henry Cavendish)  සිදු කළ කැවෙන්ඩිශ් පරීක්ෂණවල ප්‍රතිඵල වලින් ප්‍රථමයෙන්ම G  නියතය සදහා වු නිවැරදි අගය නිර්ණය කර ඇත. (නමුත් කැ‍ෙවන්ඩිශ් ඔහු විසින්ම G  අගය සදහා සංඛ්‍යාත්මක අගයක් ගණනය නොකරන ලදී) තවද මෙම පරීක්ෂණය විද්‍යාගාරයක් තුළ දී ස්කන්ධ දෙකක් අතර ගුරුත්වාකර්ෂණය පිළිබද නිවුටන්ගේ නියමය ගැන සිදු කළ පළමු පරීක්ෂණය ද වේ. එය සිදු කරනු ලැ‍බුවේ නිවුටන්ගේ Principia  ප්‍රකාශනය වී වසර 111ක  හා නිවුටන්ගේ මරණයෙන් වසර 71කට පසුවය. එනිසා   G  හි සංඛ්‍යාත්මක අගය නිවුටන්ගේ එකදු  ගණනය කිරිමක් සදහා යොදාගත නොහැකි විය. ඒ වෙනුවට ඔහු කළ හැකි වූයේ  එක් බලයකට සාපේක්ෂව අනෙක් බලය ගණනය කිරීමයි.

නිවුටන්ගේ ගුරුත්වාකර්ෂණ නියතය ආරෝපිත වස්තු දෙකක් අතර වු විද්‍යුත් බලයේ විශාලත්වය ගණනය කිරීමට භාවිතා කරන විද්‍යුත් බල පිළිබඳ වූ කූලෝම් නියමයට අනුරූප වේ. ‍නියම දෙකම ප්‍රතිලෝම - වර්ග නියමය පිළිපදී. එනම් බලය වස්තු දෙක අතර දුරෙහි වර්ගයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.

කූලෝම් නියමයේදී ස්කන්ධ දෙකෙහි ගුණිතය වෙනුවට ආරෝපණ දෙකෙහි ගුණිතය ද, ගුරුත්වාකර්ෂණ නියතය වෙනුවට   ස්ථිති විද්‍යුත් නියතය ද යොදා ගනී. 

නිවුටන්ගේ නියම අයින්ස්ටයින්ගේ සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය පිළිබඳ නියම මඟින් අවලංගු වන මුත් ගුරුත්වජ ආචරණ පිළිබඳ අනර්ඝ ආසන්න කිරීමක් ලෙස දිගටම භාවිතා කරයි. සාපේක්ෂතාවාදය අවශ්‍ය වනුයේ අතිශය නිරවද්‍යතාවයක් අවශ්‍යය වන විට හෝ අති විශාල වස්තූන් සදහා ගුරුත්වාකර්ෂණය ගණනය කරන විට පමණි.

නිවුටන්ගේ ගුරුත්වාකර්ෂණ වාදයේ ඇති ගැටළු
බොහෝ ප්‍රායෝගික යෙදුම් සඳහා ගුරුත්වය පිළිබඳ නිව්ටන්ගේ පැහැදිලි කිරීම ප්‍රමාණවත් තරම් නිරවද්‍ය වන අතර එබැවින් එය බහුලව භාවිතා වේ. φ යනු ගුරුත්වාකර්ෂණ විභවය ද, v අධ්‍යයනය කරනු ලබන වස්තූනගේ ප්‍රවේගය ද c  යනු ආලෝකයේ වේගය ද වන විට φ/c2  සහ (v/c)2  යන මාන රහිත අගයයන් 1ට වඩා බොහෝ කුඩා වන කල්හි නිව්ටන් ගුරුත්වාකර්ෂණ වාදයෙන් සිදුවන අපගමන කුඩා ඒවා වේ. උදාහරණයක් ලෙස සූර්ය පෘථිවි පද්ධතිය නිව්ටෝනියානු ගුරුත්වාකර්ෂණ වාදය මඟින් නිරවද්‍යව විස්තර කළ හැක්කේ,
                    
 

ඉහත පදවලට අනුරූප අගයයන් ඉතා කුඩා වන හෙයිනි, මෙහි r කක්ෂය යනු සූර්යයා වඩා පෘථිවි කක්ෂයේ අරය වේ. 
                  

යම් හෙයකින් ඉහත මාන රහිත පරාමිතීන් 2කින් එකක් හෝ විශාල වන කල්හි පද්ධතිය විස්තර කිරීම සඳහා සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය යොදා ගත යුතු වේ. අඩු ගුරුත්ව විභවයක් සහ අඩු ප්‍රවේගයක් සහිත තත්ව යටතේ දී සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය යෙදූ විට ලැබෙන ඵලය නිව්ටෝනියානු ගුරුත්වාකර්ෂණ නියමය සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදයේ පහල ගුරුත්ව සීමාව ලෙස හැඳින්වේ.

සෛද්ධාන්තික ගැටළු 

·මේ දක්වා ගුරුත්ව සම්ප්‍රේෂකය හඳුනාගැනීමට නොහැකි වී ඇත. ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය ලෙස සහ අනෙකුත් මූලික බල අතර පවතින සම්බන්ධතාවය හඳුනාගැනීමට භෞතික විද්‍යාඥයන් දරන උත්සාහයයන් සඳහා මේ වන තෙක් නිසි පිළිතුරක් ලැබී නොමැති නමුත් පසුගිය වසර 50 ඇතුළත මේ ක්ෂේත්‍රයේ විශාල ඉදිරි ගමනක් සිදු වී තිබේ. (සමස්ථය පිළිබඳ වාදය - Theory of everything  සහ සම්මත ආදර්ශය - Standard Model බලන්න) ගුරුත්ව ක්‍රියාකාරීත්වය පැහැදිලි කිරීම සඳහා යොදා ගැනීමට සිදු වන දුරස්ථ ක්‍රියාව යන යෙදුම ප්‍රමාණවත් පැහැදිලි කිරීමක් නොවන බව නිව්ටන්ගේ පවා මතය විය. (“නිව්ටන්හට සිය මතය පිළිබඳ ගැටළු” නමින්   පහත දක්වා ඇති කොටස බලන්න) නිව්ටන්වාදය සත්‍ය වීම සඳහා ගුරුත්වය ක්ෂණිකව ප්‍රචාරණය විය යුතුය. එනම් ප්‍රචාරණය සඳහා කාලයක් ගත නොවිය යුතුය. සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදයට පෙර අවකාශය හා කාලය පිළිබඳ වූ මතයන්ට අනුව ගුරුත්වය ප්‍රචාරණය වීමට කාලයක් ගත වී නම් එය අස්ථායී කක්ෂ ඇති වීමට හේතුවක් විය.

නිරීක්ෂණ සමඟ එකඟ නොවීම

නිව්ටන්ට සිය මතය පිළිබඳ වූ ගැටළු 

සිය ශ්‍රේෂ්ට නිර්මාණ්‍ය තුළ දී ගුරුත්වාකර්ෂණ නියමය ගොඩනැඟීමට නිව්ටන් සමත් වූ නමුත් එහිදී සිය සමීකරණ මඟින් කියැවුණු “දුරස්ථ ක්‍රියාව පිළිබඳ” සංකල්පය ඔහුට කිසිසේත් සතුටු දායක එකක් නොවීය. ඔහු කිසිවිටකත් එවැනි ක්‍රියාකාරීත්වයකට හේතු වූ ශක්ති මූලය පිළිබඳ අදහසක් පළ නොකලේය. අනෙක් සියළු අවස්ථා සඳහා විවිධ වස්තූන් මත ක්‍රියා කරන බල හටගත් ආකාරය චලිත සංසිද්ධීන් ඇසුරින් විග්‍රහ කිරීමට නිව්ටන් සමත් වූ නමුත් ‍ගුරුත්ව බලයට හේතුවන චලිතය පරීක්ෂණාත්මකව හඳුනාගැනීමට ඔහු අසමත් විය. එපමණක් නොව, ගුරුත්ව බලයෙහි මූලය පිළිබඳ කල්පිතයක් ඉදිරිපත් කිරීම පවා ඔහු ප්‍රතික්ෂේප කළේය. එසේ කිරීමට හේතුව ලෙස ඔහු දැක්වූයේ කල්පිතයක් ඉදිරිපත් කිරීම තර්කානුකූල විද්‍යාවට පටහැනි වීමක්ය යන්නයි. එසේම දාර්ශනිකයින් ඒ දක්වා ස්වභාවය ගැන කර තිබූ සොයා ගැනීම නිරර්ථක බවත් ස්වභාවයේ සියළු සංසිද්ධීන්ට මූලික වන ඒ වන තෙක් හඳුනාගෙන නොමැති මූලයන් පවතින බවට විශ්වාස කිරීමට බොහෝ හේතු ඇති බවත්, ගුරුත්වාරකර්ෂණයෙහි මූලය ද එවැන්ක් බවත් ඔහු සංවේගයෙන් ප්‍රකාශ කර ඇත. ඔහු ප්‍රකාශ කළ මූලික සංසිද්ධීන් වර්තමානයේ පවා අධ්‍යයනයට ලක් කෙරෙන අතර බොහෝ කල්පිත පැවතිය ද මේ වන තෙක් නිශ්චිත විසඳුමක් සොය‍ාගෙන නොමැත. පහත දැක්වෙන්නේ නිව්ටන‍්ගේ  “Principia”  හි 1713 පළ කළ දෙවන මුද්‍රණයේ “General Scholium” කොටසින් උපුටාගත් කොටසක පරිවර්තනයකි.

"මේ වන තෙක් සංසිද්ධීන් ඇසුරින් ගුරත්වයෙහි මෙම ගුණයන්ගේ මූලය සොයා ගැනීමට මම අසමත් විය. මම ඒ සඳහා කල්පිතයක් ද ඉදිරිපත් නොකරමි. ගුරුත්වය තාත්වික වීමත් එය මා විසින් ඉදිරිපයත් කර නියමයන්ට අනුව හැසිරීමත් සියළු අභ්‍යාවකාශ වස්තූන්ගේ චලිතයන්ට එය හේතුවීමත් ප්‍රමාණවත් වේ. එකිනෙකා වෙනත් කිසිම දෙයක ආධාරයෙන් තොරව රික්තය හරහා දුරස්ථ ක්‍රියාකාරීත්වයක් පෙන්වීම කෙ‍තරම් අසාමාන්‍ය වේ ද යත් දාර්ශනික කරුණු වටහාගත් ක්‍රියාකාරී මනසක් සහිත කිසිවෙකුට එය පැහැදිලි කළ හැකි වේ යැයි මම නොසිතමි”

අයින්ස්ටයින්ගේ විසඳුම 

වස්තූන් අතර ක්‍රියාකරන බලයක් ලෙස නොවන අවකාශ කාලයේ සිදුවන වක්‍රවීමක් නිසා ගුරුත්ව බලපෑම් ඇතිවන බව පැවසෙන අයින්ස්ටයින්ගේ සාපේක්ෂතාවාදයේ ඉදිරිපත් වීමත් සමඟ මෙම මතවාද බැහැර විය. අයින්ස්ටයින් වාදයට අනුව ස්කන්ධ ඒවාට සමීපයේ අවකාශ කාලය වක්‍ර කරවන අතර අනෙකුත් අංශු මෙම අවකාශ කාලයේ ජ්‍යාමිතිය මඟින් නිර්ණය වන පථවල ගමන් කරති. මේ සමඟම පවතින සියළු නිරීක්ෂණයන් හා එකඟ වන ආකාරයට ආලෝකයේ සහ ස්කන්ධවල චලිතයන් විස්තර කිරීමට ඉඩ සැලසුණි.

භෞතික විද්‍යාව