W dużym uproszczeniu, pierwsza zasada dynamiki Newtona mówi, że “jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym”. Ale czy na pewno tak właśnie jest?
Czytaj też: Ten obiekt kosmiczny nie powinien istnieć. Jasność ULX łamie znane prawa fizyki
Kiedy w 1687 r. Izaak Newton spisał na pergaminie swoje słynne zasady dynamiki, nie miał pojęcia, że będziemy się ich uczyć w szkole trzy wieki później. Zapisane w języku łacińskim, trzy uniwersalne zasady definiują sposób, w jaki poruszają się przedmioty w znanym nam Wszechświecie. Zostały wielokrotnie przetłumaczone, przepisane i szczegółowo omówione, ale zdaniem filozofa języka i matematyki z Virginia Tech – Daniela Hoeka – błędnie.
To prawo fizyki definiuje ruch wszystkich obiektów we Wszechświecie
W tłumaczenie oryginalnego łacińskiego tekstu Izaaka Newtona Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica na język angielski przez Andrewa Motte’a w 1729 r. Daniel Hoek odkrył pewien drobny, choć znaczący błąd, który opisał w Philosophy of Science. Sam określa to mianem “niezdarnego błędnego tłumaczenia”, ale w przypadku nauk ścisłych ważne jest, by były one faktycznie “ścisłe”.
Czytaj też: Pierścienie plazmowe jak moc z “Gwiezdnych wojen”. To czysta fizyka, nie telekineza
Hoek zdał sobie sprawę, że ta powszechna parafraza zawierała błędną interpretację, która umykała uwadze aż do 1999 r. Wtedy to dwóch uczonych zwróciło uwagę na tłumaczenie jednego łacińskiego słowa, które zostało przeoczone: “quatenus”, które oznacza “o ile”, “chyba że”.
Wbrew pozorom, robi to ogromną różnicę. Zamiast opisywać, w jaki sposób obiekt utrzymuje pęd, jeśli nie działają na niego żadne siły, Hoek twierdzi, że nowy odczyt pokazuje, że Newton miał na myśli, że każda zmiana pędu ciała – każdy wstrząs, spadek czy zryw – wynika z sił zewnętrznych.
Nowe tłumaczenie opublikowane w 1999 r. zawiera szereg znaczących odstępstw od tłumaczenia z 1729 r., ale to dotyczące “o ile” jest najważniejsze. Najbardziej godna uwagi jest zmiana oryginalnego tłumaczenia na:
Każde ciało trwa w stanie spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym, chyba że jest zmuszone do zmiany tego stanu przez działające na nie siły.
Ma to znaczące implikacje dla skutków prawa. Wersja Newtona nie wymaga bowiem ciał wolnych od sił, podczas gdy błędne tłumaczenie Motte’a wywołuje dokładnie taki rodzaj debaty, jaki obserwowano na przestrzeni wieków. Niektórzy twierdzili, że z drugiej zasady dynamiki Newtona wynika pierwsza, co czyniłaby ją zbędną.
Czytaj też: Jak mała może być wstęga Möbiusa? Zagadka rozwiązana po 50 latach
Hoek uważa, że reinterpretacja nie zmieniła i nie zmieni fizyki, ale uważna analiza pism Newtona wyjaśnia, co myślał wówczas ten pionierski matematyk. Jeśli przyjmiemy powszechne tłumaczenie obiektów poruszających się po liniach prostych, dopóki jakaś siła nie zmusi ich do innego działania, pojawia się pytanie: dlaczego Newton miałby pisać prawo dotyczące ciał wolnych od sił zewnętrznych, skoro coś takiego nie istnieje w naszym Wszechświecie; gdy grawitacja i tarcie są zawsze obecne? Newton podał trzy konkretne przykłady ilustrujące swoją pierwszą zasadę dynamiki, a według Hoeka najbardziej wnikliwy jest bączek, który, porusza się po coraz węższej spirali z powodu tarcia powietrza.
Hoek mówi, że ta poprawiona interpretacja przypomina jedną z najbardziej podstawowych idei Newtona, która była wówczas całkowicie rewolucyjna. Oznacza to, że planetami, gwiazdami i innymi ciałami niebieskimi rządzą te same prawa fizyczne, co obiekty na Ziemi.