Beantwoord door Dorine Schenk
Wiskunde & natuurkunde
Hoe is de zwaartekracht ontdekt?
Stella, 9
Dankzij de zwaartekracht staan je met je voeten op de grond, vallen appels naar beneden en draait de aarde om de zon. Maar hoe ontdekten wetenschappers deze kracht eigenlijk?
Appelboom
Meer dan driehonderd jaar geleden zat de Britse wetenschapper Isaac Newton diep na te denken onder een appelboom, zo gaat een beroemd verhaal. Tot er plots – bonk! – een appel uit de boom viel, recht op zijn hoofd. ‘Aha!’ riep hij uit. ‘Nu snap ik het!’

Beeld: r-z/CC BY 2.0
Ineens begreep Newton dat de kracht die ervoor zorgt dat appels uit bomen vallen, dezelfde is die de maan om de aarde laat draaien en de aarde om de zon. Dat komt allemaal door de zwaartekracht! Door de zwaartekracht trekt de aarde de appel naar beneden. En de zon trekt aan de aarde waardoor die er rondjes omheen blijft draaien.
Regels van de zwaartekracht
Newton schreef daarna de regels op waar de zwaartekracht zich aan houdt. Volgens die regels trekken alle dingen in het heelal elkaar aan. Hoe zwaarder ze zijn, hoe harder ze aan elkaar trekken. En: hoe dichter twee dingen bij elkaar staan, hoe sterker die aantrekkingskracht.
De regels van Newton werken grotendeels nog steeds prima. Maar de beroemde wetenschapper Albert Einstein liet zien dat ze nét niet helemaal kloppen. Hij stelde ruim honderd jaar gelden een nieuwe, betere beschrijving op (met nieuwe regels) voor de zwaartekracht: de relativiteitstheorie. Hier lees je hoe dat zit.
Aarde, water, vuur en lucht
Maar hadden mensen vóór Newton dan geen idee wat zwaartekracht was? Jawel hoor!
Voor zover we weten, was de Griekse wetenschapper Aristoteles rond 350 voor Christus (2375 jaar geleden) een van de eerste die een wetenschappelijke verklaring bedacht voor dingen die naar beneden vallen. Volgens Aristoteles bestond alles uit vier elementen: aarde, water, vuur en lucht. Hij dacht dat die elementen altijd naar hun ‘natuurlijke plaats’ willen bewegen.

Volgens Aristoteles bewegen aarde en water naar het midden van de aarde. Beeld: Tilemahos Efthimiadis/CC BY-SA 2.0.
Voor aarde en water is die natuurlijke plek beneden, in het midden van de aardbol. Dat zou namelijk het midden van het heelal zijn. Daarom valt alles naar beneden. Behalve de elementen vuur en lucht. Die zouden van nature omhoog willen en dus opstijgen. Aristoteles ontdekte ook dat hoe snel iets valt afhangt van het 'spul' waar het in valt: in water vallen dingen langzamer dan in de lucht.
Steeds sneller
In de eeuwen daarna kwamen wetenschappers met steeds meer nieuwe en slimme ideeën over zwaartekracht. In de zevende eeuw beschreef de Indiase astronoom Brahmagupta zwaartekracht bijvoorbeeld als een aantrekkingskracht, die dingen naar elkaar toe trekt.
De Islamitische geleerden Ibn Sina en Abu'l-Barakat beschreven daarna hoe vallende dingen – zoals appels – bewegen door de zwaartekracht. De Europese wetenschappers Jean Buridan en Albert van Saksen namen de ideeën van Ibn Sina en Abu'l-Barakat over. Zij ontdekten vervolgens dat voorwerpen steeds sneller gaan bewegen als ze langer vallen.
Betere beschrijving
In de zestiende eeuw ontdekten verschillende onderzoekers dat zware en lichte voorwerpen die even groot zijn, even snel naar beneden vallen. Vaak hoor je dat de beroemde wetenschapper Galileo Galileo die ontdekking deed door twee ballen, die niet even zwaar waren, te laten vallen van de Scheve Toren van Pisa. Maar veel geschiedkundigen denken dat hij dat experiment niet écht uitvoerde. En sowieso was hij niet de eerste die dat deed.
Zo werkten een heleboel wetenschappers samen om de zwaartekracht steeds beter te beschrijven. En die beschrijving leer je nu op de middelbare school.
En dat met die appel? Gebeurde dat echt? Newton vertelde dit verhaal zelf. Maar er zijn wetenschappers die denken hij het verzonnen heeft...