Експерименти на Леонардо Да Винчи почти разгадават гравитацията преди векове

През 1907 година Алберт Айнщайн представя на света една поразителна истина за нашата Вселена. Той осъзнава, че гравитацията не е толкова странна и мистериозна, колкото изглежда.

По-скоро тя е същото нещо като ускорението – сила, за която сме свикнали да мислим редовно. Той го нарича принцип на еквивалентността и скоро тази концепция, която отваря очите му, разцъфтява в умопомрачителната обща теория на относителността. Останалото, както се казва, е история.

В понеделник, на 13 февруари 2023 година обаче, инженерите от Калифорнийския технологичен институт разкриха нов завладяващ момент в историята на гравитационните разсъждения на човечеството – и той е свързан не с кого да е, а със самия ренесансов гений Леонардо Да Винчи.

Оказва се, че в края на 15 и началото на 16 век, Да Винчи не само е рисувал зашеметяващи шедьоври като „Тайната вечеря“ и „Мона Лиза“, но и е провеждал собствени гравитационни експерименти. В продължение на години той записва уравнения и чертежи за неуловимата сила, която ни крепи на Земята, написани на стар италиански език в подвързана колекция от страници с бележки, известна под името „Кодекс Арундел“.

Дори го е правил с характерния си огледален почерк, казват изследователите, което просто се отнася до склонността на Да Винчи да пише всичко наобратно с цел секретност.

Това, което е особено забележително в тези надписи, е как Да Винчи изглежда е бил на прав път.

В записките си той е започнал да разгадава странната зависимост между гравитацията и ускорението подобно на това, което е развълнувало Айнщайн около 400 години по-късно. Идеите на Да Винчи за гравитацията предшестват дори официалното обявяване на универсалния закон за гравитацията от Исак Нютон през 1687 година и закона за параболичното падане на Галилео Галилей, който диктува как се държат обектите, падащи в гравитационно поле, видял бял свят през 1604 година.

„Фактът, че той се е заел с този проблем по този начин – в началото на 1500 г. – показва колко напред е било мисленето му“, казва в изявление Мори Гариб, професор по аеронавтика и медицинско инженерство в Калтех и водещ автор на статията, публикувана в списание „Леонардо“.

Стомната и други истории

Ето един бърз мисловен експеримент за това как са свързани гравитацията и ускорението.

Представете си, че стоите в асансьор на Земята, който не се движи. Сега си представете, че стоите в асансьор в космоса, който се ускорява нагоре със сила, точно равна на силата на гравитацията (9,8 м/сек^2).

Ако в тези асансьори нямаше прозорци, как щяхте да разберете дали сте в асансьора в космоса или в асансьора на земята? Не бихте могли.

Какво ще кажете за това: Какво би станало, ако трябваше да разберете дали се намирате в асансьор без прозорци, който не се движи в космоса, или в асансьор на Земята, който пада, така че да изпитате безтегловност?

Безтегловността на Земята при наличието на гравитация се усеща точно както безтегловността в космоса в това, което обикновено смятаме за „нулева гравитация“. И така, какво, всъщност, представлява гравитацията?

Това е просто един модерен начин да се мисли за неща, които си взаимодействат, докато се ускоряват в различни посоки.

Един от начините да помислим за това е, че ако една топка се търкаля хоризонтално към ръба на скала, след като стигне до края на скалата, тя няма да бъде притеглена надолу от някаква странна невидима сила. Просто вече няма да има скала, която да държи топката горе, така че нейната траектория, а следователно и посоката на ускорение, също не би могла да бъде чисто хоризонтална.

Според прессъобщението за неотдавнашното проучване да Винчи е бил наясно с последното.

Вместо да мисли за скали обаче, той е мислел за стомна, която се движи по прав път, успореден на земята, изхвърляйки по пътя си или вода, или пясък.

В бележките си той изрично посочва, че водата или пясъкът, които изпадат от стомната, ще започнат да се ускоряват, когато материалите паднат на земята, и че техните ускорения, вече без да се влияят от стомната, ще бъдат насочени надолу.

Движенията на водата или пясъка са нанесени на диаграми, които приличат на триъгълници.

„Това, което привлече вниманието ми, беше, когато написа „Equatione di Moti“ върху хипотенузата на един от скицираните от него триъгълници – този, който беше равнобедрен правоъгълен триъгълник – каза Гариб, – фраза, която се превежда като изравняване на движенията, – стана ми интересно да видя какво е искал да каже Леонардо с тази фраза.“

Въпреки че работата на да Винчи не свършва дотук.

От бележките му става ясно, че е започнал да се опитва да опише математически вътрешната работа на падащия обект с течение на времето като цяло, опитвайки се да измери как ускорението на падащите обекти се увеличава с течение на секундите. Това е свързано и с гравитационните теории, изложени от Нютон и Галилей.

За да видят уравненията на Да Винчи от личната гледна точка на художника, Гариб и колегите му изследователи решават да използват компютърни модели, за да проведат сами експериментите му. Да Винчи е моделирал разстоянието на падащия обект като пропорционално на експонентата 2 към степента на t, където t представлява времето, необходимо на нещо да падне.

Те искали да видят дали числата съвпадат, въпреки че теоретичните модели на Да Винчи не следват пропорциите, които в крайна сметка са определени за падащите обекти от закона за падането на Галилей. (Според Галилей разстоянието до падащия обект е пропорционално на квадрата на t)

„Това е погрешно“, казва Крис Рох, доцент в университета „Корнел“ и съавтор на изследването. „Но по-късно установихме, че той е използвал този вид грешно уравнение по правилен начин“.

Освен това да Винчи не е разполагал със същия калибър инструменти, с които да работи, както по-късните учени при измерването на променливи като времето.

Не мога да не си помисля какво би могъл да открие, ако живееше днес, в свят, в който разполагаме с технологични чудеса като квантови компютри, ChatGPT и атомни часовници.