Kas tõesti universaaljõud?

Newtoni gravitatsiooniseadus on heaks näiteks loodusseadusest, mis on midagi hoopis enamat kui vaatlusandmete lihtne kokkuvõte. Ta sisaldab formaalsetel või esteetilistel kaalutlustel hõlmatud osiseid. Nii mõnigi tema eeldustest polnud toona katseliselt kontrollitav ja osa neist on jäänudki selliseks.

Et gravitatsioonijõud on üpris nõrk, siis pidi Newton käsitlema tõmbuvate kehade paare, millest vähemalt üks oli astronoomiliste mõõtmete ja tundmatu massiga. Tõmme otseselt kaalutavate esemete vahel on täheldatav ainuüksi ülitundlike riistadega. Seepärast polnud tal mingit võimalust määrata konstandi G arvväärtust. Oletus, et gravitatsioonijõud on universaalne ja tema mõlemad osapooled võrdväärsed, rajanes üksnes esteetilistel kaalutlustel.

Alles XIX sajandi algupoolel valmistas Henry Cavendish aparaadi, millega sai laboratooriumis mõõta nõrgukest jõudu kahe keha vahel. Ometi oli olnud usk Newtoni gravitatsiooniseadusse nõnda jõuline, et Cavendish ei söandanud nimetada oma katset gravitatsiooniseaduse kinnituseks, vaid "Maa kaalumiseks". Ta mõõtis ära tõmbejõu kahe keha vahel, mille mass ja kaugus üksteisest oli teada. Seepärast jäi võrrandisse ainult üksainus tundmatu, gravitatsioonikonstant G, ja võrrand lahendus. Kui G teada, sai kehale mõjuva raskusjõu järgi arvutada Maa massi.

Tänapäevani saame määrata taevakehade masse üksnes uskudes gravitatsiooniseaduse õigsust. Peaks ülisuurte kehade puhul tõmbejõud sõltuma massist pisut teisiti, ei saaks me seda kuidagi teada. Isegi pöördvõrdelisus kauguse ruuduga pole veel ülikindel. 1980ndail tehti mõõtmisi, millest paistis, et Maa gravitatsioon on muutlik mõnesajameetristel distantsidel. See viitas gravitatsioonivalemi ühe protsendini ulatuvale ebatäpsusele. Mõõtmistulemuste suhtes avaldati küll kahtlust, kuid usk gravitatsiooniseadusse on nii kõigutamatu, et autoreile ei tulnud pähegi rääkida Newtoni seaduse rikkumisest. Nad väitsid, et on leidnud mingi uue jõu, mis gravitatsioonilisse mõjusse sekkub.

Tabelis 4-1 on Newtoni seadus lahutatud seitsmeks osaväiteks, näidates igaühe kohta väidet kinnitavad argumendid. Katsekinnitused on toodud rasvases kirjas, et ilmestada, kuivõrd see seadus toetub mitmesugustele muudele kaalutlustele.