saan usein sähköposteja, jotka haluavat tietää, onko painovoima laki vai teoria. Tuo kysymys herättää niin paljon lisää kysymyksiä, että ajattelin, että olisi hauska tutkia.

kokeillaksesi tätä tarvitset:

– pudotettavan kohteen.

OK, valitse esine, joka ei hajoa, lommo lattiaan, aiheuta sotkua tai saa jompaakumpaa pulaan. Pitele sitä edessäsi ja vapauta se. Mitä tapahtuu? Se putoaa, ellet valinnut heliumpalloa. Tällöin painovoima saa sen leijumaan ylöspäin vetämällä alaspäin voimakkaammin ilmapallon ympärillä olevaan ilmaan). Maan ja kappaleen välinen vetovoima vetää sitä kohti maata. Mutta kun teemme tämän kokeen, pitäisikö meidän puhua Painovoimalaista vai Painovoimateoriasta?

oikeastaan pitäisi puhua molemmista. Ymmärtääksemme miksi, meidän täytyy ymmärtää sanojen ”laki” ja ”teoria” tieteellinen merkitys.”

tieteen kielessä sana ”laki” kuvaa analyyttistä väitettä. Se antaa meille kaavan, joka kertoo, mitä asiat tekevät. Esimerkiksi Newtonin universaalin gravitaation laki kertoo:

”jokainen pistemassa vetää puoleensa jokaista yksittäistä pistemassaa voimalla, joka osoittaa kumpaakin pistettä leikkaavaa Janaa pitkin. Voima on suoraan verrannollinen kahden massan tuloon ja kääntäen verrannollinen pistemassojen välisen etäisyyden neliöön.”

joten jos tiedämme kahden kappaleen massan ja kahden kappaleen massakeskipisteen välisen etäisyyden, voimme laskea painovoiman maan ja pudottamasi kohteen välillä, auringon ja Marsin välillä tai minun ja jäätelömaljan välillä.

Voimme käyttää Newtonin universaalia Gravitaatiolakia laskemaan, kuinka voimakas gravitaatiovoima on maan ja pudottamasi kappaleen välillä, jonka avulla voisimme laskea sen kiihtyvyyden putoamisvaiheessa, kuinka kauan kestää osua maahan, kuinka nopeasti se etenisi törmäyksessä, kuinka paljon energiaa tarvitaan sen uudelleen poimimiseen jne.

vaikka laki antaa meidän laskea aika paljon siitä, mitä tapahtuu, huomaa, että se ei kerro meille mitään siitä, miksi niin tapahtuu. Sitä varten teoriat ovat. Tieteen kielessä teoria on selitys sille, miksi ja miten asiat tapahtuvat. Painovoiman osalta käytämme Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa selittämään, miksi asiat putoavat.

teoria alkaa yhtenä tai useampana hypoteesina, testaamattomana käsityksenä siitä, miksi jotain tapahtuu. Voisin esimerkiksi esittää hypoteesin, että kappale, jonka vapautitte, putosi, koska sitä veti maan magneettikenttä. Kun aloimme testata, ei kestänyt kauaa huomata, että todisteet eivät tukeneet hypoteesiani. Ei-magneettiset kappaleet putoavat samaa tahtia kuin magneettiset kappaleet. Koska todisteet eivät tukeneet sitä, hypoteesini ei saa teorian statusta. Jotta ideasta tulisi tieteellinen teoria, se on testattava perusteellisesti, ja sen on oltava tarkka ja ennakoiva kuvaus luonnollisesta maailmasta.

vaikka lait harvoin muuttuvat, teoriat muuttuvat usein uusien todisteiden löytyessä. Sen sijaan että teoriat hylättäisiin uusien todisteiden vuoksi, ne usein tarkistetaan sisällyttämään uudet todisteet selitykseensä. Yleinen suhteellisuusteoria on sopeutunut, kun uudet teknologiat ja uudet todisteet ovat laajentaneet käsitystämme maailmankaikkeudesta.

Kun siis keskustelemme tieteellisesti gravitaatiosta, voidaan puhua gravitaatiolaista, joka kuvaa kahden kappaleen välistä vetovoimaa, ja voidaan puhua myös painovoimateoriasta, joka kuvaa, miksi kappaleet vetävät toisiaan puoleensa.