Det italienske renæssancemenneske Leonardo da Vinci (1452-1519), var det der kaldes en polyhistor – en person med viden inden for mange fag og videnskaber.
Da Vinci var ikke blot forud for sin tid inden for maler- og ingeniørkunsten, for fundet af en række skitser viser, at han i begyndelsen af 1500-tallet også var på sporet af en beskrivelse af tyngdekraften.
Det er godt et århundrede før Galileis model for det frie fald fra 1604 og Newtons teori om en lov om universel gravitationslov fra 1687.
Og 400 år for Einsteins teori om ækvivalensprincippet fra 1907.
Fundet ved et tilfælde
Det er et hold af forskere fra California Institute of Technology og Cornell University i USA, der ved et tilfælde faldt over skitserne.
Deres resultater er udgivet i tidsskriftet Leonardo, og de viser, at da Vinci ramte forståelsen af tyngdekraften med 97 procents nøjagtighed sammenlignet med moderne ligninger.
Det er ingeniøren Mory Gharib fra Cornell University, der faldt over skitserne i da Vincis offentligt tilgængelige note- og skitsesamling Codex Arundel med tekster fra årene 1480 til 1518.
Gharib skulle bruge noterne til undervisning, men han studsede over nogle skitser af trekanter og en særlig sætning, der var skrevet spejlvendt, som da Vinci havde for vane at gøre.
Her er tre trekant-modeller fra da Vincis skitsebog. De viser hver især forskellige tilgange til beviset på tyngekraften som acceleration. At bevise tyngdekraften gennem ren geometri viser, ifølge forskere, da Vincis geni og skarpe hjerne.
"Det, der fangede mit øje, var, da han skrev 'equatione di Moti' på hypotenusen af en af hans skitserede trekanter – den, der var en ligebenet retvinklet trekant," fortæller Gharib i en pressemeddelelse.
Herfra blev noterne sendt til nogle kolleger, der oversatte og undersøgte dem yderligere.
Avanceret eksperiment med trekanter
Trekantskitserne beskriver et eksperiment, hvor en kande flyttes langs en lige linje parallelt med Jorden, mens den drypper med vand eller sand, for at vise at tyngdekraft er en form for acceleration.
I sine noter gør da Vinci det klart, at materialet ikke vil falde med en konstant hastighed, men at det snarere vil accelerere.
Han skriver også, at materialet holder op med at accelerere vandret, når det ikke længere er påvirket af kanden, og at dets acceleration er påvirket lodret på grund af tyngdekraft.
Hvis kanden bevæger sig med en konstant hastighed, vil linjen skabt af materialet være lodret, men hvis den accelerer med en konstant hastighed, danner materialet en lige, men skrå linje, der danner hypotenussiden af en trekant.
Forskerne skabte en modellering af da Vincis forsøg i en computersimulering. Her opdagede de, hvorfor der var bøvl med da Vincis matematiske beviser for sit tyngdekraftforsøg. Da han ikke havde ordentlige måleinstrumenter, der kunne måle tiden for dråbernes fald, vidste han ikke, dette var en faktor, der skulle med i ligningen.
Faktisk observerede da Vinci, at hvis kanden accelererer frigivelsen af materialet i samme hastighed, som tyngdekraften accelererer dem mod jorden, dannes der en ligesidet trekant.
Det er her sætningen ”equatione di Moti" bliver vigtig, for den kan oversættes til "ækvivalens af bevægelser", der fortæller om sammenhængen mellem acceleration og tyngdekraft.
Da Vinci kom til kort, da han skulle beskrive teorien matematisk. På grund af sin tids teknologi kunne han ikke måle tiden præcist. Forskerne skriver dog, at da Vinci var på rette vej med ligningen.