V minulom diely sme rozoberali prirodzený pohyb v horizontálnom smere. Zároveň sme si ale naznačili, že vertikálny smer je iný. Vo vertikálnom smere objekty, ktorá sú na počiatku v kľude, v kľude neostanú. Pokiaľ pustíme ťažký kameň, ten začne padať smerom nadol. Pokiaľ pustíme héliom naplnený balón, ten začne stúpať nahor. Znamená to, že prirodzený pohyb vo vertikálnom smere závisí od druhu objektu? To by ale významne skomplikovalo náš zákon.

Samozrejme, to že je niečo komplikované ešte neznamená, že to nie je pravda. Keď sa ale nad tým zamyslíme, žijeme v oceáne vzduchu a nie vo vákuu. Čisto teoreticky by tak rozdiely medzi vertikálnym pohybom rôznych objektov mohli byť spôsobené ním. Rozhodne táto myšlienka stojí za preskúmanie. Ako by ale vzduch mohol spôsobovať stúpanie objektov? Keď si tu tak sedím a píšem tieto riadky, nemám pocit, že by ma vzduch ťahal nahor. Existuje však jeden náznak, že sme možno na správnej stope. Stačí sa nám pozrieť na objekty ponorené v inom médiu než vo vzduchu. Pokiaľ médium spôsobuje nejaká nadnášanie, dá sa očakávať, že každé médium bude nadnášať s inou silou.

A v skutku – objekty, ktoré padajú nadol vo vzduchu, sú často nadnášané vo vode. Naše samotné telá sú vo vode nadnášané dostatočne na to aby sme nepadli na dno, ale aby sme boli schopný vo vode plávať. Ak budeme veľmi odvážny, môžeme tvrdiť, že všetky objekty sa prirodzene snažia padnúť nadol, ale vplyvom vzduchu sa niektoré objekty vznášajú.

Či už je prirodzený smer pre každý objekt nadol, alebo či je pre niektoré objekty prirodzený smer aj nahor, potrebujeme napísať presný zákon. Tj. nezaujíma nás iba smer pohybu, zaujíma nás presná formulka podľa ktorej sa objekty pohybujú. V Kapitole 3 sme robili experiment s kotúľaním loptičky nadol a zistili sme, že loptička sa kotúľa s konštantným zrýchlením. Taký zákon znie pekne a jednoducho. Vieme, že vo vertikálnom smere sú objekty urýchľovane, tomuto faktu proste neunikneme. Zákon konštantného zrýchlenia je tak najjednoduchší zákon, ktorý je s týmto faktom konzistentný a na jednom príklade sme aj videli že funguje – aj keď je pravda, že tento zákon sme našli pre guličku pohybujúcu sa po naklonenej rovine a táto rovina určite ovplyvňuje pohyb loptičky – inak by sa loptička pohybovala priamo nadol a nie šikmo.

Neostáva nám iné, než robiť experimenty a vertikálny typ pohybu skúmať. Pokiaľ máme pravdu, že vzduch vplýva na pohyb objektov, potom je vhodné zvoliť na experimenty v prvom rade ťažké objekty, pretože je šanca, že pre nich by nadnášajúca sila vzduchu by mohla byť zanedbateľne malá. Je ťažšie vychýliť ťažký objekt zo svojho pohybu, než ľahký.

Zoberme si tak 2 kamene, jeden niekoľkokrát ťažší než druhý a pusťme ich na zem naraz a z rovnakej výšky. Uvidíme, že oba kamene dopadnú na zem naraz. Môžeme to vyskúšať s rôznymi kameňmi, potom s rôznymi materiálmi, napríklad kameň vs kus dreva. Pokiaľ náš objekt nebude príliš ľahký uvidíme, že všetky spadnú na zem za rovnaký čas. Po množstve takýchto experimentov dôjdeme k záveru, že všetky objekty sa pohybujú vo vertikálnom smere rovnako. Pre ľahké objekty toto neplatí, ale tu je zrejme vplyv vzduchu významný. Keby sa nám podarilo vplyv vzduchu odstrániť, mali by aj ľahké predmety padať na zem rovnako ako ťažký kameň. A vskutku, dnes už dokážeme vytvoriť tak veľká vákuum, že skutočne môžeme pozorovať pierko spadnúť na zem rovnako rýchlo ako bowlingová guľa.

Keďže všetky objekty padajú na zem rovnakou rýchlosťou, stačí nám len teda preskúmať pohyb jedného objektu, zistiť, že tento sa pohybuje s konštantným zrýchlením tak ako na našej naklonenej rovine a môžeme dospieť k zákonu prirodzeného pohybu objektov – rovnomerne zrýchlený vo vertikálnom smere a rovnomerný a priamočiary v horizontálnom.

Počkať, počkať. Nie je náhodou pád objektov spôsobený gravitáciou zeme? No, áno, ale robením experimentov na Zemi na to neprídeme. Gravitácia skrátka príliš dobre simuluje prirodzený pohyb. Navyše sa jedná o konštantný vplyv, ktorým nemôžme manipulovať a z toho usúdiť, že tento pohyb je spôsobený gravitáciou Zeme. Môžeme sa ale pozrieť mimo Zeme na oblohu a hľadať odpovede tam.

A skutočne, možno najväčší zlom v histórií vo vývoji fyziky nastal, keď Galileo Galilei skonštruoval svoj ďalekohľad a zamieril ho k nebesám. Už pred Galiloem Koperník objavil, že pohyb planét sa dá vysvetliť pokiaľ uvažujeme, že obiehajú okolo Slnka. Galileo však vďaka ďalekohľadu uvidel viac – Galileo objavil mesiace Jupitera, ktoré neobiehajú ani okolo Zeme ako náš Mesiac, ani okolo Slnka ako všetky planéty. Zdá sa tak, že menšie objekty sa snažia obiehať väčšie objekty v ich blízkosti. Až skúmaním nebeských telies a ich pohybov môžeme učiniť záver, že padanie smerom nadol je spôsobené vplyvom planéty na ktorej žijeme a že pokiaľ by sme odstránili aj tento vplyv, prirodzený pohyb objektov by bol proste zachovávajúci sa pohyb, tj. pohyb po priamke s nemennou rýchlosťou.

Môžeme tak dôjsť k záveru, ktorý je dnes známi ako prvý zákon pohybu – objekty na ktoré nič nevplýva zotrvávajú vo svojom pohybovom stave. Jedná sa o všeobecný zákon platiaci pre každý objekt vo vesmíre. Je ale dobre uvedomiť si, aká deravá je naša argumentácia. My sme k nemu prišli rozborom pár situácií. V ani jednej z týchto situácií však náš zákon neplatil. My sme si len zdôvodnili, že v danej situácií je určitý vplyv, ale že sa nám zdá, že bez tohto vplyvu by objekt asi mal ostať vo svojom pôvodnom pohybe. Takéto mávanie rukami však rozhodne nemožno považovať za dôkaz. Mali by sme sformulovať presnú teóriu s jasnými zákonmi a závermi a potom testovať, že táto teória dáva presné výsledky.

Náš zákon prirodzeného pohybu, predpovedá pohyb objektov, pokiaľ na nich nič nevplýva. Odstrániť všetky vplyvy je však nemožné. Môžeme oslabovať rôzne vplyvy, napríklad odletením do vesmíru môžeme oslabiť vplyv gravitácie a všimnúť si, že objekty sa skutočne pohybujú viac priamočiaro než keď bola gravitácia silná. Na skutočne overenie prvého zákonu pohybu je však vhodnejšie našu teóriu mechaniky dokončiť a pozrieť sa, či dáva dobre predpovede ako celok. Pokiaľ áno, potom aj jednotlivé zákony z ktorých je kompletná teória zložená su pravdivé, minimálne v tom zmysle, že s ich pomocou vieme správne predpovedať dané deje.

Keď ale hovorím o pravdivosti zákonov a ich overovaní, treba znovu pripomenúť, že vo vede majú tieto pojmy trochu iný význam než majú tradične v bežnom živote. Je zákon zachovávajúceho sa pohybu skutočne pravdivý? Nuž, v kvantovej mechanike ako uvidíme napríklad tento zákon neplatí. Aspoň nie tak, ako tomu normálne rozumieme. Mohli by sme tak namietať, že zákon tým pádom pravdivý nie je. Vskutku, ale aj tak zákon v bežných podmienkach proste funguje – dáva skrátka v rámci danej presnosti správne výsledky o dejoch o ktoré sa v bežných podmienkach zaujímame. Než však vymýšľať nové slovo, budeme aj naďalej hovoriť o pravde, len musíme chápať, že jej rozumieme v trochu viac uvoľnenom zmysle.