1600 lü yıllarda, Isaac Newton adındaki bir İngiliz fizikçi ve matematikçi bir elma ağacının altında oturuyordu. Her ne kadar bu hikâye bir efsane de olabilecekse de fiziğin en temel yasalarında olan yerçekimi anlatmak için mükemmel bir örnektir.
Newton kafasına bu elma ağacından bir elma düştüğünü görünce onun neden düştüğünü bunun nasıl mümkün olabildiğini düşünmeye başladı. Newton’un yerçekimi kuvvetine bulmasına vesile olan bu olayın sonrasında 1680 yılında “Evrensel Gravitasyonel Teorisi” ni yayımladı.
Newton bu teorisinde 4 fikir paylaştı ve yerçekimi kuvvetinin tahmin edilebilir bir kuvvet olduğunu, evrendeki her cisim için geçerli olduğunu duyurdu. Newton bu kuvvetin kütle ve uzaklıkla alakalı bir fonksiyon olduğunu da bulmuştur. Teorisi şunu söylüyordu: Evrendeki her cisim diğer bir cismi kütlesi ile doğru orantılı, uzaklığını karesiyle ters orantılı olacak şekilde çeker.
En basitinden Dünya sizi sizde Dünyayı kendinize çekersiniz. Âmâ tabi ki kütlesinden dolayı Dünya nın size uyguladığı yerçekimi kuvveti çok büyüktür bu nedenle sızın çekim kuvve tınız bu denli bir kuvvetin yanında göz ardı edilir.
Gravitasyonel kuvvet fizikteki 4 temel kuvvetten en zayıf olanıdır. Ancak buna rağmen evrendeki en dominant kuvvet olma özelliğini taşır öyle ki Dünyamızı ve tüm galaksilerin varlığını sağlar. Gravitasyonel kuvveti hayatımızın her alanında gözlemleyebiliriz. Kaç kilo olduğunuzdan bir basketbol topunun atıldığında yere ne kadar süre de geri döneceğine kadar her şey yerçekimi kuvveti karar verir. Gravitasyonel kuvveti formülüze eden Newton aşağıdaki bağıntıya ulaşmıştır:
Yukarıdaki bağıntıya göre iki cisim birbirlerini kütleleriyle doğru aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olacak şekilde eşit ve zıt yönlü kuvvetlerle çekerler. Burada bulunan G bir sabit sayıdır ve Newton bu sabit sayı da bularak gravitasyonel sabit adını koymuştur. G sabitinin değeri 6.67259 x 10-11 N * m2 / kg2 dir. İki cisim arasında oluşan gravitasyonel kuvvet daima çekici bir kuvvettir ve cisimlerin kütle merkezlerinin doğrultusunda lineer bir şekilde uzanır.
Yerçekimi bizim dünyamızın kendi gravitasyonel kuvvetine (kütle çekim kuvvetine) verdiğimiz özel isimdir. Bir kütleye etki eden kütle çekim kuvvetineyse ağırlık adı verilir. Ve aşağıdaki formüle göre açıklanır:
Formülde G ağırlığı, m kütleyi, g ise yerçekimi ivmesini temsil eder. Yerçekimi ivmesi nin bulunulan bölgeye göre değişiklik göstermesi nedeniyle ağırlık değişkenlik gösterir. Örneğin Dünya üzerinde ve Ay’da tartılan aynı kişinin ağırlık değerleri farklı olarak elde edilir.
Hız verilmeden belirli bir yükseklikten bırakılan cisimler ağırlıklarından dolayı serbest düşme hareketi yaparlar. Cisimler üzerine kuvvet uygulansa dahi yerçekimi kuvvetinin etkisiyle düşme hareketlerine devam eder ve tamamlarlar. Bu düşüş hareketi sırasında bulunulan bölgenin yerçekimi ivmesinin sabit olmasında dolayı da cismin her saniyedeki hız artışı aynıdır.
Kütle çekim kuvvetini sağlayan şeyin graviton adı verilen taşıyıcı bozonlar yardımıyla oluştuğu düşünülmektedir. Ancak bu parçacık henüz gözlenmemiştir.