Det italienske renessansemennesket Leonardo da Vinci (1452–1519) var det som kalles en polyhistor – en som har kunnskap innen mange fag og vitenskaper.
Leonardo var ikke bare forut for sin tid innen maler- og ingeniørkunsten, for funnet av en rekke skisser viser at han på begynnelsen av 1500-tallet også var på sporet av en beskrivelse av tyngdekraften.
Det er om lag et århundre før Galileis modell for fritt fall fra 1604 og Newtons universelle gravitasjonslov fra 1687.
Og fire hundre år før Einsteins teori om ekvivalensprinsippet fra 1907.
Funnet ved en tilfeldighet
Det er et team av forskere fra Californias tekniske institutt og Cornell-universitetet i USA som ved en tilfeldighet kom over skissene.
Resultatene er utgitt i tidsskriftet Leonardo, og de viser at Leonardo beskrev tyngdekraften med 97 prosents nøyaktighet sammenlignet med moderne ligninger.
Det var professor Mory Gharib ved Cornell-universitetet som kom over skissene i Leonardos offentlig tilgjengelige notat- og skissesamling, Codex Arundel, med tekster fra årene 1480 til 1518.
Gharib skulle bruke notatene til undervisning, men han stusset over noen skisser av trekanter og en bestemt setning som var skrevet speilvendt, slik Leonardo hadde for vane å gjøre.
Her er tre trekantmodeller fra da Vincis skissebok. De viser ulike tilnærminger til beviset for tyngdekraften som akselerasjon. Tanken om å bevise tyngdekraften gjennom ren geometri viser ifølge forskere da Vincis geni.
«Det som fanget oppmerksomheten min, var da han skrev «equatione di moti» på hypotenusen av en av trekantene – den som var en likebeint rettvinklet trekant», forteller Gharib i en pressemelding.
Notatene ble straks formidlet til noen kolleger, som oversatte og undersøkte dem nøyere.
Avansert eksperiment med trekanter
Trekantskissene beskriver et eksperiment der en kanne flyttes langs en rett linje parallelt med bakken mens den drypper vann eller drysser sand, for å vise at tyngdekraft er en form for akselerasjon.
I notatene gjør Leonardo det klart at materialet ikke vil falle med en kontinuerlig hastighet, men at det snarere vil akselerere.
Han skriver også at materialet slutter å akselerere vannrett når det ikke lenger er påvirket av kannen, og at akselerasjonen er påvirket loddrett på grunn av tyngdekraft.
Hvis kannen beveger seg med konstant fart, vil linjen materialet lager, være loddrett, men hvis kannen beveger seg med konstant akselerasjon, danner materialet en skrå linje som danner hypotenusen av en trekant.
Forskerne gjenskapte da Vincis forsøk med en datasimulering. Her oppdaget de hvorfor det var problemer med da Vincis matematiske beviser for tyngdekraftforsøket. Siden han ikke hadde skikkelige instrumenter til å måle hvor lang tid dråpene brukte på å falle, visste han ikke at dette var en størrelse som måtte med i ligningen.
Faktisk observerte Leonardo at hvis kannen akselererer frigivelsen av materialet i samme hastighet som tyngdekraften akselererer dem mot bakken, dannes det en likebeint trekant.
Det er her setningen «equatione di moti» blir viktig, for den kan oversettes til «ekvivalens av bevegelser», som forteller om sammenhengen mellom akselerasjon og tyngdekraft.
Leonardo kom til kort da han skulle beskrive teorien matematisk. På grunn av tidens teknologi kunne han ikke måle tiden presist. Forskerne skriver imidlertid at Leonardo var på riktig vei med ligningen.