Бегство от удивлений. книга для юных любителей физики с философским складом ума - Анфилов Г.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Все это я смог вам описать только потому, что на самом деле ничего подобного не было. Да и не могло быть, несмотря на колдовское могущество сатаны1. Ибо никаким чудодейством нельзя лишить природу ее неисчерпаемой удивительности.
1 Честно говоря, изложенный преступный «мысленный эксперимент» довольно искусствен: кроме непропорциональности тяжелой н инертной масс, он требует сохранения нх суммы. В силу привнесения этого дополнительного предположения, нельзя утверждать, что пропорциональность тяжелой и инертной масс есть следствие одного лишь закона сохранения энергии. В рамках классики эта пропорциональность — непонятная случайность. Часть вторая УДИВЛЕНИЕ БЫСТРОТЕ
Г н а а а 7. САМЫЙ БОЛЬШОЙ АКВАРИУМ
Сцена мироздания
Продолжая тему, начатую в третьей главе, я разго-вариваю с одним девятиклассником о движении и системах отсчета. Задаю ему вопросы:
— В чем падают камни и пушинки?
— В воздухе.
— А если убрать воздух?
— В пустоте.
— А что такое пустота?
— Пустота — это то, что остается, если убрать вбздух.
- — Откуда убрать?
Мой собеседник запинается, морщит лоб, потом говорит:
Г — Ну, из какого-нибудь места. Отовсюду-то не убе-решь...
Sf — Отлично! — говорю я.— Очень хорошо, что ты фказал «место». Объясни-ка мне теперь, что такое место. ? Девятиклассник молчит. Он не знает, что такое ме-,«то. А вы знаете?
Место — это часть пространства. Все, что происходит, происходит где-то, в каком-то месте, в какой-то части пространства. Ну вот, теперь надо объяснять, что такое пространство.
Пока скажем очень неопределенно: пространство— вроде сцены, на которой разворачиваются все события,
75 процессы, явления нашего мира. Вне сцены нет спектакля. Вне пространства вообще ничего нет.
Теперь — серьезнее.
Философы-материалисты говорят: пространство есть форма движения материи. Соглашаясь с этим положением, физики прилагают его к своей науке. Для физика важно физическое и, в частности, механическое движение. А его изучение, его отсчет возможны только потому, что в нашем мире существует то, что мы называем расстояниями. Расстояния — это основа физического пространства. И чтобы измерять их, отсчитывать с их помощью механическое движение, строятся пространственные системы отсчета.
Когда шел разговор о падении камней, размахах маятника, обращении планет, то всегда явно или неявно учитывалась система пространственного отсчета этих событий. Они обязательно происходили где-то, на каких-то расстояниях от чего-то вполне конкретного: скажем, от пола, от Солнца, от Луны. Отсчеты расстояний вошли во все формулы механики и теории тяготения. Они-то и наполнили широкое философское представление пространства четким числовым содержанием, необходимым физику.
Пространство трехмерно. В системе отсчета оно выражается тремя взаимно перпендикулярными измерениями— длиной, шириной и высотой. Это определило форму всех уравнений механики.
Однако фактом трехмерности не исчерпываются сведения о пространстве, которыми хочет располагать физик. «Устройство» пространства надо знать глубже.
Разгадывая «сценарий» космического действия, в котором актерами выступают атомы и звезды, Ньютон точно разметил места для событий всемирного спектакля. Никакой режиссер не будет объяснять актерам, куда идти и где стоять, если он не знает устройства сцены. Ведь в разных театрах сцены разные — прямые и изогнутые, с жесткими и гнущимися половицами, с вращающимся и неподвижным полом и т. д. Поэтому и Ньютон, этот режиссёр мироздания, должен был что-то знать или хотя бы предполагать о «сцене» Вселенной — безграничном мировом трехмерном пространстве. Скажем, везде ли оно одинаково, изменяется ли с течением ' времени, движется ли как-нибудь?
76 Видимо, если пространство вращается (подобно вращающейся театральной сцене) или как-то ускоряется, сжимается, расширяется, все тела в нем подвержены силам инерции—летящие свободно копья сворачивают с прямого пути, ускоряются. Подобное пространство можно было бы «привязать» к неинерциальной системе отсчета.
Но в реальном мировом пространстве Ньютона свободно брошенные тела, не подверженные действию сил, не ускоряются и не сворачивают с прямого пути.
Резонно допустить, что реальное пространство «привязано» к инерциальной системе отсчета. Той, что либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.
В чем зреет ябяокс
Я рассказываю своему собеседнику что-то вроде сказки.
— В саду,— говорю я,— стоит яблоня. На яблоне ви-. сит яблоко. Погода хорошая — ни ветерка. Спрашивается: в чем это яблоко движется?
— Ни в чем оно не движется,— отвечает мой сообразительный девятиклассник.— Оно неподвижно.
— Ты не прав,— терпеливо говорю я.— Допустим, оно неподвижно в пространстве- Но оно зреет, наливается соком, в нем происходят перемены. Это значит, что оно движется во времени. Текут минуты, часы — и яблоко краснеет, становится слаще и ароматнее. Согласен?
Он согласен, потому что с этим трудно спорить. Конечно же, неподвижное яблоко с течением времени меняется. Все вокруг существует не только в пространстве, но и во времени. И если на висящем яблоке это было заметно не сразу, то как только оно сорвалось с ветки и стало падать, как только началось движение — роль времени предстала ярко и выпукло. Ведь расстояние, деленное на время, есть скорость, а расстояние, дважды деленное на время,— ускорение.
