Бегство от удивлений (стр. 48 )

Может быть, кто-нибудь помнит, что в самом начале книжки, впервые произнеся слово «инерция», мы с вами согласились, что она — великое чудо природы. Тогда мы ничего в ней не объяснили, сказав только, что она определяется знаменитым первым законом Ньютона как способность тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Потом мы поняли, что измеряется инерция инертной массой, чуть - чуть коснулись сил инерции, а далее увлеклись явлением, которое показалось нам еще более странным, — тяготением, долго и подробно его разбирали, в конце концов свели его к инерции, позабыв (с моей стороны — умышленно), что и она все еще не объяснена, все еще остается чудом. И вот только теперь снова вспомнили о ней.

Вспомнили только затем, чтобы объявить: причины явления инерции до сих пор неизвестны науке. Это надо немного пояснить.

Бегство не окончено

У Ньютона на свойстве инерции держалась «главная» мировая система отсчета (вспомните наш фантастический «аквариум»). Недаром она получила название инерциальной. Первый закон механики утвердил ее тем, что движение тел, не подверженных действию сил (то есть по инерции), признал прямолинейным (тут неявное узаконение евклидова абсолютного пространства) и равномерным (математическое время).

Эйнштейну единая инерциальная система отсчета не понадобилась. Вместо нее появился моллюск отсчета. Инерция же осталась и в основе моллюска. Правда, стала сложнее. Телу, свободно двигающемуся (а также падающему) по какой-то определенной геодезической линии, благодаря инерции предписывалось следовать далее только по этой линии. Так преобразился первый закон механики. Но и обновленный, он лишь признал существование инерции, не вскрыв ее причин.

Между тем физикам очень хочется понять наконец эти причины. Постичь, почему телу, находящемуся вдали от тяготеющих масс, в равной мере разрешено покоиться и двигаться прямо и равномерно. Почему, падая, оно может пребывать на любой геодезической линии, но ни на йоту не должно смещаться с нее.

Я уже сообщал вам: в прошлом веке некоторые физики думали, что в свойстве инерции заключена связь любого тела со всем миром, что даже на самое удаленное тело действует совокупность звезд — и это их совместное влияние есть инерция. Красивая, очень привлекательная идея.

Но когда пришел Эйнштейн и звездам, галактикам была отдана огромная роль в формировании мира (вспомните наши космологические экскурсы), инерция все равно осталась необъясненной. По очень простой причине: согласно общей теории относительности, она остается и в абсолютно пустом пространстве (ибо там не исчезает, а лишь выпрямляется моллюск отсчета).

«Захваты», запрещающие камню ускоряться или останавливаться, должны действовать и без звезд. Другими словами, и в идеально «выметенной» Вселенной мы будем чувствовать перегрузки в набирающем скорость звездолете.

Постичь инерцию призвана новая, еще не родившаяся теория, которая еще глубже проникнет в физическую суть вещей, чем гениальная общая теория относительности Эйнштейна.

Но пока неизбежно следующее резюме. Поскольку инерция, к которой у Эйнштейна сведено тяготение, осталась непонятной, от удивления падающему камню мы так-таки не убежали, несмотря на все старания.

Ничего не поделаешь, возле этого простейшего явления пока стоит в недоумении сама наука. И готовится к новому рывку в беге познания. Чтобы потом встали на очередь следующие удивления, следующие рывки...

Долго ли ей "бежать?

Я думаю, всегда.

И это, пожалуй, совсем неплохо.

Бегство от удивлений — отличное занятие!

Оглавление

Приглашение к бегству

Часть первая УДИВЛЕНИЕ ПАДЕНИЮ

Часть вторая УДИВЛЕНИЕ БЫСТРОТЕ

Часть третья УДИВЛЕНИЕ ТЯГОТЕНИЮ

Часть четвертая УДИВЛЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Для старшего возраста

Глеб Борисович Анфилов. бегство от удивлений

Научно-художественная литература Ответственный редактор . Художественный редактор . Технический редактор . Корректоры и . Сдано в набор 4/IX 1973 г. Подписано к печати 1/11 1974 г. Формат 84X108732. Бум. типогр. № 1. Печ. л. 9. Усл. печ. л. 15,12. Уч.-изд. л. 14,89. Тираж 100 000 экз А03668. Заказ № 000. Цена 61 коп. Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Детская литература». Москва, Центр, М. Черкасский пер. 1, Ордена Трудового Красного Знамени фабрика «Детская книга» № 1 Росглавполиграфпрома Государственного комитета Совета Министров РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва. Сущевский вал, 49.

[1] Потому-то с глубокой древности начала развиваться статика— область физики, занимающаяся всякого рода неподвижностями: уравновешенными весами, блоками, рычагами. Все это вещи нужные, понимать их важно и полезно, недаром им посвятил много времени прославленный грек Архимед. Даже в неподвижности он подметил многое, что необходимо изобретателям всевозможных машин. Тем не менее, если быть придирчивым, это еще не была настоящая физика. Это была только подготовка к ней. А подлинная физика началась с изучения движений.

[2] Кое-кто из современных историков науки ставит под сомнение рассказы первых биографов Галилея о его широких экспериментах. Сведения об этих опытах (вплоть до эпизодов с Пизанской башней) считают вымыслом восторженных учеников великого итальянца. Однако главенствует сегодня точка зрения, разделенная в этой книжке. Она провозглашает Галилея достоверным основателем именно экспериментальной физики.

[3] Хоть, честно говоря, и не очень строг. В нем предполагается, что соединение разных тел сопровождается простым арифметическим сложением их весов, а это верно лишь в нашем мире, мире больших тел и не очень больших сил. В микромире иногда дело обстоит сложнее — в своем месте об этом будет сказано.

[4] Под таким заголовком у нас издается многотомный курс общей физики, читанный Фейнманом в одном из американских институтов (изд. «Мир», 1965—1967 гг.).

[5] Честно говоря, изложенный преступный «мысленный эксперимент» довольно искусствен: кроме непропорциональности тяжелой и инертной масс, он требует сохранения их 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.

[6] Этот очерк, называющийся «Занимательная прогулка в страну Эйнштейна», печатался в довоенных изданиях «Занимательной механики» . В послевоенных изданиях этой книги очерка, по непонятным причинам, нет. Не издан он у нас и отдельной брошюрой (хоть издан за границей), а потому стал, к сожалению, библиографической редкостью.

[7] Да простит мне читатель, что именем античной музы назван бандит и пират. Уж очень звучное имя. К тому же первым это сделал не я, а , что до некоторой степени очищает мою совесть.

[8] 10 годичных путей света.

[9] Те, кому совсем невмоготу чертить и рассматривать графики, могут пока пропустить эту и следующую главы.

[10] По имени известного физика, который сумел вывести их за год до Эйнштейна, исходя из совсем других, неверных представлений: Лоренц думал, что движущиеся тела сплющиваются эфирным ветром.

[11] Это умение не требует особой одаренности, его уже начали прививать ученикам некоторых наших физико-математических школ; нужно развить пространственное воображение и накопить навык.

[12] То есть теории, касающейся равномерных и прямолинейных движений, — именно частная (иногда говорят — специальная) теория относительности растолковывалась в предыдущих главах.

[13] Это вызовет заметные неудобства: будут сильно мешать силы инерции Кориолиса — они приложены к телу, которое не неподвижно, а движется во вращающейся системе отсчета. Эти силы возникнут всякий раз, когда спортсмены станут бегать или прыгать не по линии движения стадиона (не перпендикулярно к оси карусели) — скажем, при прыжках в длину вдоль оси. Однако путем некоторых ухищрений силы Кориолиса можно свести к минимуму и пренебречь ими.

[14] Надо, пожалуй, еще раз извиниться перед читателями за пренебрежение силами инерции Кориолиса.

[15] Мимоходом стоит заметить, что любую поверхность можно деформировать и без изменения законов пересечения геодезических линий, а значит, без изменений метрики. Сложите тетрадный лист, скомкайте его, сверните в трубочку — во всех чертежах расстояния и углы останутся прежними. Чтобы «изнутри» отличить цилиндр от плоскости, потребуются другие соображения. Например, на цилиндре любая геодезическая (кроме образующей) замкнута — либо эллипс, либо круг. Об этой тонкости не надо забывать, но она — лишь частный случай.

[16] Это не очень широкоизвестное замечание высказано советским физиком (о его работах — после).

[17] Чтобы четко понимать дальнейшее, перечитайте двенадцатую и тринадцатую главы. Кто пропустил, самое время прочитать их.

[18] Соответствующую формулу вывел, кстати, Эйнштейн: E=hv , где Е — энергия, v — частота, h — постоянная величина.

[19] Согласившись с идеей конечного мироздания, Эддингтон занялся подсчетом всех элементарных частиц Вселенной и опубликовал маловразумительное число: 15 747 724 136 275 002 577 605 653 961 555 468 144 714 914 527 116 709 366 231 425 076 185 631 031 296 штук протонов и столько же электронов! Любопытно, что, когда, кроме протонов и электронов, в природе нашлись еще нейтроны (открытые в 1932 году), Эддингтон вынужден был подправить свои вычисления и объявил новое число частиц Вселенной, оказавшееся на четверть меньше (!) первого.