И здесь сразу возникает вопрос: возможно ли в условиях силового поля равномерное и одновременно прямолинейное движение по инерции?
Но прежде, чем ответить на этот вопрос, разберёмся с определением инерции.
Инерция (от лат. inertia – бездействие) проявляется в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя, когда действующие на тело силы отсутствуют или взаимно уравновешиваются. Такое движение мы можем называть инерционным.
Именно поэтому главным условием движения тела по инерции является отсутствие действующих на это тело внешних сил или векторная сумма внешних сил равна нулю.
Однако на протяжении двух тысячелетий великий авторитет Аристотеля (384-322 до н.э.) препятствовал этому фундаментальному условию. В его «Механике» утверждается, что «Движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекращает свое действие».
Наблюдения действительно показывали, что тело останавливалось при прекращении действия толкающей его силы. Однако, при этом, не учитывалось противодействие естественных внешних сил (сил трения, сопротивления воздуха и т.п.).
Решительно отбросив догмы, Галилео Галилей (1564-1642) первым опроверг это суждение Аристотеля. В своём труде «Беседы о двух новых науках» он писал:
«...скорость, однажды сообщенная движущемуся телу, будет строго сохраняться, поскольку устранены внешние причины ускорения или замедления, - условие, которое обнаруживается только на горизонтальной плоскости, ибо в случае движения по наклонной плоскости вниз уже существует причина ускорения, в то время, как при движении по наклонной плоскости вверх налицо замедление; из этого следует, что движение по горизонтальной плоскости вечно».
Это суждение нельзя вывести непосредственно из эксперимента, так как невозможно исключить все внешние влияния (трение и т.п.). Поэтому, здесь Галилей впервые применил метод логического мышления, базирующийся на непосредственных наблюдениях:
«Если наклон плоскости к горизонтали является причиной ускорения тела, движущегося по ней вниз, и замедления тела, движущегося по ней вверх, значит, при движении по горизонтальной плоскости, у тела действительно нет причин ускоряться или замедляться, и оно должно пребывать в состоянии равномерного движения или покоя».
Это уникальное не только по своей значимости, но и смелости человеческого разума открытие Галилея вошло в науку как Закон инерции, который мы, к сожалению, знаем из школьной программы, как первый закон Ньютона (1643-1727):
«Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменять его под влиянием действующих на него сил».
Но именно тут и заключается принципиальная ошибка этого очень важного Закона Галилея в ошибочной редакции Ньютона. Ведь Галилей говорил о горизонтальной плоскости, в любой точке которой радиус силового поля всегда перпендикулярен к ее элементарному участку.
Специально повторю: все элементарные участки горизонтальной поверхности в силовом поле ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫ радиусу, выходящему из центра поля.
Именно поэтому в силовом (потенциальном) поле горизонтальная поверхность является сферой (или ее частью) с одинаковым потенциалом (гравитационным или электрическим). Такую сферу мы называем эквипотенциальной.
Но математик Ньютон посчитал, что прямая линия совпадает с такой плоскостью, ибо не понимал, что продлив горизонтальную плоскость Галилея во все стороны, он получит обычную сферу с радиусом земного шара. Тогда, о каком прямолинейном движении здесь может идти речь? Только в том случае, если Земля «плоская».
Беда в том, что в силовом поле, которое для небольшого пространства (скажем, лаборатории) можно считать однородным (векторы силы тяжести «параллельны» друг другу), прямая линия и линия горизонта могут практически совпадать, ибо горизонтальный пол лаборатории нам кажется «идеально» плоским, а противоположные стены – «строго параллельными». Здесь условия для движения по Галилею и Ньютону практически аналогичны.
Однако, если стены лаборатории «раздвинуть», скажем, на 100 километров, то они уже не будут параллельны, а её пол станет частью сферы, все точки которой одинаково удалены от центра Земли. Теперь, чтобы сохранить движение тела прямолинейным, придется оторвать его от сферической поверхности, значит – применить силу.
Поэтому в силовом поле инерционное движение по прямой линии невозможно. И с учетом этого Закон инерции следует читать в более общей редакции:
«Всякое тело сохраняет равномерное движение по эквипотенциальной поверхности, если только оно не вынуждено изменять его под влиянием действующих сил».
Следовательно, в неоднородных полях, в которых мы и существуем, формулировка Ньютона неприемлема. И наоборот, использование более общей формулировки в этом случае позволяет нам, к примеру, обойтись без постулатов Бора, которые он вынужденно положил в основу теории атома водорода, ибо здесь, согласно Закону инерции, возникает простой и внятный вывод:
«раз электрон в потенциальном поле атома движется по поверхности одинакового потенциала (по инерции), то его энергия (потенциальная и кинетическая) не изменяется и он не должен её излучать».
Более того. Законы нашего первого «гения» справедливы лишь для инерциальных систем отсчёта. А Закон инерции Галилея действует в неинерциальных системах, ибо в силовых полях нет инерциальных систем отсчёта. Однако, так называемые, релятивисты (последователи нашего второго «гения») постоянно рекламируют эти системы на всех «перекрёстках».
Справка: Инерциальная система — система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся. Неинерциальная система — система, движущаяся с ускорением относительно инерциальной.
В механике любое движение является относительным, ибо система отсчёта всегда связана с той точкой пространства, по отношению к которой изучается движение (или равновесие) каких-нибудь других материальных точек или тел.
Нельзя указать, например, как движется Луна вообще, можно лишь определить её движение по отношению к Земле, Солнцу или звёздам.
Уже во времена античной древности философы сомневались в абсолютности движения. В 5-ом веке до нашей эры Зенон Элейский задался вопросом: почему мы считаем, что Земля неподвижна, а стрела, которая представляется нам летящей, движется? Почему бы не остановить стрелу и двинуть Землю?
Аристотель отверг такую манипуляцию с системой отсчета (СО). В соответствии с его философским учением, абсолютной считалась СО, связанная с Землёй. И это было правильно, ибо нельзя остановить стрелу и двинуть Землю, хотя бы потому, что импульсы (произведение массы на скорость) летящей стрелы и «движущейся с такой же скоростью» Земли различаются на много порядков.
Но СО, связанную с Землёй, Аристотель распространил и на Солнечную систему. Доводы перипатетиков (последователей школы Аристотеля) были основаны на том, что все механические явления, происходящие на поверхности Земли, происходят так, будто Земля неподвижна. Так была создана геоцентрическая система мира, в которой Солнце и все планеты вращались вокруг неподвижной Земли.
Однако не все были согласны с Аристотелем. К примеру, Гераклит Эфесский (на рубеже 6-го и 5-го веков до н. э.) считал, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца. А гораздо позже (3-й век до н. э.) Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему мира, в которой он остановил Солнце и заставил все планеты двигаться вокруг него. И, всё же, тогда победил авторитет Аристотеля. К сожалению и теперь бывает такое, когда прав не тот, кто действительно прав, а тот, у которого «авторитет» (иногда «дутый»).
Поэтому выбор правильной СО, как раз, очень важен и это доходчиво показано на примере явного противоречия между СО Птолемея (2-ой век уже нашей эры) и СО Коперника (1473-1543), ибо здесь возможна единственная СО, связанная с центром силового поля Солнца.
Вывод: Систему отсчёта для любого явления нельзя принимать произвольно. Её нужно связывать с центром того поля, в котором это явление рассматривается.
Это значит, что в поле Земли следует использовать СО, связанную только с центром этого поля, а движение в Солнечной системе – с центром поля Солнца. И надо помнить всегда, что ИСО является всего лишь математической абстракцией, ибо в Природе прямолинейное и одновременно равномерное движение по инерции невозможно. Поэтому, мнение о существовании множества равноправных инерциальных СО ошибочно и любая реальная СО может рассматриваться как ИСО лишь приближенно.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
