Якщо великі уми науки минулих століть і тисячоліть намагалися збагнути закони природи руху тіл земних, вони здіймали свій погляд, свій зір на рух небесних тіл. Буденність руху оточуючого середовища їх не приваблювала, щоб побудити розум замислитись над ним. Їх вабила недосяжна далечінь, де зорі світять, де незмінно і постійно блукають з-поміж них інші зорі. Ось до чого спонукувало їх розум, щоб задумуватися, замислюватися і відшуковувати відповідь, чому вони рухаються так, а не інакше, чому не по-земному. Коли після роздумів виникали певні уявлення, вони спів-ставляли з рухом тіл земних і виводили свої висновки.
Якщо сказати загальними словами, то поняття небесної механіки вони перенесли на земні явища руху, і так помалу та вільно формувалося загальне поняття про рух тіл у природі.
Єдність причин руху тіл у природі
Переглядаючи наукову літературу, можна прийти до висновку, що вивченню природи руху тіл в земних умовах в багато разів менше приділялося уваги, а ніж руху тіл в небесному просторі. Всі ці пошуки спрямовувалися на розгадку таємниць природи руху з догадкою, що тут повинна існувати яка то єдність причин.
"Догадка про єдність причин, - пише В.Григорьєв і М'якішеа у книзі "Силы в природе" - які керують рухом планет і падіння земних тіл, висловлювалися вченими ще задовго до Ньютона. Напевне, першим ясно виразив цю думку грецький філософ Анаксагор, виходець із Малої Азії, який жив в Афінах майже дві тисячі років тому. Він говорив, що Місяць, який не рухався, впав би на Землю, як падає камінець із пращі. Чи не правда, сказано непогано, особливо якщо враховувати, що таке висловлювання появилося більш як за двадцять віків до Ньютона.
Однак ніякого практичного впливу на розвиток науки геніальна догадка Анаксагора не мала. Їй судилося виявитись не зрозумілою сучасникам і забутою потомками".
Тут доречно згадати вислів академіка А.Мигдала "Одна із самих більших труднощів в науці - це перехід від догадки до достовірної наукової істини".
Труднощі такі можливо розуміти в двоякому значенні: неможливість переходу від догадки до істини через відсутність в науці необхідних понять і законів, стосовних до питань руху, тобто низький ступінь розвитку самої науки. І друге значення - це те, коли на високому ступені розвитку науки велика кількість придбаного знання і всього необхідного не дає змоги розібратися в усьому цьому як слід, де науковець не в силі осмислити всю сукупність інформацій, щоб відшукати в ній природний порядок.
"Античні і середньовікові мислителі, чию увагу приковував рух планет, були дуже далекі від правильного (а часом взагалі від якого б то не було) тлумачення причин цього руху. Адже навіть великий Кеплер, який зумів ціною гігантської праці сформулювати точні математичні закони руху планет, вважав, що причиною цього руху являється обертання Сонця.
Згідно уявленням Кеплера, Сонце, обертаючись, постійними поштовхами втягує планети в обертання. Правда, залишилося незрозумілим, чому час обходу планет навколо Сонця відрізняється від періоду обертання Сонця навколо своєї осі. Кеплер писав про це: "...якби планети не володіли природним опором, то не можливо було б вказати причини, чому б їм не слідувати в ногу з обертанням Сонця. Але хоч в дійсності всі планети рухаються в тім же самім напрямі, в якому здійснюється і обертання Сонця, швидкість їх не однакова. Справа в тому, що вони змішують у відомих пропорціях косність своєї власної маси зі швидкістю свого руху"."
Порозмислимо над словами Кеплера. А зміст їх досить глибокий і значущий для більш ширших обріїв науки.
Імовірно, що відхилити думку Кеплера про роль обертання Сонця в напрямку руху планет і вважати її невірною, немає потреби, так як не мається на це підстав і незаперечних доводів. Це питання ще повинно стояти на порядку денному світової науки. Не будемо висловлювати свої міркування з приводу цього, так як в них ще немає впевненості, але зазначимо лише одне: в природі не існують випадковості поза законами ЇЇ Величності. Збіг обставин теж відсутній, хоч і часто на нього спирають вину аби яким-то чином пояснити незрозуміле явище, щоб воно протікало так, як це нам уявляється.
Автори книги обвинувачують Кеплера ось в чім. "Кеплер не міг зрозуміти, що збіг напрямків руху планет навколо Сонця з напрямком обертання Сонця навколо своєї осі зв'язано не з законами руху планет, а з походженням нашої Сонячної системи. Штучна планета може бути запущена як в напрямі обертання Сонця, так і проти цього обертання."
Запуск штучної планети це не стверджує двоякості законів природи. Людина багато-дечого навчилася робити штучно, чого немає в природі. І доводити, що такий рух планет лежить поза законами руху, буде теж неправильно. В природі не існує будь-якого руху поза його законами. Робити впевнено посилку на походження Сонячної системи - це ще не кредо. Якщо існуючі гіпотези про походження Сонячної системи прийняті за робочі гіпотези, то вони так і залишаються гіпотезами в буквальному розумінні цього слова.
Гіпотеза - ще не теорія, а теорія - іще не істина.
Поки-що ніхто не зумів довести істинність хоч би однієї з існуючих гіпотез або хоч наближено відшукати аргументовані сторони.
Самим теж в змозі можливо висунути гіпотезу, що тіла сонячної системи - планети, а астероїди - це тіло далекого космосу, які захоплені в свій час гравітаційним полем Сонця. Але ж для цього потрібні незаперечні і сильні доводи, по-перше щоб повірити в можливість такого, по-друге, щоб наяву була достатня кількість фактичного матеріалу.
А мав рацію все-таки Кеплер
Хоч науковці і не визнають інтуїтивної догадки Кеплера, проте вона зіграла позитивну роль у відкритті ним законів руху планет. Значить, така догадка повинна заслуговувати на увагу, хоч і не поєднувалася з існуючими усталеними поняттями.
Мало того, пізніше розглянемо, як Кеплер теж у формі догадки робив правильний підхід до впізнання законів руху планет, а його обвинувачують за неправильний погляд на природу руху, бо, мовляв, інші великі уми зовсім не так його пояснюють.
А поки-що продовжимо аналіз висловленої думки Кеплера.
Йоган Кеплер - 1571-1630 рр., Галілео Галілей 1564-1642. Жили і творили в одну епоху, але погляд на рух тіл в них не був однаковий. Кеплер набагато глибше розумів суть природи руху, чого так бракувало Галілею, щоб самому не заблудитися і не завести в заблудження цілий науковий світ. Згідно догадки Кеплера з’явилося непорозуміння щодо асинхронності в русі планет і обертанням Сонця. Чи правильно пояснює Кеплер таке становище? Безумовно. Але як сприйняти таке пояснення? Мимо вух, а то і ще гірше особливо в наш час, коли сам хід розвитку науки наштовхує на це, просто підштовхує до осмисленого розуміння поведінки тіла в русі. Кеплер ще коли говорив, що тіла володіють природною властивістю чинити опір рухові, тобто прагнути до збереження стану спокою, але змушені коритися переважаючій силі зовнішнього впливу, яка примушує тіло рухатися. Тепер, уже в наш час, намагаються як тільки можна довести про неправдоподібність, про відсутність такої властивості. Як бачимо, цінна ідея Кеплера не те, що не знайшла свого розвитку, а стала ще і непризнаною.
Кому-кому, а Галілею потрібно було першим осмислити таке поняття і по-іншому був би пішов розвиток понять про природу руху тіл, як в космічному просторі, так і на поверхні Землі.
Переконання Галілею знайшли своє відображення і його послідовників, особливо в Роберта Гука, який зіграв чималу роль у підготовці до відкриття законів всесвітнього тяжіння, а також і в Ньютона.
"Основним, визначальним явилось те, - пишуть далі автори книги, - що в руках Ньютона були відкриті ним закони, застосовні до опису любих рухів. Саме ці закони, те, що ми зараз називаємо механікою Ньютона, дозволили з повною очевидністю зрозуміти, що коренем всіх явищ, основою, визначаючою особливості руху, являються сили. Ньютон був першим, хто абсолютно ясно розумів, що саме потрібно шукати для пояснення руху планет - шукати потрібно було сили і тільки сили.
Кеплером були точно встановлені траєкторії планет Сонячної системи, було знайдено, як положення планет в просторі міняються з протіканням часу. При заданій траєкторії рівняння руху дозволяє негайно визначити силу, яка викликає рух, що розглядається. Ця задача була вирішена Ньютоном.
Що ж являють собою ці сили? Яка їх роль і місце в природі? І, на кінець, яке їх фізичне походження?
Запитань як бачимо, немало, і повного їх вирішення сьогодні ми ще не маємо. На них повинна відповісти фізика завтрашнього дня" с.32-33.
Демонстраційний характер ньютоновського закону руху
Щодо такого переконливого визнання, що закони руху Ньютона застосовні до опису любих рухів, то можна сказати так: з кількісної сторони можна вважати задовольняючими бездоганно, але не скрізь, а щодо якісної сторони вони нічого не пояснюють.
Таке положення законів Ньютона прекрасно розумів Фрідріх Енгельс і з його висловом ми повинні погодитися. "Ньютонівське ... тяжіння не пояснює, а представляє наочно сучасний стан руху планет".
І те, що Ньютон першим ясно усвідомив роль сили в русі явилось для нього дороговказом до відкриття законів всесвітнього тяжіння. Але як осмислювалася ним роль сили в русі небесних тіл, це ще питання, яке вимагає чимало розмови. Володів він цим ясним розумінням ще далеко не повно і можна впевнено сказати, однобічно. Він надавав силі лише одну роль - змінювати напрям руху планети. Якщо тіло рухається, згідно переконання Галілея, без впливу на нього іншого тіла, рівномірно і прямолінійно, то сила тяжіння змінює лише його напрям, перетворюючи прямолінійний рух на криволінійний. Над попутним йому - прямолінійному русі - рівномірним рухом Ньютон не замислювався, хоч про це найвиразніше сказано в законах Кеплера. Зупинка на цьому явилась і зупинкою в поясненні природи руху планет взагалі.
На поставленні запитання відповідь знайома, окрім третього - про фізичне походження сил гравітації. Так що вирішення природи сил ми частково маємо і відповість на ці запитання сьогоднішня фізика, залишаючи і дещо на завтрашній день.
Однак, якщо фізичне походження сил тяжіння і залишається нез'ясованим, то це ще не значить, що ми не в змозі впізнати їх роль в природі або не розкрити механізму їх дії.
Більш ширшим поглядом на роль сил в природі володів Йоган Кеплер.
Ось як пише про це Ерік Роджерс в книзі "Физика для любознательных" с. 140.
"Вивчаючи рух Землі в просторі, Кеплер помітив, що вона рухається по своїй орбіті нерівномірно, швидше взимку чим влітку. Він став шукати закон, по якому відбувається зміна швидкості і який міг би замінити штучний прийом введення еквант. На думку про існування такого закону наводила попередня гіпотеза про імпульс, який отримує планета від Сонця. Кеплер вважав, що рух повинен підтримуватися силою, тому у нього появилося уявлення про деяке "плече", що йде від Сонця до кожної планети і підштовхує планету вздовж орбіти, і чим більша віддаль, тим слабкішим повинен бути поштовх. Кеплер намагався (за допомогою складної геометричної схеми) скласти дії таких поштовхів від розташованого ексцентрично Сонця і відкрив простий закон: радіус-вектор, проведений від Сонця до планети, описує одну і ту ж площу за рівні проміжки часу. Цей радіус-вектор не обертається навколо Сонця з постійною швидкістю (як хотілось би Птолимею), але в його русі є деяка постійність - постійна швидкість проходження однієї і тієї ж площі.
Кеплер висловив лише туманні догадки, про причину такого явища, вважаючи його наслідком впливу Сонця, можливо магнітного походження, але він цінував цей закон за його простоту і чіткість і користувався ним при подальших дослідженнях".
Продовження в
Механіка небесних тіл -2- геніальність переконань Кеплера