"Закон инерции есть тот фундамент, на котором основывается все учение о движении тел" (Ландау и Китайгородский "Физика для всех"). Это значит, что при помощи этого закона можно отыскать объяснение любого движения тел как на Земле, так и за ее пределами, каков бы характер движения ни был. Ну что ж, посмотрим да посудим сами, как оправдывает свое доверие столь почтенного названия ныне существующий закон инерции из механики Галилея-Ньютона.
Владимир Околотин как-то краешком зацепил законы Ньютона, но его 1-й закон движения оставил в целостности вне каких-либо сомнений в его достоверности, указав лишь только на их сходство и как они подразумеваются.
В конце рассуждений приходит к такому выводу: "Как не верти, суть у главных формул механики одна и та же, сводящаяся только к одному закону. Остальные уравнения можно отнести к области тавтологии, ведь новой информации они не содержат. Глубокая бедность законами - вот чем оборачивается кажущееся богатство механики".
Но стоит повнимательнее еще раз присмотреться к первому закону механики, как к закону инерции, то вряд ли останется от него хоть эта бедность.
"Всякое тело, - гласит закон, - остается в состоянии покоя или движения прямолинейно с постоянной скоростью, если на него не действует сила, изменяющая скорость тела".
Несоответствие в фундаментальном законе инерции
Прежде всего бросается в глаза несоответствие и нелогичность формулировки согласно требований столь высокого звания - фундаментального закона. Ведь на нем должно основываться все учение именно о движении тел, а не состояние покоя. При чем здесь состояние покоя, если самое главное внимание в этом законе должно быть сосредоточено только на движении и не зависимо на каком движении, какой его характер и какие для этого условия. Он должен воплощать в себе все виды движения и объяснять их, а не только прямолинейное и равномерное, которое практически не осуществляется в природе. Настоящий закон инерции как закон движения, должен размежевывать свойства тел, находящихся в состоянии покоя, от свойств тел, находящихся в состоянии движения. А ныне существующий закон инерции как раз делает все наоборот: объединяет эти диаметрально противоположные свойства как идентичные и не отличающиеся ничем между собой, меряет их на одну мерку, как одно и то же. Противоестественность здесь очевидна.
Если разделить его по-справедливому, по естественному требованию на две части разных по своему значению и назначению, то этот закон инерции превратится в закон инертности - в закон статики, где в действительности "Всякое тело остается в состоянии покоя, если на него не действует сила, побуждающая его к движению".
Физическая наука немыслима в своем подлинном существовании, если она не обогащена настоящими законами природы, как своего рода средствами производства и труда.
Статика требует своих законов, а динамика - своих. Существующий закон инерции обеспечивает, как универсал, и то, и другое. Но обеспечивает ли он в самом деле?
Если первая часть закона отображает реальность, как факт, но лишена прав динамизма, то вторая часть хоть и наделена динамизмом, то лишена реальности: к ней не подыскиваются факты.
После этих слов в каждого читателя может возникнуть недоумение: как же так, ведь Галилей сделал выводы из опыта. Да, такой опыт может провести каждый и получит те же результаты. Но о чем они говорят? Вся ли сущность природы движения в них выявлено? Осмыслено ли увиденное?
Иной взгляд на опыт Галилея
Каждый практически может наблюдать, как движется по воздуху брошенный камень, стремясь сохранить прямолинейное движение и то только в одной вертикальной плоскости. Но никогда не сможем увидеть прямолинейного движения одновременно в двух плоскостях, ибо этому препятствует та сила, от которой стремиться формулировка закона избавиться. Но от вездесущих сил тяготения закону инерции никак невозможно избавиться в той ровной степени, как и невозможно проложить горизонтальную плоскость во Вселенную, чтобы движение тела оставалось идеально прямолинейным беспредельно долго. Если бы даже мысленно проложить такую гипотетическую плоскость, то все равно не сохранится прямолинейность в двух параметрах, ибо где-то со стороны повлияет поле тяготения какой-то ближайшей звезды, и катящейся шарик сползет с плоскости и начнет поворачивать по направлению действия силы. Так что о возможной прямолинейности движения в полном смысле этого слова и нечего думать, а не то что это еще узаконивать.
В законе инерции говорится и о равномерном движении, которому приписывается равное свойство тела, как и прямолинейности движения, не останавливаться и не менять своего модуля движения. О несовместимости такого понятия с практической проверкой уже было сказано.
То, о чем же все это вместе взятое говорит?
Ф. Энгельс было заметил по поводу ньютоновского закона тяготения: "Ньютоновское тяготение... не объясняет, а представляет наглядно современное состояние движение планет". Не то ли самое можно сказать и о существующем галилеевском законе инерции? Можно, но лишь с одной оговоркой: если ньютоновское тяготение не объясняет всей глубины своей сущности, то это только потому, что еще не открыты его таинства, то галилеевский закон инерции не объясняет ничего по той причине, что воображаемое не существует. И первым долгом - равномерное движение тела, предоставленного само себе. А если и к этому придраться, то и предоставленных самим себе тел так же не существует.
Тело и сила - неразделимы и не только на нашей планете, но и во всей Вселенной. Где бы не находилось материальное образование в виде физического тела, оно всегда будет в плену вездесущих сил тяготения и всегда будет под их воздействием в большей или меньшей мере. А отсюда и становится понятным характер его состояния согласно такого воздействия.
Мы, конечно, условно должны воспринимать то понятие, что тело может быть предоставлено само себе, но только не в буквальном смысле этого слова. На свободно парящий в воздухе брошенный нами камень или на катящийся предмет по выровненной дорожке всегда действует сила тяготения и всегда сказывается она на результатах такого движения. Мы это движение наблюдаем и расцениваем, но не всегда разностороннее правильно. Схватываем взором своим одну сторону, а умом пропускаем другую. Нам только кажется, что начатое телом движение должно было бы продолжаться бесконечно долго, если бы на его пути не возникали такие преграды, как сопротивление воздуха и трение. Насчет сопротивления воздуха мы правы стопроцентно, но мы забываем о природе трения, которое вызывается теми ж самыми силами тяготения. Если бы тело не имело веса (а что такое вес тела, всем понятно), оно не давило бы на опору, не соприкасалось бы с ее поверхностью, то и не порождало бы самого торможения. Избавить тело от веса, чтобы не возникали тормозящие силы трения - это значит избавить его от влияния сил тяготения. Но найдется ли где-нибудь в мире такой уголок, чтобы он не был заполнен этими вездесущими силами?
Почему же ошибался Галилей?
Галилей, учитывая реальность тормозящих факторов в движении, мысленно представлял себе, что если бы горизонтальную плоскость продолжить до бесконечности, убрав заранее все тормозящие силы, то начатое движение шарика продолжалось бы до бесконечности равномерно и прямолинейно. Прав ли он был в этом?
Исходя из тогдашнего состояния развития науки, мнения прежних и его времен ученых, плюс наглядность, можно сказать, что Галилей был прав по-своему еще и по той причине, что ему не были известны законы всемирного тяготения, их роль во Вселенной и на Земле, в частности. Но мы, двадцатых веков, уже в силах дать надлежащий ответ на поставленный вопрос. Галилей был не прав делать категорический вывод из мысленного предположения, ссылаясь только на одну-единственную наглядность кратковременного движения тела, не обосновав ее глубокомысленным анализом возможного и невозможного.им, мы проложили идеально выровненную плоскость в бесконечность. По такой шарик уже может катиться прямолинейно. Но будет ли его движение равномерным? Нет. Ему сразу помешает сила земного тяготения. Если шарик катится под центром тяготения, т.е. в поперек его силовых линиях, его движение может быть и равномерным. Но сохраняется ли это равномерное движение, когда он отойдет на каких-нибудь тысячу километров в пространство? Нет. Движение его начнет замедляться по той причине, что положение его траектории по отношению к силовым линиям тяготения, радиально расходящихся от центра Земли, окажется не под прямым, а под острым углом. А это значит, что сила тяготения Земли начнет его оттягивать обратно, назад. Поступательное движение, постепенно замедляясь, наконец затормозится и под действием тех же сил начнет свое обратное движение с ускорением по направлению действующей силы согласно законов всемирного тяготения.
Если на очень небольшом пути движения тела мы действительно наблюдаем прямолинейность даже в двух плоскостях, но мы не наблюдаем настоящего равномерного движения. Мы только представляем себе, что такое могло бы осуществляться, если бы не тормозящие факторы, не отдавая себе отчета, вправе ли мы так предполагать или нет, а тем более принимать необоснованные мнения всерьез, не осмыслив естественных свойств физических тел.
О роли наглядности очень хорошо сказал Владимир Ноевич Комаров: "Весь опыт познания природы и, в частности, история астрономии убедительно доказывает, что наглядность - весьма ненадежный советчик при решении научных вопросов" ("Новая занимательная астрономия").
Вот как раз эта наглядность - наблюдения над катящимся шариком по горизонтальной плоскости и необоснованные скороспелые размышления над результатами такого движения и привели в последствии к ошибочным итогам понятий о всеобщем движении в классической механике.
Каждый закон природы должен отвечать за свой участок
В науке принято считать: закон инерции - фундаментальный закон природы. Вероятно, что к этому определению следовало бы добавить маленькое уточнение. Закон инерции - это не единственный и всеохватывающий закон природы. Законов природы есть много и каждый из них представляет или отображает какую-то одну сторону или область мироздания. Поэтому и закон инерции должен определять соответствующую ему область материального мира - область движения. Следовательно, закон инерции - это фундаментальный закон природы движения. Как видим, всего лишь одно уточняющее слово и сразу становится понятным, какую область природы он, должен попросту говоря, обслуживать. Это требование вполне логично и вполне естественно.
Каждый открытый закон природы в той или иной области материального мира является в ней полноправным хозяином своего дела. Если человек сталкивается с чем-то загадочным или непонятным в этой области, то при правильной постановке вопросов и при помощи надлежащего закона отыскивается нужный ответ, ибо только закон-хозяин объясняет, почему это явление протекает, каковы для этого были причины, чтобы иметь интересующие нас следствия. Или наоборот: зная о причинах, можно выяснить наперед их следствия.
Но такое же объяснение в области движения дает ныне существующий закон инерции, особенно в области макромира? Этот "фундаментальный" закон природы движения еще сам находится в состоянии познания, что его еще самого человечество стремиться как-то понять, как-то осмыслить, что он сам собой представляет.
Истинный закон природы всегда прост и доступен человеку в полном исчерпывающем понимании. Человек не находит в нем каких-либо темных мест или сомнительных сторон. Он им уверенно пользуется, как надежным орудием труда в познании еще не разгаданного в подвластной ему области природы. Вспомните, к примеру, "Периодический закон Менделеева"! К такому закону с какой бы стороны ни подошел при правильной постановке вопроса-требования, он всегда даст правильный, исчерпывающий и уверенный ответ. Он все шире раскрывает тайны мироздания, расширяет и углубляет понимание сущности вещей из его подвластной области природы.
Ныне существующий закон инерции выглядит совсем по-иному. Вот пример мысли одного из авторов книги по физике: "Закон инерции обычно считают настолько простым, что кажется, будто он не требует никакого обсуждения. Это и есть первое и очень глубокое заблуждение. В действительности, в этом законе, как в фокусе, сосредоточены большие, принципиальные трудности. Классическая физика так и не смогла их преодолеть. Они оказались для нее "роковыми" и вызвали к жизни теорию относительности. Этот закон заслуживает самого вдумчивого разбора".
Как видим, сам факт принуждает к истинному признанию.
Что же это может быть за человек в преклонном возрасте, чтобы он всю жизнь провел среди людей и близких, и никто не смог назвать его настоящего имени или же дать ему хоть какую-нибудь приблизительно правдоподобную характеристику? Так точно получается и с этим законом инерции. Это всего лишь тень от настоящего закона. Его возраст около 400 лет! Это не 400 дней отроду, когда его еще не успели изучить, как только-что открытый новый закон природы. Он не одно поколение ученых пережил, и каждое поколение ставило вопрос о его вдумчивом разборе. И ныне тот же самый вопрос стоит на повестке дня - о природе самого закона. Спрашивается, сколько еще понадобиться столетий, чтобы в конце концов разобрали его вдумчиво? Да, не зря В. Околотин назвал его реликтовым растением из того же реликтового сада механики.
Вполне логично и вполне по естественному будет, если к этому закону предъявить неоспоримые требования, тогда он еще шире раскроет свою пустоту.
В предыдущем разговоре о кок-каких требованиях уже упоминалось. Но этого еще мало. Закон инерции должен объяснять с самой яснейшей ясностью, исчерпывающе и совершенно полно каждое возникшее или возникающее какое бы то ни было движение физического тела в любых условиях. Соответствует ли ныне существующий закон инерции таким жестким, но реальным требованиям?
Если протекает какое-то воображаемое прямолинейное и равномерное движение тела, то при помощи этого закона инерции еще находят кое-как "объяснение". Но если касается вопрос движения тела по окружности или же вращательного движения, то здесь - стоп! Здесь-то он ничего не может сказать. Это не в его функциях.
Спрашивается, почему закон инерции не может объяснить этих видов движения? Ведь это его прямая обязанность. Как круговое, так и вращательное движение - это тоже движение. Где есть движение - там должен быть закон. В природе движение тел вне закона не бывает!
Справедлив ли закон инерции вообще, если он сам выбирает только ему угодные виды движения из своего подчинения? А "неугодные" кому останутся?
Это из примеров земной механики.
А как же дело обстоит в области небесной механики? Применим ли там ныне действующий закон инерции? Нет, не применим. И прежде всего по той причине, что там отсутствует прямолинейное движение тел, отсутствует и состояние покоя, отсутствует и равномерное движение.
Однако многие и там ему подыскивают работу, чтобы не оставить его без куска хлеба. Говорят, что круговое движение планет складывается из прямолинейного инерционного движения и падения на Солнце. Безусловно, если брать во внимание только маленькие отрезки дуги, то таковы всегда покажутся прямыми линиями, ибо очень трудно заметить их кривизну, особенно круга с большим радиусом. Так можно говорить и о прямолинейном движении точки на ободе маховика, если учитывать ее траекторию движения длиной в 1 мм. Но мы должны рассматривать всю полноту картины кругового движения, а не ее какой-то микроскопический фрагмент.
Кое-кто и на самом деле представляет себе таким круговое движение планет. "Так Луна, движущаяся по круговой орбите, всегда испытывает ускорение в сторону Земли, но никогда не приближается к ней. Это можно представить себе, как падение с касательной к окружности на окружность, причем орбита образуется в результате того, что тело начинает падать и достигает в нужный момент следующего участка орбиты, не приближаясь, однако, к ее центру" (Эрик Роджерс). Если схематически изобразить такую траекторию, то она будет подобна циркулярной пиле для продольного пиления с направленными зубьями в одну сторону.
Вот к каким пониманиям о движении наталкивает закон инерции.
Он только там, где можно приспосабливать свою прямолинейность, а если ему тяжело оказывается, то приходится либо выравнивать круговое движение, либо ломать его и потом составлять с прямых отрезков.
Что же он может сказать о более сложных вещах, именующих место в движении? Например. Почему Луна все время обращена к Земле одной и той же стороной? Ведь же не все спутники других планет в таком положении. Есть же спутники, которые вращаются вокруг собственной оси? Ведь же спутники - это тоже планетные тела, только маленьких размеров. Большие планетные тела вращаются вокруг своей оси, то что мешает вращаться и всем остальным: меньшим и маленьким? Да и при том все они находятся в движении. Значит и состояние их, непонятное для нас, должно быть подчинено каким-то законам движения.
Перевод с Фундаментальні закони механіки -1- чи дійсно вони такими є
