Johann Kern, Stuttgart, jo_k@gmx.net
или о том, как незнание Начал физики разделило мир на две части
- Да ты что, он же негодяй, как он может быть министром?!
- Вот здесь ты ошибаешься. Сперва надо быть негодяем, только после этого можно стать министром.
(Из фильма)
К тому, что наши министры негодяи, нас уже почти приучили. А вот если я скажу, что в наше время можно стать очень-очень известным учёным, и в то же время пренебречь некоторыми общепризнанными азами науки или даже просто не знать их, то мне наверняка никто не поверит. А я вот сейчас “не отходя от кассы” расскажу как раз о таком случае. И все не только заметят, что им этот “очень-очень большой учёный” хорошо известен, но и поймут, что он действительно незнайка. А его незнание заключалось в том, что он не знал Начал физики
.Для того, чтобы понять всё то, о чём будет идти речь, вовсе не надо быть очень умным, или иметь склонность к физике или математике. Мы будем говорить о совсем простых вещах, которые может понять каждый из нас, и о которых, возможно, следовало бы рассказывать в школе. Ведь речь идёт только о Началах. Вам надо просто следить за ходом рассказа и на минутку отвлечься от внимательного разглядывания покроя платья Вашей соседки, или, если Вы мужчина, от оценки других плавных очертаний.
Знание истории нашего общества считается настолько важным, что её вынуждены изучать в школе не только дети политиков, но и все остальные. А вот историю появления и развития физики, или её Начала, возможно, раньше и преподавали, а теперь никто не изучает, теперь сразу переходят к “существу дела”. Возможно, что это сделано в угоду последователям очень-очень известного учёного, чтобы не каждый сразу догадался, что проповедуемый ими кумир всего-навсего незнайка. И если Вы этого ещё не знаете, то сейчас увидите, к чему может привести подобное пренебрежение самыми элементарными понятиями и даже уже привело. Итак, мы начинаем знакомиться с тем, чем могут быть
Начала физики.
Определения
Органы чувств – основа любого восприятия и осознания Природы
Все наши понятия возник(а)ли на основе наличия наших органов чувств. У слепого не может возникнуть понятие цвета, у глухого – понятие звука. Не все зрячие могут различать цвета. Уже им невозможно объснить, что наш мир является частично красным и зелёным, частично жёлтым и фиолетовым. Поэтому можно утверждать, что у большинства зрячих есть не только органы зрения, но и органы распознавания цвета, окраски.
Человек без органа осязания не смог бы отличить твёрдого от упругого или мягкого, холодное от горячего. Без наличия органов чувств он знал бы о нашем мире меньше, чем знает червяк. Да что там говорить, он бы просто-напросто не существовал.
У нас гораздо более 5 органов чувств. Мы можем не только видеть, слышать, осязать, обонять и ощущать вкус. Наши глаза могут отличить уклон от подъёма, вертикаль от наклонной. У нас есть чувство равновесия, благодаря которому мы не только научаемся ходить на двух ногах, но и прыгать на одной ноге. Благодаря чувству равновесия мы можем научиться ездить как на двухколёсном, так и одноколёсном велосипеде. Во многих случаях мы можем оценить не только скорость передвижения, но и расстояние, как при помощи зрения, так и с помощью слуха. Кроме того, в той или иной мере у нас развито и чувство времени.
Благодаря нашим органам чувств мы выработали определённое представление об окружающем нас мире. Оно не всегда правильное, потому что в выработке этого представления участвует и наше сознание, наша память, наше умение логически мыслить, а всё это далеко не у всех близко к идеалу.
В физике не обращается внимания на вкус или запах, потому что наши вкусовые и обонятельные органы больше служат целям пропитания и продолжения рода. Физика же изучает только неживую природу и неодушевлённые предметы.
Материя
Всё, что познаётся с помощью наших органов чувств – материально. Но материально и то, что признаётся таким в результате нашего осознания, понимания Природы. С помощью размышления и осознания мы можем получить представление о некоторых явлениях природы, недоступных нашему восприятию непосредственно через наши органы чувств.
Нематериально пустое пространство, окружающее материальные объекты. Пустота – это отсутствие любых материальных объектов. Пустота не оказывает сопротивления перемещению любых материальных объектов. Пустое пространство, несмотря на отсутствие в нём материи, мыслится непрерывным и связным. Невозможно переместиться из одной точки пространства в отдалённую от неё другую точку, не проходя через последовательность всех точек вдоль линии перемещения. Мы нигде не провалимся в “яму” из-за того, что пространство неожиданно кончится. Пространство бесконечно и нигде не прерывается.
Все материальное может подвергаться изменениям.
Пустое пространство является идеализацией. Находясь в любой точке пространства, мы можем увидеть звёзды, следовательно, в любой точке пространства находятся, по крайней мере, частицы света. В пустом пространстве перемещается (летит) бесчисленное число различных тел с самыми различными скоростями во всех направлениях – звёзды, планеты, астероиды и множество других гораздо более мелких предметов.
Об очерёдности возникновения наших представлений
В каком порядке возникли наши представления на основе наших органов чувств? Этого мы никогда не узнаем. От простого к сложному? Но что просто, а что сложно? Для многих людей очень сложно делать логические заключения, обобщения или переходить к абстракциям. Поэтому здесь далее сделана попытка обойтись минимумом подобных умственных операций. Но, конечно, разные люди могут видеть это по разному.
1. Поверхность тела, предмета
Одно из простейших понятий с точки зрения практики – это поверхность тела, предмета. Поверхность тела, это, например, то, что Вы можете видеть, когда Ваша подруга или Ваш друг предстают перед Вами в костюме Евы или, соответственно, Адама. Эту поверхность тела можно как видеть, так и осязать. Её можно обонять. Её можно даже попровать на вкус. И если Вы всё это проделаете с сответсвующим тактом, то не только Вы, но и Ваша подруга или Ваш друг получат от этого определённое удовольствие. Но, как уже сказано выше, физика изучает только неживую природу. Поэтому с точки зрения физики поверхность тела – это нечто более обыденное. Это граница между телом и окружающей средой. Её можно как осязать, так и видеть. Но её уже не обоняют и, конечно, не пробуют на вкус. Физики в известном смысле аскеты. Поверхность индивидуумов физики не изучают. По крайней мере не в рабочее время.
Возьмём поверхность камня. Какую бы форму она ни имела, легко объяснить каждому, что мы под этим подразумеваем. Это то, с чего начинается камень, его граница.
2. Грань или сторона тела, предмета
Если камень колотый, то часть его поверхности может быть относительно плоской и иметь резкую границу на поверхности, которую легко ощутить пальцами и увидеть глазами. Достаточно плоские и резко ограниченные части поверхности предмета называют гранями. Если два подобных камня приложить гранями друг к другу, то между ними в области контакта почти не будет просвета. Понятие грани могло быть очень полезно при строительстве древних каменных стен или зданий. Для того, чтобы камни хорошо, устойчиво лежали друг на друге, их лучше положить гранью на грань. Для ещё большей устойчивости между гранями помещали слой мягкой влажной глины, а ещё позже слой специального раствора. Это приводило к тому, что стена становилась не только крепче, но и лучше держала тепло и приглушала звуки.
Грани предметов в обыденной жизни называют стороной. Вспомните, например, фразу: “Верхняя сторона столешницы полирована”
3. Линия
Если камень имеет две колотые грани, граничащие друг с другом, то их общая граница также хорошо видима, легко ощутима и объяснима. Это линия.
4. Точка
Камень может иметь и три соприкасающиеся колотые грани. Их общие границы образуют три линии. Место схождения (граница) трёх линий также легко ощутимо и объяснимо. Это точка.
Идеализация понятий поверхности, грани, линии и точки
Со временем мастерство древних строителей росло, соответственно появлялись более высокие требования к обработке камней или других строительных материалов. Это могло привести к появлению понятий плоскости, плоской грани, прямой и отсутствию размеров у точки. Это уже чисто мысленные, идеализированные понятия. Здесь мы уходим от осязательног мира, от мира, познаваемого с помощью наших органов чувств и полностью переносимся в мир, созданный разумом, в мир абстракций. Этот выдуманный или абстрагированный мир с самого начала теряет часть связей с реальным миром. Но это не мир необузданных фантазий, который можно встретить в художественной литературе. Нет, этот мир стремится к возможно большему сохранению реальности. Но определённая степень фантазии в нём необходима. Любая же фантазия содержит в себе опасность слишком далёкого отрыва от реальности. К этому мы должны быть готовы уже сейчас, на этапе рассмотрения Начал физики.
С помощью наших органов чувств мы не можем убедиться в том, что перед нами настоящая плоскость или идеальная грань, настоящая прямая линия или точка. Но, видя перед собой полированную поверхность, мы склонны верить в то, что она идеально гладкая, идеально прямая. Рассматривая же её в микроскоп, мы убеждаемся в том, что это далеко не так. Идеальные поверхности, грани, прямые линии и точки могут существовать только в нашем сознании, в нашей фантазии. В природе они не существуют. Но понятия о них полезны при теоретических изысканиях.
1. Точка.
Про точку говорят, что она не имеет размеров. Очень малые предметы мы не можем ни увидеть, ни ощутить. Но мы можем их представить. Евклид, великий древний грек, сказал: “Точка есть то, что не имеет частей”. Точку считают простейшим понятием геометрии.
2. Линия – это след от перемещения точки. Конечно, если мы не можем увидеть точку, то мы не можем увидеть и линию. Но мы можем увидеть нить паутины или след от перемещения острия карандаша по бумаге. Представить себе линию большого труда не составляет.
3. Прямая линия – линия, которую можно спроектировать в точку. Слово проекция не каждый знает, поэтому можно сказать и по другому: Прямая линия – это линия, которую при определённом положении относительно глаза можно увидеть как точку.
4. Поверхность – это граница предмета или граница между двумя средами, например, между водой и воздухом.
Частный случай поверхности – след от перемещения линии.
Ещё более частный случай поверхности – плоскость. Это поверхность, которую при определённом положении относительно глаза можно увидеть как прямую линию.
Представление о плоскости даёт спокойная поверхность воды в сосуде.
5
. Параллельные линии.Две прямые линии на плоскости обычно пересекаются. Это значит, что они вдоль своей длины последовательно приближаются или отдаляются друг от друга. Если прямые линии на плоскости не пересекаются, то они называются паралелльными. Это означает, что они не приближаются друг к другу вдоль своей длины и не отдаляются друг от друга.
Две параллельные линии можно спроектировать на другую плоскость в виде двух точек. Однако для глаза они вдали сливаются в одну линию (как рельсы трамвая).
Измерение длин и расстояний, прямой угол
Но не только эти идеальные понятия должны были возникнуть. Параллельно идеальным геометрическим понятиям должны были возникнуть вполне реальные понятия о размерах камней, длине их граней и об их угловых размерах, и, прежде всего, понятие о прямом угле. Строительные элементы, камни, кирпичи, а также доски и балки, должны иметь, как правило, прямые углы.
Прямой угол, горизонталь, вертикаль
1. Две пересекающиеся прямые на плоскости образуют два острых и два тупых угла. Острый угол меньше тупого. Если все четыре угла равны друг другу, то они прямые. Образующие их линии при этом перпендикулярны друг другу.
2. Если вода никуда не течёт, то её поверхность горизонтальна. Спокойная поверхность воды в сосуде горизонтальна. Все линии на этой повехности горизонтальны.
3. Нить, на которой подвешен груз, вертикальна. В любой плоскости, проходящей через нить, она образует с поверхностью воды прямой угол.
4. Грани большинства строительных элементов являются плоскими прямоугольниками. Все их граничные линии пересекаются под прямыми углами.
Длина, расстояние
Когда возникла необходимость измерять длины, практики применяли для этого самые различные методы и меры длины. Измеряли вершками, локтями, ступнями (футами), аршинами, шагами и длиной тела. Сперва измеряли только “в натуре”, по поверхности измеряемого предмета. Развитие военного дела потребовало измерения длин на расстоянии (дистанционно). Это потребовало применения методов измерения длин, расстояний на основе измерения сторон и углов треугольников.
1. Длина линии измеряется вдоль неё. Расстояние между двумя точками измеряется вдоль соединяющей их прямой. Расстояние между двумя населёнными пунктами измеряется вдоль соединяющих их дорог или же, в зависимости от цели измерения, по “воздушной” линии.
2. Длина измеряется с помощью принятых в данной стране образцов (единиц длины) последовательным откладыванием этих образцов вдоль измеряемой линии. Если образец длины изготовлен в виде колесика, то длина измеряется по числу оборотов. Образец длины в большинстве стран называется метр (один метр). 1 метр (1 м) подразделяется на 100 сантиметров (100 см), 1 см – на 10 миллиметров (10 мм). Большие расстояния измеряются километрами (км). 1 км = 1000 м (1000 метров).
Координаты, системы координат
Понятие пространства возникло на основе протяжённости материи, материальных предметов. Без наличия материальных предметов, тел было бы невозможно получить понятие о длине, расстоянии и перемещении, а потому и о пространстве. При рассмотрении перемещения чего-либо в пустом пространстве, на воде или в воздухе, мы фиксируем его положение относительно какого-либо твёрдого материального, осязаемого тела. Только после этого мы можем себе представить перемещение относительно мысленных точек пространства. Теоретическое рассмотрение перемещения предметов потребовало определение положения предмета и записи этого положения. Для этой цели были придуманы системы координат. Это системы осей, являющиеся чисто мысленными прямыми или кривыми линиями, но имеющие реальную аналогию.
Понятие о прямоугольной системе координат мы можем получить, если будем измерять расстояния, исходя, например, от левого нижнего заднего угла шкафа в Вашей квартире. Длину вдоль нижнего края шкафа, паралелльного стенке комнаты, мы можем назвать ординатой X
(длиной по оси или координате X). Длину вдоль другого края, направленного к стенке, назовём ординатой Y (длиной по оси или координате Y). Длину же вверх по краю шкафа – ординатой Z (длиной по оси или координате Z). Положение любой точки А (любого предмета) в шкафу мы теперь можем определить с помощью 3-х цифр. Замерив в сантиметрах расстояние до точки А от левой вертикальной стенки шкафа по линии, параллельной координате X, мы получим ординату XА в сантиметрах, например, XА = 27см. Замерив расстояние до точки А от задней стенки шкафа по линии, параллельной координате Y, мы получим ординату Y А в сантиметрах, например, Y А = 35 см. Замерив теперь расстояние до точки А от нижней стенки шкафа, мы получим ординату Z А в сантиметрах, например, Z А = 121 см. Теперь мы можем уже вполне научно обратиться к нашим домочадцам и сказать:- Принеси-ка мне Маша, пожалуйста, из шкафа предмет, определяемый координатами 27, 35, 121. И Маша, вооружившись какой-либо линейкой, через некоторое время принесёт нам желаемый предмет. Если мы захотим какой-либо другой предмет получить таким же образом, нам надо будет предварительно определить и записать его координаты.
Неудобно? Но для рассуждений научного порядка это оказалось очень удобным и применяется уже несколько сотен лет. Моряки тоже применяют подобную систему, но они всегда находятся на поверхности моря и им достаточно определить две цифры. Их координаты “привязаны” к поверхности моря и называются совсем по другому – широта и долгота.
Когда мы едем в машине, мы можем “определить” наше положение по навигатору. Эта навигационная система считает нас за последних остолопов и не сообщает нам наших координат, но, зная конечный пункт нашей поездки, просто говорит нам:
- Через сто метров, дурачок, поверни направо!
Но, согласитесь, что и в таком способе “определения положения” есть своё преимущество. Ведь недаром некоторые “на полном серьёзе” порой говорят: “Я дурак – и мне хорошо!”. Далеко не всегда имеет смысл “усложнять себе жизнь
”.Для определения положения предметов вне шкафа таким же способом нам надо мысленно продолжить соответствующие координаты и точно также определить 3 нужные длины. Когда измерение в натуре с помощью линейки становится невозможным, применяются приборы дистанционного измерения.
В теории положение точки в пространстве определяется только с помощью системы мыслимых координат. Чаще всего используется прямоугольная система координат. В ней все оси перпендикулярны друг другу.
Скорость и время
Задачи, ставящиеся перед людьми, как в мирном, так и в военном деле, усложнялись и усложнялись с каждым днём. По мере развития общества понадобилось измерять не только расстояния, но и скорости перемещения людей или предметов. Понятие скорости связано со словами быстрей или медленней, раньше или позже. Все эти слова связаны с понятием времени. Чтобы определить скорость движения, надо было измерять не только перемещения предметов, но и время, в течение которого это перемещение происходило.
Чуть более ста лет тому назад этим двум понятиям посвятили бы пару строк. Теперь же, говоря о времени, надо придирчиво взвешивать свои слова.
Что такое время? Его не потрогаешь, не увидишь и не понюхаешь. Но то, что предмет перемещается и что один предмет движется быстрее другого, мы замечаем мгновенно. У кого больше скорость передвижения, тот пройдёт данное расстояние быстрее, за более короткое время
.О времени мы можем наговорить много умных слов. Мы можем сказать, что время является выражением непрерывности и длительности любого процесса и ограниченности (конечности) действующих сил. Из-за конечности всех сил в природе невозможно мгновенное перемещение любого объекта из одной точки пространства в другую. Но в наше понимание времени как физической сущности это добавляет немного.
Мы не можем измерять время непосредственно. Во все выражения типа
“скоро рассвет”, “уже полночь”, “до заката осталось ещё много времени”, “день да ночь, сутки прочь” так или иначе входит понятие времени, но везде мы его сравниваем с суточным вращением Земли вокруг её оси. Другого способа измерения времени у нас нет и быть не может.Практики не слишком задумываются о сущности времени. Они не сплоховали и в этой ситуации. Были придуманы часы солнечные, песочные, водяные, гравитационные (с приводом от груза), пружинные и кварцевые. Не так давно построены атомные часы, о которых идёт слава, что они точнее суточного вращения Земли. Но наше понятие времени связано с вращением Земли и иными космическими явлениями, и никакие атомные часы ничего в этом изменить не могут. Мы не измеряем время, а считаем число прошедших периодических процессов какого-либо измерительного механизма или космического явления, а говорим затем, что прошло столько-то времени. А по сравнению с длительностью используемых нами периодических процессов измеряем скорость или длительность других, непериодических процессов, например скорость бега лошади или полёта птицы.
У теоретиков было всегда больше проблем. Им надо было показать скорость на бумаге. Любое расстояние можно всегда в определённом масштабе показать, представить на листе бумаги. А как показать скорость перемещения какого-либо тела? Как показать течение времени?
Сейчас нам эта задача кажется смешной. Нарисуй пространственное перемещение вдоль одной линии, а длительность времени вдоль другой, перпендикулярной к ней. В виде обычной второй координаты. Конечно, такое можно сделать. Но до этого надо было додуматься. А додуматься было не легко, потому-что это было не только выходом из положения, но и интуитивной ошибкой, ведущей, возможно, к крупным последствиям.
На бумаге можно отложить перемещение в одном направлении и в другом, перпендикулярном к нему. Если речь идёт именно о пространственных перемещениях, то здесь никакой ошибки нет. Мы можем графически, в определённом масштабе, представить положение какого-либо тела на горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости. Но время не перпендикулярно ни к одной из пространственных плоскостей. Оно не расположено ни вдоль, ни поперёк любой из пространственных координат. Поэтому подобное графическое представление времени является искажением действительности. Оно низводит время до положения обычной пространственной координаты. Теоретикам следовало бы всегда помнить, что время не является пространственной координатой, что подобное изображение времени является чистой формальностью, не отражающей действительности, более того, искажающей её. Но в людях очень сильна привычка. То, что в первый раз делают после долгих размышлений, во второй раз делают уже почти автоматически, не задумываясь. Они привыкли изображать время в виде обычной координаты и перестали обращать внимание на то, что оно ею не является. Рано или поздно это должно было привести к ошибке при толковании теоретических результатов или данных эксперимента.
Корректный выход из положения, конечно, был. Положение тела на плоскости можно представить точками, например, через каждую секунду. Мы получили бы последовательность точек, по которой могли бы судить о скорости тела не только вдоль одной оси, но и одновременно вдоль другой. Иногда это изображение было бы даже очень удобным, так как величина отрезка
прямой, соединяющей какую-либо из полученных точек с последующей, даёт не только примерную графическую величину скорости в плоскости перемещения, но и её направление. Трудно судить об общем удобстве подобного изображения, но оно было бы всегда корректным и не вело бы к ложным представлениям (Рис. 1).
Рис. 1
Потребность в оси времени впервые появилась, возможно, при описании опытов Галилея, когда он изучал вертикальное падение тел. Если изобразить это на бумаге точками через каждую десятую долю секунды вдоль вертикальной линии, то мы, конечно, можем увидеть, что первоначальная скорость падения сравнительно мала, а в конце падения – большая. Но куда красивее будет график, если мы введём для наглядности, чисто формально ось времени и покажем движение не только вдоль вертикальной прямой в виде последовательности точек, но и вдоль “оси” времени (Рис. 2. Показан график движения подброшенного вверх камня).
Рис. 2
В этом случае мы можем точки соединить плавной кривой и получить информацию для каждого момента времени. Единственный недостаток – эта кривая будет выглядеть точно также, как если бы мы не подбросили вверх камень, а кинули его под углом к поверхности земли. Если горизонтальную ось времени заменить в соответствующем масштабе пространственной осью Х, параллельной поверхности земли
– аналогия будет полной (Рис. 3).
Рис. 3
Но, может быть, этим простым примером мы случайно обнаружили, что время, это невидимый ящик, движущийся равномерно вдоль горизонтальной оси Х? Или эта идея кажется Вам слишком сумасшедшей?
Мы видим, что уже в этом простом примере можно перепутать сущность изображённого из-за того, что мы время представили в виде оси координат.
Попробуем рассмотреть сущность времени, насколько это возможно. Расстояние можно очень часто не только измерить, но и перепроверить это измерение. Время мы не можем измерять вообще. Мы всегда считаем количество повторяющихся процессов, происходящих в каком-либо механизме, служащем для
“измерения” времени. Мы считаем число оборотов Земли вокруг её оси, число капель воды или число колебаний маятника и называем это временем. Затем мы сравниваем работу этих механизмов и говорим, что один из методов измерения более точен, чем другой. Сам ход времени мы считаем абсолютно равномерным. Но понятие времени у нас возникло именно из наблюдения периодических процессов в природе. Другого способа “измерения” времени у нас нет и быть не может. О длительности непериодических процессов мы судим, сравнивая их с длительностью периодических.Если что-то изменилось в механизме часов и они стали тикать быстрей или медленней, изменится ли от этого ход времени? Конечно, нет, говорим мы. Хотя на самом деле мы время измерять вообще не умеем. Мы только измеряем число повторений одного процесса и сравниваем его с числом повторений другого процесса. Наше время – это мера протекания какого-либо процесса, сравниваемая с мерой протекания другого процесса. Таким образом мы оборот Земли вокруг её оси разбиваем на часы, минуты и секунды. И на доли секунды. Протекание какого-либо процесса, раньше это был оборот Земли или сутки, мы считаем постоянным и равномерным, и потому имеющим право представлять равномерное течение
времени. Время не зависит ни от нас, ни от наших действий. Более того, до недавних пор мы считали, что ничто в мире не может изменить равномерный ход времени. Везде во вселенной течение времени одинаково. Оснований для такого утверждения у нас нет, но тем более нет оснований для противоположного утверждения.Две пространственные координаты можно на бумаге поменять местами, от этого большой трагедии не поизойдёт. Но можно ли “ось” времени поменять местами с осью координат? На описанном выше графике (Рис. 2) движение подброшенного вверх тела было представлено как функция времени и мы получили из этого некоторую информацию о поведении тел при падении. Попробуем поменять их местами и представить время как функцию перемещения тела при подбрасывании и последующем падении. Время сначала ускоренно растёт в зависимости от роста координаты Z, а затем координата снова уменьшается и рост времени замедляется... (Рис. 4).
Рис. 4
Нет, Вы только вслушайтесь в эти слова: время изменяется в зависимости от перемещения какого-то камешка! Да будь это хоть кит или стадо китов, весь наш опыт, всё наше нутро протестует против того, что время может зависеть от перемещения каких-то предметов. Нет, такого не может быть. Подобная несуразица возникла в нашем сознании только по той причине, что мы забыли, что время может быть только постоянно и равномерно растущим параметром, но никак не может быть функцией от чего бы то ни было.
Теоретики обычно мало-что умеют делать практически, но они лучше подкованы в теории. Ощущение этого рождает у некоторых из них такое огромное самомнение, что они теряют всякий контроль над тем, что делают и что высказывают. Они, например, вводят систему координат, связанную с каким-либо движущимся предметом, и, проделав определённое число математических преобразований, позволяют себе заявить, что скорость перемещения какого-то микроскопического предмета влияет на всё
бесконечное пространство, якобы связанное с этим предметом, и даже на течение времени в этой “подвижной системе координат”. В своём самомнении они могут забыть не только то, что движется только небольшой предмет. Они забывают, что движение бесконечно большого пространства, якобы связанное с ним, на самом деле является чисто мнимым, воображаемым движением. Тем более они забывают, что “ось времени”, якобы движущаяся вместе с этой системой и якобы перпендикулярная к любой из осей пространственных координат (а это как!?), просто-напросто не существует. Ось времени – это фикция, когда-то придуманная для удобства графического представления движения в виде функции от времени. Поэтому она никак не может двигаться вместе с предметом или же вместе с подвижной системой пространственных координат. Ось времени является фикцией, движение оси времени является фикцией в квадрате. Поэтому является абсолютно необоснованной выдумкой и то, что время, якобы связанное с предметом, должно или может изменяться в зависимости от скорости движения этого предмета.Можно себе представить, что движущиеся часы идут с другой скоростью, чем часы неподвижные. Можно себе представить, что в зависимости от силы тяжести часы идут с другой скоростью (для “ходиков”, приводимых в движение гирей, это, как все знают, соответствует действительности), но это всё ещё не означает, что при этом с другой скоростью движется само время.
Часто приходится слышать, что время однонаправленно, поэтому по его оси нельзя перемещаться в обратную сторону. Увы, и это является заблуждением, связанным с опытом формального применения времени как оси координат. Во времени нельзя (невозможно!) перемещаться ни влево, ни вправо; ни вверх, ни вниз; ни вперёд, ни назад. Мы не можем переместиться ни в завтра, ни в послезавтра. Нас туда перемещает время само независимо от нашего желания или нежелания. Мы не можем ни ускорить, ни замедлить наше перемещение в завтра и во все последующие дни.
Мы можем нарисовать ось времени, направленную в будущее и в этом изображении будет заключаться истина. Но, сделав такой рисунок, хотя и соответствующий действительности, мы, тем не менее, только повторим ошибку, обычно совершаемую нами с понятием времени. Направление в будущее мы тоже можем показать только формально. Показать направление в будущее никто не может, и это направление нельзя определить и с помощью экспериментов. Мы все, как известно, двигаемся в этом направлении (и в этом же “направлении” течёт время), но мы никогда туда не попадём. Мы всегда будем находиться в настоящем, хотя всегда двигаемся в направлении будущего. “Будущее – как локоть. Близко, да не укусишь”. Нам никто не мешает формально нарисовать ось времени и её направление. Но это не означает, что мы можем по своей воле перемещаться в этом направлении, как по какой-либо пространственной оси координат. Время не координата, и никогда не было ею. Формальное придание времени направления как координате для наглядности допустимо. Но в это нельзя вкладывать более глубокий физический смысл. Это ни в коем случае не является отображением реальности и никогда с реальностью даже рядом не лежало. Никогда не надо забывать, что время от этого не превращается в подобие пространственной координаты. (Время, которое находится в нашем распоряжении, это миг, “отрезок” времени, “не имеющий длины”, или точка, точка “между прошлым и будущим”. А точка не может иметь направленности). Поэтому все математические манипуляции с
“осью” времени не отражают физической сущности и не могут приниматься за реальность.Время – величина, сравниваемая обычно с длительностью суток (одним полным оборотом Земли вокруг её оси). 1 сутки = 24 часа. 1 час = 60 минут. 1 минута = 60 секунд. Время не может быть измерено непосредственно. Течение времени не может быть сопоставлено с направлением какой-либо из пространственных осей. Графическое изображение течения времени на бумаге в виде прямой однонаправленной линии является
чисто условным и не отображает физической сущности времени. Мы не можем по нашему произволу перемещаться вдоль оси времени. Время непрерывно перемещает нас из прошлого в будущее, но мы при этом всегда находимся на границе между прошлым и будущим. Эта точка между прошлым и будущим называется настоящим (временем).Течение времени считается непрерывным и равномерным, ни от чего не зависящим. У нас нет никаких данных, которые говорили бы об обратном.
Скорость – величина перемещения тела, происходящего за единицу времени. Мгновенная скорость – величина перемещения, измеренная за очень короткий промежуток времени, и поделённая на длительность этого промежутка. Например, если определено, что за 0,1 сек перемещение тела было 1,2 м, то его скорость равна 1,2 м : 0,1
сек = 12 м/сек (12 метров в секунду).Функция и аргумент
Функция – это зависимость некоторой величины от аргумента. Величина функции откладывается по вертикальной оси. Аргумент считается независимой величиной и откладывается по горизонтальной оси. Функцию можно представлять как графически, так и в виде формулы. В физике как формулы, так и графики должны отражать физическую сущность. Но это не всегда возможно. В любой абстракции всегда заключена возможность ошибочного представления.
На рис.3 представлена зависимость z = ax – bxІ. Здесь a и b – коэффициенты, постоянные величины. Физический смысл этой зависимости мы можем придать только с помощью дополнительного пояснения. Например, мы можем сказать, что это форма арки моста. Тогда мы эту форму можем в любой
момент увидеть и проверить, что для значения х = 1 z = a – b. С другой стороны, мы можем убедиться, что для z = a – b мы получим х = 1 или же х = 5. Тот есть х не является настоящим аргументом. Х не является независимой величиной. Х и z взаимосвязаны формой арки, но ни одна из этих величин не является независимой переменной.Посмотрим теперь на эту кривую как на траекторию брошенного под углом к земной поверхности камня. Совершенно ясно, что теперь проверить эту кривую мы можем только в том случае, если мы полёт камня засняли, например, в виде тени на освещённом экране. Мы можем много раз останавливать наш фильм и измерять значение z в зависимости от х. Но ведь и наоборот тоже? Мы каждый раз можем измерить х как функцию z. Является ли в этом случае величина
х действительно независимым аргументом? Повидимому, нет. Мы опять можем установить, что эти две величины взаимосвязаны. Но мы можем установить и то, что обе эти величины однозначно зависят от того момента, когда остановлен фильм, то есть от “времени”! Останавливая фильм через равные промежутки, мы можем найти две зависимости: х = kt – равномерное движение вдоль оси х, и z = v0t – gtІ/2 – перемещение, соответствующее движению подброшенного вверх камня. Здесь k, v0 и g – коэффициенты, а t – это время. Благодаря нашему фильму мы нашли действительную независимую величину t, которая на графике (рис. 3) не нашла отражения. И нашли, что камень сразу участвует в двух движениях – вдоль оси х и вдоль оси z.Заложен ли в рис. 3 физический смысл? Да, но смысл, который требует значительного дополнительного объяснения.
Рис. 1 в этом смысле гораздо более физичен. Нам достаточно сказать, что здесь крестиками обозначено положение предмета через каждую секунду. Мы сразу видим, что предмет участвует в двух движениях. Он движется равномерно вдоль оси х. Вдоль оси z он движется сперва замедленно вверх, останавливается, а затем с ускорением движется вниз. Мы сразу можем предположить, что это движение предмета, брошенного под углом к горизонту. Нам практически не требуется никаких объяснений
.На рис. 2 показана зависимость z = v
0t – gtІ/2. v0 – это начальная вертикальная скорость, g – ускорение свободного падения, t – это время. Получив эти сведения, мы сразу видим, что здесь формально изображено движение подброшенного вверх предмета. Время здесь – независимый параметр. Формальность же заключается в том, что время можно только условно изображать в виде оси координат. Поэтому изображённая кривая не является траекторией движения.Если мы теперь попробуем посмотреть, что будет, если мы время попытаемся изобразить как функцию высоты тела (рис. 4), то мы сразу приходим к абсурду: мы не можем поверить, что время меняется в зависимости от положения какого-то предмета по высоте. Из этого мы можем сделать вывод, что истинный аргумент, истинно независимую величину нельзя менять местами с функцией, так как это приводит к абсурдному высказыванию. (Ещё древние греки применяли метод доказательства от противного, от предположения, с помощью которого они приходили к абсурду – и этим доказывали неправильность, абсурдность предположения).
Мы можем взять любой процесс: изменение толщины дерева, величину расхода воды в реке или положение качелей в зависимости от (течения) времени. Эти зависимости не вызывают у нас удивления. Попытка же изобразить время как функцию этих величин приводит к абсурду. Даже чисто стилистически это приводит не только к абсурду, но и к неизбежной тавтологии: в определённые периоды изменения толщины дерева время протекало быстрее. Ведь слово “периоды” заключает в себе понятие времени. Получается: в определённые моменты (равномерно текущего) времени время протекало быстрее.
Если же мы берём зависимость, в которую не входит время, например, зависимость давления воздуха от высоты над уровнем моря, то здесь обмен ролей между функцией и аргументом не приводит к абсурду. Высоту над морем можно спокойно выразить как функцию давления воздуха.
Отсюда можно сделать вывод: время без веских на то оснований нельзя представлять в виде функции от чего бы то ни было. А учитывая то, что измерять непосредственно время мы не умеем, и, судя по всему, никогда не будем уметь, то мы и не сможем получить оснований для представления времени в виде функции от чего-бы то ни было.
Измерять время мы не можем даже мысленно. Хотя мы постоянно путаем понятие “показания часов” со “временем”, надо помнить, что даже мысленно при различного рода измерениях мы никогда не можем сравнивать два различных значения времени, а только два различных показания
часов.Исходя из вышесказанного, любые математические преобразования, в которые время входит как функция от чего-либо, надо предполагать как искажающие действительность
.Заключение
Этим наше доказательство того, что в наше время можно стать очень-очень известным учёным, и в то же время пренебречь некоторыми общепризнанными азами науки или даже просто не знать их, закончено. Для тех читателей, которые находятся в некотором недоумении, прочитав последнюю фразу, надо добавить некоторые сведения из истории науки. В 1905 году некто, кого позже определённые круги стали называть “величайшим учёным всех времён и народов” и другими похожими обозначениями, написал статью, которая позже получила название “теории относительности” или “теории релятивизма”. В ней он якобы доказал, что движение с постоянной скоростью какого-либо предмета типа нашего вышеописанного шкафа (смотри раздел “Координаты, системы координат”) вызовет изменение времени и длин как в самом шкафу, так и во всём связанном с ним бесконечном пространстве (системе подвижных координат). В своём “доказательстве” (наряду со многими другими логическими ошибками) он применил преобразования, в которых время выражалось как функция других величин. Более того, там время использовалось как настоящая ось подвижной системы координат. Произошло это, как вы понимаете, только потому, что он не знал Начал физики. Если бы он знал Начала, то ему даже в голову бы не пришло делать подобные преобразования. Учёных, которые с ним не согласились и стали утверждать, что сделанные им выводы неправильны, стали называть антирелятивистами (или сторонниками эфира). Тех же, что с ним соглашаются, называют релятивистами. Предмет спора, с точки зрения Начал физики, не стоит выеденного яйца. Те и другие, вместо того, чтобы спорить или соглашаться, должны были бы просто сказать автору “теории относительности”:
- Уважаемый г-н Эйнштейн! Мне очень жаль, но, кажется, Вы в школе пропустили пару занятий, и поэтому написали столь странную статью.
Такие вот истории случаются, когла в школе не преподают простейшие вещи.
Но странность ситуции, конечно, не в том, что некто Эйнштейн когда-то написал не слишком корректную статью (такое случается), или что в школе не преподают что-либо, что надо было бы преподавать (такое тоже может случиться). Странность в том, что
братья Эйнштейна по крови, владеющие почти всеми СМИ (а вот такого быть не должно!) и влияющие на издание учебников, до сих практически никому не дают сказать, что Эйнштейн – всего только надутый воздухом “научный” пузырь.Не думаете ли Вы, что эту монополию у них давно пора отобрать, и не только из научных соображений? Тот, кто по какой-либо причине склонен мешать проявлению научной истины, тем более будет мешать (мешает!) проявлению правды, если за ней могут скрываться (скрываются!) более веские интересы.
|
|
 |
