НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»

Удивительная гравитация (серия «Квант»). Брагинский, Полнарёв. — 1985 г.

Библиотечка «Квант»

Владимир Борисович Брагинский
Александр Григорьевич Полнарёв

Удивительная гравитация

*** 1985 ***


DjVu


 

PEKЛAMA

Услада для слуха, пища для ума, радость для души. Надёжный запас в офф-лайне, который не помешает. Заказать 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Ознакомьтесь подробнее >>>>


ФОРМУЛЫ ПРОПУЩЕНЫ, BOЗМOЖНЫ OШИБКИ, СВЕРЯЙТЕ С ОРИГИНАЛОМ

      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Гравитационное взаимодействие — самое слабое из всех Известных в природе взаимодействий — определяет движение гигантских небесных тел, планет, звезд, галактик и эволюцию самой Вселенной в целом. Но в лабораторных условиях гравитационные эффекты настолько малы, что измерить их — задача не из легких.
      Рассказывая о гравитационном взаимодействии, авторы старались следовать изречению выдающегося советского физика, академика И. Е. Тамма: «Студент — это не гусь, которого нужно нафаршировать, а факел, который нужно зажечь». По-видимому, это высказывание относится и к школьникам (тем более, что некоторые из них станут студентами). Поэтому авторы поставили перед собой следующую задачу. Во-первых, познакомить читателя с основными современными представлениями о гравитационном взаимодействии. Во-вторых, дать ему почувствовать, как удивительные особенности гравитации проявляются на опыте.
      В книге дается немного истории развития идей и опытов. На примере гравитационных экспериментов читатель увидит, какой трудный и увлекательный путь прошла физика, прежде чем достигла современного уровня понимания основных законов, управляющих миром. В-третьих, авторы поставили еще одну задачу — убедить читателя в том, что нельзя заниматься какой-то одной частью физики, пренебрегая знанием остальных. Фи-зиГчд едина. Это особенно ярко проявляется при осуществлении опытов, когда приходится по необходимости использовать эффекты или методы из различных областей физики. Вот почему в рассказе о гравитационных экспериментах вдруг появляются емкостные датчики, магнитометры, лазеры, телескопы, спутники и многое, многое другое.
      Авторы надеются, что юные читатели, даже если они не собираются в будущем заниматься гравитационной физикой, расширят свой кругозор и найдут для себя кое-что интересное и полезное в этой бурно развивающейся области физики.
      Если авторам удалось заинтересовать читателя, имевшего мужество дочитать эту книгу до конца, они будут считать свою задачу выполненной.
      Авторы искренне благодарны Л. Г. Асламазову, И. Д. Новикову и Я- А. Смородинскому за полезные советы и критические замечания по целому ряду вопросов, затронутых в книге. Авторы глубоко признательны О. В. Беляевой и Л. Г. Страут за неоценимую помощь в работе над рукописью.
      В. Б. Брагинский А. Г. Полнарев
     
     
      § 1. несколько СЛОВ
      О ФИЗИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ ВООБЩЕ И О ГРАВИТАЦИОННОМ В ЧАСТНОСТИ
     
      ...Я буду цитировать гораздо более достойную вещь — опыт, наставника из наставников.
      Леонардо да Винни
     
      Физику — науку о самых общих, фундаментальных, и в этом смысле самых простых, явлениях неживой природы — считают наиболее развитой среди всех естественных наук. Раньше других наук физика избрала себе в качестве единственного судьи — опыт. И раньше других наук о природе стала наукой количественной: число, численная закономерность играют в физике ключевую роль. Физическая теория давно уже достигла такого уровня, когда все ее предсказания носят количественный характер, а опыт, физический эксперимент — это всегда измерение, процедура получения числа или численной зависимости с помощью тех или иных приборов. И только тогда физическая теория имеет право на жизнь, когда число, предсказываемое теорией, совпадает в пределах точности измерений с соответствующим числом, полученным в эксперименте.
      Сразу же следует сказать, что не одна, а несколько теорий, охватывающих один и тот же круг явлений, порою имеют право на жизнь. Может так случиться, что, отличаясь в самой своей основе, теории дают столь близкие количественные предсказания в области явлений, доступных эксперименту, что достигнутой точности изменений не хватает, чтобы сделать выбор, какую из теорий считать правильной.
      Но экспериментаторы ставят новые опыты, а теория дает им рекомендации или наводит ка мысль, какие эксперименты стоит ставить, а какие мало что добавят к уже известному. По мере того как эксперименты охватывают
      все более широкий круг явлений, одни теории оказываются «за бортом», другие выживают.
      В этом непрерывном процессе сравнения теории с экспериментом порою случаются «скачки», требующие коренной ломки самых основных представлений в физике. Как правило, это происходит благодаря повышению чувствительности экспериментов, расширению числа и диапазона измеряемых величин. Так или иначе это связано с развитием технологии, с ростом экспериментального потенциала физики. Возьмем в качестве примера ньютоновскую механику. Она с высокой точностью описывает движение небесных тел. Но повышение точности, достигнутое в XX веке, позволило и в движении планет обна ружить отклонения от предсказаний теории Ньютона (например, смещение перигелия Меркурия). Еще раньше эксперименты по электромагнетизму показали, что не все явления охватываются механикой Ньютона, и была построена теория Максвелла, описывающая электрические и магнитные явления. Экспериментальное изучение атомов и элементарных частиц привело к созданию квантовой механики. А описание движения тел со скоростями, не слишком малыми по сравнению со скоростью света, потребовало построения специальной теории относительности.
      А. Эйнштейну принадлежит глубокое высказывание о соотношении теории и эксперимента: эксперимент не может подтвердить теорию, он может лишь опровергнуть ее. В это высказывание вложено утверждение о том, что каждую теорию следует рассматривать лишь как приближенную модель. Использованный только что термин «модель» в современной физике отличается от обыденного представления о некоторой конструкции с колесиками и рычажками. «Модель» в физике — это, как правило, некоторая система уравнений, описывающая математически связь между физическими величинами, которые могут быть измерены на опыте. К таким величинам относятся, например, координата, сила, ускорение, заряд и т. д. Правильна или неправильна система уравнений, т. е. физическая модель, можно узнать, поставив опыт и сравнив то или иное конкретное решение этой системы уравнений с результатом опыта.
      При создании модели, понимаемой в таком смысле, физики-теоретики, как правило, прибегают к некоторой идеализации — описывая одни соотношения между величинами, объявляют другие несущественными, осознанно делают приближения, заранее ограничиваясь той или иной областью значений входящих в уравнения измеряемых величин. В реальном физическом опыте главная задача, которую приходится решать экспериментатору, состоит в том, чтобы устранить, исключить все возможные явления и воздействия, которые «не имеют отношения к делу». Например, если экспериментатору необходимо измерить малый электрический ток, чтобы в конечном счете проверить закон Ома, то, выбрав в качестве измерительного прибора высокочувствительный гальванометр, экспериментатор постарается как можно более тщательно устранить вибрации зеркальца гальванометра, вызванные, например, сейсмическими колебаниями Земли, будет вычитать дрейф «нуля» — изменение положения равновесия нити, связанное с ее деформацией, попытается устранить влияние внешних магнитных полей и т. д., т. е., как говорят экспериментаторы, попытается устранить систематические и случайные помехи, не имеющие отношения в данном случае к закону Ома.
      Аккуратное исключение всевозможных внешних и часто внутренних помех сейчас может быть достигнуто лишь при использовании практически всего арсенала накопленного физиками опыта, т. е., по существу, всей физики. К сожалению, в этой трудной работе, которая состоит, как правило, из множества проверок, контрольных испытаний, вычитаний одного эффекта из другого, даже в современной экспериментальной практике случаются ошибки. Так, например, несколько раз в периодической физической печати объявлялось об обнаружении монополя (элементарного магнитного заряда), об обнаружении частиц с дробным по отношению к электрону электрическим зарядом и т. п.
      Экспериментальная наука изобилует поистине драматическими ситуациями подобного рода. Однако это еще не «драма» идей, которая приводит к коренной ломке физических представлений, упоминавшейся выше. Из приведенных примеров должно быть ясно, что от физической теории (чтобы ее можно было считать правильной) вовсе не требуется, чтобы ее основные уравнения сразу учитывали все многочисленные взаимосвязи, существующие в реальном мире. Если бы наука пошла по такому пути, то, наверное, прогресс вообще был бы невозможен. Важно другое. Каждая физическая теория имеет свою область применимости, и только в этом смысле ее следует считать приближенной. Другими словами, каждую теорию, т. е. каждую физическую модель, следует рассматривать как предельный случай более общей, быть может еще не построенной, модели. Так, механика Ньютона не требует пересмотра в своей области применимости, но экстраполяция ее выводов за пределы этой области вступает в неизбежное противоречие с опытом.
      Начиная наш рассказ о гравитации (другими словами, о тяготении), главным образом о гравитационных экспериментах, необходимо сказать несколько слов о том, какое место гравитационное взаимодействие занимает в современной физической картине мира.
      Современной физике известны четыре фундаментальных взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
      Сильное взаимодействие существует между протонами и нейтронами и обеспечивает устойчивость атомных ядер. Благодаря слабому взаимодействию происходит радиоактивное превращение одних ядер в другие с испусканием электронов, позитронов и нейтрино. И первое, и второе взаимодействия являются, как говорят физики, короткодействующими. Это означает, что ори быстро убывают с расстоянием. Поэтому эти взаимодействия проявляются только в микромире, и не удивительно, что человек столкнулся с ними, лишь проникнув в глубины микромира. Это произошло совсем недавно, в нашем веке.
      Электромагнитное взаимодействие является, в противоположность первым двум, дальнодействующим. Однако в природе существуют электрические заряды двух противоположных знаков, поэтому заряженными являются лишь элементарные частицы, а макроскопические тела, вследствие компенсации зарядов противоположных знаков, являются почти нейтральными: избыток числа положительно заряженных частиц над числом отрицательно заряженных или наоборот в любом макроскопическом теле ничтожно мал по сравнению с общим числом тех и других частиц, иначе тело было бы разорвано электростатическими силами отталкивания. Все, что остается от электромагнитного взаимодействия в макромире,— сравнительно слабые электрические и магнитные поля и электромагнитное излучение, часть которого человеческим глазом воспринимается как свет.
      Совсем иначе обстоит дело с гравитационным взаимодействием — как уже говорилось, самым слабым из всех взаимодействий в природе. В микромире гравитационные силы ничтожны по сравнению с силами электромагнитного, слабого (не говоря уже о сильном) взаимодействия. Так же как электромагнитные, гравитационные силы являются дальнодейстзующимч. Аналогом электрического заряда — гравитационным ; арядом — является любая масса или энергия. Но в отличие от электромагнитного взаимодействия, в природе существуют гравитационные еаряды только одного знака, между которыми всегда действует гравитационное притяжение и никогда не бывает гравитационного отталкивания. Поэтому самое слабое из всех известных взаимодействий играет главнейшую роль, когда речь идет об объектах космических масштабов: гравитационные силы всегда складываются, а для того чтобы они стали определяющими, массы тяготеющих тел должны быть огромны. Земля — это как раз такое огромное тело; вот почему человек живет в мире, в котором сталкивается с гравитацией каждое мгновение.
      И хотя человечество имеет дело с гравитацией постоянно в течение тысяч лет, только в XVII веке благодаря Ньютону люди научились описывать и предсказывать движение тел в гравитационном поле.
      Следующим этапом в понимании гравитации явилось создание общей теории относительности (ОТО) Эйнштейном в начале XX века. Такое «запоздалое» проникновение в природу гравитационного взаимодействия имеет свои причины. Дело в том, что поставить активный гравитационный эксперимент, т. е. целенаправленно и существенно изменить гравитационное поле в лаборатории, очень трудно: слишком малые гравитационные заряды (массы) имеются в распоряжении у экспериментатора в земной лаборатории. Вот почему в гравитационных экспериментах пришлось проявлять исключительную изобретательность, чтобы измерять необычайно слабые эффекты на фоне больших негравитационных помех.
      Можно сказать, что сегодня главная трудность гравитационного эксперимента не только и не столько в слабости эффектов гравитационного взаимодействия, сколько в относительно высоком уровне помех негравитационного происхождения.
      Кроме того, гравитационные эксперименты потребовали расширения «физической лаборатории» до масштабов скачача Солнечной системы, а затем всей Вселенной.
      Итак, гравитационные эксперименты занимают е физике особое место, хотя бы потому, что их пока относи тельно мало по сравнению с числом экспериментов, посвященных, например, электромагнитному взаимодействию. И причина немногочисленности гравитационных опытов, как мы уже знаем, состоит в конечном счете в том, что гравитационное взаимодействие является самым слабым из всех известных взаимодействий. Поэтому, чтобы поставить новый опыт по проверке гравитационных теорий, в котором была бы достигнута достаточная чувствительность, необходимо затратить весьма значительные усилия, часто привлекать новые методы, разработанные в других областях физики. Иногда на такие опыты уходят многие месяцы и даже годы.
      Основная часть этой книги посвящена современным гравитационным экспериментам, и авторы надеются, что читатели почувствуют красоту и изящество многих из этих экспериментов.
     
      § 2. ЧТО БЫЛО ИЗВЕСТНО О ГРАВИТАЦИИ НЬЮТОНУ
     
      Причину этих свойств силы тяготения я не мог до сих пор вывести из явлений, гипотез же я не измышляю... Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря.
      И. Ньютон
     
      Небольшой исторический экскурс, с кото рого начинается этот параграф, поможет читателю почувствовать, как непросто давались людям истины, которые в наше время известны каждому школьнику.
      Выдающийся философ Древней Греции Аристотель полагал, что скорость падения тел в данной среде пропорциональна весу тела, а увеличение скорости в конце падения он приписывал увеличению веса тела по мере приближения к предопределенному месту. Камень, поднятый над Землей, «чувствует себя», согласно Аристотелю, «противоестественно». Отметим попутно, что по Аристотелю при движении на тело постоянно действует некоторая сила, вызванная взаимодействием тела со средой. Отсюда следовал совершенно неожиданный вывод: пустота невозможна, так как если бы она существовала, то тело мгновенно достигало бы предназначенного ему места (с бесконечной скоростью!). Почти через две тысячи лет после Аристотеля Галилей экспериментально доказывает, что скорость падающего тела в пустоте пропорциональна не высоте падения, как думали его предшественники, а времени падения (хорошо известный из школьной физики закон увеличения скорости при равноускоренном движении). Говорят, что когда скептически настроенные ученые — современники Галилея — увидели своими глазами, как в стеклянной трубке, из которой выкачан воздух, металлический шарик и пушинка падают совершенно одинаково, то не все из них поверили своим глазам.
      Последующие многочисленные эксперименты, начиная с не очень точных экспериментов Галилея и Ньютона и кончая прецизионными (т. е. очень точными) экспериментами, выполненными недавно (см. § 7), со все возрастающей точностью доказывали, что все тела, независимо от их массы, химического состава и других свойств, падают в гравитационном поле (если пренебречь сопротивлением воздуха) с одним и тем же ускорением. Забегая вперед, отметим, что этот экспериментальный факт — универсальность (одинаковость) ускорения свободного падения тел в гравитационном поле — стал краеугольным камнем в основании общей теории относительности Эйнштейна.
      Проанализировав огромную совокупность опытных данных, Ньютон понял, что непосредственным откликом тел на приложенную к ним силу является не сама скорость, а ускорение — производная скорости по времени (скорость изменения скорости). Он нашел простую связь между силой F и ускорением а, которая очень хорошо оправдывалась на опыте:
      Это всем известный второй закон механики Ньютона. Величина, входящая в виде коэффициента в закон прямой пропорциональной зависимости F от а, получила название инертной массы или меры инерции, т. е. меры сопротивления тела силовому воздействию, стремящемуся изменить состояние движения тела (ускорение, замедление, изменение траектории).
      Отметим, что этот закон справедлив для силы F любого происхождения. Затем Ньютон обратился к исследованию самих сил F: чем определяется величина и направление в том или ином случае. Наиболее значительным его достижением был анализ законов гравитационных сил. Здесь уместно отметить, что до Ньютона существовал огромный опытный (наблюдательный) материал о законах движения планет, полученный в значительной мере знаменитым астрономом Тихо Браге. Его учеником Иоганном Кеплером (подробнее о законах Кеплера см. § 10) были найдены эмпирические, т. е. полученные из опыта, законы, которые с высокой точностью описывали движения планет. Задача, которую решил Ньютон, заключалась в том, как ввести силу FTV гравитационного происхождения, действующую между Солнцем и планетами, чтобы из уравнения (2.1) следовали опытные законы Кеплера. Ответ, полученный Ньютоном и носящий теперь название закона всемирного тяготения Ньютона, также известен школьникам:
      В этом законе, справедливом в такой форме записи для точечных масс, G — гравитационная постоянная, г12 — расстояние между телами. Для Ньютона было ясно, что (/Игр) 1 и (/Игр)2 — так называемые гравитационные массы тел — по своему физическому смыслу отличаются от инертных масс, которые фигурируют во втором законе Ньютона (2.1). Гравитационная масса в обычных земных условиях определяет вес тела (в невесомости, на орбите это не так). Как убедился сам Ньютон (в результате описанных ниже, в
      §7, опытов с маятниками), вес тела всегда пропорционален инертной массе тела. Современникам Ньютона это обстоятельство казалось вполне естественным, тем более, что опыт подтверждал равенство инертной и гравитационной масс. Поэтому Ньютон определил массу так: «Количество материи есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее».
      Важно подчеркнуть, что, согласно всемирного закону тяготения, тела не только притягиваются к Земле, но и друг к 'другу. Вследствие слабости гравитационного взаимодействия притяжение между лабораторными массами, как мы знаем, крайне мало (что соответствует малости постоянной G в (2.2)). Тем не менее Г. Кавендишу удалось с помощью крутильных весов (рис. 1) измерить гравитационную силу между двумя шариками в лаборатории. Смелая догадка Ньютона о том, что все тела, а не только небесные, испытывают взаимное гравитационное притяжение, подтвердилась на опыте. Впоследствии с помощью метода Кавендиша была численно определена постоянная G, входящая в (2.2). Сегодня эта постоянная известна до четвертого знака: G=(6,673± ±0,003)-10-8 см3/(с2-г). Эксперимент Кавендиша — это один из немногих «активных» гравитационных экспериментов в истории физики: гравитационное поле создавалось лабораторными массами. Нельзя не отметить огромное значение этого лабораторного эксперимента для астрономии. Зная из наблюдений, как движется Земля вокруг Солнца, 1йожно определить ускорение, а значит, согласно второму закону динамики Ньютона, силу. Затем, зная, что эта сила обратно пропорциональна квадрату известного расстояния до Солнца, можно определить произведение гравитационной постоянной на массу Солнца. Таким образом, зная из опыта Кавендиша гравитационную постоянную, можно «взвесить» Солнце, Землю (изучая движение Луны), Юпитер, Сатурн (изучая движение их спутников) и т. д.
      Но не только в астрономии пригодилось знание постоянной G. Возникла целая наука — гравиметрия, которая оказалась очень полезной и для таких вполне земных наук, как, например, геология. О том, что такое гравиметрия и какая от нее польза на Земле и в Космосе, рассказывается в приложении, помещенном в конце этой книги.
      Посмотрим теперь на закон всемирного тяготения Ньютона, встав на точку зрения физиков XIX и XX веков, когда благодаря исследованиям электричества прочно вошли в физику такие понятия, как поле и заряд.
      Когда мы говорим о притяжении двух тел, А и В, можно представить себе, что тело А изменяет свойства пространства вокруг себя так, что тело В реагирует на эти изменения пространства, испытывая силу притяжения к телу А, и наоборот. Более лаконично: каждое тело создает вокруг себя гравитационное поле. Снова, воспользовавшись аналогией с электростатикой, можно определить заряд как способность тела реагировать на то или иное поле: например, сила, которую заряженное тело испытывает в заданном электростатическом поле, пропорциональна электрическому заряду этого тела. Мы вправе ввести гравитационный заряд и назвать его, как это исторически и получилось, гравитационной массой тгр. Вы видите, что слово «масса» сюда попало чисто случайно,— можно было бы говорить исключительно о гравитационном заряде, действительно не имеющем ничего общего с инертной массой, о которой шла речь раньше. Гравитационный заряд (или гравитационная масса) говорит о величине силы, действующей на тело в заданном гравитационном поле, тогда как инертная масса говорит нам об ускорении, которое приобретает тело под действием заданной силы, в частности под действием гравитационной силы.
      Гравитационное поле, подобно электростатическому, можно описывать с помощью вектора напряженности поля ?гр, определив напряженность как силу, действующую на единичный гравитационный заряд. Тогда
      Здесь важно подчеркнуть, что напряженность поля не зависит от тела, которое помещено в поле, а зависит только от того тела, которое это поле создает.
      Возникает вопрос: с каким ускорением а движется в заданном гравитационном поле /;Гр некоторое тело? Воспользовавшись (2.3) и (2.1), получим
      Поскольку факт одинаковости ускорений любых тел в гравитационном поле был установлен на опыте с высокой степенью точности, то из этого следует вывод, что для всех тел отношение mrp/mH является величиной постоянной, не зависящей, как мы уже говорили, от
      химического состава тела, от его формы, размера и т. Д' Пои соответствующем выборе системы единиц можно, следовательно, сделать это отношение равным единице. Получилось, что гравитационный заряд (или гравитационная масса) оказался равным инертной массе. Что это — совпадение? Достаточно обратить внимание на то, что в электростатике, в которой центральное место занимает закон Кулона, очень похожий на закон всемирного тяготения, заряд — это заряд, а масса — это масса. И никакой связи между ними нет. Тела имеют совершенно разные отношения е//иин, а для незаряженных тел и вовсе е//иин=0. Если mTV=m.An, то, как видно из (2.4)
      т. е. раз ускорение всех тел в заданном гравитационном поле одно и то же, то именно оно и является величиной, характеризующей это поле, и при подходящем выборе системы единиц просто совпадает с напряженностью гравитационного поля. Здесь впервые появляется некоторое тождество гравитационного поля и ускорения, отталкиваясь от которого Эйнштейн создал свою общую теорию относительности.
      Заканчивая этот параграф, подведем некоторый итог. Ньютон, окончательно преодолев аристотелеву «боязнь пустоты», наделил пустое пространство свойством быть ареной, на которой разгрываются физические явления. Согласно Ньютону все явления, связанные с гравитационным взаимодействием, описываются гравитационными силами, подчиняющимися закону всемирного тяготения и «вложенными» в это пространство. Эти силы действуют на расстоянии (принцип дальнодействия), и причина их возникновения, как следует из эпиграфа к данному параграфу, оставалась нераскрытой.
     
      § 3. ОТНОСИТЕЛЬНО ЧЕГО движутся ТЕЛА И СВЕТ?
     
      Что касается механической природы лоренцева эфира, то в шутку можно сказать, что Г. А. Лоренц оставил ему лишь одно механическое свойство — неподвижность. К этому можно добавить, что все изменения, которые внесла специальная теория относительности в концепцию эфира, состояли в лишении эфира и этого последнего его механического свойства.
      А. Эйнштейн
     
      Путь к пониманию ОТО лежит через СТО (специальную теорию относительности). Забегая вперед, скажем в чем суть ОТО, Согласно ОТО свойства пространства-времени определяются материей: материя и с" кривляет пространство-время. В свою очередь, движение материи определяется геометрическими свойствами самого пространства-времени. А гравитационное взаимодействие — это не что иное, как наблюдаемое проявление искривленности пространства-времени.
      Представим себе, что материи, искривляющей пространство-время, нет. Каково тогда пространство-время? И почему мы говорим пространство-время, а не пространство и время?
      Как мы уже знаем из предыдущего параграфа, Ньютон считал, что «ареной», на которой разыгрываются явления природы, является абсолютное пространство. Но, как понимал еще Галилей, движение относительно: есть смысл говорить лишь о перемещении одного тела относительно другого. Принцип относительности, сформулированный Галилеем, гласит: «Механические явления происходят одинаково в двух системах отсчета, движущихся равномерно и прямолинейно относительно друг друга». Другими словами, опыт ничего не говорит о существовании абсолютного пространства. Галилей сформулировал также закон инерции (первый закон Ньютона), гласящий: «Тело продолжает двигаться равномерно и прямолинейно, если равнодействующая внешних сил, действующих на это тело, равна нулю». Но это означает, что абсолютное пространство теряет всякий смысл, поскольку нельзя, даже в принципе, измерить движение относительно него. Действительно, пусть с одним и тем же телом происходят два события. Теряет всякий смысл вопрос, произошли ли эти события в одном месте или в разных, поскольку наблюдатель, движущийся вместе с этим телом, ответит утвердительно, а любой другой наблюдатель, движущийся равномерно и прямолинейно относительно первого наблюдателя, конечно же, даст отрицательный ответ. А принцип относительности Галилея в том и состоит, что и первый, и второй наблюдатели совершенно равноправны и заслуживают одинакового доверия.
      Поэтому, если исходить из опыта, уже в рамках ньютоновской механики выделенную систему отсчета, неподвижную относительно абсолютного пространства, следует заменить на бесконечное множество инерциальных систем отсчета, т. е. таких систем, в которых справедливы законы ньютоновской динамики. Инерциальные системы отсчета движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно и являются совершенно равноправными.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru