ооо

« ъ

-Л ЧТО

&> это

ПИЮЕ

Л. ЛАНДАУ, академик, лауреат Лаиинской премии

А. КИТАЙГОРОДСКИЙ, профессор

Чемодан лежит на полке вагона. В то же время он движется вместе с лоеэдом. Дом стоит на Земле, но «месте с ней н движется. Про одно и то же тело можно сказать: движется прямолинейно, покоится, вращается. И все суждения будут верны, но с разных точек зрения. Не только картина движения, но и свойства движения могут быть совсем разными, если их рассматривать с разных точек зрения. Вспомните, что происходит с предметами на пароходе, попавшем • качку. Основной закон движения, мог бы сказать наблюдатель нв таком пароходе, состоит в том, что в любой момент времени незакрепленный предмет может отправиться в путешествие в любом направлении с самой различной скоростью.

Какая же точка зрения нв движение наиболее «разумна»? Та, при которой покоящиеся тела не сдвигаются с места без действия силы. Такое рассуждение кажется весьма естественным: покоится тело — значит, сумма сил, действующих на него, равна нулю. Сдвинулось с места — это произошло под действием силы.

Точка зрения предполагает наличие наблюдателя. Однако нас интересует не сам наблюдатель, а место, где он находится. Поэтому вместо еточка зрения на движение» мы будем говорить «система отсчета, а которой рассматривается движение», или просто «система». Для нас, обитателей Земли, важной системой отсчета является Земля. Однако зачастую системами отсчета могут служить и движущиеся по Земле теле, скажем пароход или поезд.

возвратимся теперь к точке зрения на движение, которую мы нвзовем рациональной. У этой системы отсчета есть имя — она называется инерциельной. Откуда взялся этот термин, мы увидим немного ниже. Свойстве ииерциальной системы отсчета таковы: тела, находящиеся в состоянии покоя по отношению к этой системе, не испытывают действия сил. Значит, в этой системе ни одно движение не нвчинвет-ся без действия силы. Простота и удобство такой системы отсчета очевидны. Ясно, что ее стоит взять эа основу...

ЗАКОН ИНЕРЦИИ

Не приходится спорить — инерциальная система отсчета удобна и обладает неоценимыми преимуществами. Но единственная ли это системе или, может быть, существует много инерциельных систем? Древние греки, например, стояли на первой точке зрения. В их сочинениях мы находим много наивных размышлений о причинах движения. Эти представления находят завершение у Аристотеля. По мнению этого философа, естественным положением теле является покой, конечно, по отношению к Земле. Всякое же перемещение теле по отношению к Земле должно иметь причину — силу. Если же причины двигаться нет, то тело должно остановиться, перейти в свое естественное состояние. Земля с этой точки зрения есть единственная инерциальная системе. Открытием истины и опровержением этого неверного, но очень

„Нам бы хотелось познакомиться с основами современной фиеини в иелотении крупнейших ученых, — пишут наши читатели. — Возможно ли зто сделать, не прибегай и высшей математике 9"

Оказывается, возможно. О том, нан просто мотно рассказать о самом сложном, читатель узнает иа печатаемого нише отрывка из книги „Физика дли всех". Книга принадлежит перу лауреата Ленинской премии, крупнейшего физика-теоретика, недавно удостоенного Нобелевской премии. академика Д. Д. Ландау и профессора А. И. Китайгородского и будет издана в следующем году Издательством физико-математической литературы.

близкого наивной психологии мнения мы обязаны великому итальянцу Галилео Галилею (1564—1642)...

Почему останавливается катящийся по земле шар? Чтобы дать правильный ответ, следует подумать, в каких случаях шар останавливается быстро, а в каких медленно. Для этого не нужны специальные опыты. Из житейской практики превосходно известно: чем более гладкой является поверхность, -по которой движется швр, тем дальше он катится. Из этих м подобных опытов вырастает естественное представление о силе трения квк о помехе движения, как о причине торможения предмета, катящегося или скользящего по земле...

возникает вопрос: а что бы произошло, если бы сопротивления не было, если бы силы трения отсутствовали? Очевидно, движение продолжалось бы бесконечно, с неизменной скоростью и вдоль одной и той же прямой линии.

Мы сформулировали закон инерции примерно в той форме, как он был дан .впервые Галилеем Инерция есть краткое обозначение этой способности тела двигаться прямолинейно и равномерно... без всякой причины. Инерция есть неотъемлемое свойство каждой частички вселенной. В любом случае, когда тело изменяет скорость или направление движения, всегда можно найти причину — силу, которой это изменение обязано. Закон инерции есть тот фундамент, на котором покоится все учение о движении тел.

ДВИЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО

Закон инерции приводит нас к выводу о множественности инерциальных систем. Не одна, а множество систем отсчета исключают «беспричинные» Движения. Если одна такая система найдена, то сразу же найдется и другая, движущаяся поступательно, без вращения, равномерно и прямолинейно по отношению к первой. При этом одне инерциальная система ничуть не лучше других, ничем не отличается от них. Нельзя никак отыскать среди множества инерциальных систем одну наилучшую. Законы движения тел во всех инерциельных системах одинаковы: тела приходят в движение лишь под действием сил, тормозятся силами, а при отсутствии действия сил покоятся или движутся равномерно и прямолинейно.

Невозможность какими-либо опытами выделить чем-либо одну ннерциельную систему по отношению к другим состее-лявт суть тек называемого принципа относительности Галилея — одного из важнейших законов физики.

Но если точки зрения наблюдателей, изучающих явления в двух инерциальных системах, вполне равноправны, то суждения их об одном и том же факте различны. Например, один наблюдатель, выстрелив из ружья, скажет, что пуля вылетела со скоростью 500 м/сек, в другой наблюдатель, если он находится а системе, движущейся в том же направлении со скоростью 200 м/сек, скажет, что пуля летит значительно медленнее — со скоростью 300 м/сек. Кто же из двоих прав? Оба. Ведь принцип относительности движения не позволяет отдать предпочтение какой-либо одной ииерциальной системе. Выходит, что о месте в пространстве и о скорости движения нельзя выносить общих, безоговорочно справедливых, как говорят, абсолютных суждений. Понятия места в пространстве и скорости движения относительны. Говоря о таких относительных понятиях, необходимо указывать, какая инерцнельная система отсчета имеется е виду. Твким образом, отсутствие одной-единст энной «правильной» точки зрения на движение приводит нас к признанию относительности пространства. Пространство можно было бы назвать абсолютным лишь в том случае, если бы удалось найти покоящееся в нем тело — покоящееся с точки зрения всех нвблюдателей. Но это как раз и невозможно. Относительность пространства означает, что про-

3