Техника - молодёжи 1966-05, страница 4

эобраться. В каждом классе явл ний тауки установлены саои закономерности или законы, причем законы физики, химии, биологии, астрономии с точки зрения их «авторитетности» совершенно равноправны. Нельзя сказать, что закон всемирного тяготения лучше, чем, скажем, закон действующих масс а химии, а закон «действие равно противодействию» более важный, чем закон работы нервов организма по принципу «вее или ничего». Все это Законы Природы с большой буквы, и совершенно неважно, в какой науке или в каком разделе одной и той же науки они Оказались. Важно, что это законы, многократно проверенные на практике.

Здесь мы будем говорить главным образом о законах физики, хотя наши рассуждения справедливы для любых законов природы.

Рост космонавта, летящего со скоростью. близкой к скорости света, изменится, если его тело расположено вдоль движения.

Есть одна важная особенность, присущая веем законом физики: закон справедлив • любой точке земного uiapal Более того, нет оснований считать, что закон природы (еслн это настоящий закон) может оказаться несправедливым где-либо во вселенной. Физики допускают, что законы природы справедливы во всей вселенной.

Можно привести примеры «незаконов» природы. Например, магнитные силовые линии поля Земли всегда направлены с юга на север. Это утверждение — не закон природы, потому что а районах магнитных аномалий оно нарушается. У Луны вообще не обнаружили магнитного поля, и поэтому о направлении магнитных силовых линий там говорить бессмысленно. Не законом природы является и такое утверждение: вес одного кубического дециметра воды равен одному килограмму. Даже на Земле этот вес на экваторе и на полюсе будет отличаться от килограмма, не говоря уже о весе этого же количества воды, перенесенной иа другую планету.

Вот почему а физике возникает очень важная проблема: как узнать, является ли обнаружеиное соотношение между физическими величинами или установленные свойства вещества законом природы?

Один из методов мы уже упомянули: найденную закономерность необходимо подвергнуть самой широкой проверке, • разных лабораториях, во всех концах земного шара.

Но есть и другой метод.

2. ИНВАРИАНТНОСТЬ

Для того чтобы измерить длину стержня, вовсе нет необходимости к одному его концу приставить линейку с отметкой «О». Вдоль измеряемого стержня можно скользить ли

нейкой как угодно. Разница между цифрами, совпадающими с началом и концом стержня, всегда даст одну и ту же длину.

Расстояние между двумя точками в пространстве инвариантно. Оно не меняется при переходе от одной системы координат к другой.

Понятие инвариантности — одно из самых фундаментальных в математике и • физике. Что оно практически означает?

Существуют такие зависимости между величинами, которые не зависят (инвариантны!) по отношению к преобразованию координат.

Но это только начало огромного смысла инвариантности.

В действительности оно означает, что инвариантное соотношение не зависит от... наблюдателя! Или, другими словами, есть соотношения, которые объективны, реальны и не зависят от субъекта, их изучающего.

А нельзя ли применить понятие инвариантности для решения критического вопроса: является ли данное соотношение между физическими величинами законом природы, или это вовсе не закон? Ведь законы природы не должны зависеть от наблюдателя. Не может быть так, что для одного наблюдателя действие равно противодействию, а для другого — это равенство ие соблюдается! Или, скажем, для одного наблюдателя два заряда притягиваются обратно пропорционально квадрату расстояния между ними (закон Кулона), а для другого — обратно пропорционально кубу!

Здравый смысл требует, чтобы формулировка законов природы не зависела от наблюдателей. Если такая зависимость есть, значит мы имеем дело не е законом!

Итак, вот рецепт для проявления закона. Нужно посмотреть на найденное соотношение с точки зрения разных наблюдателей. Если соотношение остается неизменным (инвариантным), значит мы имеем дело с законом природы.

Э. ИНЕРЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА И УРАВНЕНИЕ МАКСВЕЛЛА

Существуют простыв формулы, которые позволяют написать

законы механики для систем координат, движущихся относительно друг Друга равномерно с любой скоростью. Эти формулы называются преобразованиями Галилея, и опыт всей физики подтвердил их справедливость.

Со времен Ньютона было ясно, что законы природы должны быть инвариантными дпя всех систем, двигающихся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно.

Такие сиетемы называются инерциальными.

Преобразования Галилея долгое время были тем пробным камнем, на котором испытывались различные физические соотношения. Если они оказывались инвариантными по отношению к преобразованиям Галилея, значит, милости просим, получайте титул «закон природы».

И вдруг...

В конце прошлого столетия английский теоретик Джеймс Максвелл осуществил математическое обобщение законов, которым подчиняются электрические и магнитные явления. В результате он получил уравнения, в которых такие фундаментальные величины, как напряженность электрического поля (Е), напряженность магнитного голя (Н), электрический заряд (Q) и электрический ток (I), оказались взаимосвязанными. Выдающееся значение работ Максвелла заключается в том, что он показал, во-первых, взаимосвязь магнитных и электрических явлений, а с другой стороны, тождественность электромагнитного и светового поля. Существует так иазыва-

НАШИ АВТОРЫ

Многие читали иаучно-фаитастичесиие навести и рассиаэы Анатолия Днеп-рова. Это псевдоним нандид т фнэиио-математичесннх науи А. П. МИЦКЕВИЧА, ноторый сегодня рассиаэы вает о сложнейших научных проблемах.

Лауреат Ленинсиой премии М. И. КОР-ЧИН не писатель-фантаст. Ои иоист-руктор автоматичесиих линий. Между тем его выступление е этом номере журнала читается наи фантастичесний репортаж из будущего...

Многофокусиые иривые заинтересовали ленинградского инженера О. СЕРОВА, ногда он еще был студентом. Результаты этого интереса — три авторсних свидетельства и статья «Веселье геометрии». ноторую мы и предлагаем >ни манию читателей.