Gotovo smo naučeni da su naši ministri propalice. Ali ako kažem da u naše vrijeme možete postati vrlo, vrlo poznati znanstvenik, a istodobno zanemariti neke općepriznate osnove znanosti ili ih čak jednostavno ne znati, onda mi vjerojatno nitko neće vjerovati. A sada ću vam reći o takvom slučaju ne napuštajući blagajnu. I svi će ne samo primijetiti da im je taj "vrlo, jako sjajan znanstvenik" dobro poznat, već će shvatiti i da je stvarno ne znam. A njegovo je neznanje bilo da nije poznavao principe fizike.
Da biste razumjeli sve o čemu će se raspravljati, ne trebate biti vrlo pametni ili imati sklonost prema fizici ili matematici. Razgovarat ćemo o vrlo jednostavnim stvarima koje svatko od nas može razumjeti, a koje bi, možda, trebalo reći u školi. Napokon, govorimo samo o Počecima. Samo trebate slijediti tijek priče i na trenutak se odvratiti od pažljivog ispitivanja kroja haljine svog susjeda ili, ako ste muškarac, od procjene drugih glatkih obrisa.
Znanje o povijesti našeg društva smatra se toliko važnim da su ne samo djeca političara, već i sva ostala prisiljena učiti ga u školi. Ali povijest nastanka i razvoja fizike ili njezini počeci možda su se podučavali ranije, a sada nitko ne studira, sada odmah prelaze na "suštinu stvari". Moguće je da je to učinjeno kako bi se svidjelo sljedbenicima vrlo, vrlo poznatog znanstvenika, tako da ne bi svi odmah pogodili da je idol kojeg propovijedaju samo neznanje. A ako to još ne znate, sada ćete vidjeti do čega takvo zanemarivanje najelementarnijih pojmova može dovesti, a već je i dovelo. Dakle, počinjemo se upoznavati s onim što može biti
Počeci fizike
Definicije
Osjetila su osnova svake percepcije i svijesti o Prirodi
Svi naši koncepti nastali su iz prisutnosti naših osjetila. Slijepa osoba ne može imati koncept boje, gluha osoba ne može imati koncept zvuka. Nisu svi ljudi koji vide mogu razlikovati boje. Već im je nemoguće objasniti da je naš svijet dijelom crven i zelen, dijelom žut i ljubičasta. Stoga se može tvrditi da većina vidljivih ljudi ima ne samo organe vida, već i organe za prepoznavanje boje i boje.
Promotivni video:
Osoba bez organa dodira ne bi mogla razlikovati tvrdo od elastičnog ili mekano, hladno od vrućeg. Bez prisutnosti osjetila znao bi o našem svijetu manje nego što crv zna. Ali što da kažem, on jednostavno ne bi postojao.
Imamo mnogo više od 5 osjetila. Ne možemo samo vidjeti, čuti, dodirnuti, osjetiti miris i okus. Naše oči mogu razlikovati nagib od nagiba, vertikalno od nagiba. Imamo osjećaj za ravnotežu, zahvaljujući kojem ne samo da učimo hodati na dvije noge, već i skakati na jednoj nozi. Kroz osjećaj ravnoteže možemo naučiti voziti i na dva kotača i na monociklu. U mnogim slučajevima možemo procijeniti ne samo brzinu kretanja, već i udaljenost, i uz pomoć vida i uz pomoć sluha. Osim toga, u jednom ili drugom stupnju imamo razvijen osjećaj za vrijeme.
Zahvaljujući našim osjetilima, razvili smo određenu ideju o svijetu oko nas. Nije uvijek točno, jer naša svijest, naše pamćenje, naša sposobnost logičnog razmišljanja sudjeluju u razvoju ove ideje, a sve je to daleko od toga da je svima idealno.
Fizika ne obraća pažnju na okus ili miris, jer su nam organi okusa i mirisa više u svrhu hrane i razmnožavanja. Fizika proučava samo neživu prirodu i nežive predmete.
Materija
Sve što se spoznaje uz pomoć naših osjetila je materijalno. Ali materijal je također ono što je prepoznato kao takvo kao rezultat naše svjesnosti, razumijevanja prirode. Uz pomoć promišljanja i svjesnosti možemo izravno putem naših osjetila dobiti predodžbu o nekim prirodnim pojavama koje su našoj percepciji nedostupne.
Nematerijalni prazan prostor koji okružuje materijalne predmete. Praznina je odsutnost bilo kakvih materijalnih predmeta. Praznina se ne opire kretanju bilo kakvih materijalnih predmeta. Smatra se da je prazan prostor, unatoč nedostatku materije u njemu, kontinuiran i koherentan. Nemoguće je premjestiti se iz jedne točke prostora u drugu točku udaljenu od njega bez prolaska kroz redoslijed svih točaka duž linije kretanja. Nećemo nigdje upasti u „rupu“jer će prostor odjednom završiti. Prostor je beskonačan i nigdje se ne prekida.
Sve materijalno može biti podložno promjenama.
Prazan prostor je idealizacija. Nalazeći se u bilo kojoj točki svemira, možemo vidjeti zvijezde, dakle, u bilo kojoj točki svemira postoje barem čestice svjetlosti. Nebrojeni broj različitih tijela kreće se (leti) u praznom prostoru s vrlo različitim brzinama u svim smjerovima - zvijezde, planeti, asteroidi i mnogi drugi mnogo manji objekti.
Po redoslijedu nastanka naših ideja
Kojim su redoslijedom naše percepcije nastale iz naših osjetila? Nikad nećemo saznati. Od jednostavnog do složenog? Ali što je jednostavno, a što teško? Mnogim je ljudima vrlo teško donijeti logične zaključke, generalizacije ili ići na apstrakcije. Stoga se ovdje dalje pokušava učiniti s najmanje takvih mentalnih operacija. Ali naravno, različiti ljudi to mogu vidjeti drugačije.
1. Površina tijela, predmeta
S gledišta prakse jedan je od najjednostavnijih pojmova površina tijela, predmeta. Površina tijela je, na primjer, ono što možete vidjeti kad se vaša djevojka ili vaš prijatelj pojave ispred vas u kostimu Eve ili, shodno tome, Adama. Ova se tjelesna površina može i vidjeti i osjetiti. Možete to osjetiti. Možete ga čak i okusiti. A ako sve ovo radite s odgovarajućim taktom, tada ćete ne samo vi, već i vaša djevojka ili prijatelj dobiti neko zadovoljstvo. Ali, kao što je već gore spomenuto, fizika proučava samo neživu prirodu. Stoga je, sa stajališta fizike, površina tijela nešto uobičajenije. To je granica između tijela i okoline. Može se i dodirnuti i vidjeti. Ali više ga ne osjećaju i, naravno, ne osjećaju ga. Fizičari su u određenom smislu asketi. Fizičari ne proučavaju površinu pojedinaca. Barem ne u radno vrijeme.
Uzmi površinu kamena. Bez obzira na oblik, lako je objasniti svima što pod tim podrazumijevamo. Tu kamen počinje, njegova granica.
2. Lice ili strana tijela, predmet
Ako je kamen usitnjen, dio njegove površine može biti relativno ravan i imati oštru granicu na površini, što je lako osjetiti prstima i vidjeti očima. Dovoljno ravni i oštro ograničeni dijelovi površine predmeta nazivaju se lica. Ako se dva slična kamena nanesu licem jedni na druge, tada između njih gotovo neće biti razmaka u kontaktnom području. Koncept aspekta mogao bi biti vrlo koristan u gradnji drevnih kamenih zidova ili zgrada. Da bi kamenje dobro ležalo, stabilno jedno na drugom, bolje je staviti ga licem u lice. Za još veću stabilnost između rubova je postavljen sloj meke mokre gline, a još kasnije sloj posebne otopine. To je dovelo do činjenice da je zid postao ne samo jači, već i bolje zadržavao toplinu i prigušene zvukove.
Rubovi predmeta u svakodnevnom životu nazivaju se strane. Zapamtite, na primjer, frazu: "Gornja strana ploče je polirana."
3. Linija
Ako kamen ima dva usječena ruba koji se međusobno graniče, tada je i njihova zajednička granica jasno vidljiva, lako se osjeća i objašnjava. Ovo je linija.
4. Točka
Kamen može imati tri susjedna usječena ruba. Njihove zajedničke granice čine tri crte. Mjesto konvergencije (granice) triju crta također je lako uočljivo i objašnjivo. Ovo je poanta.
Idealizacija pojmova površine, lica, crte i točke
S vremenom je vještina drevnih graditelja rasla, odnosno pojavili su se veći zahtjevi za obradu kamena ili drugog građevinskog materijala. To bi moglo dovesti do pojave koncepata ravnine, ravnog lica, ravne crte i nedostatka dimenzija u točki. To su već čisto mentalni, idealizirani pojmovi. Ovdje se odmičemo od taktilnog svijeta, od svijeta koji se percipira uz pomoć naših osjetila i u potpunosti se prenose u svijet stvoren umom, u svijet apstrakcija. Ovaj izmišljeni ili apstrahirani svijet od samog početka gubi neke veze sa stvarnim svijetom. Ali ovo nije svijet neobuzdane fantazije koji se može naći u fikciji. Ne, ovaj svijet nastoji što više sačuvati stvarnost. Ali određeni stupanj fantazije potreban mu je. Svaka maštarija sadrži opasnost da bude previše udaljena od stvarnosti. Na to moramo biti spremni već sada, u fazi razmatranja Načela fizike.
Uz pomoć svojih osjetila ne možemo biti sigurni da smo okrenuti stvarnoj ravnini ili idealnom licu, pravoj ravnoj liniji ili točki. Ali kad vidimo uglačanu površinu ispred sebe, skloni smo vjerovati da je savršeno glatka, savršeno ravna. Proučavajući ga mikroskopom, uvjereni smo da to daleko nije slučaj. Idealne površine, rubovi, ravne linije i točke mogu postojati samo u našoj svijesti, u našoj mašti. U prirodi ne postoje. Ali pojmovi o njima korisni su u teorijskim istraživanjima.
1. Točka
Za točku se kaže da je bez dimenzija. Ne možemo vidjeti niti osjetiti vrlo male predmete. Ali možemo ih predstaviti. Euklid, veliki drevni Grk, rekao je: "Stvar je u onome što nema dijelova." Poanta se smatra najjednostavnijim konceptom geometrije.
2. Crta
- ovo je trag od kretanja točke. Naravno, ako ne možemo vidjeti smisao, onda ne možemo vidjeti ni crtu. Ali na papiru možemo vidjeti nit paučine ili trag od kretanja olovke. Nije teško zamisliti crtu.
3. Ravna linija
- linija koja se može projicirati na točku. Ne znaju svi riječ projekcija, pa je možete reći drugačije: Ravna crta je crta koja se na određenom položaju u odnosu na oko može vidjeti kao točka.
4. Površina
Je li granica objekta ili granica između dva okruženja, na primjer između vode i zraka.
Poseban slučaj površine je trag od kretanja crte.
Još posebniji slučaj površine je ravnina. Ovo je površina koja se na određenom položaju u odnosu na oko može vidjeti kao ravna crta.
Ideju o ravnini daje mirna površina vode u posudi.
5. Paralelne crte
Dvije ravne crte na ravnini obično se sijeku. To znači da se sukcesivno približavaju ili odmiču jedni od drugih dužinom. Ako se ravne crte na ravnini ne sijeku, tada se nazivaju paralelne. To znači da se ne približavaju jedni drugima po svojoj dužini i ne odmiču se jedni od drugih.
Dvije paralelne crte mogu se projicirati na drugu ravninu kao dvije točke. No, oku se u daljini stapaju u jednu crtu (poput tračnica tramvaja).
Mjerenje duljina i udaljenosti, pravi kut
Ali ne bi trebali nastati samo ovi idealni koncepti. Paralelno s idealnim geometrijskim konceptima, trebali su nastati sasvim stvarni koncepti veličine kamenja, duljine njihovih lica i njihovih kutnih dimenzija, a prije svega koncept pravog kuta. Građevinski elementi, kamenje, cigle, kao i ploče i grede, općenito trebaju imati prave kutove.
Pravi kut, vodoravno, okomito
1. Dvije ravne crte koje se sijeku na ravnini tvore dva oštra i dva tupa kuta. Akutni kut je manji od tupog. Ako su sva četiri ugla međusobno jednaka, onda su u pravu. Linije koje ih tvore međusobno su okomite.
2. Ako voda nigdje ne teče, tada joj je površina vodoravna. Mirna površina vode u posudi je vodoravna. Sve linije na ovoj površini su vodoravne.
3. Navoj na kojem je teret ovješen je okomit. U bilo kojoj ravnini koja prolazi kroz nit, ona tvori pravi kut s vodenom površinom.
4. Rubovi većine građevinskih elemenata ravni su pravokutnici. Sve se njihove granične crte sijeku pod pravim kutom.
Duljina, udaljenost
Kad se pojavila potreba za mjerenjem duljine, praktičari su za to koristili razne metode i mjere duljine. Mjereno vrhovima, laktovima, stopalima, stopama i duljinom tijela. Isprva su mjerili samo "u prirodi", na površini izmjerenog objekta. Razvoj vojnih poslova zahtijevao je mjerenje duljina na daljinu (na daljinu). To je zahtijevalo uporabu metoda za mjerenje duljina, udaljenosti na temelju mjerenja stranica i kutova trokuta.
1. Dužina crte mjeri se duž nje. Udaljenost između dviju točaka mjeri se duž crte koja ih povezuje. Udaljenost između dva naselja mjeri se duž cesta koje ih povezuju ili, ovisno o svrsi mjerenja, duž "zračne" crte.
2. Duljina se mjeri pomoću uzoraka specifičnih za zemlju (jedinice duljine) uzastopnim polaganjem tih uzoraka duž izmjerene crte. Ako je uzorak duljine izrađen u obliku kotača, tada se duljina mjeri brojem okretaja. Duljina uzorka u većini zemalja naziva se metar (jedan metar). 1 metar (1 m) podijeljen je na 100 centimetara (100 cm), 1 cm - na 10 milimetara (10 mm). Velike udaljenosti mjere se u kilometrima (km). 1 km = 1000 m (1000 metara).
Koordinate, koordinatni sustavi
Koncept prostora nastao je na temelju proširenja materije, materijalnih predmeta. Bez prisutnosti materijalnih predmeta, tijela, bilo bi nemoguće dobiti koncept dužine, udaljenosti i kretanja, a time i prostora. Razmatrajući kretanje nečega u praznom prostoru, na vodi ili u zraku, fiksiramo njegov položaj u odnosu na neki čvrsti materijal, opipljivo tijelo. Tek tada možemo zamisliti kretanje u odnosu na mentalne točke prostora. Teoretsko razmatranje kretanja predmeta zahtijevalo je utvrđivanje položaja predmeta i bilježenje tog položaja. U tu svrhu izumljeni su koordinatni sustavi. To su sustavi osi koji su čisto mentalne ravne ili zakrivljene linije, ali imaju stvarnu analogiju.
Koncept pravokutnog koordinatnog sustava možemo dobiti ako mjerimo udaljenosti, na primjer, od donjeg lijevog stražnjeg kuta ormarića u vašem stanu. Duljinu duž donjeg ruba ormarića, paralelno sa zidom prostorije, možemo nazvati ordinata X (dužina duž osi ili X koordinata). Duljina uz drugi rub usmjeren na zid naziva se Y ordinata (duljina duž Y osi ili koordinate). Duljina uz rub ormara je ordinata Z (duljina duž osi ili Z koordinata). Položaj bilo koje točke A (bilo kojeg predmeta) u ormaru, sada možemo odrediti uz pomoć 3 broja. Izmjerivši u centimetrima udaljenost do točke A od lijevog okomitog zida ormara duž crte paralelne X koordinati, dobivamo ordinatu XA u centimetrima, na primjer, XA = 27cm. Izmjerivši udaljenost do točke A od stražnjeg zida ormara duž crte paralelne Y koordinati,dobit ćemo ordinatu YA u centimetrima, na primjer, YA = 35 cm. Nakon što smo sada izmjerili udaljenost do točke A od donjeg zida ormara, primit ćemo ordinatu ZA u centimetrima, na primjer, ZA = 121 cm. Sada se već možemo sasvim znanstveno okrenuti svom kućanstvu i reći:
- Donesite mi Mašu, molim vas, iz ormara objekt definiran koordinatama 27, 35, 121. A Maša, naoružana ravnalom, nakon nekog vremena donijet će nam željeni predmet. Ako želimo primiti bilo koji drugi objekt na isti način, prvo ćemo morati odrediti i zapisati njegove koordinate.
Nezgodan? No, zbog obrazloženja znanstvene prirode, pokazalo se vrlo prikladnim i koristi se već nekoliko stotina godina. Mornari se također koriste sličnim sustavom, ali uvijek su na površini mora i dovoljno im je odrediti dva broja. Njihove koordinate su "vezane" za površinu mora i nazivaju se sasvim drugačije - zemljopisna širina i dužina.
Kada se vozimo automobilom, možemo "odrediti" svoj položaj na navigatoru. Ovaj nas navigacijski sustav smatra posljednjim idiotima i ne govori nam naše koordinate, ali znajući odredište našeg putovanja, jednostavno nam govori:
- Nakon sto metara, budalo, skreni desno!
Ali, morate se složiti da ova metoda "određivanja položaja" ima vlastitu prednost. Uistinu, nisu uzalud neki koji "s ozbiljnošću" ponekad kažu: "Ja sam budala - i osjećam se dobro!" Nema uvijek smisla "zakomplicirati si život".
Da bismo na isti način odredili položaj predmeta izvan ormarića, moramo mentalno nastaviti odgovarajuće koordinate i na isti način odrediti 3 tražene duljine. Kad mjerenje u prirodi ravnalom postane nemoguće, koriste se daljinski mjerni uređaji.
U teoriji se položaj točke u prostoru određuje samo uz pomoć sustava zamislivih koordinata. Najčešće korišteni pravokutni koordinatni sustav. U njemu su sve osi okomite jedna na drugu.
Brzina i vrijeme
Zadaci dodijeljeni ljudima, kako u mirnim tako i u vojnim poslovima, postajali su svakim danom sve kompliciraniji. Kako se društvo razvijalo, postalo je potrebno mjeriti ne samo udaljenosti, već i brzinu kretanja ljudi ili predmeta. Pojam brzine povezan je s riječima brže ili sporije, prije ili kasnije. Sve su ove riječi povezane s pojmom vremena. Da bi se utvrdila brzina kretanja, bilo je potrebno izmjeriti ne samo kretanje predmeta, već i vrijeme tijekom kojeg se to kretanje odvijalo.
Prije nešto više od sto godina, ovim bi pojmovima bilo posvećeno nekoliko redaka. Sada, govoreći o vremenu, trebate pažljivo izvagati riječi.
Koliko je sati? Ne možete ga dodirnuti, vidjeti i osjetiti miris. Ali činjenicu da se objekt kreće i da se jedan objekt kreće brže od drugog, primjećujemo odmah. Onaj tko ima veću brzinu kretanja prijeći će ovu udaljenost brže, za kraće vrijeme.
O vremenu možemo reći puno pametnih riječi. Možemo reći da je vrijeme izraz kontinuiteta i trajanja bilo kojeg procesa i ograničenja (konačnosti) djelujućih sila. Zbog konačnosti svih sila u prirodi, nemoguće je trenutno premjestiti bilo koji objekt iz jedne točke prostora u drugu. Ali ovo malo dodaje našem razumijevanju vremena kao fizičkog entiteta.
Ne možemo izravno mjeriti vrijeme. Svi izrazi poput "zora uskoro", "već ponoć", "ostalo je još puno vremena prije zalaska sunca", "dan i noć, dan daleko" nekako uključuje pojam vremena, ali svugdje ga uspoređujemo s dnevnom rotacijom Zemlje oko svoje osi … Nemamo drugi način mjerenja vremena i ne možemo biti.
Praktičari ne razmišljaju previše o biti vremena. Ni u ovoj situaciji nisu pogriješili. Izumljeni su sunčani satovi, pijesak, voda, gravitacijski (vođeni teretom), proljetni i kvarcni satovi. Ne tako davno izgrađen je atomski sat, koji je poznat po tome što je precizniji od dnevne rotacije Zemlje. Ali naš koncept vremena povezan je s rotacijom Zemlje i ostalim kozmičkim fenomenima, a niti jedan atomski sat u tome ne može ništa promijeniti. Ne mjerimo vrijeme, ali računamo broj prošlih periodičnih procesa nekog mjernog mehanizma ili kozmičke pojave, a onda kažemo da je prošlo toliko vremena. I u usporedbi s trajanjem periodičnih procesa koje koristimo, mjerimo brzinu ili trajanje drugih, neperiodičnih procesa, na primjer, brzinu trčanja konja ili ptičjeg leta.
Teoretičari su uvijek imali više problema. Morali su pokazati brzinu na papiru. Bilo koja udaljenost uvijek se može prikazati na određenoj ljestvici, predstavljena na listu papira. Kako prikazati brzinu kretanja tijela? Kako prikazati protok vremena?
Sad nam se ovaj zadatak čini smiješnim. Nacrtajte prostorno kretanje duž jedne crte, a dužinu duž druge, okomite na nju. Kao normalna druga koordinata. To se naravno može učiniti. Ali prije toga trebalo je razmisliti. I nije bilo lako pomisliti na to, jer to nije bio samo izlaz iz situacije, već i intuitivna pogreška, koja je, vjerojatno, mogla dovesti do velikih posljedica.
Na papiru možete odgoditi kretanje u jednom i u drugom smjeru, okomito na njega. Ako govorimo konkretno o prostornim pomacima, onda ovdje nema pogreške. Grafički možemo u određenom mjerilu prikazati položaj tijela u vodoravnoj, okomitoj ili nagnutoj ravnini. Ali vrijeme nije okomito ni na jednu prostornu ravninu. Ne nalazi se ni duž ni preko bilo koje prostorne koordinate. Stoga je takav grafički prikaz vremena iskrivljenje stvarnosti. Smanjuje vrijeme na položaj uobičajene prostorne koordinate. Teoretičari bi se uvijek trebali sjetiti da vrijeme nije prostorna koordinata, da je takva slika vremena čista formalnost koja ne odražava stvarnost, štoviše, iskrivljuje je. Ali ljudi imaju vrlo jaku naviku. Ono što rade prvi put nakon puno razmišljanja, drugi put to rade gotovo automatski, bez oklijevanja. Navikli su se prikazivati vrijeme u obliku obične koordinate i prestali su obraćati pažnju na to da ono nije. Prije ili kasnije, to je trebalo dovesti do pogreške u interpretaciji teorijskih rezultata ili eksperimentalnih podataka.
Postojao je, naravno, ispravan izlaz iz situacije. Položaj tijela na ravnini može se prikazati točkama, na primjer, svake sekunde. Dobili bismo slijed točaka po kojima bismo mogli prosuđivati brzinu tijela ne samo duž jedne osi, već i duž druge osi istovremeno. Ponekad bi ova slika bila čak i vrlo prikladna, jer veličina odsječka linije koji povezuje bilo koju od dobivenih točaka sa sljedećom daje ne samo približnu grafičku vrijednost brzine u ravnini kretanja, već i njezin smjer. Teško je prosuditi opću pogodnost takve slike, ali ona bi uvijek bila točna i ne bi dovela do lažnih uvjerenja (slika 1).
Lik: 1
Potreba za osi vremena prvi se put pojavila, možda kada je opisivao eksperimente Galilea, kada je proučavao vertikalni pad tijela. Ako to prikažemo na papiru točkicama svake desetine sekunde duž okomite crte, tada, naravno, možemo vidjeti da je početna brzina pada relativno mala, a na kraju pada velika. No, grafikon će biti puno ljepši ako za jasnost uvedemo čisto formalnu vremensku os i prikažemo kretanje ne samo duž okomite crte u obliku niza točaka, već i duž "osi" vremena (slika 2. Prikazan je grafik kretanja bačenog kamena).
Lik: 2
U ovom slučaju točke možemo povezati glatkom krivuljom i dobiti informacije za svaki trenutak u vremenu. Jedini je nedostatak što će ova krivulja izgledati potpuno jednako kao da nismo bacili kamen gore, već ga bacili pod kutom prema površini zemlje. Ako se vodoravna os vremena zamijeni u odgovarajućem mjerilu prostornom osi X, paralelnom sa zemljinom površinom, analogija će biti potpuna (slika 3).
Lik: 3
Ali možda smo ovim jednostavnim primjerom slučajno otkrili da je vrijeme nevidljiva kutija koja se jednoliko kreće po vodoravnoj osi X? Ili vam je ova ideja preluda?
Vidimo da se već u ovom jednostavnom primjeru može zbuniti bit onoga što je prikazano zbog činjenice da smo vrijeme predstavili u obliku koordinatne osi.
Pokušajmo razmotriti bit vremena što je više moguće. Udaljenost se vrlo često može ne samo izmjeriti već i dvostruko provjeriti. Uopće ne možemo mjeriti vrijeme. Uvijek računamo broj ponavljajućih procesa koji se javljaju u bilo kojem mehanizmu koji služi za "mjerenje" vremena. Brojimo broj okretaja Zemlje oko svoje osi, broj kapljica vode ili broj oscilacija njihala i zovemo ovo vrijeme. Zatim uspoređujemo kako ti mehanizmi rade i kažemo da je jedna metoda mjerenja točnija od druge. Smatramo da je sam tok vremena apsolutno jednolik. Ali koncept vremena za nas je nastao upravo iz promatranja periodičnih procesa u prirodi. Nemamo drugi način "mjerenja" vremena i ne možemo biti. Trajanje neperiodičnih procesa procjenjujemo uspoređujući ih s trajanjem periodičnih procesa.
Ako se nešto promijenilo u mehanizmu sata i počne otkucavati brže ili sporije, hoće li se tijek vremena promijeniti od toga? Naravno da ne, kažemo. Iako zapravo uopće ne znamo mjeriti vrijeme. Izmjerimo samo broj ponavljanja jednog postupka i uspoređujemo ga s brojem ponavljanja drugog postupka. Naše vrijeme je mjera tijeka procesa, u usporedbi s mjerom tijeka drugog procesa. Dakle, revoluciju Zemlje oko svoje osi dijelimo na sate, minute i sekunde. I na djelić sekunde. Tijek bilo kojeg procesa, prije je bio red na Zemlji ili jedan dan, smatramo konstantnim i ujednačenim, te stoga imamo pravo predstavljati ujednačen tijek vremena. Vrijeme ne ovisi o nama ili o našim postupcima. Štoviše, donedavno smo vjerovali da ništa na svijetu ne može promijeniti jednoliki tijek vremena. Svugdje u svemiru protok vremena je isti. Nemamo osnova za takvu izjavu, ali tim više nema osnova za suprotnu izjavu.
Dvije prostorne koordinate mogu se obrnuti na papiru, to neće dovesti do velike tragedije. Ali može li se "os" vremena zamijeniti s koordinatnom osi? Na gore opisanom grafikonu (slika 2) prikazano je kretanje bačenog tijela u ovisnosti o vremenu i iz njega smo dobili neke informacije o ponašanju tijela pri padu. Pokušajmo ih zamijeniti i predstaviti vrijeme kao funkciju pokreta tijela tijekom bacanja i pada koji slijedi. U početku se vrijeme brzo povećava, ovisno o rastu Z koordinate, a zatim se koordinata opet smanjuje i rast vremena usporava … (slika 4).
Lik: 4
Ne, samo slušate ove riječi: vrijeme se mijenja ovisno o kretanju nekog kamenčića! Da, bio to čak i kit ili krdo kitova, svo naše iskustvo, cijelo naše crijevo protestira protiv činjenice da vrijeme može ovisiti o kretanju nekih predmeta. Ne, ovo ne može biti. Takav se apsurd pojavio u našim mislima samo iz razloga što smo zaboravili da vrijeme može biti samo parametar koji neprestano i ravnomjerno raste, ali ni na koji način ne može biti funkcija bilo čega.
Teoretičari obično ne znaju puno o tome kako to učiniti u praksi, ali bolje su utemeljeni u teoriji. Osjećaj toga kod nekih od njih stvara toliko ogromnu umišljenost da gube svaku kontrolu nad onim što rade i što govore. Na primjer, oni uvode koordinatni sustav povezan s nekim pokretnim objektom i, nakon što su izveli određeni broj matematičkih transformacija, dopuštaju sebi da izjave da brzina kretanja nekog mikroskopskog objekta utječe na čitav beskonačni prostor, navodno povezan s tim objektom, pa čak i za protok vremena u ovom "pomičnom koordinatnom sustavu". U svojoj umišljenosti mogu zaboraviti ne samo da se kreće samo mali objekt. Zaboravljaju da je kretanje beskrajno velikog prostora, navodno povezano s njim, zapravo čisto zamišljeno, zamišljeno kretanje. Štoviše, zaboravljajuda "vremenska os", koja se navodno kreće zajedno s tim sustavom i koja je navodno okomita na bilo koju os prostornih koordinata (a to je kako!?), jednostavno ne postoji. Vremenska os je izmišljotina, jednom izmišljena radi praktičnosti grafičkog prikazivanja kretanja kao funkcije vremena. Stoga se ni na koji način ne može kretati s objektom ili zajedno s pokretnim sustavom prostornih koordinata. Vremenska os je fikcija, kretanje vremenske osi je fikcija u kvadratu. Stoga je apsolutno nerazumna fikcija da se vrijeme navodno povezano s objektom treba ili može mijenjati ovisno o brzini kretanja ovog predmeta. Vremenska os je izmišljotina, jednom izmišljena radi praktičnosti grafičkog prikazivanja kretanja kao funkcije vremena. Stoga se ni na koji način ne može kretati s objektom ili zajedno s pokretnim sustavom prostornih koordinata. Vremenska os je fikcija, kretanje vremenske osi je fikcija u kvadratu. Stoga je apsolutno nerazumna fikcija da se vrijeme navodno povezano s objektom treba ili može mijenjati ovisno o brzini kretanja ovog predmeta. Vremenska os je izmišljotina, jednom izmišljena radi praktičnosti grafičkog prikazivanja kretanja kao funkcije vremena. Stoga se ni na koji način ne može kretati s objektom ili zajedno s pokretnim sustavom prostornih koordinata. Vremenska os je fikcija, kretanje vremenske osi je fikcija u kvadratu. Stoga je apsolutno nerazumna fikcija da se vrijeme navodno povezano s objektom treba ili može mijenjati ovisno o brzini kretanja ovog predmeta.da vrijeme navodno povezano s objektom mora ili može varirati ovisno o brzini kretanja ovog predmeta.da vrijeme navodno povezano s objektom mora ili može varirati ovisno o brzini kretanja ovog predmeta.
Može se zamisliti da sat u pokretu radi različitom brzinom od stacionarnog sata. Možete zamisliti da, ovisno o sili gravitacije, sat radi različitom brzinom (za "satove" pokrenute utegom, to, kao što svi znaju, odgovara stvarnosti), ali to još uvijek ne znači da se istodobno kreće različitom brzinom samo vrijeme.
Često čujemo da je vrijeme jednosmjerno, pa se ne možete kretati duž njegove osi u suprotnom smjeru. Jao, ovo je također zabluda povezana s iskustvom formalne upotrebe vremena kao osi koordinata. S vremenom je nemoguće (nemoguće!) Pomaknuti se ni lijevo ni desno; ni gore ni dolje; ni naprijed ni natrag. Ne možemo se preseliti ni za sutra ni za prekosutra. Vrijeme nas samo tamo kreće, bez obzira na našu želju ili nesklonost. Ne možemo niti ubrzati niti usporiti kretanje sutra i u svim narednim danima.
Možemo nacrtati os vremena usmjerenu prema budućnosti i ova će slika sadržavati istinu. No, izradivši takav crtež, iako odgovara stvarnosti, mi ćemo, ipak, samo ponoviti grešku koju obično radimo s konceptom vremena. Smjer prema budućnosti također možemo pokazati samo formalno. Nitko ne može pokazati smjer prema budućnosti, a taj se smjer ne može odrediti uz pomoć eksperimenata. Svi se, kao što znate, krećemo u ovom smjeru (i vrijeme teče u istom "smjeru"), ali tamo nikada nećemo stići. Uvijek ćemo biti u sadašnjosti, iako se uvijek krećemo prema budućnosti. “Budućnost je poput lakta. Blizu, ali nećete ugristi. " Nitko nam ne smeta da formalno nacrtamo vremensku os i njezin smjer. Ali to ne znači da možemo dobrovoljno krenuti u ovom smjeru,kao na bilo kojoj prostornoj koordinatnoj osi. Vrijeme nije koordinata, i nikada nije bilo. Formalno je davanje vremenskog smjera kao koordinate radi jasnoće prihvatljivo. Ali ovome se ne može dati dublje fizičko značenje. To ni na koji način nije odraz stvarnosti i nikada nije niti bilo blizu stvarnosti. Nikada ne smijemo zaboraviti da to vrijeme ne pretvara u neku vrstu prostorne koordinate. (Vrijeme kojim raspolažemo je trenutak, „segment“vremena koji „nema dužinu“ili točku, točku „između prošlosti i budućnosti“. Točka ne može imati smjer). Stoga sve matematičke manipulacije s "osi" vremena ne odražavaju fizičku bit i ne mogu se uzeti kao stvarnost. Formalno je davanje vremenskog smjera kao koordinate radi jasnoće prihvatljivo. Ali ovome se ne može dati dublje fizičko značenje. To ni na koji način nije odraz stvarnosti i nikada nije niti bilo blizu stvarnosti. Nikada ne smijemo zaboraviti da to vrijeme ne pretvara u neku vrstu prostorne koordinate. (Vrijeme kojim raspolažemo je trenutak, „segment“vremena koji „nema dužinu“ili točku, točku „između prošlosti i budućnosti“. A točka ne može imati smjer). Stoga sve matematičke manipulacije s "osi" vremena ne odražavaju fizičku bit i ne mogu se uzeti kao stvarnost. Formalno je davanje vremenskog smjera kao koordinate radi jasnoće prihvatljivo. Ali ovome se ne može dati dublje fizičko značenje. To nikako nije odraz stvarnosti i nikada nije niti bio blizu stvarnosti. Nikada ne smijemo zaboraviti da to vrijeme ne pretvara u neku vrstu prostorne koordinate. (Vrijeme kojim raspolažemo je trenutak, „segment“vremena koji „nema dužinu“ili točku, točku „između prošlosti i budućnosti“. A točka ne može imati smjer). Stoga sve matematičke manipulacije s "osi" vremena ne odražavaju fizičku bit i ne mogu se uzeti kao stvarnost. Nikada ne smijemo zaboraviti da to vrijeme ne pretvara u neku vrstu prostorne koordinate. (Vrijeme kojim raspolažemo je trenutak, „segment“vremena koji „nema dužinu“ili točku, točku „između prošlosti i budućnosti“. A točka ne može imati smjer). Stoga sve matematičke manipulacije s "osi" vremena ne odražavaju fizičku bit i ne mogu se uzeti kao stvarnost. Nikada ne smijemo zaboraviti da to vrijeme ne pretvara u neku vrstu prostorne koordinate. (Vrijeme kojim raspolažemo je trenutak, „segment“vremena koji „nema dužinu“ili točku, točku „između prošlosti i budućnosti“. A točka ne može imati smjer). Stoga sve matematičke manipulacije s "osi" vremena ne odražavaju fizičku bit i ne mogu se uzeti kao stvarnost.
Vrijeme je veličina koja se obično uspoređuje s trajanjem dana (jedna potpuna revolucija Zemlje oko svoje osi). 1 dan = 24 sata. 1 sat = 60 minuta. 1 minuta = 60 sekundi. Vrijeme se ne može izravno izmjeriti. Protok vremena ne može se povezati sa smjerom bilo koje prostorne osi. Grafički prikaz protoka vremena na papiru u obliku ravne jednosmjerne crte čisto je proizvoljan i ne odražava fizičku bit vremena. Ne možemo se kretati duž vremenske osi po vlastitom nahođenju. Vrijeme nas kontinuirano pomiče iz prošlosti u budućnost, ali istovremeno smo uvijek na granici između prošlosti i budućnosti. Ta se točka između prošlosti i budućnosti naziva sadašnjost (vrijeme).
Protok vremena smatra se kontinuiranim i jednoličnim, ne ovisi ni o čemu. Nemamo podataka koji bi upućivali na suprotno.
Brzina je količina kretanja tijela koja se događa u jedinici vremena. Trenutna brzina je količina kretanja izmjerena u vrlo kratkom vremenskom razdoblju i podijeljena s trajanjem ovog intervala. Primjerice, ako se utvrdi da je za 0,1 sek kretanje tijela bilo 1,2 m, onda je njegova brzina 1,2 m: 0,1 sek = 12 m / sek (12 metara u sekundi).
Funkcija i argument
Funkcija je ovisnost neke vrijednosti o argumentu. Vrijednost funkcije crta se duž vertikalne osi. Argument se smatra neovisnom vrijednošću i crta se duž vodoravne osi. Funkcija se može predstaviti i grafički i kao formula. U fizici i formule i grafovi moraju odražavati fizičku bit. Ali to nije uvijek moguće. Svaka apstrakcija uvijek sadrži mogućnost zablude.
Slika 3 prikazuje ovisnost z = ax - bx². Ovdje su a i b koeficijenti, konstante. Ovoj ovisnosti možemo dati fizičko značenje samo uz pomoć dodatnih objašnjenja. Na primjer, možemo reći da je ovo oblik luka mosta. Tada ovaj obrazac možemo vidjeti u bilo kojem trenutku i provjeriti je li za vrijednost x = 1 z = a - b. S druge strane, možemo biti sigurni da za z = a - b dobijemo x = 1 ili x = 5. To jest x nije stvaran argument. X nije neovisan. X i z povezani su oblikom luka, ali niti jedna od ovih veličina nije nezavisna varijabla.
Pogledajmo sada ovu krivulju kao putanju kamena bačenog pod kutom prema površini zemlje. Sasvim je jasno da ovu krivulju sada možemo provjeriti samo ako smo snimili let kamena, na primjer, u obliku sjene na osvijetljenom ekranu. Možemo zaustaviti svoj film mnogo puta i izmjeriti z-vrijednost u odnosu na x. Ali nije li i obrnuto? X možemo mjeriti svaki put u funkciji z. Je li veličina x stvarno neovisan argument u ovom slučaju? Izgleda da nije. Ponovno možemo utvrditi da su ove dvije veličine povezane. Ali također možemo utvrditi da obje ove vrijednosti nedvosmisleno ovise o trenutku zaustavljanja filma, odnosno o "vremenu"! Zaustavljanjem filma u jednakim intervalima možemo pronaći dvije ovisnosti: x = kt - jednoliko kretanje duž x osi i z = vot - gt² / 2 - pomicanje,što odgovara kretanju bačenog kamena. Ovdje su k, vo i g koeficijenti, a t vrijeme. Zahvaljujući našem filmu pronašli smo stvarnu neovisnu vrijednost t, koja se nije odrazila na grafikonu (slika 3). I otkrili su da kamen odmah sudjeluje u dva kretanja - duž x osi i duž z osi.
Je li uključeno na sl. 3 fizičko značenje? Da, ali značenje koje zahtijeva značajno dodatno objašnjenje.
Lik: 1 je u ovom smislu puno više fizički. Dovoljno je reći da ovdje križevi svake sekunde označavaju položaj predmeta. Odmah vidimo da ispitanik sudjeluje u dva pokreta. Kreće se ravnomjerno po osi x. Duž z-osi kreće se prvo polako prema gore, zaustavlja se, a zatim ubrzava prema dolje. Odmah možemo pretpostaviti da je to kretanje predmeta bačenog pod kutom prema horizontu. Praktički nam ne treba nikakvo objašnjenje.
Na sl. 2 prikazuje ovisnost z = vot - gt² / 2. vo početna vertikalna brzina, g akceleracija uslijed gravitacije, t vrijeme. Primivši ove podatke, odmah vidimo da je ovdje formalno prikazano kretanje bačenog predmeta. Vrijeme je ovdje neovisni parametar. Formalnost leži u činjenici da se vrijeme može samo konvencionalno prikazati kao os koordinata. Stoga prikazana krivulja nije putanja.
Ako sada pokušamo vidjeti što će se dogoditi ako pokušamo prikazati vrijeme kao funkciju tjelesne visine (slika 4), onda odmah dolazimo do apsurda: ne možemo vjerovati da se vrijeme mijenja ovisno o položaju nekog predmeta u visini. Iz ovoga možemo zaključiti da se istiniti argument, uistinu neovisna varijabla ne mogu zamijeniti funkcijom, jer to dovodi do apsurdne izjave. (Čak su se i stari Grci koristili metodom dokazivanja iz suprotnog, iz pretpostavke, uz pomoć koje su došli do apsurda - i time dokazali netočnost, apsurdnost pretpostavke).
Možemo poduzeti bilo koji postupak: mijenjanje debljine stabla, količine protoka vode u rijeci ili položaja ljuljačke, ovisno o vremenu (protoku). Te nas ovisnosti ne iznenađuju. Pokušaj prikazivanja vremena kao funkcije ovih veličina dovodi do apsurda. Čak i čisto stilski, to dovodi ne samo do apsurda, već i do neizbježne tautologije: u određenim razdobljima promjena u debljini stabla vrijeme je brže prolazilo. Napokon, riječ "razdoblja" sadrži pojam vremena. Ispada: u određenim trenucima (jednoliko tekuće) vrijeme vrijeme je brže prolazilo.
Ako uzmemo ovisnost koja ne uključuje vrijeme, na primjer, ovisnost tlaka zraka o nadmorskoj visini, tada razmjena uloga između funkcije i argumenta ne dovodi do apsurda. Nadmorska visina nad morem može se lako izraziti u funkciji tlaka zraka.
Iz ovoga možemo zaključiti: vrijeme bez opravdanog razloga ne može se predstaviti kao funkcija bilo čega. A s obzirom na činjenicu da ne znamo izravno mjeriti vrijeme i, očigledno, to nikada nećemo moći, onda nećemo moći dobiti osnove za predstavljanje vremena u funkciji bilo čega.
Ne možemo mjeriti vrijeme ni mentalno. Iako stalno miješamo pojam "očitanja sata" s "vremenom", moramo se sjetiti da čak i mentalno s različitim vrstama mjerenja nikada ne možemo usporediti dvije različite vrijednosti vremena, već samo dva različita očitanja sata.
Na temelju prethodno rečenog, bilo kakve matematičke transformacije u koje vrijeme ulazi u funkciji nečega treba pretpostaviti kao iskrivljujuću stvarnost.
Zaključak
To je naš dokaz da je u naše vrijeme moguće postati vrlo, vrlo poznat znanstvenik, a istovremeno zanemariti neke općepriznate osnove znanosti ili ih jednostavno ne znati, gotovo. Za one čitatelje koji su u nedoumici nakon što su pročitali posljednju frazu, potrebno je dodati neke podatke iz povijesti znanosti. 1905. netko koga su pojedini krugovi kasnije nazvali "najvećim znanstvenikom svih vremena i naroda" i drugim sličnim oznakama, napisao je članak koji je kasnije nazvan "teorija relativnosti" ili "teorija relativizma". U njemu je navodno dokazao da će kretanje konstantnom brzinom bilo kojeg predmeta poput našeg gore opisanog ormara (vidi odjeljak "Koordinate, koordinatni sustavi") uzrokovati promjenu u vremenu i duljinama kao u samom ormarićui u cijelom beskonačnom prostoru povezanom s njim (sustav pokretnih koordinata). U svom "dokazu" (zajedno s mnogim drugim logičkim pogreškama) primijenio je transformacije u kojima je vrijeme izraženo u funkciji drugih veličina. Štoviše, tamo je vrijeme korišteno kao stvarna os pomičnog koordinatnog sustava. To se dogodilo, kao što razumijete, samo zato što nije poznavao principe fizike. Da je poznavao Početke, tada mu ne bi ni palo na pamet napraviti takve preobrazbe. Znanstvenici koji se nisu složili s njim i počeli tvrditi da su njegovi zaključci pogrešni, počeli su se nazivati antirelativistima (ili pristašama etera). Oni koji se slažu s njim nazivaju se relativistima. Predmet spora, sa stajališta Načela fizike, ne vrijedi nimalo. Oboje, umjesto da se svađaju ili slažu,trebao jednostavno reći autoru "teorije relativnosti":
- Dragi gospodine Einstein! Žao mi je, ali čini se da ste propustili nekoliko predavanja u školi i zato ste napisali tako čudan članak.
Ovakve se priče događaju kad se u školi ne uče najjednostavnije stvari.
No, neobičnost situacije, naravno, nije u tome što je netko Einstein jednom napisao članak koji nije bio baš točan (to se događa) ili što škola ne podučava ništa što bi trebalo podučavati (to se također može dogoditi). Neobičnost je u tome što Einsteinova braća po krvi, posjedujući gotovo sve medije (ali to ne bi smjelo biti!) I utječući na izdavanje udžbenika, još uvijek praktički ne dopuštaju nikome da kaže da je Einstein samo "znanstveni" balon koji je zrakom iznio.
Ne mislite li da je krajnje vrijeme da im se oduzme taj monopol, i to ne samo iz znanstvenih razloga? Svatko tko je iz bilo kojeg razloga sklon miješati se u očitovanje znanstvene istine, tim više što će se miješati (miješati!) U očitovanje istine, ako se iza toga mogu sakriti više uvjerljivi interesi (skrivaju se!).
Johann Kern, Stuttgart, [email protected]
