«Камень преткновения» в физике!
«Камень преткновения» в
физике!
Виталий Новицкий
Признание эквивалентности массы и
энергии, ставшее чуть ли не главным тезисом физики XX века, не только
стимулировало ее развитие, но и породило немало проблем. Это осознал уже сам
автор формулы Е = mc2 Альберт Эйнштейн. Принцип эквивалентности,
отметил он однажды, делает искусственным деление физической реальности на
вещество и поле. Почему бы ни принять за первичное вторую из этих двух
сущностей, спрашивал он далее, ведь построить современную физику на основе
одного только понятия вещества все равно нельзя. И дальше интуиция Эйнштейна
подсказывает ему такую картину:
«То, что действует на наши чувства в
виде вещества, есть на деле огромная концентрация энергии в сравнительно малом
пространстве. Мы могли бы рассматривать вещество как такие области в
пространстве, где поле чрезвычайно сильно... С этой точки зрения брошенный
камень есть изменяющееся поле, в котором состояние наибольшей интенсивности
поля перемещается в пространстве со скоростью камня».
Программа построения новой физики,
выраженная в приведенных словах, по сей день остается невыполненной. А «камнем
преткновения» для теоретиков стала фундаментальная характеристика вещества,
именуемая массой. В спорах о природе гравитации, о массе инертной и тяготеющей
нередко ускользает физический смысл выдвигаемых теорий, а реальный мир все
больше вытесняется математическими моделями. Не нужно особого глубокомыслия,
чтобы понять: подлинные теоретические сложности и принципиальные моменты – не в
наращивании оборотов у жерновов математической «мельницы», а в анализе ныне
принятых измерительных процедур. Путь к сокращению числа первичных физических
сущностей пролегает через методологию выбора основных единиц измерения. Как
только масса будет выражена не в килограммах, введенных в оборот из сугубо
практических соображений, а в других, чисто «полевых» единицах, дело сдвинется
с мертвой точки. Вопрос же о природе первичной материи возвращает нас в далекое
прошлое науки и как бы уравнивает нас в этом пункте с древнегреческими
философами. Или, как ни покажется неожиданным, с пришельцами из других миров,
которые снарядили экспедицию к Земле, не зная ее параметров во всех
подробностях.
Цель такого уподобления, надеюсь, понятна.
Когда речь идет о физической теории, лучше вырваться из плена многовековых
напластований ранее добытых знаний, посмотреть свежим взглядом на давно
знакомые вещи.
Итак, вообразим себя инопланетянами. Еще
приближаясь к Земле, мы смогли бы определить ее средний радиус (6,371·106
м). Побывав на полюсе, где отсутствуют вызываемые вращением планеты
центробежные эффекты, мы определили бы ускорение свободного падения в этой
точке (9,832 м/с2). Исследования планеты дадут нам общую зависимость
ускорения свободного падения или, что то же самое, напряженности
гравитационного поля, от расстояния до центра Земли. То будет закон обратной
квадратичной пропорциональности с некоторым постоянным коэффициентом К. Знание
двух ранее измеренных величин позволит нам вычислить его значение: 3,991·1014
м3/с2.
Можно приступать к анализу полученных
немногих, но важных результатов. Во-первых, коэффициент К, входящий в найденную
зависимость, выражен только в единицах длины и времени, то есть в LT-системс
единиц. Сама же размерность – третья степень единицы длины, деленная на вторую
степень единицы времени, – характеризует изменение (динамическую функцию)
некоего объема. Поскольку мы исследовали гравитационное поле Земли, то логично
предположить: перед нами постоянная для планеты величина, выраженная в
динамической функции объемов гравитационного поля.
Но было бы интересным делом уяснить
физический смысл этой величины в земных понятиях. Отправившись в научную
библиотеку землян, мы, инопланетяне, обнаружили бы в написанных людьми книгах по
физике только одну постоянную величину с признаками аналогичной размерности –
так называемую постоянную Кавендиша 6,672·10–11 м3/кг·с2.
Присутствие в ней размерности
«килограмм» отражает принятую у землян единицу измерения массы. Но мы обладаем
своей интерпретацией величин с размерностью длины и времени. Поэтому постоянную
Кавендиша можем истолковать так:
6,672·10–11 м3/с2
динамического процесса гравитационного поля приходятся на 1 кг условной единицы
массы, принятой землянами как эталон. И тут мы, инопланетяне, не удержались бы
от искушения порекомендовать землянам рассматривать массу в соотношении:
1 кг =6,672·10–11
м3/с2
Похожие работы на - «Камень преткновения» в физике!
|