|
входящие в систему тела ведут себя иначе, чем при покое системы или при ее
равномерном и прямолинейном движении. В системах, движущихся без ускорения, т.е.
инерциальных системах, неподвижное тело остается неподвижным; предоставленное
самому себе равномерно движущееся тело продолжает свое дви-
87
жение с неизменной скоростью; находясь под действием силы, тело движется с
ускорением, пропорциональным силе. Но в системах, движущихся с ускорением, все
это меняется; тела, предоставленные самим себе, ведут себя так, как будто
получили толчок, как будто к ним приложены силы. Эти силы получили название сил
инерции. Вообще говоря, в классической механике силы обязаны своим
существованием взаимодействиям тел. Силы инерции не связаны с таким
взаимодействием, они вызваны ускорением системы, они-то и служат
доказательством
абсолютного характера ускоренного движения системы.
Подобные силы в качестве критерия абсолютного движения фигурируют в
повседневном
опыте. Примером относительного движения служит плавное, равномерное движение
поезда, когда нельзя сказать, движется ли поезд относительно стоящего рядом
другого поезда или последний движется в обратную сторону. Когда поезд ускорит
или затормозит свой ход, толчок, полученный пассажиром, нарушит эквивалентность
этих двух представлений и докажет, что именно данный поезд движется. Если бы не
было никаких тел отсчета, силы инерции позволили бы говорить о движении системы,
зарегистрировать его абсолютный характер, придать физический смысл понятию
абсолютного движения, не отнесенного к телам, отнесенного к самому пространству.
От таких наблюдений и выводов по отличается знаменитый пример вращающегося
ведра
с водой, приведенный Ньютоном в "Началах" для доказательства существования
абсолютного движения и абсолютного пространства. Ньютон предлагает повесить на
веревке ведро с водой и придать ведру быстрое вращение. Вода под воздействием
центробежных сил поднимется к краям ведра.
С точки зрения относительности движения вращение ведра относительно Земли,
небосвода и т.д. и вращение мироздания вокруг ведра должны давать один и тот же
физический эффект, и констатации "ведро вращается относительно мира" и "мир
вращается относительно ведра" описывают один и тот же процесс. Но центробежные
силы и вообще силы инерции нарушают эквивалентность этих двух предложений. Про
вращении мира вокруг ведра поверхность воды не изменится, при вращении ведра
вода поднимается к краям. Следовательно, вращение ведра с водой имеет
абсолютный
характер,
88
Что означает эквивалентность приведенных двух констатации? Мы берем систему
координат, т.е. координатные оси, в которых Земля неподвижна, а ведро вращается.
Затем мы берем координатную систему, связанную с ведром, т.е. систему отсчета,
которая вращается с ведром или, лучше сказать, в которой ведро неподвижно, а
мир
вращается. Переход от одного представления (вращающееся ведро) к другому
(вращающийся мир) - это переход от одной системы координат к другой. Дает ли
такой переход, т.е. переход от движущегося к покоящемуся или от покоящегося к
движущемуся ведру, какие-либо внутренние аффекты? При таком переходе поведение
тел (частиц воды) меняется. Это и является признаком абсолютного движения. В
самом деле, можем ли мы в случае ускоренного движения с одним и тем же правом
считать: 1) данную систему движущейся, а другую - неподвижной или 2) другую
систему движущейся, а данную - неподвижной? Не изменится ли при таком переходе
картина внутреннего состояния системы, не докажет ли подобное изменение, что
фраза "система А движется с ускорением относительно системы В" и фраза "система
В движется с ускорением относительно системы А" описывают различные ситуации?
Остаются ли инвариантными по отношению к координатным преобразованиям величины,
характеризующие внутреннее состояние ускоренных систем?
Как мы видели, механика Ньютона дает на эти вопросы иной ответ по сравнению с
ответом на аналогичные вопросы в случае систем, движущихся без ускорения.
Появление сил инерции в случае ускоренного движения системы А и их отсутствие в
|
|