Сергей Багоцкий - История науки

Попробуем теперь определить зависимость время падения от высоты, с которой падает гирька. Для этого нам понадобится какое-то устройство, измеряющее длину, и какое-то устройство, измеряющее короткие промежутки времени (предположим для простоты, что в нашем распоряжении имеется секундомер, которого во времена Ньютона не существовало).

Оказывается, что время падения будет пропорционально не высоте, а корню квадратному из неё. Эту зависимость можно описать формулой h = (a/2)*t 2, где h и t – это высота и время, а (g/2) – коэффициент пропорциональности. Уже из той формулы видно, что скорость падающего тела непостоянна и вначале тело падает медленно, а затем все быстрее и быстрее.

А теперь вычислим мгновенную скорость падающей гирьки через t 1после начала падения. За это время тело пройдет расстояние h 1, равное (a/2)*t 1 2. А мгновенная скорость по определению – это производная пути от времени, которая будет равна a*t 1. Иными словами, скорость падения будет пропорциональна времени, прошедшему с начала падения. А скорость изменения скорости (её называют ускорением) будет равной постоянной величине а.

Если предположить, что сила, действующая на падающее тело, во время падения остается одной и той же, то мы придем к выводу, что от величины силы зависит не скорость (как считали до Галилея), а ускорение.

Как же зависит ускорение от силы, действующие на падающее тело? Силу, которая действует на падающее тело, называют весом. Эту силу можно определить, взвесив тело на весах. Для легкой и тяжелой гирьки она разная. И получается, что ускорение не зависит от силы.

Но возможно и другое объяснение: ускорение пропорционально весу тела, но и вес тела и коэффициент пропорциональности между весом и ускорением одинаково зависят от функции какого-то внутреннего параметра тела. Эту функцию И. Ньютон назвал МАССОЙ и обозначил буквой m. И тогда получились зависимости Р = m*g, P = m*a, где g – константа. Отсюда следует, что а = g при любой массе и весе.

Как сделать выбор между двумя объяснениями, учитывая, что измерять массу мы не можем, а можем измерять только вес.

Идея опыта заключается в том, чтобы тело с одной массой тянуло вниз тело с другой массой. Это можно сделать, связав две гирьки весом P 1и P 2ниткой и перекинуть нитку через угол стола так, что первая гирька останется на столе, а вторая будет свисать вниз. При этом на первую гирьку будет действовать сила натяжения нити Q, а на вторую – сила P 2– Q. Вес первой гирьки, направленный перпендикулярно направлению её движения, будет уравновешиваться силой деформации стола и не окажет влияние на движение.

Если ускорение не зависит от действующей силы, то ускорение падающих гирек не будет зависеть от соотношения их весов. А во втором случае будут выполняться соотношения Q = m 1*a, P 2– Q = m 2*a, P1 = m 1*g и P 2= m 2*g, из которого следует, что a = g*P 2/(P 1+ P 2).

Эксперимент подтверждает правильность второго объяснения. Ускорение пропорционально величине действующей силы, но ускорение свободно падающего тела не зависит от его веса, поскольку вес растет пропорционально массе.

Наверное, читатель уже обратил внимание на то, что термин масса фигурирует в двух, вообще говоря, разных смыслах. Во первых, масса – это коэффициент пропорциональности между действующей на тело силой и его ускорением. Во-вторых, масса – это то, что определяет вес тела, то есть силу, с которой Земля его притягивает. Масса в первом смысле (её принято называть ИНЕРТНОЙ МАССОЙ) фигурирует во втором законе Ньютона (ускорение тела пропорционально отношению действующей на него силе к массе тела), масса во втором смысле (её принято называть ГРАВИТАЦИОННОЙ МАССОЙ) – в законе всемирного тяготения (сила гравитационного притяжения между двумя телами пропорциональна произведению их масс). Поэтому в системе Ньютоновской механики существует ещё один явно не сформулированный закон: ИНЕРТНАЯ И ГРАВИТАЦИОННАЯ МАССЫ ТЕЛА РАВНЫ ДРУГ ДРУГУ.

Вопросы:

**. Как Вы понимаете, что такое «идеальный эксперимент»?

**. Как Вы понимаете, что такое «experimentum crucis»?

**. Что такое «контрольный эксперимент»? Приведите примеры.

**. Что такое инертная масса? Гравитационная масса?

Вопросы для любителей подумать:

**. В Зазеркалье справедлив второй закон Ньютона, однако сила гравитационного притяжения между телами пропорциональная корню квадратному из произведения их инертных масс. Какое тело в Зазеркалье падает быстрее: легкое или тяжелое?

**. Представьте себе, что Вы живете в конце XVIII века. Предложите серию экспериментов, предложите серию экспериментов, на основании которой можно было бы сформулировать Закон Кулона?

**. Представьте себе, что Вы живете в 1830 году. Предложите серию экспериментов, с помощью которой можно сформулировать Закон Ома.

В основе уголовно-правовой системы цивилизованных стран лежит принцип ПРЕЗУМПЦИИ НЕВИНОВНОСТИ. Согласно этому принципу, обвиняемый не обязан доказывать суду свою невиновность. Убедительные доказательства его виновности должен представить прокурор. Если таких доказательств не представлено, или если эти доказательства неубедительны, то обвиняемый признается невиновным.

В науки действует противоположный принцип, принцип ПРЕЗУМПЦИИ ВИНОВНОСТИ АВТОРА. Согласно этому принципу не критики работы должны опровергать утверждения автора, а автор должен доказывать правоту своих утверждений критикам работы. И лишь в том случае, если автор сумел убедительно доказать свои утверждения, его работа признается коллегами.

Без принципа виновности автора наука превратилась бы в кучу недостоверных и недоказанных утверждений. «Ах, Вы не верите в существование биополей», – скажет иной автор своему критику, – «тогда докажите мне, что биополей не существует». Но критик не обязан доказывать отсутствие биополей. ТО, СУЩЕСТВОВАНИЕ ЧЕГО НЕ ДОКАЗАНО, В НАУКЕ СЧИТАЕТСЯ НЕСУЩЕСТВУЮЩИМ. Ибо только на этой основе наука может отделить достоверные результаты от недостоверных.

Перешедший на сторону наших геополитических противников бывший советский разведчик Виктор Суворов справедливо писал о том, что главная задача разведки – это не добывание новых сведений, а их проверка. И о том, что разведывательная организация, придающая значение сплетням, тяжело больна. Все это справедливо и для науки.

Принцип презумпции виновности автора иногда называют ЧАЙНИКОМ РАССЕЛА. В 1952 году выдающийся английский философ Бертран Рассел (1872–1970) писал, что «Если бы я стал утверждать, что между Землей и Марсом» вокруг Солнца по эллиптической орбите вращается фарфоровый чайник, никто не смог бы опровергнуть мое утверждение, добавь я предусмотрительно, что чайник слишком мал, чтобы обнаружить его даже при помощи самых мощных телескопов. Но заяви я далее, что поскольку мое утверждение невозможно опровергнуть, разумный человек не имеет право сомневаться в его истинности, то мне справедливо указали бы, что я несу чушь».