Ньютоновское абсолютное пространство и… ведро?!

Этот пост начнет короткую серию дискуссий о том, как представления о космосе и теории относительности меняются в научном сообществе.

Что такое пространство? Кажется, это простой вопрос, но он сбивает с толку самых умных людей в мире. Исаак Ньютон был одним из них. Мы все изучали в школе его законы и формулы, которые и сегодня активно используются для расчета движения. Для самого Ньютона его формула лишь укрепила его взгляд на пространство. Одним из возможных учителей Ньютона был достаточно религиозный человек, считавший, что пространство не может существовать без какого-либо наполнения. Но он также сказал, что пространство никогда не бывает пустым, а всегда наполнено духом. Подобного взгляда придерживался и Ньютон, но он не предполагал так называемого духа, а предполагал существование абсолютного пространства.

Чтобы объяснить, что такое абсолютное пространство и как Ньютон пришел к нему, нам нужно рассмотреть несколько экспериментов. Первый — эксперимент с ведром. Как уже было сказано, для этого вам понадобится ведро, веревка, вода и что-нибудь, на что можно повесить ведро. Вам нужно привязать один конец веревки к ручке ведра, а другой конец к треноге или чему-то еще, чтобы ведро висело вертикально, а затем налить в него воду. Затем веревку и ведро нужно перекрутить примерно 10 раз и отпустить, чтобы ведро начало вращаться. Когда ведро начинает вращаться, поверхность воды в ведре становится плоской, а затем вращение ведра передается воде, и в центре воды образуется углубление. Вы получите вихрь, который будет вращаться самостоятельно даже после остановки вращения ствола.

Сам эксперимент очень простой, но он так же, как и вопрос в начале поста, сломал мозг Ньютону. Проделав этот эксперимент, он задумался: «Почему поверхность воды в ведре становится вогнутой?» Многие ответят, что в процессе вращения вода прижимается к стенке под действием центробежной силы. Ньютона этот ответ не удовлетворил. Он также хотел знать, какое отношение к этому имеет вращение воды. Логично предположить, что вода вращается относительно ведра, но и здесь ситуация не так проста. В начале вращения бочки вода вращается относительно нее и имеет плоскую поверхность. Затем она начала вращаться вместе с ним, и вода стала вогнутой. Веревка тогда начнет закручиваться в обратную сторону, ведро остановится, а вода продолжит вращаться, причем будет вращаться относительно ведра, но при этом иметь вогнутую поверхность. Оказывается, вода не вращается относительно ведра.

Далее Ньютон решил провести мысленный эксперимент. Это веревка с привязанным к развязанному концу камнем, но находится она в совершенно пустой вселенной. Веревка, натянутая благодаря камню, начнет вращаться.

Если теперь задать вопрос «относительно направления вращения веревки», то ответа не будет, но Ньютона это не удовлетворило и в качестве ориентира он решил выбрать пространство, в котором все происходило. Он назвал это абсолютным пространством — оно было основным критерием определения движения чего-либо. Если объект не движется относительно абсолютного пространства, то он не будет двигаться, даже если изменит свое положение относительно других объектов в пространстве. То же самое относится и к вращению, скорости и ускорению. Эта концепция помогает объяснить эксперимент с ведром: изначально вода не вращается относительно абсолютного пространства, поэтому ее поверхность плоская. Наконец, когда ведро вращает воду, оно вращается относительно абсолютного пространства, поэтому его поверхность становится вогнутой.

Хотя абсолютное пространство Ньютона объяснило некоторые вещи, оно также заставило нас задаться множеством новых вопросов, которые впоследствии стали более важными для многих людей, в том числе для Эйнштейна, когда Эрнст Мах выдвинул свою собственную привлекательную теорию…

Источники информации:
Книга Брайана Грина «Строение Вселенной.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Ньютоновское абсолютное пространство и… ведро?!.