Научная задачка - вариант решения
Недавно предлагал решить небольшую научную задачку. Сначала я думал назвать её физической, но потом понял, что тут важен именно научный аспект, так как с точки зрения физики она решается элементарно.
Задача была сформулирована так:
Представьте, что в космосе летает каменный шар массой равной Земле, без всякой атмосферы, просто каменный шар. Давайте предположим, что мы на него прилетели и начали ставить эксперимент: бросать с равной высоты свинцовую дробинку и пудовую гирю и смотреть, кто первый упадёт. Какой мы получим результат?
Пора раскрыть карты и рассказать, как я себе представлял ответ.
Задачка возникла в связи с относительно давним опросом ВКонтакте, который я провёл среди своих друзей. В нём я спрашивал влияет ли масса падающего тела на скорость падения. Многие сказали, что нет - видимо вспомнив эксперименты в пером и чем-то там ещё тяжёлым, про который рассказывают в школе. Однако, если мы обратимся к формуле, то увидем, что зависит:
.
Сила притяжения напрямую зависит от массы обоих тел. Другое дело, что при притяжении к Земле масса второго тела настолько мала, что её обычно не учитывают. Однако, если мы возьмём систему Земля - Луна, то окажется, что нужно учитывать обе массы.
Это теория, теперь перейдём к практике. В нашем мысленном эксперименте условия заданы так, что масса падающего тела практически не влияет на силу притяжения. Расстояние не было указано точно, но предполагалось, что оно не очень большое, в пределах нескольких километров. Кстати, масса каменного шара равная массе Земли была придумана исключительно для отвлечения внимания, так как точная величина тут не важна.
В таких условиях мы не сможем заметить разницу в силе притяжения и скорости падения. Кстати, если быть точным, то в эксперименте падало три тела: дробинка, гиря и сам шар - последний настолько медленно, что мы не можем это засечь. Так вот, ответом на первый вопрос будет: полученным результатом будет одновременное падение.
Однако, это ещё не окончательный ответ, о чём нас призывал задуматься следующий вопрос: будет ли полученный результат верным? И вот тут уже нет такого однозначного ответа.
Исходя из теории, сомневаться в которой у нас нет повода, наш результат ошибочный - они должны были упасть не одновременно. Но отличие настолько мало, что у нас нет возможности его зафиксировать. Значит ли это, что можно пренебречь ошибкой и сказать, что результат точен? Ведь тогда получится, что теория неточна, пусть и крайне мало. Иногда можно, но...
На мой взгляд, научным будет ответ: упали одновременно с такой-то погрешностью. Наука, особенно экспериментальная, эмпирическая и индуктивная, не даёт достоверных результатов и ответов, она даёт вероятностные выводы, о чём мы очень часто забываем, особенно в области такой точной науки, как физика.
Когда социологический опрос или биологический эксперимент даёт ответ 10±0,5% нам представляется нормальным, но длина линейки 100см±0,5% встречается только в очень профессиональных сферах. Из-за этого в бытовом представлении точные науки дают нам абсолютно точные и однозначные результаты. Да, обычно практически так, неточности пренебрежительно малы, но иногда сам факт их наличия оказывается важнее, чем размер. Хотя размер, конечно, тоже имеет значение, как известно.
Возвращаясь к задаче: из-за того, что в быту все предметы падают относительно одинаково, нам не нужно учитывать массу меньшего тела, но уже в космосе это может понадобиться. Похожая ситуация с физикой Ньютона и Эйнштейна: в быту законы Ньютона действуют с достаточной точностью; обывателя, который не гоняет на субсветовой скорости, можно не углубляться в сложные вычисления Эйнштейна.
Вот так вот простая задачка поднимает глобальные общенаучные вопросы, я бы даже сказал философские вопросы.
Задача была сформулирована так:
Представьте, что в космосе летает каменный шар массой равной Земле, без всякой атмосферы, просто каменный шар. Давайте предположим, что мы на него прилетели и начали ставить эксперимент: бросать с равной высоты свинцовую дробинку и пудовую гирю и смотреть, кто первый упадёт. Какой мы получим результат?
Пора раскрыть карты и рассказать, как я себе представлял ответ.
Задачка возникла в связи с относительно давним опросом ВКонтакте, который я провёл среди своих друзей. В нём я спрашивал влияет ли масса падающего тела на скорость падения. Многие сказали, что нет - видимо вспомнив эксперименты в пером и чем-то там ещё тяжёлым, про который рассказывают в школе. Однако, если мы обратимся к формуле, то увидем, что зависит:
.
Сила притяжения напрямую зависит от массы обоих тел. Другое дело, что при притяжении к Земле масса второго тела настолько мала, что её обычно не учитывают. Однако, если мы возьмём систему Земля - Луна, то окажется, что нужно учитывать обе массы.
Это теория, теперь перейдём к практике. В нашем мысленном эксперименте условия заданы так, что масса падающего тела практически не влияет на силу притяжения. Расстояние не было указано точно, но предполагалось, что оно не очень большое, в пределах нескольких километров. Кстати, масса каменного шара равная массе Земли была придумана исключительно для отвлечения внимания, так как точная величина тут не важна.
В таких условиях мы не сможем заметить разницу в силе притяжения и скорости падения. Кстати, если быть точным, то в эксперименте падало три тела: дробинка, гиря и сам шар - последний настолько медленно, что мы не можем это засечь. Так вот, ответом на первый вопрос будет: полученным результатом будет одновременное падение.
Однако, это ещё не окончательный ответ, о чём нас призывал задуматься следующий вопрос: будет ли полученный результат верным? И вот тут уже нет такого однозначного ответа.
Исходя из теории, сомневаться в которой у нас нет повода, наш результат ошибочный - они должны были упасть не одновременно. Но отличие настолько мало, что у нас нет возможности его зафиксировать. Значит ли это, что можно пренебречь ошибкой и сказать, что результат точен? Ведь тогда получится, что теория неточна, пусть и крайне мало. Иногда можно, но...
На мой взгляд, научным будет ответ: упали одновременно с такой-то погрешностью. Наука, особенно экспериментальная, эмпирическая и индуктивная, не даёт достоверных результатов и ответов, она даёт вероятностные выводы, о чём мы очень часто забываем, особенно в области такой точной науки, как физика.
Когда социологический опрос или биологический эксперимент даёт ответ 10±0,5% нам представляется нормальным, но длина линейки 100см±0,5% встречается только в очень профессиональных сферах. Из-за этого в бытовом представлении точные науки дают нам абсолютно точные и однозначные результаты. Да, обычно практически так, неточности пренебрежительно малы, но иногда сам факт их наличия оказывается важнее, чем размер. Хотя размер, конечно, тоже имеет значение, как известно.
Возвращаясь к задаче: из-за того, что в быту все предметы падают относительно одинаково, нам не нужно учитывать массу меньшего тела, но уже в космосе это может понадобиться. Похожая ситуация с физикой Ньютона и Эйнштейна: в быту законы Ньютона действуют с достаточной точностью; обывателя, который не гоняет на субсветовой скорости, можно не углубляться в сложные вычисления Эйнштейна.
Вот так вот простая задачка поднимает глобальные общенаучные вопросы, я бы даже сказал философские вопросы.