Про скорость
Наткнулся на любопытную публикацию и решил скопировать.
Скорости не существует
Лекция 1
- Здравствуйте, здравствуйте! - высокий, почти совсем седой мужчина, наклонив голову, вошёл в класс. Оглянул присутствующих и, похлопав себя по карманам старомодного костюма, пробормотал:
- Опять очки где-то забыл… Ну это не важно. Вы молодые, вы меня видите и это хорошо, а я просто буду рассказывать, но если захотите задать вопрос, то просто задавайте. Зовут меня Вениамин Зиновьевич и я на некоторое время попробую обратить ваше внимание на мой рассказ.
Лектор положил портфель на стол и глубоко вздохнул, собираясь начать вещать, но тут неожиданно прозвучал вопрос:
- А может очки в портфеле?
Лектор выдохнул и усмехнулся:
- Вот он и нашёлся! Тот, кто будет задавать вопросы. Ну, это уже замечательно! Я вас не смог детально рассмотреть, молодой человек, но уверен, что вы симпатичный на вид и приятный в общении!
По классу прокатились смешки.
- На счёт симпатичный не знаю. Не мой профиль, - раздался не по возрасту поставленный басок с задних парт, - А вот по общению… Он зануда такой, что может телеграфный столб убедить перейти на другу сторону дороги!
Лектор рассмеялся и кровожадно потёр руки:
- Ага! Вот и антагонист! Скорей всего большой и могучий лепший кореш зануды. Постоянно подпинывает другана, но лучше не трогать мелкого, ибо уже по голосу ясно, что тут вольности не прокатят. Думаю, некая дискуссия у нас уже намечается. Продолжу.
- Я не мелкий! - обиженно пискнул автор первого вопроса, - И не зануда!
Смех, уже громче, прошёл волной по классу.
- Ну ладно. - примирительно улыбнулся лектор. - Сейчас ещё немного и начну.
Мужчина достал из портфеля небольшой девайс в котором продвинутые подростки признали портативный проектор и поставил его на первую парту. Потом опустил экран, который висел над школьной доской. Нажал кнопку на маленьком дистанционном пульте управления и патетическим тоном заявил:
- Скорости не существует.
Лектор сделал не большую паузу, якобы ожидая реакции класса, но продолжил почти сразу:
- Некоторые из вас сейчас подумали, что старичок совсем выжил из ума и будет грузить вас своим маразмом. Это не совсем так. Да, я буду говорить сейчас о вещах, которые вы и так прекрасно знаете, ну при условии, что, хотя бы чуть-чуть погружались в изучение школьной программы, но хочу просто немного сдвинуть точку вашего зрения на очевидные вещи.
Лектор засунул руки в карманы брюк и медленно пошёл межу рядами парт.
- Как это не существует? Спросите вы. Вот в окно видно едет машина и её скорость гораздо больше, чем у бабульки, которая идёт по тротуару. Верно. И самолёт, который сейчас пролетает над школой движется быстрей чем машина. А спутники, которые сейчас роятся на орбите, они перемещаются ещё быстрее чем самолёт. Всё верно. Понятие скорости настолько обыденно, что мы реагируем на него уже где-то на подсознательном уровне. Но! Давайте я поясню своё столь категоричное высказывание.
- Человек не чувствует скорости. И слава богу! - мужчина усмехнулся, - Для научного лектора это не самая убедительная фраза, но так оно и есть на самом деле. А теперь задумаемся. Сколько скоростей мы сейчас с вами испытываем? Вот прямо сейчас. Я стою, вы сидите. Сколько?
Пауза после вопроса была, но не долгой:
- Земля вращается! А мы вместе с ней! - Сазонов, главный отличник класса и мелкий неугомонный зануда, ответил почти моментально.
-Верно! Скорость? - лектор встрепенулся и быстро указал пальцем на умника. - В радианах, угловая скорость, если полярная ось координат или километры в час если линейная или как померить максимальную в точке касания окружности? А?
Класс первый раз увидел, как Паша растерялся:
- Двадцать четыре часа в сутках… - неуверенно начал пацан. - Длина окружности Земли по экватору сорок две тысячи восемьсот сорок два километра, примерно … значит…
Лектор, улыбаясь, махнул рукой:
- Мы не экваторе! А в Москве! Сделайте поправку на широту! Да ещё и Земля не идеальный шар, а геоид. Да, умники учёные придумали специальное название для нашего места обитания. Геоид! Даже смешно. Груша не правильной формы! Вот так будет верно. Ладно и что у вас, молодой человек, получилось в итоге?
Сазонов пару раз моргнул очень сильно, встал, потом сел, махнул рукой и буркнул:
- Да ну нафиг…
Лектор беззвучно рассмеялся.
- И правильно! Эти знания никогда в жизни вам не пригодятся. Вряд ли какой-нибудь девушке, с которой вы пойдёте в кафе или на дискотеку, будет интересно узнать, что угловая скорость определяется элементарной формулой два умножить на пи и разделить на период вращения, а широта Москвы просто нужна для того чтобы добавить к этой формуле умножение на косинус пятидесяти пяти градусов и сорока минут, что даёт нам линейную скорость девятьсот сорок три километра в час. Вы чувствуете, что несётесь с такой скоростью?
- А ещё Земля движется вокруг Солнца! - раздался девичий голосок.
- Ага! Вот уже хорошо, что и женская половина заявила о своём участии! -лектор опять радостно потёр руки. - Алиса, ты умница, что нашла смелость подать голос.
- Так я не Алиса… - прозвучало робко.
- Так это и не важно! Важно, что ты молодец! И пока я буду тебя так называть. Хорошо! Плюсуем скорости! Кто ещё?
- Вся солнечная система летит фиг знает куда по отношению к центру галактики. - Это Никитин подал голос. Тоже любитель фантастики.
- Отлично юноша! - старичок прям уже сиял от удовольствия. - Куда летит, это я вам попозже расскажу. Лично. Секретную информацию нельзя говорить громко. Но мне можно. Продолжаем. Плюсуем скорости! Ещё?
По классу пошло движение, шорохи, переговоры. Школьники не очень понимали, что происходит, но чуть заинтересованности образовалось.
- На самом деле, в современной науке, есть понимание, что Земля имеет тринадцать движений.
Почти разом все выдохнули не высказанную вслух фразу «Ты гонишь!»
- Из-за того, что ось вращения нашей планеты отклонена от перпендикуляра к плоскости земной орбиты полюса Земли перемещаются относительно звезд ночного неба с периодом 25776 лет. Такое движение называется прецессией или предварением равноденствий, это третье движение Земли. Точки весеннего и осеннего равноденствия по эклиптике смещаются каждый год на 20 минут и 24 секунды, но мы этого не замечаем, так как наш календарь привязан к разнице во времени между равноденствиями и времена года не перемещаются по календарю.
- Прецессия действует одновременно с четвертым движением Земли - нутацией. На прецессию накладывается гравитационное воздействие Солнца, Луны, планет Солнечной системы, что приводит к дополнительным незначительным колебаниям земной оси.
- Пятое движение - изменение наклона оси Земли к плоскости ее орбиты, изменения хоть и незначительные, но могут оказывать влияние на климат и выраженность сезонов года.
- Шестым движением Земли является изменение эксцентриситета земной орбиты, сегодня он равен 0,0167 и со временем медленно изменяется, то стремясь к форме круга, то обратно к эллипсу.
- Седьмое движение - это вековое изменение перигелия с периодичностью 21000 лет. Ну, плюс минус несколько лет. Не проверял. В наше время перигелию земной орбиты соответствует январь месяц, а через 11900 лет перигелий будет приходиться на июнь в день летнего солнцестояния. Климат станет более контрастным, зимы холоднее, а лето, наоборот, теплее и электромобили и Грета Тунберг тут не причём.
- Восьмое движение - параллактическое неравенство Солнца. Вокруг Солнца движется Земля вместе с Луной, притяжение Луны заставляет Землю изменять траекторию движения вокруг Солнца, приближаться и удаляться от звезды.
- Девятое движение - парад планет. Другие планеты оказывают гравитационное воздействие на Солнце и на центр масс Земля-Солнце. Особенно сильное воздействие наблюдается при параде планет, когда все планеты расположены по одну сторону от Солнца.
- Десятое движение - действия притяжения планет. Другие планеты Солнечной системы оказывают гравитационное воздействие не только на Солнце, но и на Землю, заставляя нашу планету отклоняться от расчетной траектории. Наибольшее влияние среди планет оказывают Юпитер и Венера.
- Одиннадцатое движение. Земля вслед за Солнцем удаляется от Сириуса и движется вместе с ним с сторону Веги. Все звезды в спиральных рукавах галактик подвижны и Солнце не исключение.
- Двенадцатое - движение вокруг центра галактики со скоростью 220 км/с. Один оборот вокруг центра галактики Солнце совершает за 230 миллионов лет.
- Тринадцатое - движение Земли вместе с галактикой Млечный Путь относительно центра ближайшего скопления галактик, которое называется Местная Группа Галактик. А про фактор движения по оси времени, я сейчас вообще не буду упоминать. Но давайте не будем удаляться от темы. Я это упомянул просто для того, чтобы вы поняли, насколько это хорошо, что мы не чувствуем скорость! Вижу, как Даша стремительно набирает запросы в своём смарте, в Яндексе и скорей всего натыкается на мои посты по этой теме. И если где- то написано 230 миллионов лет, а где-то 217 миллионов, то попробуйте мне доказать ошибку личными наблюдениями.
Даша что-то неразборчиво буркнула себе под нос. Кажется что-то про скидки в Летуале.
- Полностью с тобой согласен! - радостно согласился странный старичок. - Точность всех озвученных мной чисел настолько приблизительна, что миллион световых лет туда-сюда это вообще ни о чём! Об этом мы ещё порассуждаем чуть позже. Но вернёмся ближе к Земле. Кто слышал про точки Лагранжа? Задача трёх тел. - лектор обвёл глазами учеников и показалось, что очки ему особо и небыли нужны. Лёгкая улыбка через небольшую седую бородку и проникающий взгляд, - это я сейчас не про сериал. Ну так и?
Паша, который немного пришёл в себя не смог оставить такой вызов без ответа:
- Точка равенства гравитационных воздействий трёх массивных тел! - громко отрапортовал он.
- Каких именно?
- Солнце, Земля Луна! - Сазонов это выпалил без запинки и победно улыбнулся.
- И сколько таких точек в солнечной системе?
- Э… - улыбка ушла с лица Паши. - Три? Это же задача трёх тел…
- Пять! Только с учётом Земли, Луны и Солнца.
А ещё надо учесть Юпитер, который гораздо больше Земли, хоть и далеко, но в расчётах его тоже надо не забывать. И Венеру, если мы смещаемся ближе к Солнцу. И таких точек много. И какую скорость будет иметь станция топливной дозаправки, размещённая в таком месте?
Парень вздохнул глубоко, подбирая варианты ответа, а потом обречённо мотнул головой:
- Понял я вас. Никакую. Всякую. В зависимости от точки отсчёта. У одного тела может быть сколько угодно скоростей. Ибо скорости не существует. Вне системы координат. Маразм какой то, но … Логично, чёрт побери…
- Да, конечно! - лектор успокаивающе махнул рукой. - Мы придумаем себе точку отсчёта, приспособим расчёты и сможем контролировать эту станцию тем или иным способом. Человеки они весьма изобретательны. Наглядный пример первого использования точки Лагранжа это запущенный 25 декабря 2021 инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб», который обосновался в точке L2 системы Солнце-Земля на расстоянии полутора миллионов километров от Земли в противоположную Солнцу сторону. Замечательный пример минимизации затрат! Но сейчас не об этом. Думаю, вы уловили основную мысль этих моих высказываний. Килограмм мы можем поднять, метр можем рукой померять, секунду прожить, а вот скорость не можем. Почему? Скорость определяется с помощью вполне конкретных единиц расстояния и времени, но сама по себе скорость - это дробь. Расстояние, делённое на время. А дробь - это математика. А математику нормальный человек не чувствует от слова абсолютно.
- А ускорение? Это тоже дробь! - в голосе Паши были слышны нотки отчаянья.
- Ускорение - это дробь второго порядка. И, да, мы её можем ощущать, когда бьёмся головой о стену. Тут размахнулся, а тут стена! Больно. И скорость не важна. Важно ускорение, с которым вы оттормозитесь об стену, хотя в этом случае ускорение будет являться обратным следствием скорости, но это не главное. Когда вы едите в машине вы чувствуете работу двигателя, видите, как за окном мелькают деревья и столбы, ощущаете вибрацию корпуса, стрелка спидометра дрожит, ветер дует в приоткрытое окно, то есть наблюдаете все признаки скорости. Но если все стёкла в автомобиле закрасить в ноль, поставить её на свободно вращающиеся ролики и попросить своих одноклассников немного потрясти машину, то вы не сможете с уверенностью сказать, что стоите на месте или мчитесь, как камикадзе на в затонированной в ноль бэхе.
- А ветер в чуть приоткрытое окно? - подал голос зануда.
- Да это Потапов машет двумя большими веерами! - лектор потешно замахал руками. - Ну, вы поняли. Я привёл самый примитивный пример, чтобы напомнить, что скорость существует только в отношении какой бы то ни было инерционной системы координат. А система координат или точка отсчёта - это тоже абсолютно абстрактное понятие, которое существует только благодаря нашему сознанию. Нигде в природе не существует колышек, к которому прибита табличка «Точка отсчёта всего и вся»! Любая точка отсчёта является результатом только нашего процесса мышления. И что мы имеет в итоге? Дробь и плод нашей фантазии. Согласитесь, не много. Да мы научились изысканно пользоваться этими понятиями для своих практических нужд. Но иногда надо взглянуть на очевидные вещи немного по-другому.
Лектор взял учительский стул и передвинул его ближе к первой парте:
- Доведём ситуацию до предельной. - Старичок сел на стул и приглашающе развёл руки в стороны.
- Представьте. Вы очнулись в кабине своего небольшого звёздного истребителя, или астероидного рудокопа, или в почтовом курьере, не важно. Кругом пустота, рядом никого и ничего нет, корабль-носитель по неизвестным для вас причинам улетел не известно куда и до ближайшей звёздной системы где-то тысяча восемьсот пятьдесят световых лет, как вы запомнили из последнего коммюнике командования. Быстро оглядев панель управления, вы поняли, что корабль не повреждён, система жизнеобеспечения гарантирует вам физическое выживание ещё двенадцать суток, баки с топливом почти полные. А с какой скоростью и куда вы движетесь? И после краткого раздумья и вы и бортовой компьютер делаете вывод: - А пофиг, абсолютно! В рамках двенадцати дней и полного отсутствия чьего-либо присутствия, лично для вас не имеет никакого значения с какой скоростью вы движетесь! В этот момент вы можете не двигаться, относительно чего- либо, можете двигаться со скоростью тысяча километров в секунду относительно чего-либо. Для вас лично - скорости не существует! Понимаете, о чём я говорю? - лектор обвёл взглядом учеников.
- Да, вы можете включить двигатель. Если двигатель работает вы почувствуете ускорение. Значит движетесь? Да! Но куда? Может вы до этого двигались в противоположном направлении и импульс вас замедлил. Может наоборот увеличил вашу скорость. Может изменил вектор движения. Вы этого не узнаете, до тех пор, пока не найдёте точку отсчёта, а учитывая биологическое ограничение в двенадцать дней, значит не найдёте и всё это время скорость для вас будет отсутствовать абсолютно.
В классе повисла тишина. Может обдумывали услышанное, может скучали.
- А как же параллакс? - Паше не был бы собой, если бы перестал сражаться. - По параллаксу можно определить и скорость, и направление.
- Для начала поясню для тех, кто не в теме, - лектор усмехнулся, покачав головой. - Параллакс это видимое перемещение светил на небесной сфере, обусловленное перемещением наблюдателя в пространстве. Понятие вполне реальное в нашем миропонимании, настолько же, как и бесполезное. Для приблизительных, очень приблизительных расчётов на небольших расстояниях, где-то сто-двести световых лет, оно весьма применимо. Но я не зря задал исходные данные о ближайших звёздных системах. Как мы измеряем параллакс на Земле? В какой-то начальный момент времени мы засекаем взаимное расположение звёзд, а через полгода, когда Земля находится на самой дальней от первой точки замера своей орбиты, смотрим насколько звёзды сместились относительно друг друга и по отношению к «неподвижным» звёздам. Да есть и такие в нашей науке. Это те, до которых кошмарные миллиарды световых лет и для которых крайние точки нашей орбиты вообще не показатель ни разу, именно такие для нас кажутся абсолютно неподвижными. Это вообще могут быть не звёзды, а целые галактики размером на сотни миллионов световых лет!
Учитывая всё то, что я вам рассказал о движении земли и то, что не рассказал о движении других звёзд и галактиках и базируясь на хлипкой уверенности, что мы точно знаем какой диаметр нашей орбиты, мы определяем расстояние до звёзд. Даже если просто спокойно проанализировать исходные данные, безо всяких расчётов, то станет понято, насколько неточны наши исчисления для больших расстояний! Плюс минус сто миллионов световых лет? Или больше? Честно говоря, можно называть любые числа, их всё равно невозможно проверить. А что касается замера параллакса из кабины вашего истребителя, то вам надо знать базу. Расстояние между точкой первого замера и второго. А как? Да никак! Нет у вас точки начала координат! Не от чего считать!
Старичок широко улыбался, как будто бы был очень доволен тем, что поставил пилота в безвыходную ситуацию.
- И что делать? - достаточно унылым тоном поинтересовался Сазонов.
- Ни-че-го! - по слогам произнёс лектор. - Если кабина вашего истребителя тесная, то защёлкивайте гермошлем, выходите наружу и спите. Только сильно не отталкивайтесь от корабля. Когда проснётесь вы ровно также будете рядом со своим аппаратом. Ну и если те проблемы межзвёздной навигации, о которых я расскажу чуть позднее, уже смогли решить в том временном промежутке, где вы оказались один, то корабль-носитель за вами вернётся. Любые манипуляции с двигателем только усложнят ваши поиски. Поэтому не суетимся и наслаждаемся покоем. Двенадцать дней у вас есть.
- Хм… А если не решили? - пробасил Потапов.
- Надеюсь, что в таком случае вы вообще не попадёте в такую ситуацию. Ибо корабль-носитель никогда не сможет полететь в такую даль. И вот тут мы переходим к следующей теме нашей лекции о проблемах межзвёздной навигации.
Вениамин Зиновьевич встал со стула и на пару секунд остановился, задумчиво поглаживая свою небольшую бородку, а потом решительно выдохнул:
- Позволю себе немного отдалится от темы и порассуждать вот о чём. О наших знаниях в глобальном смысле этого слова.
Ещё немного помолчав, как бы собираясь с мыслями, лектор спросил:
- Что мы знаем? - он обвёл взглядом учеников.
- Гы! Много знаем! - хмыкнул Потапов, - Я, например, знаю, что Пашка только два раза может подтянуться на турнике!
- Ну, твою ж дивизию, Дюймовочка! - возмущённый Сазонов всем телом резко развернулся к другу и смешно замахнулся тонкой рукой, - Сколько можно повторять!? Не у всех от рождения мышцы гориллы, как у тебя! Я ещё накачаюсь!
По классу опять прокатилась волна смеха.
- Дюймовочка? - брови лектора удивлённо поднялись, и Вениамин Зиновьевич даже сделал несколько шагов в сторону парты, за которой сидел Потапов, чтобы лучше рассмотреть этого не по годам крупного парня. - А! Понял! Кличка от обратного… Забавная литота… Но Потапов прав! Это действительно знание. Не поспоришь. А вот как вам такое? Вы все знаете число пи, отношение длинны окружности к её диаметру, и что это трансцендентное иррациональное число с бесконечным количеством знаков после запятой. Так я у вас спрошу. А почему именно три четырнадцать и бесконечное число знаков далее, а не пять семнадцать с таким же количеством знаков после запятой?
Класс ещё тихонько шумел, обсуждая турники и горилл, но постепенно затих.
- Это фундаментальное свойство нашей вселенной. Постоянная величина, константа… - опасаясь новых провокаций со стороны лектора Сазонов произнёс эти слова немного с вопросительной интонацией.
- Да кто мы такие чтобы отвечать за всю вселенную!? - насмешливо спросил старичок. - А вдруг на другом конце бесконечной вселенной другая константа? Другие законы физики и математики?
- Ой, ну это уж совсем фантастика! Так можно вообще всё что угодно придумать! - Сазонов пренебрежительно покачал головой.
- Ну, учитывая, что бесконечность вселенной, на данном этапе развития человечества, тоже считается фундаментальным понятием, то попробуйте доказать мне обратное! - лектор торжествующе ткнул пальцем в Пашку. - А понятие константы и фундаментальности - это не ответ на вопрос почему. Это просто наша уловка объяснить не объяснимое. И это не знание, а умение. Постарайтесь понять эту разницу. Мы не знаем почему число пи такое, но тем не менее успешно применяем его и в математике, и в геометрии, и физике! То же самое с гравитацией. Мы понятия не имеем, что это такое, но даже наши предки использовали энергию падающей воды, чтобы крутились колёса мельниц. Сейчас мы филигранно считаем орбиты космических кораблей и траектории движения астероидов, но на самом деле понятия не имеем почему тела притягиваются к друг другу. Ну притягиваются и ладно! Так тут заведено. Мы не знаем, но умеем пользоваться. И это касается почти любого знания. Почему так легко получить тепло сжигая дрова, но нельзя так же легко получить холод? Почему одноимённые заряды отталкиваются, но ядро атома состоит из протонов, которые несмотря на одинаковый заряд сцепились так, что не разорвать? Почему свет одновременно и частица, и волна? Человеки очень изобретательны. Рано или поздно мы придумываем объяснения всему чему угодно. Но это не знание в чистом виде, а механизм, позволяющий нам пользоваться тем или иным свойством «Нашей», как утверждает Сазонов, Вселенной!
- Интересно… - пробормотал Потапов, - А как мне воспользоваться знанием про турник и Пашку?
Звонок заглушил смех в классе.
- Поскольку лекция рассчитана на два академически часа, продолжим после перемены. - с улыбкой сказал лектор, выключая проектор
© Laputa
Прокомментирую.
Автор не прав. Скорость, разумеется, существует. Если есть материальное тело - оно существует, а значит перемещается во Вселенной. Вселенная нелинейна - а значит к перемещению везде, в любой произвольно взятой точке маршрута можно получить производную. Производная будет характеристикой интенсивности перемещения в этой точке. Эта производная и есть скорость.
Дело тут в другом - скорость, как и неразрывно связанное с ней время, не существует как некая отдельная величина. Это характеристика - характеристика материального тела. Любое материальное тело характеризуется скоростью, временем и массой - этими параметрами оно наделяется при возникновении. Масса - характеристика количества материального тела, а скорость и время - характеристика его существования, т.е. перемещения материального тела во Вселенной.