Сцена мироздания

Продолжая тему, начатую в третьей главе («Что такое движение»), я разго­вариваю с одним девятиклассником о движении и си­стемах отсчета. Задаю ему вопросы:

 - В чем падают камни и пушинки?

 - В воздухе.

 - А если убрать воздух?

 - В пустоте.

 - А что такое пустота?

 - Пустота — это то, что остается, если убрать воздух.

 - Откуда убрать?

Мой собеседник запинается, морщит лоб, потом го­ворит:

 - Ну, из какого-нибудь места. Отовсюду-то не убе­решь...

 - Отлично! — говорю я.— Очень хорошо, что ты сказал «место». Объясни-ка мне теперь, что такое место.

Девятиклассник молчит. Он не знает, что такое ме­сто. А вы знаете?

Место — это часть пространства. Все, что происхо­дит, происходит где-то, в каком-то месте, в какой-то части пространства. Ну вот, теперь надо объяснять, что такое пространство.

Пока скажем очень неопределенно: пространство — вроде сцены, на которой разворачиваются все события, процессы, явления нашего мира. Вне сцены нет спектакля. Вне пространства вообще ничего нет.

Теперь — серьезнее.

Философы-материалисты говорят: пространство есть форма движения материи. Соглашаясь с этим положе­нием, физики прилагают его к своей науке. Для физика важно физическое и, в частности, механическое движе­ние. А его изучение, его отсчет возможны только пото­му, что в нашем мире существует то, что мы называем расстояниями. Расстояния — это основа физического пространства. И чтобы измерять их, отсчитывать с их помощью механическое движение, строятся простран­ственные системы отсчета...

Когда шел разговор о падении камней, размахах маятника, обращении планет, то всегда явно или не­явно учитывалась система пространственного отсчета этих событий. Они обязательно происходили где-то, на каких-то расстояниях от чего-то вполне конкретного: скажем, от пола, от Солнца, от Луны. Отсчеты расстоя­ний вошли во все формулы механики и теории тяготе­ния. Они-то и наполнили широкое философское пред­ставление пространства четким числовым содержанием, необходимым физику.

Пространство трехмерно. В системе отсчета оно вы­ражается тремя взаимно перпендикулярными измере­ниями— длиной, шириной и высотой. Это определило форму всех уравнений механики.

Однако фактом трехмерности не исчерпываются све­дения о пространстве, которыми хочет располагать физик. «Устройство» пространства надо знать глубже.

Разгадывая «сценарий» космического действия, в ко­тором актерами выступают атомы и звезды, Ньютон точно разметил места для событий всемирного спектак­ля. Никакой режиссер не будет объяснять актерам, куда идти и где стоять, если он не знает устройства сцены. Ведь в разных театрах сцены разные — прямые и изогнутые, с жесткими и гнущимися половицами, с вращающимся и неподвижным полом и т. д. Поэтому и Ньютон, этот режиссер мироздания, должен был что-то знать или хотя бы предполагать о «сцене» Вселенной — безграничном мировом трехмерном пространстве. Ска­жем, везде ли оно одинаково, изменяется ли с течением времени, движется ли как-нибудь?

Видимо, если пространство вращается (подобно вра­щающейся театральной сцене) или как-то ускоряется, сжимается, расширяется, все тела в нем подвержены силам инерции — летящие свободно копья сворачивают с прямого пути, ускоряются. Подобное пространство мож­но было бы «привязать» к неинерциальной системе от­счета.

Но в реальном мировом пространстве Ньютона сво­бодно брошенные тела, не подверженные действию сил, не ускоряются и не сворачивают с прямого пути.

Резонно допустить, что реальное пространство «при­вязано» к инерциальной системе отсчета. Той, что либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.