Научные концепции, широко применявшиеся за рамками своих наук…
ФизикаОткрытия в области физики и применение физических эффектов и моделей в других областях деятельности
Метод числовой оси (ТРИЗ-название - Оператор РВС)
X
«… Вам может показаться, что все законы физики симметричны относительно любых изменений.
Чтобы Вы так не думали, я приведу несколько примеров.
Первый из них - изменение масштаба. Неверно, что если Вы построите одну установку, а затем другую, каждая деталь которой будет точным повторением соответствующей детали предыдущей установки и будет сделана из того же материала, но только в два раза крупнее, то она будет работать точно таким же образом, что и первая.
Те, кто уже привык иметь дело с атомами, знают об этом, так как если я уменьшу установку в десять миллиардов раз, то на неё придётся около пяти атомов, а из пяти атомов не сделаешь, например, станка. Совершенно очевидно, что так сильно мы не можем менять масштаб. Но это было ясно и до того, как начала проясняться атомарная картина мира.
Возможно, Вы время от времени обращали внимание на статьи в газетах, в которых говорится, что кто-то построил собор из спичек - многоэтажный, гораздо более готический, чем самый готический из соборов, и такой изящный и т. д. Почему же мы никогда не строим таких же настоящих соборов из огромных брёвен, с той же степенью изящества, с тем же вкусом к деталям? Ответ таков - если бы Вы построили такой собор, то он оказался бы настолько высоким и тяжёлым, что рухнул бы. Да! Ведь мы забыли, что, сравнивая две вещи, нужно менять всё, что входит в систему!
На маленький собор действуют силы притяжения Земли, так что для сравнения необходимо, чтобы на большой собор действовали силы Земли, увеличенной в нужное число раз. Это ещё хуже. Земля больших размеров будет ещё сильнее притягивать, а тогда Ваши балки и подавно сломаются.
Тот факт, что законы физики не остаются неизменными при изменении масштаба, впервые был обнаружен Галилеем. Рассуждая о прочности костей и балок, он приводит такие соображения.
Если Вам требуются кости для более крупного животного, которое, скажем, в два раза выше, толще и длиннее нормального, то вес этого животного увеличится в восемь раз, и, следовательно, Вам нужны кости, которые выдерживали бы восьмикратную нагрузку. Но прочность кости зависит от размеров её поперечин сечения, а поэтому если Вы увеличите все кости по сравнению с прежним в два раза, то их поперечное сечение увеличится лишь в четыре раза, и, следовательно, они смогут выдерживать лишь четырёхкратную нагрузку В его книге «Диалог о двух новых науках» Вы найдёте рисунки воображаемых гостей гигантской собаки совершенно других пропорций.
Мне кажется, Галилей считал, что открытие этого факта несимметричности законов природы относительно изменения масштаба не менее важно, чем открытые им законы движения, и именно поэтому он включил и то и другое в свою книгу «Диалог о двух новых науках».
Вот ещё один пример асимметрии закона физики. Если Вы вращаетесь с постоянной угловой скоростью в космическом корабле, то неправильно было бы утверждать, что Вы этого не заметите. Напротив. У Вас начнётся головокружение, Появятся и другие признаки: все предметы будут отброшены к стенам центробежной силой (называйте её, как хотите - я надеюсь, что в этой аудитории нет преподавателей физики для первокурсников, которые захотели бы поправить меня). Определить, что Земля вращается, можно при помощи маятника или гироскопа, и Вы, возможно, слышали, что в различных обсерваториях и музеях имеются маятники Фуко, которые служат для доказательства факта вращения Земли без наблюдения за звездами. Мы можем, не выглядывая наружу, сказать, что мы вращаемся с постоянной угловой скоростью на Земле, потому что при таком движении законы физики не остаются неизменными».
Ричард Фейнман, Характер физических законов, М., «Наука», 1987 г., с. 82-84.
