§ 6. ДИНАМИКА. ЗАКОН ИНЕРЦИИ

Теперь, вооружившись предварительными сведениями, обратимся к вопросу, с которого мы начали: как силы вызывают движение?

Простейшим является случай, когда силы вообще отсутствуют. При этом покоящееся тело, несомненно, не придет в движение. Уже древние установили этот факт; более Того, они верили, что верно и обратное, т. е. что если существует движение, то должны существовать и силы, поддерживающие его. Эта точка зрения сразу приводит к трудностям, если задаться вопросом, почему брошенный камень или стрела продолжают двигаться после того, как они были выпущены из руки. Ясно, что именно рука привела их в состояние движения, но ее воздействие закончилось, как только движение началось. Древние мыслители испытали много затруднений, пытаясь уяснить, какие силы действительно поддерживают движение брошенного камня.

Галилей первым встал на правильную точку зрения. Он заметил ошибочность убеждения в том, что сила должна присутствовать везде, где существует движение. Наоборот, следовало задаться вопросом, какое количественное свойство движения находится в правильном соотношении с силой — будь это положение движущегося тела, его скорость, его ускорение, или какая-либо сложная величина, зависящая от всех этих параметров. Никакие умозрительные рассуждения не помогут нам извлечь ответ на этот вопрос из философии. Здесь нужно обратиться

непосредственно к природе. Ответ, который дает природа, состоит в том, что влияние силы проявляется в изменениях скорости; для поддержания же движения, при котором величина и направление скорости остаются неизменными, не требуется присутствия сил. И наоборот, где отсутствуют силы, там величина и направление скорости остаются неизменными: покоящееся тело сохраняет состояние покоя, движущееся равномерно и прямолинейно — продолжает двигаться равномерно и прямолинейно.

Этот закон инерции (или неизменности), безусловно, не так очевиден, как могло бы показаться по его простой формулировке. Наш опыт не дает нам примеров тел, которые действительно отделены от среды постоянных внешних влияний; пытаясь представить себе, как они движутся с постоянной скоростью по своим уединенным прямолинейным траекториям в астрономическом пространстве, мы сразу сталкиваемся с вопросом о том, что такое абсолютно прямая траектория в абсолютно покоящемся пространстве — понятия, с которыми нам предстоит иметь дело несколько позднее. В настоящий же момент будем понимать закон инерции в том ограниченном смысле, какой имел в виду Галилей.

Представим себе гладкий, строго горизонтальный стол, на котором покоится гладкий шар. Он прижат к столу силой его собственного веса. Очевидно, не существует силы, действующей на него в горизонтальном направлении, иначе он не оставался бы в покое ни в одной точке стола.

Но если теперь придать шару скорость, он будет продолжать двигаться по прямой линии, лишь немного теряя скорость. Это замедление Галилей понял как вторичный эффект, который следует приписать трению о стол и воздух, даже если силы трения невозможно обнаружить теми статическими методами, с которых мы начали. Именно эта интуиция, которая правильно отделяет то, что существенно в явлении, от второстепенных эффектов, и характеризует великого ученого.

Закон инерции, безусловно, не ограничивается случаем движения на столе. Было установлено, что в отсутствие сил скорость остается постоянной по направлению и по величине.

Поэтому силы всегда ассоциируются с изменением скорости — ускорением. Каким образом они связаны с ускорением, может решить только эксперимент.