Лъчезар Томов
Редактор: Диана Върголомова
„Атомът на химика сега е реалност; но това не означава, че сме на път да достигнем до крайните елементи на материята. Когато Демокрит изобретил атомите, той ги считал за абсолютно неделими елементи, отвъд които няма какво да се търси. Това означава това на гръцки и именно поради тази причина той ги е изобретил. Той не искал повече мистерии отвъд атома. Следователно атомът на химика не би му доставил никакво удовлетворение; защото този атом в никакъв случай не е неделим; той не е истински елемент; той не е свободен от мистерия; този атом е свят. Демокрит би си помислил, че след като е приел такава болка, за да го открие, ние не сме по – напред, отколкото в началото. Тези философи никога не са удовлетворени.“
Анри Поанкаре,
За материята и етера
Когато започнат да изучават физика в седми клас, у децата започват да изникват въпроси. У някои от тях въпросите изникват още в шести клас, по „Човек и природа“. Там е описан свободният полет на парашутист, който щом отвори парашута си, спира да лети ускорително към земята, а започва да пада плавно и с постоянна скорост. В учебника е описано, че силата на тежестта се уравновесява от силата, с която въздухът избутва парашута нагоре. У любознателния ученик може да възникне въпросът -Ако силите са уравновесени, защо парашутистът продължава да се движи към Земята? Може би не са уравновесени? – На това учителят би могъл да възрази, че ако силите не са уравновесени, парашутистът би продължил да лети с ускорение – с все по-голяма скорост надолу. За някои ученици този отговор ще е достатъчен, така, както атомът е бил достатъчен за Демокрит. За други, въпросът остава неразрешен. Това са бъдещите учени и изследователи. Те чувстват, че това обяснение е непълно. При уравновесени сили няма причина за движение, а при неуравновесени сили няма причина за равномерно движение. Ако търсят достатъчно упорито, ще открият принципите на механиката на Нютон. Първият от тях гласи: Всяко тяло запазва състоянието си на покой, или равномерно праволинейно движение, когато не му действат външни сили. Парашутистът пада с постоянна скорост, защото се е движил преди силите да се уравновесят и продължава по инерция. Учениците могат интуитивно да възприемат този принцип за случая на парашутиста, тъй като неговите сили са уравновесени, те чувстват, че това е практически същото, както, когато тези сили отсъстват. Физиката започва от сетивата и преминава през здравия разум, а когато той се изчерпи, тя се опира на математиката (в случая векторен анализ). Защото физиката ще продължи да изненадва ученика по целия му дълъг път от прогимназията до края на научната работа, ако той избере този път. Но дори и да не го избере, ученикът ще започне да разбира, че явленията в природата имат причини, които на свой ред имат причини в една верига без видим край.
„Ние приемаме видимото, но не приемаме, че то е такова, каквото е. Чувстваме, че огънят гори, но се въздържаме да изкажем мнението, че природата му е гореща. … Ние само поддържаме мнението,че лежащото в основата на явленията е неясно за нас. Защото, когато казваме, че статуята има изпъкналости, ние изясняваме видимото; но когато казваме, че тя няма изпъкналости, ние не говорим за видимото, а за нещо друго“
Диоген Лаерций,
Животът на философите
Превод: Тодор Томов
В цитирания пасаж от Диоген Лаерций, скептиците, последователи на Пирон обясняват същността на науките, опиращи се на експеримента – това е като опит да разбереш какво има в заключена стая, взирайки се през ключалката и през процепи между дъските – всеки път виждаш нещо различно и се опитваш да си представиш цялата стая и нейното съдържание. Със събирането на данни отхвърляш все повече и повече хипотези какво може да има, но никога не можеш да си сигурен, че знаеш, така, както би узнал, ако беше вътре в стаята. Това казват скептиците, когато пишат, че когато изясняваме, че статуята няма изпъкналости, ние говорим за невидимото. Отхвърлянето на това, което липсва, не ни подсказва нищо, за това, което е вътре, защото има безкрайно множество от неща, които биха могли да са вътре. Същото е търсенето на законите на природата от страна на физиката – постоянната замяна на една теория с друга, по-добра, с по-широк обхват от явления и по-точна. Така теорията за гравитацията на Айнщайн заменя тази на Нютон. Разликата с всички други експериментални науки е, че във физиката новите теории включват старите в себе си като частни случаи, наследяват ги и ги разширяват, но не ги отхвърлят. НАСА използва Нютоновата теория и до ден-днешен, а добавя корекции от тази на Айнщайн при необходимост, както за геостационарните сателити, когато скоростите на движение са много големи. Тогава по-простата теория на Нютон престава да е добро приближение към реалността и трябва да се отчита увеличението на масата на тялото с неговата скорост и различната скорост, с която времето тече на повърхността на Земята и в орбита. Същото е с електромагнетизма на Максуел и квантовата механика – първата теория води до откриването на радиовълните, до явления, които не бихме могли да открием чрез експерименти, също както и общата теория на относителността на Айнщайн предсказва гравитационните вълни, твърде слаби, за да бъдат засечени, ако не ги търсим съзнателно. Втората теория обяснява всичко онова, което електромагнетизмът не успява – защо ултравиолетовата светлина предизвиква електрически ток при осветяване на проводника, а дори десет пъти по-силна червена светлина не може. Обяснява защо материята е устойчива, защо изобщо има атоми. Тук отново електромагнетизмът на Максуел е частен случай на новата теория. И частици и вълни. Голямата дилема как да съвместим тези две противоречащи си представи за светлината, Нилс Бор обобщава с поговорката за двата вида истина:
Към първия вид принадлежат твърдения, които са толкова прости и ясни, че обратното твърдение очевидно не може да бъде защитавано. Другият вид, т.нар. „дълбоки истини“, са твърдения, за които обратното твърдение също съдържа дълбока истина.
Противоположностите се допълват (Contraria sunt complementa) – това Нилс Бор избира за свое мото, когато го посвещават в рицарски сан от краля на Дания:
И ако трябва да кажа, коя е най-голямата изненада на физиката, то това, е, че тя съвместява противоречиви за ума идеи. С това тя надхвърля границите на нашето логическо разбиране за света, отвъд които се простира безкрайното познание, пораждащо противоречията, които се опитваме да разрешим в продължение на хилядолетия. Частица или вълна? Отговорът е „Да“.
Част от Специалния брой: „С какво ви изненадва физиката“/>>
Всички есета може да видите в самия брой.
