О законах Ньютона и трёхмерности

     — ...погодите, погодите! Вы что же, решили заняться ниспровержением основ науки? Чем же вам Ньютон не угодил?
     — Бог с вами, какое ниспровержение! Всего лишь предлагаю взглянуть чуть по-новому на известные формулы.
     — И в чём новизна, позвольте спросить?
     — Да, вообще-то, и новизны особой нет, одни досужие разговоры, не более того. Возьмём хотя бы Второй закон Ньютона... «В результате приложения к телу силы оно будет двигаться в направлении действия этой силы с ускорением, прямо пропорциональным её величине и обратно пропорциональным своей массе». Есть ещё закон сохранения импульса, закон Всемирного тяготения... Однако не надо забывать, что они выведены исключительно на основе экспериментальных данных, при существующей на тот момент точности измерений.
     — И что? Полагаете, современные точные приборы смогут их опровергнуть?
     — Это вряд ли. Хотя кто знает? Дело, собственно, в чём... Быть может, эти зависимости должны описываться более сложными формулами, содержать какие-то дополнительные члены. Например, массу в n-ной степени, но с очень маленьким коэффициентом. И не только вторую производную по времени, чем является ускорение, но и производные более высоких порядков.
     Или возьмём закон Всемирного тяготения. Есть теории, согласно которым гравитационная постоянная вовсе таковой не является, а зависит от масс взаимодействующих объектов. Но этот эффект проявляется только при очень больших величинах. Опять же: согласно ему, сила тяготения пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния. Это тоже было установлено экспериментально для довольно узкого диапазона параметров. Я не имею здесь в виду релятивистские коэффициенты Эйнштейна; речь о возможном существовании других членов, влияние которых могло бы сказаться лишь при огромных массах и расстояниях. И это не говоря о том, что могут оказаться неучтёнными пока не известные науке факторы.
     А отсюда, между прочим, вопрос: так называемая «скрытая масса» — существует ли она на самом деле? Или это прямое следствие неточности формул, используемых нами при расчётах?
     И такие вопросы можно поставить не только касательно законов механики, но и в отношении всех остальных, полученных опытным путём. Да и если снова вернуться к Ньютону... Что гласит его Первый закон? «В отсутствии внешнего воздействия тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения». Всё, казалось бы, верно и отвечает нашим бытовым наблюдениям. Если б не одна закавыка: никакого прямолинейного и равномерного движения в природе реально не встречается. Нет в природе прямых путей в строгом физико-математическом смысле! Я не имею в виду очевидное — обычные повороты и даже учёт рельефа. Всё зависит исключительно от выбранной системы координат и масштаба рассмотрения. При достаточно большой протяжённости пути прямолинейность исчезнет, придётся учитывать кривизну земной поверхности. И то же самое будет наблюдаться повсюду — хоть в микромире, хоть в космосе.
     — Ну с Землёй, положим, всё ясно, а космос-то тут причём?
     — Да при том же. Все объекты движутся прямолинейно только в пределах наших допущений. На самом же деле они вращаются по орбитам вокруг других объектов. Спутники — вокруг Земли, планеты — вокруг Солнца, Солнце и остальные звёзды — вокруг центра Галактики. Галактики сами постоянно видоизменяются и тоже не стоят на месте... На практике в расчётах мы обычно пренебрегаем этой кривизной из-за её огромного радиуса.
     Поэтому термин «поступательное движение» весьма условен — в иной системе отсчёта это будет более сложное движение, с обязательной вращательной составляющей.
     Тут, правда, есть ещё пара интересных моментов. Если рассматривать движение по прямой, это означает, что мы можем двигаться вдоль неё бесконечно. Но ведь и по окружности мы тоже будем двигаться бесконечно! Разница лишь в том, что рано или поздно вернёмся в исходную точку. Только, учитывая невообразимо огромный радиус, вряд ли сможем этого дождаться.
     А есть ещё спираль — результат скрещивания прямой и окружности. И именно эта линия крайне распространена в природе — начиная от всем известных форм морских раковин и улиток и до расположения звёзд в галактиках.
     Второй момент — колебания. Если сравнить формулы простейших линейных колебаний и движения по окружности, они в точности совпадают — это обычная синусоида. И тут вопрос: а всегда ли принимаемое нами за линейные колебания является ими? Например, частота света и остальных электромагнитных колебаний. Быть может, на самом деле имеет место вращение некой частицы? И наши детекторы регистрируют сигнал, который мы лишь интерпретируем как линейные колебания. При этом за кадром остаётся следующий вопрос: так что же колеблется или вращается? Что за субстанция? Увы, ни Ньютон, ни его последователи за века так на него и не ответили.
     Вернёмся к так называемому прямолинейному равномерному движению. Вы же наверняка видели снимки спиральных галактик. А никогда не задавались вопросом, почему они имеют именно такую форму? Ведь, по идее, звёздное вещество, выброшенное с колоссальной скоростью, должно разлетаться по прямой. А раз этого не происходит, значит, оно чем-то тормозится. В данном случае объяснение может быть довольно простым: это следствие гравитационного взаимодействия с остальной массой вещества галактики. Выброшенное вещество постепенно теряет скорость, но в то же время из центра галактики происходит выброс всё новых порций. При этом сам центр ещё и вращается, то есть постоянно изменяет направление выброса. Так и формируется спиралеобразная конструкция. Откуда берётся это вещество и почему оно разлетается, здесь не обсуждаем, это отдельная тема. Гипотез на сей счёт немало, есть весьма интересные...
     — А что бы вы сказали о многомерности? Согласно некоторым теориям, в нашем мире измерений гораздо больше трёх, чуть ли не до одиннадцати.
     — Я здесь исхожу не из физических теорий, а из геометрии и обычной бытовой логики. В моём представлении через точку в пространстве можно провести лишь три взаимно перпендикулярные прямые. Как сюда втиснуть ещё что-то, ума не приложу. Разве что пофантазировать на тему фракталов, когда каждое очередное трёхмерное пространство появляется как «отросток» на материнском. Примерно так же, как это происходит с побегами кактуса.
     Но, строго говоря, всеобщая трёхмерность при этом не меняется. Другое дело, что обычно удобнее рассматривать внутренние пространственные координаты. Мы же, когда рассматриваем движение вдоль поверхности Земли и даже в околоземном пространстве, не используем систему координат с центром в Солнце. Так и тут: внутри области используем систему из трёх координат, а в качестве дополнительной координаты при необходимости может выступать место сопряжения нашего пространства с «материнской» структурой...
     — Действительно, фантазии...
     — Если пофантазировать дальше, можно предположить, что и число «три» неспроста столь часто встречается в мифах и сказках. Быть может, это своеобразное отражение свойств нашего трёхмерного мира...
     А ещё по какому-то странному совпадению самые известные в математике числа — "пи" и "е" — тоже совсем неподалёку от тройки, одно чуть больше, другое чуть меньше.
     Что бы я ещё добавил... Любая система счисления неизбежно отталкивается от натурального ряда чисел, поскольку начинается с простейших подсчётов. Десятичная, а до того в Древнем Риме — пятеричная, возникли вследствие анатомических особенностей пятипалой человеческой руки. Изредка рождаются люди с шестью пальцами, но количество их ничтожно и никак не могло повлиять на ситуацию. А жаль, двенадцатеричная система была бы несравненно удобнее.
     Число "пи" в нашей десятичной системе счисления равно 3,14159 и так далее и представляет собой бесконечную непериодическую дробь. Так вот, чтобы закончить с фантазиями... Быть может, не абстрактно-математически, а с физической стороны когда-нибудь окажется, что "пи" — конечная дробь и это число можно будет вычислить до последнего знака. Такое случится, если допустить, что познание мироустройства дойдёт до самого первичного уровня, до самых мельчайших с геометрической точки зрения частичек, из которых состоит материя. Теоретическую окружность мы можем наблюдать, например, в виде траектории движения, а физическую окружность никогда не получим и будем только приближаться к ней, составляя из всё большего количества невообразимо малых элементов...


     XII.2015...XII.2017