Камни и физика

 Сидел я как-то на берегу океана и, так же как и все на берегу океана, маялся дурью. Бездельничать надоело и пришла мне на ум идея, а не заняться ли мне чем-нибудь полезным, настоящим. Подобного рода занятия иногда просто необходимы для просветления мозгов. Просто так кидать камни в воду надоело и мне захотелось кидать камни в воду не просто так, а с умом. Со всяким может случиться.
И тут меня осенило. Буду кидать в океан камни разного размера и замерять, как изменяется уровень воды в океане. Кажется до меня этим ещё никто не занимался. Я притащил откуда-то линейку и укрепил её в воде так, чтобы её конец с нанесёнными на неё делениями выступал из воды. Приготовления заняли немного времени. Я ходил по берегу и подбирал подходящие камни. Для такого случая я подбирал только самые красивые камни разной величины. Для чистоты эксперимента.
Наука, как известно требует терпения, особенно экспериментальная, поэтому я сконцентрировал внимание и принялся за дело. Это вам не стишки писать. Эксперимент не предвещал никаких сенсаций, но уже с самого начала результаты стали очень резко расходиться с моими ожиданиями. После каждого опущеного в воду камня, я смотрел на деления на линейке и от недоумения разводил руками. Уровень воды не менялся. Тогда я вынимал из воды предыдущий камень и опускал в воду другой-покрупнее. Последний камень я еле-еле донёс до воды. Менялись размеры камней, но уровень воды не менялся. Тогда я изменил условия опыта и стал погружать камни в воду, не вынимая предыдущих. Океан с полным безразличием взирал на мои усилия. После погружения последнего камня, я понял, что ждать изменения уровня воды не стоит. Поначалу это казалось странным, но только поначалу. Если я не могу заставить океан делать то, что я от него ожидаю, значит в этом есть какой-то физический смысл. Для того чтобы сделать выводы, я сел в позу мыслителя и задумался. Отсутствие результата тоже результат.
-Ещё какой!-воскликнул я вслух, отвечая на собственные мысли.
-Ты бы ещё с крыши камни кидал,-услышал я голос за спиной.
-Не мешайте ему. Он опыты ставит,-сказал другой голос.
Я оглянулся и увидел людей, которые внимательно следили за моими манипуляциями с камнями.
-Кто ж так опыты ставит...Бери свои камушки, поднимайся на башню и бросай их оттуда в своё удовольствие...И нечего засорять океан булыжниками.
И тут я вспомнил! Я вспомнил великого Галилея. Того самого основателя физики. Это его ставил мне в пример один из зрителей. Галилей тоже кидал что-то похожее на камни, только с башни. Кидать их в океан, он не додумался. Странно, что он не додумался, ведь это почти одно и то же. Он кидал камни с башни и замерял время их падения, а я кидаю камни в океан и замеряю насколько поднимется уровень воды в океане. Кинул в океан песчинку-уровень не поднялся, кинул камешек-не поднялся, кинул булыжник-тоже не поднялся. Делаем выводы. При погружении любых тел в океан, уровень воды в океане не меняется. Отличный вывод. У Галилея получилось очень похоже, а именно: при падении тел разной массы с одинаковой высоты время падения не меняется.
И тут я почувствовал себя если не Галилеем, то по крайней мере его лучшим учеником. Подумав хорошенько, я понял, что и мои выводы, и выводы Галилея можно обобщить. Получилось вполне экспериментально обоснованное обобщение, а именно: камни разной массы и разного размера брошеные куда угодно ничего не меняют.
Ого! Почти что постулат Эйнштейна из его теории относительности по грандиозности формулировки.
Некоторые из зрителей весело улыбались, поглядывая на меня. Чувствовалось, что им нравится представление. Видимо во всём этом было что-то смешное. Наверно, точно так же смеялись над великим Галилеем, когда он кидал свои камни с башни.
-Ничего смешного не вижу. Новое всегда начинается либо со смеха, либо с возмущений. Поначалу смеются, а потом плачут от восторга,-заметил я.
-А через сотню-другую лет снова смеются,-хихикнул кто-то.
-Не надо обобщать. Такое бывает не всегда. С моими выводами такого точно не случится,-ответил я.
-Разве может что-либо случиться с выводами, о которых никто никогда не узнает,-заметил этот весёлый скептик.
-Почему никто не узнает? Обратите внимание на то, что уровень воды в океане не поднимается, хотя количество камней в воде увеличивается. Следовательно, уровень воды в океане не зависит от количества и величины камней брошенных в океан. Практика является доказательством любой теории. Не так ли?
-Разумеется. Любая теория, даже самая ошибочная всегда имеет доказательства из практики. Иначе её не было бы.
-Так вот...У меня комар носа не подточит. Галилей на практике доказал, что все тела падают одинаково. Я же, пользуясь методикой Галилея, доказал, что при погружении на дно океана тел любых размеров уровень воды в океане не меняется. Против результатов эксперимента не попрёшь. Вы же не оспариваете результаты Галилея?
-Какой ты настырный. Тебе надо написать методическое пособие по созданию физических теорий. С такой тягой к истине, как у тебя, можно добиться грандиозных успехов в науке.
-Всему своё время,-ответил я осторожно.
-Это очень интересно. Судя по всему, вы открыли новый, неизвестный науке, закон природы. Это великолепно. Поздравляю вас. Вы наш будущий Эйнштейн. Если вы не будете останавливаться на достигнутом, то вполне можно создать какую-нибудь новую теорию. Попробуйте,- сказал один из зрителей.
Я и сам понимал грандиозность возможностей открывавшихся перед человечеством. Нужно только серьёзно и вдумчиво работать.
-Погодите,-воскликнул другой зритель.- Вы в своих опытах не учитываете некоторых факторов. Например, почему вы не учитываете испарение воды с поверхности? Почему вы пренебрегаете этим явлением? Кто вам разрешил? Вы сами себе разрешили? Вы, молодой человек, ещё не Эйнштейн, чтобы позволять себе такие вольности.
Выслушав умника, я съязвил:
-Вы ещё забыли про такое явление, как притяжение луны...Поймите, каждый опыт длится несколько секунд. Измерения уровня воды производятся в начале и в конце опыта. За эти несколько секунд испарением, а заодно и изменением притяжения луны можно пренебречь,- ответил я.
Я гордо взглянул на собеседника, будучи абсолютно уверенным в своей правоте. Но педант и не думал сдаваться.
-Как вы все любите всем пренебрегать. Не видя всего явления в целом по объективным причинам, вы умудряетесь пренебречь ещё и тем, что видите. Ещё до опыта, априори, приходится пренебрегать тем, что для вас недоступно; тем, что непонимаемо и неизмеряемо современной наукой; тем, о чём человечество вообще никогда не узнает. Но вам этого мало...Чепуха всё это,- вовлекал меня в полемику оппонент.
-Ничего не чепуха. Вы мне ничего не доказали. Ваши сомнения- это всего лишь недоказуемые размышления непризнанного философа. А у меня конкретные результаты. Против моих результатов ваши размышления не потянут, несмотря на всю их красоту...И почему вы решили, что есть что-то, о чём человечество никогда не узнает?- спросил я.
-Потому что во все времена будет что-то, чего человечество не знает. Это очевидно...Или вы думаете, что познание конечно и наступит момент, когда всё будет известно?- ответил оппонент.
В разговор включился ещё один зритель.
-Между прочим, когда я залезаю в ванну, уровень воды в ней увеличивается, а у вас в океане нет. У вас, должно быть, где-то ошибка,- вежливо заметил он.
Действительно, при погружении тела в ванну, уровень воды в ней увеличивается. Кажется, это ещё Архимед заметил. Почему же в океане подобного эффекта не наблюдается? Если взять один и тот же камень и погрузить его сначала в воду налитую в ванну, а потом в воду налитую в океан, то мы убедимся что уровень воды в ванне изменился, а уровень воды в океане не изменился.
-Вы правы,- ответил я.- Налицо парадокс. Я бы даже назвал этот необъяснимый феномен парадоксом емкостей. Что-то мне подсказывает, что здесь попахивает релятивизмом. Предположить, что с увеличением объёма ёмкости изменяются законы природы, я не могу. Законы природы неизменны. Если один и тот же закон действует по-разному в разных условиях, то это может значить только одно- он недостаточно точен и нуждается в релятивистской корректировке. Хорошо, что в своё время Эйнштейн сообразил ввести релятивистские добавки в законы природы. Пользуясь его методикой, я смогу выйти из щекотливого положения. Придётся создавать единую релятивистскую теорию, которая сможет объяснить оба случая. Никаких противоречий в рассматриваемых опытах на самом деле нет. Нужно исходить из этого предположения. Судя по всему, релятивистский эффект должен быть хорошо заметен в очень больших емкостях, а в относительно малых емкостях его невозможно заметить из-за огромной малости этого эффекта. Например, один кубический метр воды сильно не сожмёшь из-за малости объёма. Зато миллиард кубических километров воды можно сжать весьма значительно, даже несмотря на низкую сжимаемость воды. Возможно, именно поэтому камень, погружённый в ванну практически полностью вытесняет воду вверх, а камень погружённый в океан не может её вытеснить вверх, а всего лишь сжимает её. Если моё предположение верно, то в ванной уровень воды поднимется, а в океане этот подъём будет незаметен.
-Ну и в чём же здесь релятивистский эффект? Ваши рассуждения- чисто классические. Вот если бы вы предложили версию о том, что с увеличением объёма свойства воды меняются, тогда это было бы похоже на релятивистский эффект,- сказал мой оппонент.
-Вы не понимаете, что такое релятивизм. Это не новые законы природы. Это законы, которые действуют во всех случаях, это законы которым подчиняются все явления в любых масштабах, в любых ситуациях. По моим представлениям релятивизм в физике-это не какой-то физический эффект, это процесс познания, в котором нечто ранее считавшееся фундаментальным, основательным оказывается недостаточно точным, локальным и становится частью более общего,- ответил я.
-Так и скажите, что релятивизм в физике-это переход от масштаба к масштабу. Математическая модель, вполне сносно работавшая в данном масштабе при переходе к большему масштабу оказывается несостоятельной. Появляется необходимость в создании новой математической модели, которая обобщает ранее существовавшую.
-Меньший масштаб всегда является частным случаем большего масштаба,-подтвердил я.
-Наверно, всё это правильно, но ваши результаты противоречат общеизвестным фактам. Я не понимаю, как можно объединить в единую теорию и ваши результаты в океане и результаты полученные до вас в ванне.
Я задумался и после паузы ответил:
-Ну и что? Что-нибудь придумаем. У математиков много формул, с помощью которых можно достаточно точно описывать любые функциональные зависимости.
-Молодой человек, с помощью математики можно смоделировать всё что угодно, любые результаты.
-Ну вот видите. Какие-нибудь формулы обязательно подойдут. Это не проблема. У Эйнштейна тоже всё противоречило, а он вытащил из рукава формулы, которые сняли все противоречия. Он блестяще воспользовался формулами, которые объединили и классическую физику и созданную им. Он констатирует некие явления без объяснения их физического смысла. И ничего страшного. Я уж не говорю про введение в физику такого изумруда, как искривление пустоты.
-Причём здесь искривление пустоты?
-А вы пробовали искривлять пустоту? Я мысленно пробовал, но у меня ничего не получилось. Не за что ухватиться. Представьте себе, искривление есть, а того что искривляем нет. Гениальная догадка. Разве мог простой физик додуматься до такой великолепной суперабстракции.
-Не пойму, к чему вам эти эйнштейновские гениальные догадки. Создавайте свои. Одно другому не мешает.
Дальше я не стал с ним спорить, тем более что многое в его размышлениях было правдой. Методика Эйнштейна, которая помогла ему в создании теории искривлённой пустоты, поможет и мне.
Моя научная карьера только начиналась, многое ещё было впереди, а я уже достиг уровня одного из основателей физики Галилео Галилея, если судить по умению делать выводы. Судя по всему, недалёк тот день, когда я достигну уровня Эйнштейна. С моим-то умением делать выводы...Нужно только чаще тренироваться.
Я чувствовал себя, как дьяк посольского приказа Феофан, с орденом на груди и царской шапкой на голове. Размечтавшись, я не заметил, как наблюдавшие за моими опытами зрители, понемногу разошлись. Процедура перетаскивания камней в океан завершилась. Экспериментальные данные были собраны, выводы сделаны. Что с этими выводами делать дальше, никто кроме меня пока не знал.