Отрывок из книги физика Грегори Гбура о важности механики падения кошек

N+1Культура

«Загадка падающей кошки и фундаментальная физика»

Врожденная способность падающих кошек приземляться на лапы занимает ученых уже очень долгое время. Первая исследовательская работа на эту тему была опубликована в 1700 году. В книге «Загадка падающей кошки и фундаментальная физика» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Натальей Лисовой, физик Грегори Гбур показывает, как попытки понять механику падения кошек помогли научным изысканиям в математики, физике, физиологии, неврологии, космической биологии и даже оказали влияние на робототехнику. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, какую роль открытия Альберта Эйнштейна сыграли в поиске ответа на вопрос о падающих кошках.

Кошачий рефлекс переворачивания

 

Сделанные Мареем фотографии падающей кошки потрясли физиков и вынудили их заново осмыслить давние предубеждения о том, как объекты движутся и поворачиваются в пространстве. Но это было пустяком в сравнении с тем поистине сейсмическим шоком, который потряс все ученое сообщество в 1905 г. и навсегда изменил наши представления о физике. В этом году никому не известный служащий патентного ведомства по имени Альберт Эйнштейн опубликовал в немецком журнале «Анналы физики» (Annalen der Physik) три статьи, каждой из которых суждено было заложить фундамент для новой отрасли физики. Это трио статей сегодня часто называют статьями annus mirabilis (чудесного года).

Первая из этих статей — «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» — вышла 9 июня. В ней Эйнштейн попытался объяснить так называемый фотоэлектрический эффект: почему под действием света, падающего на металлическую пластинку, может возникать испускание этой пластинкой электронов. Эйнштейн утверждал, что данный эффект возможно объяснить только при условии, что свет будет рассматриваться как поток частиц, несмотря на то что к тому времени уже было продемонстрировано, что свет ведет себя как волна. Сегодня корпускулярно-волновой дуализм — один из фундаментальных аспектов квантовой физики. В 1921 г. за работу над этой проблемой Эйнштейну предстояло получить Нобелевскую премию по физике.

Вторая из статей 1905 г. — «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярнокинетической теорией теплоты» — появилась 18 июля и объяснила феномен броуновского движения — случайного, на первый взгляд, метания мелких частиц в горячей воде. Эйнштейн показал, что это забавное движение можно объяснить как результат столкновений между частицами и окружающими их неразличимыми глазом молекулами воды. Такое объяснение привело к окончательному подтверждению того факта, что вещество состоит из отдельных атомов и молекул; как ни удивительно, сомнения в этом были еще живы даже в начале XX в.

Третья из Эйнштейновых статей 1905 г. — «К электродинамике движущихся тел» — вышла 26 сентября. Это самая знаменитая из трех статей, поскольку именно она стала первым заявлением специальной теории относительности Эйнштейна, которой суждено было кардинально изменить наши представления о пространстве и времени. Чтобы получить представление о значимости этой работы, нам потребуется небольшое введение.

Одним из главных принципов физики, восходящим еще к Галилео Галилею, является принцип относительности, который можно сформулировать очень просто: «Законы физики одинаковы для любого наблюдателя, независимо от движения этого наблюдателя». В работе 1632 г. «Диалог о двух главнейших системах мира» Галилей объясняет его таким образом:

Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля и запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в подставленный сосуд, и вам, бросая какойнибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; и если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у нас не возникает никакого сомнения в том, что, пока корабль стоит неподвижно, все должно происходить именно так. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. Прыгая, вы переместитесь по полу на то же расстояние, что и раньше, и не будете делать бóльших прыжков в сторону кормы, чем в сторону носа на том основании, что корабль быстро движется, хотя за то время, как вы будете в воздухе, пол под вами будет двигаться в сторону, противоположную вашему прыжку, и, бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Путешествие на выходные: что посмотреть в Калининграде и рядом с ним Путешествие на выходные: что посмотреть в Калининграде и рядом с ним

Главные локации, наверное, самого европейского города России

Esquire
6 приложений и расширений, помогающих сфокусироваться (успевай больше) 6 приложений и расширений, помогающих сфокусироваться (успевай больше)

Лучшие друзья в борьбе за повышение продуктивности

Playboy
Железные леди. Как IT-компании и интернет-технологии становятся социальным лифтом для женщин Железные леди. Как IT-компании и интернет-технологии становятся социальным лифтом для женщин

Forbes Woman поговорил с женщинами, сделавшими карьеру в IT

Forbes
Великолепная семерка: самые полезные маски для волос по версии Cosmo Великолепная семерка: самые полезные маски для волос по версии Cosmo

Разбираемся, зачем нужны маски для волос, как их выбирать и использовать

Cosmopolitan
Нина Шацкая: «Я очень долго стучалась в закрытые двери» Нина Шацкая: «Я очень долго стучалась в закрытые двери»

Нина Шацкая — о своем опыте участия в конкурсах, пении и музыкальной карьере

Караван историй
Квантовый переход Квантовый переход

Внутренняя трансформация — процесс непростой и болезненный

Yoga Journal
«Большинство сотрудников не задумываются о том, что их мессенджеры контролируют»: как в России сливают конфиденциальную информацию и что за это бывает «Большинство сотрудников не задумываются о том, что их мессенджеры контролируют»: как в России сливают конфиденциальную информацию и что за это бывает

Как сотрудники сливают конфиденциальную информацию конкурентам и мошенникам

Forbes
15 мыслей Вахтанга Кикабидзе 15 мыслей Вахтанга Кикабидзе

Вахтанг Кикабидзе — о том, зачем продолжает выступать

GQ
Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно

Полный гид по всем способам осветления волос!

Cosmopolitan
Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе

Во все времена существовали волны изменения длины тела

Популярная механика
8 фильмов об Италии 8 фильмов об Италии

Классические и современные фильмы, передающие дух Италии

GQ
Стыдное удовольствие: как резиновые клоги уз «уродливых» становятся модными Стыдное удовольствие: как резиновые клоги уз «уродливых» становятся модными

Как неказистые клоги перешли из категории ugly shoes в разряд модных

Esquire
Двойная жизнь отца моего ребенка Двойная жизнь отца моего ребенка

Пережить обман близкого человека и остаться живой

Psychologies
Сериал «Птица доброго Господа»: Джон Браун – одна из лучших ролей Итана Хоука Сериал «Птица доброго Господа»: Джон Браун – одна из лучших ролей Итана Хоука

Итак Хоук играет настоящего психопата, абсурдного и религиозного фанатика

GQ
Самые известные Лизы XXI века Самые известные Лизы XXI века

К 25-летию журнала «Лиза» вспоминает известных современниц, носящих это имя

Лиза
С упорством трактора С упорством трактора

Металлургия занимает одно из главных мест в российской экономике

РБК
Гестоз при беременности: причины и профилактика Гестоз при беременности: причины и профилактика

Гестоз при беременности требует обязательной медицинской помощи

9 месяцев
Осенняя бессонница: что делать, чтобы быстро уснуть Осенняя бессонница: что делать, чтобы быстро уснуть

Осенью днем мы все время хотим спать, а ночью не можем заснуть

Cosmopolitan
15 фактов о «Криминальном чтиве» 15 фактов о «Криминальном чтиве»

Изучаем «Криминальное чтиво» изнутри

Maxim
Сроки нерестовой миграции чавычи связали с единственным генетическим участком Сроки нерестовой миграции чавычи связали с единственным генетическим участком

Весеннюю и осеннюю чавычу все-таки нельзя называть разными видами

N+1
Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур

Почему, говоря о поэзии, мы так или иначе затрагиваем тему возраста?

СНОБ
Ты же девочка! Алина Фаркаш о том, как дискриминируют женщин, не замечая этого Ты же девочка! Алина Фаркаш о том, как дискриминируют женщин, не замечая этого

Как общество дискриминирует женщин и девочек

Cosmopolitan
Звуки страха — фрукты и овощи за кадром ужастиков Звуки страха — фрукты и овощи за кадром ужастиков

Для создания страшных звуков в фильмах ужасов используются лук и помидоры

Популярная механика
Starlite: загадочный материал, рецепт которого был унесен в могилу Starlite: загадочный материал, рецепт которого был унесен в могилу

Создатель Starlite скончался, так и не раскрыв секретную рецептуру материала

Популярная механика
Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес

Voyager перевернул представления человечества о его родной Солнечной системе

Популярная механика
Три случая, когда исход сражения решила какая-то ерунда Три случая, когда исход сражения решила какая-то ерунда

Порой наш мир менялся из-за каких-то там гвоздей и комков грязи

Maxim
Германия Германия

Воспоминания о нации

kiozk originals
Самолет-амбиция Говарда Хьюза: самая большая летающая лодка Самолет-амбиция Говарда Хьюза: самая большая летающая лодка

Авиаконструктор Говард Хьюз и его гигантский самолет, все еще не имеющий равных

Популярная механика
Варвара Шмыкова — об экоотношении к себе и кастингах через Instagram Варвара Шмыкова — об экоотношении к себе и кастингах через Instagram

Актриса Варвара Шмыкова о борьбе с хейтом и искренности

РБК
Пирамида стройности Пирамида стройности

Средиземноморская диета — самая сытная и безопасная

Худеем правильно
Открыть в приложении