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

«Мифы о диетах. Наука о том, что мы едим» «Мифы о диетах. Наука о том, что мы едим»

Отрывок из книги Тима Спектора о диетах

N+1
Метод антижир Метод антижир

Как построить питание, чтобы наедаться, но не перебирать калорий?

Худеем правильно
Секс, любовь и тактильный контакт: как они связаны? Секс, любовь и тактильный контакт: как они связаны?

Прикосновения — особая форма общения

Psychologies
Не по статусу! Принцессы и принцы, которые сыграли свадьбу с простолюдинами Не по статусу! Принцессы и принцы, которые сыграли свадьбу с простолюдинами

Истории о неравных браках в монархических семьях

Cosmopolitan
Чем накормить маленького «гурмана»? Чем накормить маленького «гурмана»?

Далеко не каждая мама может сказать, что её ребёнок ест всё!

Здоровье
Проклятые экономики. Отрывок из книги Проклятые экономики. Отрывок из книги

Отрывок из книги Андрея Мовчана об экономических катастрофах

СНОБ
«Нельзя бухать, надо спать и заниматься спортом. Что тут гениального?»: российские предприниматели о советах Павла Дурова «Нельзя бухать, надо спать и заниматься спортом. Что тут гениального?»: российские предприниматели о советах Павла Дурова

Что российские предприниматели думают о принципах жизни Павла Дурова

Forbes
Baring Vostok и Аветисян заключили мировое соглашение: отпустят ли теперь Майкла Калви Baring Vostok и Аветисян заключили мировое соглашение: отпустят ли теперь Майкла Калви

Самый громкий корпоративный конфликт последних лет завершается соглашением

Forbes
Матильда Шнурова: «Мы обязательно разобьем этот стереотип» Матильда Шнурова: «Мы обязательно разобьем этот стереотип»

Главное лицо питерской гастрономии Матильда Шнурова открыла сразу три ресторана

Grazia
Пробы на жалкую роль Пробы на жалкую роль

Игорь Гулин о дневнике Юрия Нагибина как литературном проекте

Weekend
Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии

Огромный предок вомбата, гигантская черепаха, сумчатый лев и не только

Популярная механика
Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей

Обычные людоеды вполне себе реальны

Популярная механика
Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей

Высокий уровень агрессии объясняет, почему колонии этих грызунов многочисленны

N+1
Её первой любовью был капитан милиции и еще 9 фактов из жизни Алины Кабаевой Её первой любовью был капитан милиции и еще 9 фактов из жизни Алины Кабаевой

Судьба Алины Кабаевой, казалось, была предрешена с самого начала

Cosmopolitan

Как Кира Найтли сделала себе имя в кино

Cosmopolitan
С новой силой С новой силой

Интерьер квартиры с ярким авторским стилем дизайнера

SALON-Interior
Биоинженеры научились управлять стволовыми клетками РНК-интерференцией Биоинженеры научились управлять стволовыми клетками РНК-интерференцией

Для этого они создали липид-полимерные наночастицы, несущие siRNA

N+1
5 идей против осенней депрессии 5 идей против осенней депрессии

Все ближе подступает привычная сезонная хандра. Не поддавайся!

Лиза
Истории самых знаменитых заставок киностудий Истории самых знаменитых заставок киностудий

Откуда брались все эти горы, львы да серпы с молотами

Maxim
10 невероятных инопланетных бурь 10 невероятных инопланетных бурь

На других планетах дела с погодой обстоят куда как хуже

Популярная механика
Физики обнаружили в нитрате кобальта вывернутые закрученные магнитные зонтики Физики обнаружили в нитрате кобальта вывернутые закрученные магнитные зонтики

Экзотическое строение магнитной подсистемы в безводном нитрате кобальта

N+1
Найден материал, сверхчувствительный к свету: техника будущего Найден материал, сверхчувствительный к свету: техника будущего

Ученые Университета ИТМО обнаружили сверхчувствительный к свету материал

Популярная механика
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
«Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте» «Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте»

Какие банковские продукты и решения предпочитают премиальные клиенты банков?

РБК
«Тюрьма — это отражение нашего общества». Интервью с автором первой российской документалки на Netflix «Тюрьма — это отражение нашего общества». Интервью с автором первой российской документалки на Netflix

Ангелина Голикова сняла фильм о легендарном санкт-петербургском СИЗО «Кресты»

Forbes
DANYA #6 DANYA #6

Как 18-летний сирота из Оренбурга стал кумиром зумеров

Forbes
Место рождения Место рождения

Узнаем о корнях журнала и посещаем офис Hubert Burda Media

Лиза
Черные дыры могут действительно быть «кротовыми норами» Черные дыры могут действительно быть «кротовыми норами»

Согласно заявлению ученых, червоточины должны иметь особый спектр излучения

Популярная механика
Вода и потеря веса: сколько нужно ее пить, чтобы похудеть Вода и потеря веса: сколько нужно ее пить, чтобы похудеть

Все, что нужно знать о влиянии Н2О на процесс избавления от лишних кило

Playboy
Почему трудным детям не хватает поддержки старших Почему трудным детям не хватает поддержки старших

Порой трудным детям так не хватает поддержки старших

СНОБ
Открыть в приложении