Есть ли в этом мире что-нибудь проще трёх законов Ньютона?.. Первый, к примеру, утверждает: если футболист не коснётся мяча, то он так на поле и пролежит или же мимо него с постоянной скоростью и в прежнем направлении пролетит. Это закон инерции, вообще-то, Галилея, а не Ньютона. Второй закон: мяч получит большее ускорение в момент удара, если по нему сильнее пнуть, а сам мяч не будет намокшим от дождя, то есть тяжёлым. И третий: с какой силой футболист стукнет своей головой штангу ворот, с такой же силой и штанга стукнет его... Нет, ничего проще этих физических законов людям уже и не придумать.
Ньютона почитают гением. И можно подумать, что без него не было бы футбола. Однако почти никто из взрослых о существовании трёх фундаментальных законов механики уже и не помнит. Тогда, зачем и кому они нужны?
Во-первых, законы Ньютона нужны математикам, чтобы считать, считать и ещё раз считать. Они это любят, поэтому и договорились о существовании некой математической точки массой m, что и позволило им считать с умопомрачительной точностью и рассчитывать даже то, что невозможно себе представить. Например, "За время падения яблока Земля подпрыгивает навстречу ему в среднем на половину диаметра атомного ядра" (Википедия): мол, вы, олухи, этого просто не замечаете. Ни сколь не шучу. Правда, речь уже о законе всемирного тяготения и о том, что все тела на поверхности Земли и в ближнем космосе тяготеют к математической точке в центре её. Да, чтобы Земля смогла допрыгнуть до середины высоты яблони, вес яблока должен быть в точности равен весу Земли.
Во-вторых, они нужны учителям да преподам, чтобы учить, учить и ещё раз учить. Вот математики-то и учителя и называют Ньютона гением, придумавшего для них математическую физику, ведь без него и её - чем бы они занимались?; где работали?.. Вот то-то же.
А что мы имеем в итоге?.. А имеем мы, к примеру, такое "детское" изобретение человечества, как арбалет. И у кого-то вдруг возникло детское же желание увеличить начальную скорость полёта болта или стрелы, скажем, в 10 раз. Как помочь пацану?
Современные учителя физики решают эту задачу на раз, а вернее, на два, но тоже в уме. Во-первых, можно уменьшить вес стрелы или болта ("болт" - это стрела без оперения) ровно в десять раз. Во-вторых, можно увеличить усилие натяжения плеч арбалета в десять раз… Для этого достаточно знать а = F/m, то есть второй закон Ньютона, где: а - ускорение тела; F - приложенная к телу сила; m - масса самого тела.
Вам уже смешно?.. Но именно так предлагают решать задачку с арбалетом ваши учебники. Именно так её решил на физическом форуме кандидат ф-м наук под ником «Новичёк», и с ним все участники форума молча согласились. Более того, этот учОный ещё и посоветовал мне не задавать таких детских задачек на научных форумах. Очевидно, так же эту задачку решил бы и сам Ньютон, раз свою «а = F/m» он назвал законом.
От теории перейдём к практике. Если от реальных 50 г веса стрелы оставить 5, то начальная скорость стрелы - по математической формуле закона - увеличится с реальных 125 м/с до нереальных 1250. Это больше начальной скорости пули современной снайперской винтовки, но - теоретически - это же так просто! Если от реального натяжения в 100 кГ перейти к 1000, что тоже легко осуществимо (можно просто добавить ещё 9 таких же лучков и взводить их поочерёдно), то скорость облегчённой стрелы будет уже 12500 м/с. А это, ребятоньки, уже больше второй космической скорости, скорости убегания, у поверхности Земли. Ай, да Ньютон! Ай, да сукин сын! Из арбалета - по Луне... Но именно так "стреляет" формула второго закона Ньютона.
Математики отличаются от физиков тем, что всегда начинают считать, не успев не только подумать, но и прочитать условие. Да и думать-то тут физику нечего. Плечи современного арбалета работают на пределе упругих свойств или возможностей металла, поэтому о сколь-нибудь значительном увеличении скорости стрелы и речи быть не может. Скорость распрямления кончиков плеч арбалета при холостом выстреле больше скорости их распрямления при выстреле штатным болтом не более чем на 10%. Вот эти-то 12,5 м/с – это как раз та самая возможная прибавка начальной скорости болта, ради которой не стоит и мучиться.
Меня могут обвинить в том, что я привёл к примеру задачку не из того раздела: мол, она была оттуда, где говорится о законе Гука. Ну и что? Там тоже «деформация и реакция упругого тела пропорциональны приложенной силе». То есть и там та же линейная зависимость, не требующая для решения задач никаких извилин, а лишь навыков обращения с цифрами и общения с формулами.
Формулу второго закона Ньютона - a = F/m - можно назвать математическим законом кратности, ведь при кратных изменениях числителя или знаменателя в ней кратно изменяется и результат вычисления. Но как раз этой-то "кратности" и не существует в природе физических взаимодействий. И в этом каждый сможет легко убедиться, если пожелает это утверждение оспорить с помощью примеров из практики. А не по этому ли поводу Альберт Эйнштейн как-то сказал: «Законы математики, имеющие какое-либо отношение к реальному миру, ненадёжны; а надёжные математические законы не имеют отношения к реальному миру»?.. Впрочем, «Природа – это сочетание самых простых математических идей. Настоящее творческое начало присуще именно математике» - это тоже его слова...
Для физика верно только то, что работает; для математика верно всё то, что приводит к ответу, известному заранее. Формула Ньютона a = F/m не имеет отношения к реальному миру. Почему не имеет? А вот: a = F/m = am/m = a. Стало быть, ускорение по этой формуле вычислить невозможно. Что, впрочем, математиков ничуть не смущает.
Если физик говорит, что ускорение тела пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе этого тела, то он прав, конечно. Если же он при этом записывает сказанное в виде математической формулы и приступает к вычислениям, он перестаёт быть физиком. Почему? Потому что для физика должно существовать только то, что можно измерить, а не то, что можно сосчитать. Сосчитать то, чего нет, может каждый.
В современной теоретической (или математической) физике нет ни одной простой формулы (или закона) которая применялась бы для практических расчётов и работала на все сто.
