Из этой формулы видно, что движение тела от­носительно подвижного наблюдателя сущест­венно зависит от соотношения скоростей. Если скорость наблюдателя меньше скорости тела, оно от него удаляется, если больше — приближается, и, наконец, если скорости на­блюдателя и двигающегося тела равны, то они относительно друг друга неподвижны.

Таким образом, формулы (2) и (3) легко поз­воляют нам определить график движения отно­сительно любых наблюдателей, подвижных или неподвижных, и это сразу снимает все неудоб­ства при описании относительного движения.

Во всех этих рассуждениях мы предполагали, что у всех наблюдателей время течет одинаково, т. е. часы идут совершенно синхронно, и их относительное движение не влияет на их ход. Если к формуле (3) добавить утверждение, что

t=t₁ (4)

т. е. что время у обоих наблюдателей одно и то же, то мы получим формулы, которые называ­ются преобразованиями Галилея. Галилео Галилей жил в XVII в. Он первым сфор­мулировал в классической механике принцип относительности движения.

Галилео Галилей.

У преобразований Галилея более глубокий смысл, чем это кажется на первый взгляд. Классическая механика утверждает, что эти формулы справедливы не только на Земле, но и во всей Вселенной. Следовательно, нужно предположить, что пространство обладает свой­ством однородности, т. е. оно всюду одинаково. Если эти формулы справедливы при движении в любом направлении — вверх, вниз, направо, налево и т. д.,— то пространство должно обла­дать и свойством изотропности, т. е. его свойства во всех направлениях одинаковы.

Образно говоря, для пространства не сущест­вует ни верха, ни низа, ни правого, ни левого направления. Именно этими качествами и на­деляет пространство классическая механика. Итак, изучая даже самое простое механиче­ское явление — прямолинейное и равномерное движение тела,— мы должны признать очень важные гипотезы, чтобы не запутаться в описа­нии движения относительно различных наблю­дателей. Время универсально (едино для всех), пространство однородно и изотропно, и во всей Вселенной справедливы преобразования Га­лилея.

НЕРАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Равномерное и прямолинейное движение редко встречается в природе. Если говорить точно, то на Земле его вовсе нет. И тем не менее первый закон Ньютона утверждает, что вся­кое тело сохраняет состояние покоя или пря­молинейного и равномерного движения, пока на это тело не подействует внешняя сила.

Правда, относительно покоящихся тел у нас не возникает никаких сомнений, потому что отно­сительно Земли многие тела действительно на­ходятся в состоянии покоя. Но зато они дви­жутся вместе с Землей. А что касается равно­мерного прямолинейного движения, то дело обстоит сложнее. Трудно в условиях Земли поставить эксперимент, в котором на тело не действовали бы внешние силы. Даже если иск­лючить все механические силы, то и тогда на любое материальное тело будет действовать притяжение Земли. Значит, на Земле нет тела, на которое не действовали бы силы. Тогда как же Ньютон мог сформулировать свой закон?

Во-первых, он заметил: чем слабее сила, действующая на тело, тем меньше изменяется его скорость. А во-вторых, на Земле все-таки существуют движения, очень близкие к равно­мерному и прямолинейному. Например, равно­мерное и прямолинейное движение парохода по гладкой поверхности озера.

Правда, на пароходе работают двигатели и на него действует тяговая сила винтов. Но эта сила всего лишь преодолевает трение паро­ходного корпуса о воду. Во время равномерно­го движения трение и тяга двигателей полно­стью уравновешиваются и пароход движется по инерции, равномерно и прямолинейно, в соответствии с первым законом Ньютона. То же можно сказать и о прямолинейном движе­нии автомобиля, поезда, самолета. Главное

25