Квинтэссенция. Книга первая

Что же представляет собой первый закон Ньютона? Ответ может показаться неожиданным: первый закон Ньютона, по существу, не является независимым. Он возникает, как следствие второго закона, как его частный случай: если силы, действующие на предмет, равны нулю, то равно нулю и ускорение предмета — его скорость остается неизменной: постоянной или равной нулю.

Почему же Ньютон сформулировал этот закон так подробно: всякое тело продолжает пребывать в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние?

Уточним еще раз наш вопрос. Почему Ньютон придал частному случаю ранг закона и почему назвал именно его первым законом движения?

Некоторый считаю причиной то, что этот закон проще и от него легче перейти к более сложному второму закону движения.

С этим трудно согласиться, если принять во внимание постоянное стремление Ньютона к ясности и краткости. С этим нельзя согласиться и потому, что в первом законе движения ничего не говорится об ускорении.

Вероятно Ньютон хотел, следуя Галилею, вбить осиновый кол в наиболее важный догмат Аристотеля, сформулированный им в книге «Физика». Вот утверждение Аристотеля: «Движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекращает свое действие».

Первый закон Ньютона раз и навсегда опровергает этот догмат, тормозивший развитие науки в течение двух тысячелетий. Из первого закона со всей определенностью следует: если сила прекращает свое действие, то движение тела продолжается с неизменной скоростью, а неподвижное тело, не испытывающее действия сил, продолжает пребывать в неподвижности.

ГЛУБИННАЯ СУЩНОСТЬ

Первый закон Ньютона обычно называют законом инерции, но при этом редко кто вспоминает важный факт: стремящийся к точности и определенности Ньютон считает необходимым специально разъяснить сущность термина «сила инерции». Он делает это посредством другого термина, более полно и четко выражающего, с его точки зрения, одно из важнейших свойств материи. Этот термин — «врожденная сила материи».

Он пишет: «Врожденная сила материи есть присущая ей способность сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или прямолинейного движения».

Здесь слова «предоставлено самому себе» означают, что на него не действуют никакие силы.

Далее следует пояснение: «Эта сила всегда пропорциональна массе и если отличается от инерции массы, то разве только воззрением на нее. От инерции материи происходит, что всякое тело лишь с трудом выводится из своего покоя или движения. Поэтому «врожденная сила» могла бы быть весьма вразумительно названа «силой инерции». Эта сила проявляется телом единственно, когда другая сила, к нему приложенная, производит изменение в его состоянии».

Приведенное пояснение настолько лаконично, что требует комментария. Его первая фраза содержит две важных мысли. Первая определяет связь между врожденной силой материи и массой: «Эта сила всегда пропорциональна массе…», то есть не зависит от сорта вещества, а лишь от количественной характеристики — от массы материи. И далее, «врожденная сила материи» отличается от инерции массы «разве только воззрением на нее». Значит различие состоит не в существе, а в словесном выражении.

Обратите особое внимание на последнюю фразу. Сила инерции проявляется (возникает) только, когда к данному телу приложена другая сила, изменяющая его состояние. Эта «другая сила» может быть только силой, с которой другое тело действует на данное тело.

В соответствии с третьим законом Ньютона сила инерции данного тела равна силе, с которой на него действует другая сила. Причем сила инерции направлена «в другую сторону», равна действующей силе и приложена к телу, от которого исходит действующая сила.

Так Ньютон определил суть силы инерции, так он понимал ее природу и ее способность проявлять себя только при наличии другой силы, действующей на данное тело.

Пока тело «предоставлено самому себе» и «удерживает свое состояние покоя», сила инерции себя не проявляет. Она не проявляет себя тогда, когда тело «удерживает» состояние прямолинейного движения.

Здесь Ньютон делает огромный шаг вперед от вывода Галилея. Галилей, как мы помним, в своем заочном споре с Аристотелем пришел к выводу о том, что сила инерции поддерживает равномерное прямолинейное движение предмета, на который не действуют другие силы. Ньютон считает, что тело, «предоставленное самому себе, удерживает свое состояние покоя или прямолинейного движения». А сила инерции — это врожденная сила материи. Она «проявляется телом единственно тогда, когда другая сила, к нему приложенная, производит изменение в его состоянии».