Можно ли отличить движение от покоя?

Более того, можно утверждать, что в природе не существует покоя. Даже если тело находится в состоянии покоя в какой-либо системе отсчета, то в другой системе отсчета, движущейся относительно неё, это тело находится в состоянии движения. В этом смысле можно говорить об относительности движения и покоя. В этом смысле покой неотличим от движения. Можно сказать, что покой является иллюзией. С такой же долей уверенности можно сказать, что иллюзией является движение.

Хочу отметить, что лично я иначе понимаю состояние покоя.

Принято считать, что состояние покоя характеризуется тем, что скорость тела равна нулю. Ввиду относительности движения такое определение покоя является очень условным. Поэтому, с моей точки зрения, состояние покоя характеризуется тем, что не скорость равна нулю, а ускорение равно нулю. То есть покоем является состояние, когда на тело не действуют никакие силы, изменяющие параметры его состояния. В этом смысле равномерно движущееся тело находится в состоянии покоя. Я полагаю, что такое понимание покоя является более продуктивным для физики. Отмечу, что эта трактовка находится в полном соответствии с первым законом Ньютона.

Привлечение математических подходов не позволит нам отличить движение от покоя. Мне представляется, что в математике вообще нет понятия времени. Математика – это наука о числах. Свойства чисел не меняются с течением времени. Поэтому математика – это статичная наука. Она не знает динамики. И при этом пытается описывать динамичную природу. Каким образом?

Для описания динамики можно объявить время аналогом пространственной координаты и добавить координатную ось времени дополнительно к пространственным осям, как это сделано в Общей теории относительности. Но такой математический трюк не вписывается в физическую картину мира.

Логичнее ввести время в математику как внешнюю физическую сущность, интуитивно понимаемую человеком. Так это делается в классической физике. Но и здесь математика, как абстрактная наука, проявляет свои особенности при рассмотрении движения.

В математике принято рассматривать движение тел как перемещение материальных точек в пространстве. Можно ли описать движение материальной точки в абсолютно пустом пространстве? Конечно нет. Для описания положения и перемещения материальной точки необходимо построение системы координат. Но при наличии одной точки никакую систему координат построить невозможно. Следовательно, положение и перемещение этой точки в пространстве описать нельзя.

Движение двух точек также невозможно описать. Рассмотрим условие задачи: в пространстве имеются две материальные точки, двигающиеся навстречу друг другу с некоторой скоростью. Даже такая постановка задачи некорректна. Имея в пространстве только две точки невозможно построить трехмерную систему координат. А одномерную? Тоже невозможно. Координатную ось можно провести через две точки. Но невозможно отложить на этой оси никакую шкалу. Потому что имеется только две точки. Поэтому невозможно определить, изменилось ли с течением времени расстояние между точками. В пространстве нет никакого эталона длины, с которым можно было бы сравнивать расстояние между точками. А сами точки имеют нулевой размер. Поэтому с математической точки зрения расстояние между двумя точками не может ни увеличиться, ни уменьшиться.

Когда в математике рассматривают движение тел, то обычно предполагают заданную систему отсчета, которая должна быть к чему-то привязана, зачастую предполагается внешний наблюдатель, который рассматривает эту картину. Но в абсолютно пустом пространстве в математике нет координатных осей, нет внешнего наблюдателя. Поэтому нет и движения.

Может показаться, что такая ситуация возникает только для случая одиночных точек. Однако, аналогичная картина возможна и для случая бесконечно большого количества точек.

Если какое-либо тело, например куб или шар, равномерно расширяется в пространстве, то это движение также невозможно определить. Можно сказать, что невозможно определить движение, если оно является результатом конформного отображения.

Конформное отображение— непрерывное отображение, сохраняющее углы между кривыми, а значит и форму бесконечно малых фигур.

Рассмотрим два шара, которые находятся в абсолютно пустом пространстве и движутся навстречу друг другу с некоторой скоростью. При этом диаметры шаров уменьшаются пропорционально расстоянию между шарами. Когда шары столкнутся?

Два шара в абсолютно пустом пространстве, двигающиеся навстречу друг другу.

Рассмотрим последовательно движение шаров. Допустим, что расстояние между центрами шаров равно сумме диаметров шаров. Пусть расстояние между шарами уменьшилось в два раза. При этом диаметры шаров тоже уменьшились в два раза. Расстояние между центрами шаров осталось равно сумме диаметров шаров. Через некоторое время расстояние между шарами ещё уменьшилось вдвое. При этом диаметры шаров тоже уменьшились вдвое. Но расстояние между центрами по-прежнему равно сумме диаметров. И так далее. Из этого следует, что движущиеся навстречу шары не столкнутся никогда. Расстояние между шарами всегда будет равно сумме диаметров.

Правда, эта задача очень похожа на задачу про Ахиллеса и черепаху?

Вот только мораль несколько иная. В этой задаче нет противоречий. Шары действительно никогда не столкнутся. Почему? Потому что они не двигаются.

Дело в том, что условие задачи поставлено некорректно. Если шары находятся в абсолютно пустом пространстве, и изменение их расположения описывается конформным отображением, то невозможно определить движение этих шаров. Нет системы координат. Нет шкалы. Поэтому утверждение в условии задачи, что шары двигаются навстречу друг другу, некорректно. Шары не двигаются. Они неподвижны. Следовательно, никогда не столкнутся.

Так можно или нет отличить движение и покой? Конечно можно. В природе. Но математика нам в этом не помощник.

Источник