Вчені оскаржують закон фізики, яким ми керувалися століттями

Коли Ісаак Ньютон у 1687 році записав на пергаменті свої знамениті закони руху, він міг лише сподіватися, що ми будемо обговорювати їх через три століття. Пишучи латиною, Ньютон виклав три універсальні принципи, що описують, як рухаються об’єкти у нашому Всесвіті, які були перекладені, переписані, обговорені та дискутовані протягом тривалого часу.

Але, на думку філософа мови і математики, ми, можливо, весь цей час інтерпретували точне формулювання першого закону руху Ньютона дещо неправильно. Філософ Деніел Гук з Вірджинського технічного університету захотів «розставити всі крапки над “і” після того, як виявив те, що він називає “незграбним неправильним перекладом” в оригінальному англійському перекладі “Принципів” Ньютона 1729 року.

Базуючись на цьому перекладі, незліченна кількість науковців та викладачів відтоді інтерпретували перший закон інерції Ньютона як такий, що означає, що об’єкт продовжуватиме рухатися по прямій лінії або залишатиметься в стані спокою, якщо не втрутиться зовнішня сила. Цей опис добре працює, доки ви не усвідомлюєте, що зовнішні сили постійно діють, і Ньютон, безсумнівно, врахував би це у своєму формулюванні.

Переглянувши архіви, Гук зрозумів, що в цьому поширеному перефразуванні є хибне тлумачення, яке залишалося поза увагою до 1999 року, коли двоє науковців звернули увагу на переклад одного латинського слова, яке було проігнороване: quarters, що означає «остільки», а не «якщо тільки».

Для Гука це має величезне значення. Замість того, щоб описувати, як об’єкт зберігає свій імпульс, якщо на нього не діють сили, Гук каже, що нове прочитання показує, що Ньютон мав на увазі, що кожна зміна імпульсу тіла — кожен поштовх, занурення, поворот і ривок — зумовлена зовнішніми силами.

«Повернувши це забуте слово на місце, [ці вчені] відновили один з фундаментальних принципів фізики в його первісній красі», — пояснив Гук у своєму блозі, описуючи свої висновки, опубліковані в науковій статті 2022 року.

Однак ця надзвичайно важлива поправка так і не була прийнята. Навіть зараз вона може боротися за те, щоб набрати обертів під вагою багатовікових повторень.

«Дехто вважає моє читання занадто диким і нетрадиційним, щоб сприймати його серйозно, — зауважує Гук. «Інші думають, що воно настільки очевидно правильне, що з ним не варто сперечатися».

Звичайні люди можуть погодитися, що це звучить як семантика. І Гук визнає, що переосмислення не змінило і не змінить фізику. Але ретельне вивчення праць самого Ньютона прояснює, про що саме думав математик-першопроходець у той час.

«Багато чорнила було пролито на питання про те, для чого насправді потрібен закон інерції, — пояснює Гук, який ще студентом був спантеличений тим, що мав на увазі Ньютон.

Якщо ми візьмемо переважаючий переклад, що об’єкти рухаються по прямих лініях, поки сила не змусить їх рухатися інакше, то виникає питання: навіщо Ньютону писати закон про тіла, вільні від зовнішніх сил, якщо в нашому Всесвіті немає нічого подібного; коли гравітація і тертя присутні повсякчас?

«Весь сенс першого закону полягає в тому, щоб зробити висновок про існування сили», — сказав Джордж Сміт, філософ з Університету Тафтса і експерт з праць Ньютона, журналістці Стефані Паппас для журналу Scientific American.

Насправді Ньютон навів три конкретні приклади, щоб проілюструвати свій перший закон руху: найпроникливішим, на думку Гука, є дзига, що обертається, яка, як ми знаємо, сповільнюється в спіралі, що закручується, через тертя повітря.

«Наводячи цей приклад, — пише Гук, — Ньютон чітко показує нам, як Перший закон, як він його розуміє, застосовується до тіл, що прискорюються і на які діють сили — тобто, до тіл реального світу».

Гук каже, що ця переглянута інтерпретація повертає нас до однієї з найфундаментальніших ідей Ньютона, яка на той час була абсолютно революційною. Це означає, що планети, зірки та інші небесні тіла керуються тими ж фізичними законами, що й об’єкти на Землі.

«Кожна зміна швидкості і кожен нахил у напрямку, — розмірковував Гук, — від рою атомів до закручених галактик — керується Першим законом Ньютона». Це дає нам змогу знову відчути зв’язок з найвіддаленішими куточками космосу. Стаття була опублікована в журналі 
Philosophy of Science.