Newton i jego "Principia..." (po polsku!)

Wreszcie można przeczytać „Principia...” Newtona po polsku! Po kilku wiekach (sic!) od pierwszego wydania. Bardzo to źle świadczy o polskich popularyzatorach fizyki. Pozostaje mieć tylko nadzieję, że wkrótce będziemy mieli więcej szans zapoznania się z fundamentalnymi dziełami będącymi kamieniami milowymi rozwoju nauki w języku polskim (choć nieco tłumaczeń jednak istnieje).

„Principia...” (a raczej „Zasady...) warto polecić wszystkim salonowym dyskutantom o fizyce – szczególnie tym od „fizyki alternatywnej”. ~110 zł to niezbyt dużo. Być może znajdą nowy przedmiot do „obalania” - bo druga zasada dynamiki w dziele Newtona jest tak naprawdę zupełnie inna niż wpajana dzieciom w szkołach (F=ma).

Sir Izaak Newton pisze tak:

„Zmiana ruchu jest proporcjonalna do czynnej siły przyłożonej i ma kierunek wzdłuż linii prostej, wzdłuż której ta siła jest przyłożona. Jeśli jakaś siła generuje ruch, to siła dwa razy większa będzie generować dwa razy większy ruch, trzy razy większa siła będzie generować trzy razy większy ruch...”

A co to jest ów „ruch”?

„Ilość ruchu jest jego miarą wynikającą z prędkości i ilości materii łącznie. Ruch całości jest sumą ruchów wszystkich poszczególnych części”

Uważny Czytelnik łatwo zauważy, że Newton posługuje się pojęciem, które współcześnie określamy jako pęd uogólniony (choć nie pisze tego explicite) oraz słuszne zauważa, że to „ilość ruchu”, a nie prędkość jest wielkością mającą znaczenie fizyczne (to znaczy powodującą określone efekty fizyczne). Każde dziecko przecież wie, że trafienie piłką tenisową poruszającą się z prędkością 200 km/h najczęściej tylko zaboli, a lokomotywą jadącą tak samo szybko raczej zabije. Za prędkość płaci się mandaty, ale w mechanice wielkością kanoniczną jest pęd (sprzężony kanonicznie ze współrzędną). Zasada Newtona (w podanym przez niego brzmieniu!) pozostaje równie dobra zarówno dla ruchu postępowego, jak i obrotowego – wystarczy tylko odpowiednio określić ilość ruchu oraz „siłę czynną”.

Zapewne zdziwi to „obalaczy”, ale zasada dynamiki w ujęciu Newtona pozostaje bez zmian w mechanice relatywistycznej!

Tak więc mechanika relatywistyczna nie „obaliła” mechaniki klasycznej – pod warunkiem, że nie będziemy poprawiać Sir Izaaka Newtona! Wystarczy tylko uogólnić pojęcie „ilości ruchu” - a więc wprowadzić pęd relatywistyczny.

Napisałem, że sama prędkość nie decyduje o skutkach fizycznych. No i w tym miejscu pojawia się problem, bo zjawiska elektromagnetyczne (choćby siła Lorentza!) zależą od prędkości! Na dokładkę w równaniach Maxwella pojawia się dziwna stała zależna (w układzie SI) od przenikalności elektrycznej i magnetycznej próżni! W wyniku dość trywialnego przekształcenia równań Maxwella otrzymujemy w dodatku równanie fali poruszającej się w prędkością „c” wynikającą jedynie z właściwości próżni. Nieprzypadkowo praca Einsteina z 1905 r. uważana za początek STW nosi tytuł: „O elektrodynamice ciał w ruchu” (dostępne jest polskie tłumaczenie). Stanowi ona rozwinięcie prac Newtona – a na pewno ich nie obala (jak uważają żądni sensacji dziennikarze).

I na koniec o grawitacji. Newton napisał:

„Do tej pory podałem wyjaśnienie zjawisk na niebie i naszych morzach za pomocą siły grawitacji, lecz wciąż nie odkryłem przyczyny grawitacji. Siła ta bierze się z pewnej przyczyny, która penetruje aż do środków Słońca i planet, nie doznając przy tym żadnego pomniejszenia jej mocy działania. Działanie to nie jest proporcjonalne do wielkości powierzchni cząstek, na które działa, lecz jest proporcjonalne do ilości przestrzennej materii, a jej działanie rozchodzi się wszędzie na niewyobrażalnie duże odległości, zawsze malejąc tak jak kwadrat odległości.”

I znów – w którym to miejscu OTW „obala” prace Sir Izaaka Newtona?

Isaac Newton „Matematyczne zasady filozofii przyrody”, tłum. Jarosław Wawrzycki, wyd. Konsorcjum Akademickie