Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - стр. 10
Разумеется, не исключено, что однажды будут открыты новые законы, которые создадут другие ветви физической науки. Они наверняка будут связаны с микромиром или с областью высоких энергий, и, возможно, это откроет новые области их применения, в том числе и в повседневной жизни.
Кроме того, остается выяснить, почему фундаментальные константы имеют такую величину, а не другую, почему новые частицы имеют такую массу и такой заряд – значения, которые нам представляются спорными. Так, стандартная модель базируется на двадцати девяти чисто экспериментальных параметрах. Для «унитарной» вселенской теории это довольно много, и вполне вероятно, что однажды появится новая теория, количество параметров которой будет меньше.
Наконец, общая теория относительности и квантовая физика несовместимы в сферах (весьма загадочных!), где огромная масса сосредоточена в очень маленьких объемах (черные дыры, Большой взрыв…). Сегодня происходит построение теорий, которым предстоит дать ответы на эти вопросы. Среди прочих стоит упомянуть теорию струн как наиболее предпочтительную.
Вне всяких сомнений, у фундаментальных физических исследований впереди еще большое прекрасное будущее…
Часть 1
Механика
Силы и движение
1. Основы механики
Как мы видели, вся классическая физика представляет собой сочетание двух сил – силы тяготения и электромагнитной силы. Поэтому будет естественным для начала объяснить, что такое сила, и определить, как она влияет на движение тел. Для этого нам нужно заглянуть в историю и поинтересоваться механикой, сначала с Галилеем, затем с Ньютоном.
1. Относительность движения
Необходимость ориентиров для описания движения
Зададим риторический вопрос: что такое движение? Мы видим объекты, которые движутся по отношению к нам (машины, пешеходы…), мы сами перемещаемся по отношению к дороге, к тротуару… «По отношению к» – ключевые слова для описания движения.
Если мы сидим рядом со спящим пассажиром в поезде, он по отношению к нам не движется; однако он движется по отношению к пейзажу, пролетающему за окном. Таким образом, необходим ориентир, чтобы уточнить, по отношению к чему движется объект. В физике подобный ориентир называется системой отсчета, которая является важнейшим понятием.
В предыдущем примере спящий пассажир движется в системе отсчета луга, находящегося снаружи («он движется по отношению к лугу»), но в системе отсчета поезда он не движется («по отношению к поезду пассажир неподвижен»). Если наша цель изучить движение пассажира по отношению к поезду, то мы перемещаемся в систему отсчета поезда. Если наша цель – узнать, когда мы прибудем к месту назначения, необходимо рассмотреть нашу скорость во внешней системе отсчета, то есть луга или просто земной поверхности.