Законы Вселенной: от атома до галактик

Более того, на Земле научились получать невесомость в более сложных ситуациях. Если самолёт летит по определённой траектории («парабола Кеплера»), то есть словно бы забирается в горку, на верху этой горки невесомость наступает на 25 или 30 секунд. Таким приёмом пользуются для проведения исследований на планете, когда требуется избавиться от веса.

У Вселенной всё ровно

Симметрия – очень интересное и даже красивое свойство нашего мира. Посмотрите вокруг, сколько симметричных предметов нас окружает. Начнём с того, что мы сами живём на поверхности симметричной планеты, да и львиная доля объектов Солнечной системы есть сферы, то есть почти симметричные фигуры (всё же из-за вращения планеты и наше центральное светило слегка сплюснуты, но мы не замечаем этого благодаря значительным размерам тел). Очевидно, дать определение симметрии очень легко: это такое состояние тела, при котором с ним можно совершить некие действия, а оно всё равно сохранит свои основные черты.

Но симметричными бывают и законы природы, они же – законы физики. Пусть, например, мы соорудили какое-то устройство, способное мигать лампочкой, и включили его, поставив в центр стола. Устройство заработало. Затем мы поставили его в угол комнаты и снова включили – все процессы в нём прошли одинаково, и лампочка снова сработала. Таким образом иллюстрируется принцип симметрии законов природы относительно пространства. В теоретической физике это называется более строго, но допустимо и такое словосочетание.

А ещё мы можем проделать следующий опыт – включить устройство в полдень, а потом в полночь, проследив, чтобы за время простоя у него не сел аккумулятор. Вы удивитесь, но независимо от времени включения, оно выполнит свою функцию точно так же! Это значит, что мы сталкиваемся с симметрией во времени.

Нам мало двух видов симметрии и мы грузим наше устройство на борт самолёта, который набирает определённую скорость и движется теперь равномерно. Для вас не будет новостью, ибо вы уже догадались – включив прибор, вы увидите всё то же мигание даже в несущемся по воздуху авиалайнере. Главное, чтобы его скорость не менялась! Этот пример достаточно просто описывает так называемые преобразования Лоренца.

Что они значат? Фактически, это ряд специальных математических преобразований, которые совершаются над формулами физических законов, когда явления происходят то в одной системе, то в другой. То есть, чтобы получить формулу для описания нашего устройства в самолёте, летящем в небе, надо взять такую же для случая покоящегося и немного изменить по определённым правилам.

Это красиво.

Когда в учебниках недоговаривают

Если я не ошибаюсь, то большинство читателей, вспоминая курс геометрической оптики, готовы сразу же выпалить простой и в то же время универсальный закон: угол падения равен углу отражения! Не буду приводить формулу, которая лучше слов иллюстрирует эту фразу, а вот дополнить закон отражения всё же стоит.