Пространство и время глазами дилетанта. Сергей Сергеевич Сергеев

люди пользовались природными циклами – годами и сутками. Из литературы нам всем хорошо известны выражения «Отряд выступил в поход на рассвете», «Давайте встретимся там на закате», «Приходи, как стемнеет, к старому дубу», «Мы выезжаем завтра в полдень» и т.д.

      Но все эти «в полдень», «на закате», «на рассвете» слишком неточны, сама жизнь требует точного «разбиения» суток на некие мелкие «кусочки», указывающие более конкретные этапы этого природного цикла. Другими словами, нам требуется устройство, в котором организован равномерно протекающий процесс с соответствующей разметкой для оценки этапов его протекания. Таким устройством являются, конечно, часы.

      А как сделать часы? Что принять за эталон равномерно протекающего изменения, вернее, какие факторы могут гарантировать равномерность? Если в качестве равномерного изменения рассмотреть равномерное перемещение (это ведь тоже изменение) чего-либо, то тут всё ясно: если все силы, действующие на движущееся тело, уравновешивают друг друга, и при этом данное тело движется, а не покоится, то такое движение является равномерным. В принципе, это вполне объективная оценка равномерности движения. Но равномерно-прямолинейное движение крайне неудобно использовать в качестве эталонного изменения (долго ли может хоть что-то двигаться прямолинейно?), в качестве эталона изменений удобнее всего использовать циклические изменения. Проще говоря, удобно использовать циклические колебания. Но что может служить «гарантом» равномерности колебаний? Напрашивается мысль, что здесь, как и при равномерно-прямолинейном движении, что-то должно уравновешивать друг друга. Ну, или в более общей формулировке, такие колебания должны определяться какими-то стабильными факторами.

      Давайте рассмотрим колебания маятника, то есть, движение какого-то грузика, подвешенного на нити. Предположим, что всё идеально, то есть, нет никакого трения и сопротивления воздуха. Тогда колебания будут иметь постоянную амплитуду и период. А какие факторы гарантируют нам это? Есть ли здесь аналогия с равномерным прямолинейным движением, где «гарантом» равномерности является равновесие действующих на движущее тело сил? Да, такая аналогия есть, только со своими особенностями.

      В момент, когда грузик маятника находится в крайней боковой точке, он обладает максимальной потенциальной энергией. Затем, как и положено, под действием гравитации он начинает падать вниз, но нить искривляет траекторию его движения, то есть, на грузик действуют несколько сил, причём, их величина и направление меняются. Долетел грузик до самой нижней точки, – и под действием разных (по величине и направлению) сил начал подниматься вверх, растрачивая накопленную кинетическую энергию. Где же здесь постоянство?

      Дело в том, что силы, действующие на грузик, хоть и не уравновешены в каждый отдельно взятый момент, но под их воздействием кинетическая энергия грузика перетекает в такую же по величине потенциальную энергию и наоборот.