Fyzika v slepých uličkách

Kniha prináša príbehy z histórie fyziky, ktoré nám pomohli porozumieť prírodným zákonom.

Začneme na úplnom začiatku fyziky. Ako veda o neživej prírode vznikla v antike a dlho sa vyvíjala spoločne s filozofiou. Jej prvé solídne základy položil v 4. storočí pred naším letopočtom starogrécky filozof Aristoteles (384 – 322 pred n. l.). Ľudia si však svet okolo seba detailnejšie všímali už oveľa skôr.

Planéty

Prekvapivo veľa o svete okolo nás vieme vďaka tomu, že sa naši predkovia pozerali na nočnú oblohu. A aj na pochopenie toho, prečo Aristoteles a nasledovatelia jeho myšlienok o prírodných zákonoch nakoniec nemali pravdu, budeme potrebovať celú našu slnečnú sústavu.
Nočná obloha je posiata obrovským množstvom drobných svetielok a ľudia si už veľmi dávno všimli, že oblohu si môžu predstaviť tak, že sa okolo Zeme otáča obrovská sféra, na ktorej sú tieto svetielka a hýbu sa spolu s ňou. Spolu s touto sférou sa otáča aj Slnko, preto sa strieda deň s nocou. Ale Slnko nie je na túto sféru úplne fixované a pomaly sa po nej pohybuje. V rôznych obdobiach roka sa nachádza na rôznych miestach, napríklad inde zapadá v zime, inde v lete. A v lete vidno na oblohe iné hviezdy ako v zime.
Slnko na pozadí hviezd urobí jednu kompletnú otočku za približne 365 dní. Toto číslo ľudia poznali oddávna s veľmi dobrou presnosťou. Dráha, po ktorej sa Slnko medzi hviezdami pohybuje, sa nazýva ekliptika. Prechádza cez dvanásť súhvezdí, ktoré sú známe ako súhvezdia zverokruhu.
Po Slnku je druhým najvýraznejším objektom na oblohe Mesiac. Aj ten sa otáča spolu s oblohou a koná po nej svoj vlastný pohyb. Je rýchlejší ako Slnko a jednu otočku dokončí približne za 28 dní. Pohybuje sa po dráhe, ktorá nie je zhodná s ekliptikou a je naklonená asi o 5 stupňov, čo nie je málo; uhlový priemer Mesiaca je asi polovica stupňa.
A potom sú tu spomínané svetielka, veľmi veľa svietiacich bodiek. Väčšina bodiek sa označuje ako stálice, pretože sú na spomínanú sféru úplne fixované. Ale nie všetky bodky sú rovnaké. Už dlho pred Aristotelom si ľudia medzi stálicami všimli päť svetielok, ktoré sú špeciálne. Nestoja na mieste, ale po oblohe putujú. Z gréckeho slova pre pútnika (planetos) pochádza aj pomenovanie pre putujúce hviezdy. Ak začneme pohyb planét podrobnejšie sledovať, všimneme si dve veľmi zaujímavé veci.
Prvou je, že planéty neputujú po celej oblohe len tak – neusporiadane. Všetky sa premiestňujú blízko ekliptiky. Niektoré rýchlejšie, niektoré pomalšie, niektoré spravia celú otočku a niektoré sa ponevierajú iba v okolí Slnka. Ale ani jedna sa od ekliptiky nevzdiali o viac ako niekoľko stupňov. Väčšina planét do troch stupňov, najviac Merkúr – o sedem stupňov.
Druhou zaujímavosťou je to, že planéty občas svoj pohyb otočia. Neposúvajú sa dookola stále tým istým smerom ako napríklad Slnko, ale v niektorých momentoch zastanú a nejaký čas sa pohybujú opačným smerom. Potom opäť zastanú a zasa sa pohybujú ako predtým. Odborne sa takýto pohyb nazýva retrográdny alebo spätný.
Ľudia poznali planéty pod rôznymi názvami. Postupne sa medzi astronómami v našich zemepisných šírkach ustálili mená podľa rímskych božstiev: Merkúr, Venuša, Mars, Jupiter a Saturn.

Státie ako význačný pohyb

Vedomosti o usporiadaní vesmíru sa Aristoteles podujal zakomponovať do jednotného opisu sveta a procesov v ňom. Pri našom rozprávaní o dejinách fyziky bude hrať dôležitú úlohu ešte jedno pozorovanie tu na Zemi.
Keď na bicykli prestaneme šliapať do pedálov, skôr či neskôr zastaneme. Môžeme sa rozbehnúť viac, ale jediné, čo sa zmení, je, že zastaneme neskôr. Môžeme investovať stovky eur do keramických ložísk a špeciálneho oblečenia, ktoré znižuje odpor vzduchu, aj tak zastaneme, ibaže neskôr. Státie je, zdá sa, medzi rôznymi
pohybmi niečím význačné. A neplatí to iba pre telesá, ako sú kamene alebo bicykle. Platí to pre kávu, ktorú sme v šálke roztočili lyžičkou, pre vzduch, ktorý sme vyfúkli z úst, alebo pre poskakujúcu tenisovú loptičku.
Tam, kde nie je pôsobiaca sila, skôr či neskôr sa akýkoľvek pohyb skončí. Státie sa zdá byť veľmi špecifickým druhom pohybu a všetky zmeny spejú k pokoju.

Aristotelovská mechanika

Aristoteles vo svojej filozofii veľmi jasne formuloval zákony fyziky. I keď neboli zapísané tak, ako to zvykneme robiť dnes, jazykom matematiky, Aristoteles sformuloval pravidlá pre deje v prírode. Nás budú zaujímať zákony pre mechanické procesy, preto budeme tieto idey nazývať aristotelovská mechanika.
Prvou črtou Aristotelovho prístupu je, že delil vesmír na dve rôzne sféry – pozemskú a nebeskú. Hranica medzi týmito oblasťami je kdesi medzi Zemou a Mesiacom. V nebeskej sfére je všetko dokonalé a nemenné. Objekty majú dokonalý guľový tvar. Mesiac, Slnko aj planéty sú gule a sú fixované na sférické plochy, ktoré sa otáčajú. A telesá sa otáčajú spolu s nimi. Taký istý tvar má aj sféra, na ktorej sa podľa Aristotela nachádzajú stálice.

Knihu vydalo Vydavateľstvo Matice slovenskej, s. r. o., pre CVTI SR v roku 2021 v rámci projektu Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja (kód ITMS: 313011T136).


Súťažná otázka

Ak nám do 31. júla 2021 pošlete správnu odpoveď na otázku:

Aké zákony fyziky formuloval vo svojej filozofii Aristoteles?

zaradíme vás do žrebovania o knihu J. Tekela: Fyzika v slepých uličkách z Vydavateľstva Matice slovenskej, s. r. o. Svoje odpovede posielajte na adresu redakcie: odpovednik@quark.sk alebo Quark, Staré grunty 52, 842 44 Bratislava 4.

Komentáre