Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой - Ричард Докинз

Известный философ Витгенштейн однажды спросил друга и ученика по имени Элизабет Энскомб,

«Почему люди говорят, что было естественнее думать, что Солнце вращается вокруг Земли, нежели Земля вокруг своей оси».

Мисс Энскомб ответила,

«Я полагаю потому, что это выглядело так, как будто солнце вращается вокруг Земли»

«Хорошо»,

ответил Витгенштейн,

«На что это было бы похоже, если бы это выглядело так, как будто бы Земля вращается вокруг своей оси?»

Попробуйте и вы ответить на этот вопрос!

Почему же, если Земля вращается со скоростью тысячу миль в час, когда мы подпрыгиваем прямо вверх, мы не приземляемся в другом месте? Ну что ж, когда вы путешествуете в поезде на скорости 100 миль в час, вы можете подпрыгнуть и, тем не менее, приземлитесь в том же самом месте в поезде. Когда вы подпрыгиваете, вы можете представить себя брошенным поездом вперёд, но это не ощущается, потому что все остальное движется вперёд с той же скоростью. В поезде вы можете подбросить мяч вверх, и он упадёт вниз по прямой. Вы можете совершенно спокойно играть в пинг — понг в поезде до тех пор, пока он движется плавно и не ускоряется или тормозит, или быстро поворачивает. (Но только в закрытом вагоне. Если бы вы попытались играть в пинг — понг на открытой платформе, мячик бы улетел. Все из‑за того, что воздух движется вместе с вами, когда вы находитесь внутри крытого вагона, а не тогда, когда вы стоите на открытой платформе.) Когда вы путешествуете с постоянной скоростью в закрытом вагоне, независимо от того, как быстро он мчится, можно стоять не шелохнувшись или играть в пинг — понг, либо во что‑нибудь другое, без опаски. Однако, если поезд будет разгоняться (или тормозить), и вы подпрыгните, вы приземлитесь в другом месте! И игра в пинг — понг при разгоне, или торможении, или повороте поезда превратится в странную игру, даже если воздух в вагоне будет по — прежнему неподвижен по отношению к поезду. Мы вернёмся к этому позже, когда будем говорить о том, что происходит, когда вы бросаете предмет на орбитальной космической станции.

Вращающиеся часы — и календарь

Ночь сменяется днём, а день сменяется ночью, как и части мира, мы оказываемся кружащими либо к солнечной стороне, либо к теневой. Но почти столь же драматичной, по крайней мере, для тех из нас, кто живёт далеко от экватора, является сезонная смена коротких ночей длинными, жарких дней летом длинными ночами и короткими, холодными днями зимой.

Разница между днём и ночью разительна — настолько разительна, что большинство видов животных может процветать или днём, или ночью, но не днём и ночью. Как правило, они спят в течение своего периода «отключения». Люди и большинство птиц спят ночью и ведут активную жизнь в течение дня. Ежи, ягуары и многие другие млекопитающие активны ночью и спят днём.

В то же время животные находят разные способы, чтобы справиться с изменениями между зимой и летом. У многих млекопитающих вырастает толстая, лохматая шерсть на зиму и линяет весной. Многие птицы, и млекопитающие также мигрируют, иногда на огромные расстояния, чтобы провести зиму ближе к экватору, а затем мигрировать обратно в высокие широты (на крайнем севере и крайнем юге) на лето, когда длинные дни и короткие ночи обеспечивают обильное питание. Морские птицы, называемые полярными крачками, доводят это до крайности. Полярные крачки проводят северное лето в Арктике. Затем, при наступлении осени на севере, они мигрируют на юг, но не останавливаются в тропиках, а летят вплоть до Антарктики. Книги иногда описывают «зимовки» арктических крачек в Антарктике, но, конечно, это вздор: к тому времени, когда они доберутся до Антарктики там южное лето. Арктическая крачка мигрирует так далеко, что у неё два лета: у неё нет «зимовки», поскольку нет зимы. Мне вспоминается шутливое замечание моего друга, который жил в Англии в течение лета, и отправлялся в тропическую Африку, чтобы «перетерпеть» зиму!

Другим способом избежать зимы для некоторых животных является спячка. Её называют «гибернация», от латинского слова hibernus — «зимний». Медведи и суслики — одни из многих млекопитающих, а также довольно многих других видов животных, которые впадают в спячку. Некоторые животные спят непрерывно всю зиму в течение большей части времени, периодически проявляя вялую активность, а затем снова спят. Обычно их температура тела резко падает во время зимней спячки, и все в них замедляется почти до остановки: их внутренние двигатели еле теплятся. На Аляске даже существует лягушка, которая заходит так далеко, что вмерзает в лёд, оттаивая и снова возвращаясь к жизни весной.

Даже тем животным, которые, как и мы, не зимуют и не мигрируют, чтобы избежать холода, приходится приспосабливаться к смене времён года. Листья вырастают весной, а осенью опадают (именно поэтому она называется «листопад»), так что, пышные зеленые деревья летом становятся тощими и голыми в зимний период. Ягнята рождаются весной, так что они получают выгоду от высоких температур и свежих трав, когда растут. Мы не можем на зиму обрастать длинной шерстью, но мы часто носим пальто.

Поэтому мы не можем игнорировать смену времён года, но понимаем ли мы их? Многие люди не понимают. Некоторые люди даже не понимают, что у Земли уходит год на полный оборот вокруг Солнца — на самом деле это и есть год! Согласно одному опросу, 19 процентов британцев думают, что на это уходит месяц, и подобный процент людей оказался и в других европейских странах.

Даже среди тех, кто понимает, что означает год, есть множество таких, кто думает, что летом Земля ближе к Солнцу Солнцу и более удалена от него зимой. Скажите это австралийцам, готовящим рождественский ужин на барбекю, в бикини на обжигающе горячем пляже! И в тот момент, когда вы осознаете, что в южном полушарии декабрь — это середина лета, а июнь — середина зимы, вы поймёте, что времена года не зависят от того, насколько близко находится Земля к Солнцу. Должно быть другое объяснение.

Мы не сможем продвинуться с этим объяснением, пока, для начала, не глянем на то, что заставляет небесные тела вращаться вокруг других небесных тел. Поэтому дальше мы этим и займёмся.

На орбиту

Почему планеты остаются на солнечной орбите? Почему что‑нибудь остаётся в орбите вокруг чего‑либо ещё? Впервые это понял в семнадцатом столетии сэр Исаак Ньютон, один из величайших учёных, которые когда‑либо жили. Ньютон показал, что всеми орбитами управляла сила тяжести — та же самая сила тяжести, которая тянет падающие яблоки к земле, но в более крупном масштабе. (Увы, но история, что Ньютону пришла в голову эта идея, когда ему на голову упало яблоко, вероятно, в действительности неправда.)

Ньютон представлял себе пушку на вершине очень высокой горы со стволом, направленным горизонтально в сторону моря (гора находится на берегу). Каждое ядро, которое она выстрелила, в начале, кажется, движется горизонтально, но одновременно оно падает к морю. Сочетание движения над морем и падения в сторону моря приводит к изящной нисходящей кривой, завершающейся всплеском. Важно понимать, что ядро падает все время, даже на начальной, пологой части кривой. Это не означает, что оно летит некоторое время горизонтально, а затем неожиданно меняет своё решение, как герой мультфильма, который понял, что ему нужно упасть, и поэтому начинает действовать именно так! Снаряд начинает падать с того момента, как как он покинул орудие, но вы не увидите падение как движение вниз из‑за того, что снаряд движется (почти) горизонтально и довольно‑таки быстро.

Теперь давайте сделаем нашу пушку больше и сильнее, так, чтобы снаряд пролетал много километров, прежде чем наконец плюхнуться в море. Это все ещё нисходящая кривая, но очень плавная, очень «пологая» кривая. Направление движения довольно близко к горизонтальному на большом участке пути, но тем не менее, снаряд все равно падает.

Давайте продолжим представлять пушку все большей и большей, все более и более мощной: такой мощной, что ядро пролетит действительно большое расстояние, прежде чем упадёт в море. Теперь начинает сказываться кривизна Земли. Ядро по — прежнему все время «падает», но поскольку поверхность планеты искривлена, «горизонтальность» начинает означать нечто необычное. Пушечное ядро все ещё следует по изящной кривой, как и прежде. Но по мере того, как она медленно изгибается в сторону моря, море изгибается от неё, потому что планета круглая. Поэтому ядру требуется ещё больше времени, чтобы наконец плюхнуться в море. Оно по — прежнему все время падает, но оно падает вокруг планеты.

Вы можете проследить логику аргументов. Теперь представим себе пушку настолько мощную, что ядро проделывает путь вокруг Земли, пока не вернётся туда, откуда оно было запущено. Ядро по прежнему «падает», но кривая его падения будет совпадать с кривизной Земли, так что оно полетит вокруг планеты, не приближаясь к морю. Теперь оно находится на орбите Земли и будет там в течение неопределённого времени, при условии, что нет сопротивления воздуха, замедляющего ядро (которое в действительности было бы). Оно все равно будет «падать», но изящная кривая его длительного падения будет проходить вокруг Земли снова и снова. Оно будет вести себя так же, как миниатюрная луна. Это и есть спутники — искусственные «луны». Они все «падают», но они но они никогда не снижаются. Спутники, которые используются для ретрансляции междугородных телефонных звонков и телевизионных сигналов, находятся на специальной орбите, названной геостационарной. Это означает, что скорость, с которой они вращаются вокруг Земли, ловко подобрана так, что она точно такая же, что и скорость, с которой Земля вращается вокруг своей оси, то есть они обращаются вокруг Земли каждые 24 часа. Если подумать, это означает, что они всегда парят над одним и тем же местом над земной поверхностью. Именно поэтому вы можете нацелить свою спутниковую антенну точно на тот спутник, который излучает на землю телевизионный сигнал.