Парадокси руху

Рух тіла – що може бути простіше? Але який фізичний зміст слова "рухається"? Начебто все очевидно - тіло в певний момент часу знаходиться в одному місці і цей момент часу залишає це місце і переноситься в інше. Чи не приховані в такому поясненні парадокси руху?

Поняття руху намагалися розглянути ще давньогрецькі мислителі. І саме вони вказали на неоднозначність його пояснення. Вперше на парадокси руху вказав у своїх знаменитих апоріях давньогрецький філософ Зенон Єлейський, який жив у 5 столітті до н.е. Про рух він написав чотири апорії - "Дихотомія", "Ахіллес та черепаха", "Стріла", "Стадії".

Найбільш відома апорія "Ахіллес та черепаха". У ній говориться, що відомий своєю швидкістю герой війни між Грецією та Троєю ніколи не зможе наздогнати черепаху. Хід думки був наступним. Нехай Ахілес знаходиться на певній відстані від черепахи. Поки він пробіжить її, черепаха проповзе ще трохи вперед. Далі він має пробігти цю відстань. Але черепаха знову проповзе трохи наперед. І так до безкінечності. Крім того, те, що Ахіллес не зможе наздогнати черепаху, вказує і апорія "Дихотомія". Адже йому спочатку потрібно пройти половину відстані до черепахи, а до цього – половину половини відстані, і так далі до нескінченності.

Такі парадокси приводять до одного висновку – руху нема! Але ж він реально існуючий факт і не може бути описаний з позицій нескінченної довжини, нескінченного часу, нескінченної ділимості. І ось більше двох із половиною тисячоліть робляться спроби пояснити парадокси руху на основі логіки, фізики, математики. Цим питанням присвячували свої праці не одне покоління вчених – починаючи від Демокріта та Арістотеля та закінчуючи сучасними філософами.

Хто з нас не міг би привести очевидний експериментальний факт - людина, що швидко біжить, наздоганяє повільно біжучу людину. Але очевидність – це не доказ істинності. Наприклад, Сонце сходить на сході, а заходить на заході, але рухається наша планета навколо Сонця, а не, як здається - очевидно, Сонце навколо Землі. І взагалі – якби все було очевидним, то науковий пошук був би не потрібен.

Давайте все ж таки введемо деякі фізичні параметри, щоб пояснити парадокси руху, наприклад, при описі руху Ахіллеса і черепахи. Нехай Ахіллес знаходиться на відстані l від черепахи і біжить зі швидкістю V, а вона повзе зі швидкістю V₁. Спробуємо знайти час, за який він наздожене її. Ахіллес за час t₁ = l/V пробіжить відстань, яка відокремлює його від черепахи. Вона проповзе за цей час відстань V₁t₁. Цю відстань він пробіжить за час t₂ = V₁l/V², а вона проповзе ще відстань V₁²l/V², яку він пробіжить за час t₂ = V₁²l/V³ і т.д. Підсумовуючи всі часові відтинки, можна знайти час, за який Ахіллес наздожене черепаху. Виявляється, це буде геометрична прогресія, сума членів якої дорівнює t = l/(V - V₁). Таким чином, введення поняття швидкості дає можливість розв'язати математично парадокси руху.

Щоправда, слід врахувати, що спростування висновків апорій можливе лише з огляду на те, що наші розрахунки ґрунтуються на правильному припущенні. Інакше кажучи – наша логіка істинна. І тут ми знову підходимо до парадоксу руху. З апорій Зенона можна побачити дуже непросте питання – наскільки нескінченно ми можемо розділяти та зменшувати відстань та проміжки часу. І, як виявляється, це питання не вирішене у сучасній науці про мікросвіт. Сучасна фізика для подолання труднощів у поясненні руху елементарних частинок пропонує ідею квантованості простору, тобто пропонує запровадити поняття елементарної довжини, яка далі не ділиться. Крім цієї ідеї, існує ідея регенеративного руху елементарних частинок, згідно з якою елементарні частинки рухаються у просторі, зникаючи в одній точці та виникаючи в іншій. Цей процес пояснюється, виходячи з властивостей фізичного вакууму. Тож квантова телепортація – це наукова теорія, а чи не вигадка.

Таким чином, розглянувши, здавалося б, очевидні у своєму рішенні парадокси руху, викладені в апоріях Зенона, ми дійшли того, що не так однозначно і очевидно в нашому світі, як нам здається. І поняття руху, особливо елементарних частинок, надзвичайно складне і на сьогоднішній день так до кінця і не з'ясоване.