Размышления на тему: мир без трения.
Если у вас нету тренья… (Песня)
В нашем мире очень многое "держится" на равновесии, и сила трения, а именно сила трения
покоя, является той силой, которая это равновесие поддерживает - трение ведь всегда против
скорости, в том числе, и против скорости разрушения. Сила трения покоя препятствует разрушению
так же, как реакция опоры не дает телу провалиться сквозь землю. И она точно также, как и
реакция опоры, существует до каких-то пределов, не может превысить некоторое значение: если
трактор хорошенько подтолкнуть, он, в конце концов, поедет, но, если на него положить
что-нибудь такое хоро-о-ошенькое, то опора может не выдержать. Часто, говоря про трение, мы
имеем в виду только трение скольжения или качения, забывая про труд трения покоя. Жидкое
трение устроено иначе, и требуется малейшее дуновение ветерка, чтобы привести в движение
айсберг - вот эти айсберги и дрейфуют по океанам, создавая опасность мореходам. Если бы в
нашем мире не было бы трения покоя, то он был бы похож на огромное стадо таких айсбергов
(это не значит, что график трения скольжения совпадал бы с графиком жидкого трения). На
равновесии держится все, что скреплено винтами и гвоздями (но не на заклепках, так что
"Аврора" без трения останется целой).
Если только без трения покоя будет такое, то можно себе представить, что будет вообще
без трения (можно, но трудно). Равновесие очень важно - в мире нет ничего идеального, нет
также идеально горизонтальной поверхности, так что без трения под действием силы тяжести
вскоре развалятся многие сооружения. Без трения, как это не смешно, если в стенку с двух
сторон вкрутить шурупы (проделав дырки - чем?), то, насколько бы вертикальной стенка ни была,
один из них через некоторое время выкрутится - идеальных стенок не бывает. Короче, между
деталями зданий, и не только зданий, а вообще всех частей чего-либо должны действовать
какие-то силы, кроме трения. И желательно, чтобы эти силы были направлены на созидание,
а не наоборот. А видов этих самых сил, если вообще делить все силы на виды (что само по
себе невозможно - ведь все силы, в конце концов, сводятся к одному, тому, чего мы не
понимаем - к взаимодействию между частицами; и с таким же успехом можно бы было спросить,
что было бы, например, без силы тяги), в мире оказывается не так уж много. Тем более мало
тех, которые мы (живые организмы, то есть все те, к которым применимо слово "использовать")
можем использовать для передвижения - так что без трения этот процесс представляет большую
проблему. В основном для передвижения мы используем силу трения, силу реакции опоры и силу
тяжести. Другое дело, что, может, без передвижения можно и обойтись, ведь обходится же
большинство растений. Но, может, сами эти растения и обходятся без него, но семена-то этих
растений либо летят по ветру, либо их переносят насекомые. А без размножения никак.
Без трения бедным людям придется как-то использовать реакцию опоры и притяжение для
передвижения. На самом деле, это не так уж и сложно - ведь реакцией опоры мы можем управлять,
поворачивая эту самую опору. Отсутствие трения нам не мешает оттолкнуться от стенки - это и
делает все время поезд на шестеренках, постоянно отталкиваясь от наклоненных поверхностей
зубчиков, он едет на реакции опоры. И самые первые поезда так и делали, потому что люди не
верили, что сила трения может сдвинуть состав. Кстати, такой же способ можно применить и для
передвижения пешком - нужно сделать рифленую дорогу, чтобы плоскость зубчика была по размеру
ступни. Тогда люди будут подпрыгивать, отталкиваясь от наклонных поверхностей, а сила тяжести
будет возвращать их на землю. Придется немного попрыгать! В общем-то, в этом и состоит суть
наших лестниц - мы тоже, чтобы не скатиться вниз, заменяем силу трения силой реакции опоры.
Многие, да, похоже, и я, преувеличивают разрушительные способности отсутствия трения,
ведь не надо забывать про не менее важную реакцию опоры. Трение зависит от реакции опоры и
у нас интуитивно отсутствие первой связано с отсутствием второй. Действительно, без реакции
опоры мир выглядел бы очень смешно, правда, смеяться было бы уже некому.
Конечно, нельзя не сказать, что энергии придется все равно тратить меньше, в том числе,
и на передвижение - ведь, потратив неимоверные усилия на то, чтобы забраться на гору, нам
больше не придется ничего делать, чтобы попасть на другую такую же; приобретя нужную скорость,
нам не надо ничего делать, чтобы ее поддерживать. Таким образом, мы вплотную приближаемся к
осуществлению идеи вечного двигателя. Но, если над этим задуматься, то в самом названии
"Вечный двигатель" заключена ошибка. От двигателя мы можем что-то получать, какую-то энергию,
но что можно получить от двигателя, который останавливается, когда от него пытаются что-то
взять? Какая ему разница, кто у него забирает энергию - трение или мы?
Несмотря на это, механизмы, где мы используем смазку, конечно, будут работать лучше,
и колесо никогда никому ни будет нужно. Скорее всего, это сильно затормозит развитие механики.
Но тут есть и еще один момент - наличие трения тоже тормозит развитие науки, ведь оно мешает
правильному пониманию законов Ньютона и восприятию постоянности ускорения свободного падения.
Скорее всего, без трения люди поняли бы их раньше.
Но что говорить о науке, когда существование самой Земли сомнительно - она, как и другие
планеты, была бы разрушена метеоритной атакой. Конечно, в Луну и в нашем мире попадают
метеориты, но в том-то и дело, что без трения не только метеориты не будут сгорать в
атмосфере, но между частями планеты, на которые она раздрабливается в месте удара, нет
трения, и ударная волна придает им большую изначальную скорость, так что они могут и не
вернуться обратно на планету.
Все-таки, отсутствие трения - это, конечно, абсурд. А, когда думаешь о том, чего не
может быть, невольно приходишь либо к причине этого, либо просто к парадоксу. Действительно,
не совсем понятно, что тут надо понимать под "трением". Возьмем, к примеру, тот же поезд на
шестеренках - он, как выяснилось, без трения поедет. Но если взять, и размер зубчиков
уменьшить во много раз, чтобы они были не видны на фоне поезда - он не будет ничем
принципиально отличаться от первого, но ведь тогда мы сможем уже сказать, что на его колесо
действует сила трения, которой нет! То есть непонятно, на каком этапе масштабирования мы
можем применить к рельсе коэффициент трения. Наверно, для описания таких фантастических тем
нужно на время забыть о причине явлений.
Так можно описать наш мир, где "выключили" трение, но вряд ли наш, уже сформировавшийся
мир сможет перестроиться. Скорее возможен мир, где трения никогда не было. Такой мир был бы
совершено другим, и мы практически не можем его описать, наши представления к нему
неприменимы.
Если цивилизация, да что там цивилизация, жизнь смогла вообще возникнуть, что само
по себе невозможно, значит, она сможет возникнуть и без трения. Мир "большой", места
много - выбор есть. И при любых условиях найдется такое место, где образование жизни,
какой бы она ни была, возможно.
Об этом, наверно, нельзя говорить серьезно, но тогда это уже будет не физика.
|