Вплоть до XVI в. физики интересовались исключительно статикой -
учением об условиях равновесия тел под действием сил. Но что происходит
при нарушении равновесия, когда тела вовлекаются в движение? Вряд ли
тогда кто-либо мог
подозревать, что в падении камня или колебаниях маятника скрыты
определенные свойства пространства и времени.
Итальянский физик Галилео Галилей (1562-1642) был первым, кто вплотную и
без предубеждения занялся изучением этих вопросов. С помощью простых
рассуждений он сумел доказать, что все тела независимо от их массы
должны падать одинаково быстро. При этом он исходил из модели двух тел
равной массы. Если оба эти тела отпустить с одинаковой высоты, рассуждал
он, они упадут на землю одновременно (рис. 1). Если затем соединить оба
тела так, чтобы получилось одно тело удвоенной массы, то и в этом случае
они должны достичь поверхности Земли за одно и то же время.
Галилей выбрал единственно правильный путь исследования - путь
эксперимента. Ему пришла в голову удачная мысль искусственно замедлить
процесс падения тел, использовав для этого слегка наклоненный желоб, по
которому скатывались гладкие шары. Несмотря на исключительную простоту
своего опыта, Галилей получил удивительно точное значение ускорения
свободного падения (g = = 9,81 м/с ).
Здесь мы встречаемся с типичным для физики методом познания. Он состоит
в систематической связи между теорией и экспериментом. Как говорил
Галилей, задача заключается в том, чтобы "разгадать истинные загадки
природы, достигая этого размышлением, наблюдением и опытами, которые
доступны каждому". В основе всех его опытов лежала четкая программа,
направленная на выяснение строго определенных вопросов. И эти
опыты позволяли дать однозначный ответ на поставленные вопросы. Вообще в
физической постановке вопроса всегда частично заключается ответ на него.
Рис. 1. Модель, иллюстрирующая опыты Галилея с
падающими телами.
Каким образом возникает наиболее простой вид движения, при котором
скорость тела не возрастает и не убывает? Теперь мы называем такое
движение равномерным, так как в этом случае тело в равные промежутки
времени проходит равные пути. Но во времена Галилея этот простой вид
движения оказался чрезвычайно трудным для понимания. Ведь на первый
взгляд кажется, будто тело сохраняет состояние движения лишь до тех пор,
пока его к этому вынуждают. Однако Галилей показал, что нельзя
полагаться на поверхностные наблюдения, не рискуя впасть в грубую
ошибку. Путем глубоких рассуждений он пришел к пониманию истинного
существа дела, выразив это словами: "Любая скорость, однажды сообщенная
движущемуся телу, остается неизменной, пока отсутствуют внешние причины
для возникновения ускорения или торможения тела (это положение
справедливо для горизонтальной плоскости). В случае наклонных плоскостей
уже изначально имеется причина для появления ускорения (или
соответственно замедления) тела. Отсюда следует, что движение на
горизонтальной плоскости является неизменным".
После законов падения это было второе крупное открытие Галилея: он
установил, что фундаментальным свойством всей материи является
инертность.
