Problem vode u kanti star je četiri veka što znamo jer ga nalazimo u trećoj knjizi Njutnovih „Principa“ koju je slavni naučnik pisao pre otprilike toliko vremena. On svakako ne može biti stariji pošto je naučno znanje tek sa Njutnom dostiglo nivo na kome se o njemu moglo raspravljati. Problem je vrlo jednostavan: uzmete kantu vode i zarotirate je. Kao što i očekujete dešava se sledeće:  usled trenja o zid kante voda i sama počne da rotira, centrifugalna sila je tera dalje od njenog centra, a pošto je zid kante sprečava u širenju ona se uz njega uzdiže. 

kofaDovde je jednostavno i u praksi se sve tu i završava. Ako je kanta puna pazite da je ne dirate mnogo da se voda ne bi prosula. Problem međutim nastaje kada se za kantu zainteresuju fizičari, jer oni vole da postavljaju čudna, pa i nemoguća pitanja. Kad se radi o kanti počnu s ovim pitanjem: u odnosu na čega kanta rotira? Pa u odnosu na sve, kažete vi, ali oni odmah nastavljaju dalje (odavde postaje interesantno): a šta ako kantu ne dirate i ona miruje, a zarotirate sve ostalo oko nje? Da li bi se voda i onda uzdizala? Vi ovde malo razmislite pa kažete: kretanja su relativna i sve jedno je da li rotirate kantu ili svet oko nje - posledice moraju da budu iste. Dakle, i u slučaju da kanta miruje, a oko nje se obrće sve ostalo, voda se izdiže!

Dobro! Međutim, problem kante ovim se ne završava (naprotiv, on tek počinje), jer fizičari zatim izmisle krajnje nemoguću situaciju. Šta bi bilo, pitaju oni, ako biste kantu zarotirali u potpuno praznom prostoru, zapravo u potpuno praznom svemiru? Zamislite da u svemiru ne postoji ništa, baš ništa, sem kante vode koju onda zarotirate. Nemojte se opterećivati činjenicom da je tako nešto potpuno nemoguće, da je u takvom svemiru temperatura blizu apsolutne nule i tome slično, u misaonim eksperimentima tako nešto nije problem. Dakle pitanje je da li bi se i u potpuno praznom prostoru voda u kanti koja rotira i dalje izdizala? Pazite, nema ničeg u univerzumu sem kante vode koju zarotirate. Da li bi se voda izdizala? Da, ili ne?

Ne žurite s odgovorom, jer šta god da kažete, šanse da pogrešite su velike. Radi se o dva koncepta shvatanja suštine prirode od kojih jedan (a možda nijedan) nije tačan. A fizičari baš o tome vole da raspravljaju.

E sad počinje prava fizika.

njutn

Za Njutna nije bilo dileme: voda bi se izdizala i u potpuno praznom svemiru! Jer, na pitanje u odnosu na čega kanta rotira Njutn odgovara: u odnosu na prostor. Po Njutnu prostor je apsolutan, dakle, nezavisan od bilo čega i bilo koga. Prostor postoji kao takav, sam za sebe, i ima dimenzije koje su iste za svakog i ne menjaju se. Kanta rotira u odnosu na prostor!

Isak Njutn (1642-1726) - fizičar, matematičar, astronom, alhemirčar i filozof prirode, jedan od najvećih, a po mnogima i najveći naučnik koji je ikada živeo, drugim rečima, suvi genije nauke, čije delo je dovelo ne samo do revolucije u nauci, već i do revolucije u industriji, a time i do opšteg napretka čitavog čovečanstva. Jeste bio džangrizav, mizantrop, uglavnom neprijatan, ponekad i brutalno surov, ali u nauci je postao toliki autoritet da je malo ko i pomišljao da ospori neku njegovu misao. Tako je jedno vreme izgledalo da je problem kante vode rešen. Ali to nije trajalo večno.

mahErnst Mah (1838-1916) je bio austrijski fizičar i filozof, koji je danas široj javnosti poznat po jedinici mere brzine koja nosi njegovo ime, a među fizičarima po principu koji takođe nosi njegovo ime a koji otprilike glasi ovako nekako:

- Ako bi postojalo samo jedno telo (i još jednom: samo jedno, jedino telo) onda ono ne bi imalo inerciju* jer inercija je posledica gravitacionog privlačenja drugih tela. Ili malo drukčije rečeno: inercija jednog objekta je određena totalnim rasporedom svih masa u univerzumu, pogotovo onih dalekih kojih ima najviše. Ako nema drugih tela – nema inercije, a time ni centrifugalne sile. A time, da primenimo ovaj princip na naš problem, nema ni izdizanja vode u kanti koja rotira. Tako je govorio Mah.

* Inercija je tendencija tela da zadrži stanje kretanja odnosno mirovanja (ako se kreće da nastavi kretanje, ako miruje da nastavi mirovanje).

Ko je u pravu, Mah ili Njutn? Obojica su pronikli duboko u tajne prirode, a o problemu kante vode imali su potpuno suprotna rešenja.  

AAjnstajnTako je početkom prošlog veka problem stigao do Ajnštajna. Albert Ajnštajn (1879-1955), najpoznatiji i najpopularniji naučnik, po nekima i najveći koji je ikada hodao planetom, prosto je morao da se uključi u raspravu jer su predmet njegovih istraživanja bili upravo naj-najdublji zakoni prirode, tj. sama njena suština. A ovaj problem počiva upravo na toj suštini.

Ajnštajn se prvo složio sa Mahom. Ovako je rezonovao: ako sem kofe sa vodom ne bi postojalo ništa – ne bi bilo inercije (ni centrifugalne sile) i voda u kanti se ne bi izdizala! Inercija je, kaže, Ajnštajn, interakcija među masama, a ne efekat u koji je umešan prostor. Sem toga, prostor nije apsolutan jer on zavisi od posmatrača. Svaki posmatrač, srazmerno brzini svog kretanja, ima svoju percepciju prostora. Prema tome: nema načina da utvrdite da li se kanta s vodom obrće ukoliko sem nje u prostoru ne postoji ništa. A to znači da voda – miruje. Ne izdiže se!

Ali…. Ali, kasnije Ajnštajn menja mišljenje o prostoru i u svom govoru koji je 1916. održao u  Lajdenu ipak mu pripisuje neke karakteristike, tj. smatra da prostor ima neka fizička svojstva, pa prema tome: «Mehaničko ponašanje nekog objekta koji lebdi u praznom prostoru, poput Njutnove kante, ’zavisi ne samo od relativnih brzina već i od stanja rotacije’. A to znači da je prostor obdaren fizičkim svojstvima“ (Volter Ajzakson: „Ajnštajn“, str. 438), a to opet znači…?

A to znači da problem kante s vodom nije rešen ni posle četiri veka istraživanja, razmišljanja i raspravljanja.

***

Sve ovo što sam napisao zasnovano je na literaturi iz prošlog veka pa je me interesovalo je li u međuvremenu bilo nekog pomaka u rešavanju problema vode u kanti i šta o njemu kaže moderna fizika. S obzirom na ogromna dostignuća fizike zadnjih decenija, s obzirom na veliko ukupno naučno znanje koje se nataložilo od Njutna do danas, a koje je sigurno dovelo do promene načina naučnog razmišljanja i izmenilo stavove o biti prirode, pretpostavljao sam da se dalje otišlo i u rešavanju problema rotirajuće kante sa vodom. Obratio sam se zato u vezi kante nekim našim sjajnim fizičarima i pitao ih da li bi i u praznom svemiru postojala centrifugalna sila koja bi dovela do izdizanja vode u kanti. Ali očekivani odgovor nisam dobio. Svi oni samo sležu ramenima i kažu da to i dalje niko ne zna. Postoje, kažu, brojni komentari i poneki nejasni računi koji samo dodatno zamagljuju problem, a nekog jasnog zaključka nema.

Ostaje dakle, ako želite odgovor na pitanje o kanti, da ispraznite svemir i probate. To ili da sami, na osnovu svog znanja i svoje logike ponudite neko rešenje. Koje god da je, postoje šanse da ste u pravu.

Na svoj način moj prijatelj prof. Mijić je objasnio (ili zakomplikovao) ovaj članak dodatnim detaljima:

Drugim rečima, za razliku od brzine koja je uvek relativna, ubrzanje je apsolutno. Ali u odnosu na šta? Po teoriji relativnosti sasvim jasno ne postoji neki „apsolutni prostor,“ u pitanju je znači ubrzanje u odnosu na nešto drugo.

Da li bi se, na primer, voda podigla ako kantu u mirovanju okružimo bliskim velikim masama, tako velikim da je njihova masa (po Mahu) odgovorna za inerciju vode, pa onda zarotiramo te bliske mase oko kante? Tada postoji relativno kretanje vode u odnosu na te mase, ali da li će postojati centrifugalna sila? Da li će se voda podići?

Ili, šta ako su zidovi same kante debeli i opet tako masivni da je (opet po Mahu) sad gravitacija zidova dovoljna da uzrokuje inerciju vode? Ako zarotiramo tako masivnu kantu očekujemo da se voda opet podigne, ali zašto kad sada i voda i kanta rotiraju pa nema relativnog kretanja vode u odnosu na veliku masu koja uzrokuje inerciju vode?

Usaglašenog mišljenja svakako nema, ali imam utisak da će tema postati popularnija u bližoj budućnosti. Ima par nagoveštaja.


Komentari   
Laslo
0 #3 Laslo 14-02-2018 03:08
Prvo je potrebno zamisliti vasionu koja bi se formirala na takav način da se formira samo "kofa sa vodom" ma šta da to predstavlja. Tada bi bili oslobođeni svih uticaja koje poznajemo u nama observabilnoj vasioni i doći u situaciju na koju je Njutn verovatno želeo da skrene pažnju: šta je to što se krije iza pojma gravitacije? Jeli to suština postojanja čitave vasione i dali se bilo kakva vasiona u opšte može zamisliti (sa stanovišta fizike) a da se nekako isključi gravitacija iz cele te priče?

Njutn je smelo dao potvrdan odgovor. Mah se očito nije složio sa time jer je smatrao da ukoliko nismo u stanju da sprovedemo eksperiment tada su dalja razmatranja suvišna i treba ih kao takva odbaciti. Ajnštajn se u početku složio sa Mahom ali se ipak potpuno okrenuo svojoj opštoj teoriji relativnosti i poverovao poput Njutna da je pronašao univerzalan zakon koji povezuje sve pojave prirode i za sada je, bar na velikim skalama vasione u pravu. Zaista važi OTR i daje nam osnova da poverujemo kako bi se ona "kofa u vodi" s početka posta "podizala" i u nekakvom drugom mogućem univerzumu.
Danijel Reponj
+1 #2 Danijel Reponj 13-02-2018 16:42
Problem je u samom svojem temelju krivo postavljen. Kanta s vodom. Ama kakvom vodom? Da je bila kanta s vinom, e tada bi se taj problem već odavno riješio.

Vidimo da trezvenjaci nemaju ideja niti vizija o rješenju ovoga problema. Tih problema ne bi imali ljubitelji dobre kapljice, oni bi ispijajući sadržaj kante s vinom, došli do takvih ideja o rješenju tog gorućeg problema o kakvim ovi prvi ne mogu ni sanjati.

Pa onda kanta s kolačima. Kanta s janjetinom, Kanta s prasetinom... Tak se potiče rasprava. A ne s vodom. Od vode možeš dobiti samo vodu u koljenu, a nikako rješenje (nepostojećeg) problema.

Živili!

HIK! :P
Vladimir Kerleta 2
0 #1 Vladimir Kerleta 2 13-02-2018 00:06
Po ovoj logici ako bi kanta bila sama u svemiru mogla bi da se krece i brze od svetlosti, jer bi to bilo isto kao i da stoji (posto nema naspram cega da se iskaze ovo kretanje). Po meni u pitanju je aporija, kao zenonova prica o trci kornjace i zeca.

U stvarnosti, kvantne fluktuacije u cesticama kante i vode itekako bi po simetriji bile narusene rotacijom objekta, i generisli bi se i moment kretanja i centrifugalna sila.
Dodaj komentar