Принцип наименьшего действия Лейбница «Vis Viva»
Принцип наименьшего действия Лейбница «Vis Viva»
За принцип наименьшего действия мы все должны быть благодарны Вильгельму Готфриду Лейбницу (1646–1716). Один из первых «современных» физиков и математиков, Лейбниц жил во временя Ньютона — в эпоху, когда ученые более открыто говорили о своем интересе как к количественным, так и к качественным характеристикам материи. Для Лейбница и его современников, материя была реальной в смысле количественной измеримости, но также живой и наделенной волшебной силой, одушевленной и сказочной. Он изучал звезды и жизнь на земле, и интуитивно понимал, что природа старается сохранять во всем эту присущую ей «жизненную силу». Он говорил о сохранении жизненной силы, или «vis viva». (Vis viva представляет собой математическую величину — произведение массы на квадрат скорости — половину которой составляет то, что мы сегодня называем кинетической энергией).
Хотя с точки зрения современной физики, его математические рассуждения были не вполне верны, он догадывался, что «непосредственная осведомленность» природы знает, сколько энергии и действия следует использовать. Поэтому, его идеи были предшественниками того, что мы сегодня называем принципами наименьшего действия и сохранения энергии, которые были открыты спустя, по меньшей мере, сто лет после его смерти.
Я легко могу представить себе Лейбница, как если бы он был с нами сегодня. Я представляю, что он наблюдал и ощущал события. Он удивлялся тому, как камни падают с горы, увлекая за собой другие камни. Он ощущал, что такое ловить мяч. Он чувствовал, как сила мяча давит на его руку, и наблюдал, как она двигается. Он называл этот субъективный опыт движений мяча «живой силой». Он наблюдал, как летают птицы и плавают рыбы. Для него и его современников, земля все еще была чем-то священным. Материя была не просто инертной, но одушевленной и полной духов. И потому для него и других ранних ученых, наименьшее действие было разновидностью «наименьшего усилия» — внутреннего ощущения, что даже в самых трудных ситуациях существует самый легкий путь. Мне кажется, что это ощущение лежит в основе сегодняшних принципов теории относительности, квантовой физики, и классической механики.