Довжина, Відстань і Чому Фізика

Про слова та їх значення

Ми вже згадували слово «баріонний» у вступному абзаці, тож, мабуть, саме час визначити, що воно означає — і, жартома кажучи, «з чим його їдять»?

Як ви, можливо, чули від деяких наукових популяризаторів, Всесвіт — з яким ми маємо певний спостережний зв’язок — складається з кількох типів матерії. Космологія та фізика частинок описують елементарні частинки як такі, що мають хвильово-корпускулярну природу, тобто їхня структура по суті є хвильовою. Лише матерія з сумісною хвильовою структурою може взаємодіяти або виявляти ці елементи, надаючи інформацію про існування об’єктів, які ми прагнемо спостерігати. Цей тип виявлюваної матерії відповідає баріонній матерії — звичайній речовині, з якої складаються зорі, планети та живі істоти.

Ми свідомо оминемо так звану темну матерію та темну енергію, які досі залишаються предметом обговорень у наукових колах. Але що ж таке простір? До якої «сутності» ми можемо його віднести?

Як і будь-яка істота з високою здатністю до руху, ми життєво залежимо від сприйняття навколишнього середовища — середовища, яке допомагає нам розпізнавати територію, яку ми займаємо, визначати об’єкти, до яких можемо наблизитися, та оцінювати відстані, які потрібно подолати для виконання дій, необхідних для виживання. Усе це зображено перед тим, як перейти до розгляду самого простору. Цей простір є для нас настільки звичним, що ми рідко замислюємося про його фізичні властивості; натомість усе інше — повітря, земля, каміння, усе, чим ми можемо маніпулювати або взаємодіяти, — сприймається нами як матерія.

І тут ми підходимо близько до визначення відстані. Головним чином, як ми зазначали вище, нашим операційним елементом у взаємодії з середовищем є відстань. Але відстань — це лише наше спрощене уявлення про частку простору, виражене в застосовних одиницях. І якщо сам простір не є сталою величиною, то для нас відстань усе одно залишатиметься сталою. Інакше всі системи координат і точки відліку повністю зруйнували б нашу здатність до адаптації, яка, своєю чергою, суворо залежить від моделей, сформованих упродовж життя організму.

На основі сучасних астрофізичних спостережень встановлено, що простір у межах нашого спостережного горизонту не є сталим. Інтуїтивно можна припустити, що відстань тісно пов’язана з мінливою межею видимого «кінця Всесвіту». Та ми все ще покладаємося на стандартизовані зразки у своїх вимірюваннях, і для нашого сприйняття все здається статичним і незмінним. Це піднімає важливе питання: чи справді відстань є сталою, чи лише з погляду наших вимірювань і сприйняття?

Попри це, простір і відстань мають однакову природу. Відмінність між ними полягає головно в перспективі: відстань — це штучна конструкція, створена й застосована людством, тоді як простір — це фізична реальність. А відстань — лише один з інструментів, якими людство користується у своїх, подекуди кумедних, спробах осягнути Всесвіт.

Пан Очевидність, або роздуми про повсякденне життя

Спробуймо просту реконструкцію ланцюга звичайних подій, як це зробив би справжній детектив. Зараз 12-та година дня, 1 грудня 1972 року (або 3072 — що, по суті, не має значення, доки людство існує як біологічний вид). Я добре виспався і прокинувся у чудовому настрої. Встаючи з ліжка, я торкнувся правою ногою капця — я завжди залишаю їх точно посередині, під краєм ліжка. У цьому простому фрагменті можна помітити кілька цікавих фактів, про які ми рідко замислюємося.

Пробудження — це процес, у якому ми повертаємося з іншого стану свідомості до усвідомлення того, де фізично перебуваємо та що відбувається навколо. Потім у дію вступає наш механізм обробки пам’яті, який відновлює довготривалі асоціативні, об’єктно-орієнтовані схеми: ліжко, капці, положення, кімната, функції предметів. І третій механізм відповідає за фізичну взаємодію з об’єктами навколо нас і рухливість нашого тіла.

Щодо нашого тіла (яке є ключовим елементом системи), ми несвідомо використовуємо рецептори як інструменти для дослідження та реагування на стимули будь-яких дій, які виконуємо, спираючись на згадану вище систему пам’ятних шаблонів. І коли ми згадуємо, що торкнулися капця правою ногою, це означає, що ми приблизно знаємо, де розташоване наше тіло; з цим усвідомленням ми створюємо точку опори, рухаємо і повертаємо тіло так, щоб нога могла виконати дію в просторі й дістатися капця. Ми знаємо, як користуватися своїм інструментом (ногою), бо добре знаємо її параметри руху у просторі. З цього моменту ці параметри стають початковою позицією несвідомих вимірювань відстані.

Потім я йду до ванної, щоб відвідати свого старого друга — нічний горщик. Треба поспішати, якщо хочу, щоб спідня білизна залишилася сухою. Час… Звідки я знаю, скільки триватиме шлях до ванної, відкриття дверей та всі необхідні дії, щоб вчасно дістатися до бажаного пристрою, який допоможе уникнути перетворення білизни на мокру ганчірку? Відтворімо ланцюг дій, які ми виконуємо несвідомо, щоб досягти бажаного результату.

Коли ми встаємо, взуваємо капці, прямуємо до дверей ванної (кілька кроків) і точно знаємо, де зупинитися та яку ногу поставити, щоб зручно витягнути руку, натиснути на ручку та відчинити двері — це демонструє нашу обізнаність про всі параметри тіла. Завдяки життєвому досвіду ми знаємо середню довжину свого кроку, і залежно від дії регулюємо довжину кроків. Основним параметром є наш шаблонний механізм, який перераховує довжину ніг, щоб заздалегідь «сконструювати» потрібну довжину кроку. Коли я зупиняюся й витягую руку, той самий механізм у такий самий спосіб формує параметри моєї руки.

З цих прикладів можна зробити висновки про те, як ми орієнтуємося в просторі завдяки алгоритмам, сформованим еволюційними процесами. Тут можна навіть простежити природне походження стандартизації певних об’єктів і впровадження цих стандартів у навколишню реальність.

Як добре відомо, спілкування між соціальними істотами має вирішальне значення для їхньої стратегії виживання. Його головна мета — виживання індивіда. Це еволюційна аксіома, яку ми тут не будемо обговорювати. Проте автори вважають за необхідне згадати кілька фактів у передмові.

З ентомології ми знаємо, що танці бджіл служать формою обміну інформацією (або передачі важливих даних) про місцезнаходження квітів, придатних до споживання. Цей ритуал включає рухи з боку в бік, короткі зупинки, і кожен рух передає інформацію про напрям польоту, тривалість досягнення місця призначення та тип джерела, про яке сигналізує бджола-танцівниця.

У наведеному прикладі (посилання на джерело, див. «Комунікація бджіл — Докладніше» під абзацом) можна помітити, що сам танець містить елементи, які можна інтерпретувати як стандартизовані — тривалість пауз, напрямні рухи тощо. Те, що вся колонія розуміє ці сигнали, дозволяє зробити висновок, що така поведінка є абсолютно неминучою серед соціальних істот.

Аналогічно, у людському соціальному житті поняття відстані, напрямку та інші орієнтаційні елементи виникають одразу після формування спільноти. Ми вважаємо, що лише людство має такий засіб комунікації, як мова — і це наша головна перевага, яка відрізняє нас від усіх інших біологічних видів (питання вимови залишимо поза межами цієї теми). Це спостереження логічно приводить до висновку, що ми здатні організовувати всі важливі та соціально значущі справи.

Враховуючи вищесказане, ми можемо перейти до розгляду способів і методів, за допомогою яких людство впорядковувало відстані та їх вимірювання в різних культурах і з історичної точки зору, щоб отримати цілісне розуміння теми, яку ми тут досліджуємо...

Археологічний огляд культури Набта-Плая в контексті статті (одиниці вимірювання в різних культурах).

Огляд соціальної ієрархії, адміністрації та економічної організації шумерської держави.

Огляд культури та суспільної структури стародавнього Єгипту з акцентом на його системи вимірювання.

Комплексний огляд соціокультурного підґрунтя Стародавньої Греції та того, як із нього виникли її системи вимірювання.

Цей розділ знайомить із культурним підґрунтям Стародавнього Риму, яке стало основою розвитку його системи вимірювань.

Доісторична держава Ізраїль і її культурно зумовлена структура, на якій базуються міри та їх стандартизація.

Цей розділ присвячено двом культурам — Вавилонії та Персії, і тут ми з’ясовуємо чому...

Тут ми повертаємося до культури, вже відомої, але під іншим кутом зору...

Культурне підґрунтя Персії бере початок у Ассирійському царстві; короткий огляд покаже соціокультурні перетини та спадщину, успадковану від нього...

Ми пройшли через багато культур, і все ще не видно кінця світу. Наша подорож триває — цього разу...

Цивілізація Інду (Хараппська), яку ми представили нашому шановному читачеві вище, є лише одним із соціокультурних феноменів, що виникли на основі протокультур цього регіону. У цьому розділі ми познайомимо вас із кількома з них.

У цьому розділі ми спробуємо об’єднати всі наші притоки в єдине русло висновків — від доісторичних культур до організованих держав — і оцінити, чи справдилися наші припущення, засновані на неповних і, можливо, спекулятивних аналітичних методах.

Цей розділ проводить читача через територію, яку сьогодні ми знаємо як Китай. Наш головний інтерес, звісно, полягає у вивченні систем вимірювання цієї культури — але чому б не скористатися нагодою, щоб дізнатися ще більше?

⛩️ Імперія Цінь (династія Цінь, 221–206 рр. до н.е.) та ⛩️ Імперія Хань (Західна Хань, 206 р. до н.е.–9 р. н.е.; Східна Хань, 25–220 р. н.е.): короткий вступ.

У цьому розділі ми представляємо нашим шановним читачам історичне тло династії Шан — її державну організацію, метрологічні практики того часу та кілька інших захопливих аспектів цієї ранньої китайської цивілізації.