Rotace v prvním axiomu: in linea recta nebo in directum?

Takový výklad pohybových zákonů je tudíž nesprávný a je třeba se ho vyvarovat. Je tedy otázkou, jakým způsobem o prvním axiomu mluvit.

In directum

Pokud by byl výklad vedený na humanitním gymnáziu, kde mají studenti znalosti latiny, je zřejmě nejlepší cestou vyjít přímo z latinské verze v třetím vydání Principií: „Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.“ Sám Newton je přitom autorem hned devíti znění prvního pohybového zákona.

Lze přitom ukázat, že první verze obsahují místo in directum sousloví in linea recta, tedy po přímce. Tyto první pokusy o definici prvního pohybového axiomu jsou pak zakonzervovány v tradičním učebnicovém obrazu se souslovím v pohybu přímočarém rovnoměrném. Nerespektují přitom cílený přechod k in directum, které má význam spíše ve svém směru. Ani tento překlad není ale pro češtinu vhodný.

Optimálním tvrzením je přitom že „každé těleso setrvává ve svém stavu pohybu, dokud není přinuceno působením vnějších sil svůj stav změnit.“ Nyní se již otevírá prostor pro podrobnou diskusi nad tím, co je pohybový stav – pohyb rovnoměrný přímočarý? Rovnoměrná rotace kolem vlastní osy? Precesní pohyby? Ve všech případech je odpověď kladná. A co více: platí, že také jejich složení je vlastním pohybovým stavem. Prvnímu Newtonovu axiomu tak neodporuje pohyb Země, která rotuje kolem vlastní osy a přitom obývá kolem Slunce.

Pokud bychom otevřeli Principia, mohli bychom od samotného autora najít hned trojici ilustrací k prvnímu zákonu – rovnoměrně přímočaře letící projektil, rotující kolo kolem vlastní osy a planetu obíhající okolo hvězdy. Je až s podivem, že historické okolnosti nešťastného překladu této knihy zamlčely skutečnost, že autor vnímal pohybový stav podstatně šířeji než jen jako pohyb rovnoměrný přímočarý.

Jen jako poznámku pod čarou ještě zdůrazněme slovo corpus. Newton nepostuluje fyzikální zákony imaginárního matematického světa hmotných bodů, ale skutečných těles. To je z hlediska didaktiky fyziky také velice důležité. Pohybové zákony neplatí pro ideální tělesa či hmotné body, ale pro všechna běžně velká tělesa. Tendence fyziky ulehčit si práci s nekonečným opakováním toho, co vše zanedbáváme, a práce s hmotnými body, může mít často na výuku fatální následky. Vytrácí se totiž její spojení se skutečným světem a přírodou.

Závěrem

První axiom tak nabízí pro středoškolskou výuku mnohem více, než by se na první pohled mohlo zdát a lze na něm také pěkně ukázat jiný pohled na superpozici, než je zcela obvyklé. Rotace v něm je přitom zcela přirozená a experimentálně také snad lépe demonstrovatelná, než obyčejný pohyb rovnoměrný přímočarý. V rámci pokročilého maturitního semináře je ale možné ukázat, že díky impulsovým větám lze první axiom odvodit. Ty ale – na rozdíl od pozorování přírody – neměl Newton k dispozici. Také z hlediska praktické didaktiky lze ale první axiom chápaný tak komplexně, jak jsme ukázali, považovat za jeden z uhelných kamenů, na kterém bude stát didaktika mechaniky.

Nejen v českém prostředí je pak třeba vyzdvihnout práci profesora Martina Černohorského, který se problematice rotace v prvním axiomu mnoho let aktivně věnuje.

Příspěvek byl napsán v rámci řešení operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost: Moduly jako prostředek inovace v integraci výuky moderní fyziky a chemie, Reg.c.: CZ.1.07/2.2.00/28.01 82.

Literatura a použité zdroje

MUSILOVÁ, Jana. Rotace v prvním axiomu. Brno: MUNI PRESS, 2009. ISBN 978-80-210-4808-9.

ČERNOHORSKÝ, Martin. Newtonova translačně-rotační formulace prvního zákona pohybu [online]. 2009. [cit. 2013-03-03]. Dostupné z: http://www.muni.cz/press/books/files/mach248.pdf.

ČERNOHORSKÝ, Martin. Translačně- -rotační první axiom 1687 (1726) ve světle Newtonových rukopisů. Sv. 5-6. Praha, 2012. 2012 s. ISBN 0009-0700.