Mărimea fizică nu e un moft, ci a apărut din necesitatea de
a compara obiecte și fenomene.
Două obiecte pot fi comparate în mai multe feluri, din mai
multe puncte de vedere, cu alte cuvinte, după caracteristici/proprietăți
diverse.
Proprietatea vizată, asta este esențială, asta trebuie precizată
de fiecare dată când vrei să faci o comparație. Fiindcă o întrebare de genul:
„Comparând obiectele A și B, care dintre ele este mai mare?” este cel puțin ambiguă
și permite mai multe interpretări:
- Care este mai voluminos?
- Care este mai greu?
- Care este mai lung?
- Care acoperă o suprafață mai mare?
Deci, dacă vrem să le comparăm, trebuie mai întâi să
precizăm proprietatea obiectului pe care vrem să o folosim în comparație,
altfel vorbim degeaba.
Apare imediat o altă problemă, și anume că acest procedeu,
al comparării obiectelor două câte două, este cel puțin greoi, ba chiar
imposibil în momentul în care vrem să-l generalizăm la foarte multe obiecte,
mai ales că unele nici nu pot fi puse alături unul de altul pentru a le vedea
și compara „din ochi”. Soluția este atașarea de proprietatea respectivă a unei mărimi fizice care prin definiție are
calitatea de a fi măsurabilă. Deci ăsta e scopul ei în viață: să fie măsurată.
Bineînțeles că pentru asta trebuie să fie dotată și cu o unitate de măsură, cât
mai precis definită și acceptată de-a lungul și de-a latul Pământului.
O primă observație este că există și unele mărimi fizice cu
o dotare mai precară, lipsite fiind ele, încă de la naștere, de unități de
măsură.
O altă observație necesară este că există pe lume mai multe
sisteme de unități de măsură în ciuda punerii la punct a Sistemului internațional de unități (SI) care s-a dorit (dar n-a
prea reușit) a fi o standardizare definitivă și universală a domeniului. În
această faună se distinge sistemul de măsuri englezesc despre care umblă vorba
că ar putea fi considerat cel mai absurd din lume dacă nu ar exista sistemul
monetar englezesc.
Dar nu am de gând să mă pierd în jungla sistemelor de
unități, a etaloanelor și a metodelor de măsurare, așa că revin la mărimile
fizice, precizând încă o dată că ele reprezintă măsuri ale proprietăților
obiectelor. Pentru mai multă rigoare, în loc de „obiect” mă voi strădui să folosesc
un termen mai sofisticat și mai general, anume sistem fizic.
Cred că n-ar fi rău să dau totuși câteva exemple de
proprietăți generale ale sistemelor fizice, mărimile fizice aferente și
unitățile de măsură din dotarea acestora:
- întinderea (proprietatea unui sistem fizic de a ocupa
spațiu) – volum (mărimea fizică) – metru cub (unitatea de măsură)
- dimensiunea liniară (orice obiect are trei dimensiuni
liniare, ale căror denumiri sunt pur convenționale: lungime, lățime și
înălțime) – lungime – metru
- inerția (proprietatea unui sistem fizic de a nu se lăsa
scos din ale lui cu una cu două) – masă – kilogram
- starea de încălzire – temperatură – kelvin
- starea de mișcare – viteză – metru pe secundă
- proprietatea de a efectua lucru mecanic – energie – joule
Adevărul e că în cele spuse de mine mai sus s-a strecurat
(intenționat) o omisiune. Am vorbit doar despre o parte dintre mărimile fizice,
și anume mărimile fizice de stare. Dar, în afară de sisteme
(obiecte), fizica studiază și fenomene (procese), care sunt transformări
suferite de sisteme, de obicei în urma interacțiunii dintre ele. Iar aceste
fenomene sunt și ele caracterizate de proprietăți care trebuie comparate cu altele
similare. Așa că și acestor proprietăți ale fenomenelor au fost atașate mărimi
fizice numite, evident, mărimi fizice de
proces.
Vreo două-trei exemple ar fi utile:
- mișcarea (schimbarea poziției unui sistem) – deplasarea –
metru
- schimbarea stării de mișcare – accelerație – metru pe
secundă la pătrat
- interacțiunea – forță – newton
Cele mai multe mărimi fizice sunt obținute prin combinarea
altor mărimi fizice, așa încât, în unele cazuri, proprietățile pe care le
caracterizează nu pot fi puse ușor în evidență și nu pot fi exprimate printr-un
cuvânt sau printr-o expresie simplă. Așa că se folosește denumirea mărimii
fizice și pentru proprietatea respectivă, acest lucru creând uneori mici (dar
regretabile) confuzii.
Trebuie să menționez și cazul cu totul special al timpului, care nu poate fi definit și a
cărui natură este în continuare discutată și de fizicieni și de filosofi. Dar,
pentru necesitățile fizicii clasice ne putem mulțumi cu ceea ce percepem în mod
intuitiv că este timpul, ne bucurăm că îl putem măsura folosind fenomene
periodice (repetitive), ne resemnăm că trece și nu se mai întoarce, și îi
agățăm de coadă o mărime fizică pe care o numim timp și o unitate de măsură numită secundă.
Din ce am spus până acuma, cred că rezultă clar că mărimile
fizice, măsurabile fiind, se exprimă prin numere, ceea ce le face ideale pentru
transpunerea în formule matematice a relațiilor dintre ele, rezultând astfel
modelarea matematică a fenomenelor prin care trec modelele abstracte care sunt
studiate de fizică, așa cum spuneam
cu altă ocazie.
În acest fel, legile fizicii se exprimă prin formule care pot
fi prelucrate matematic, ajungându-se astfel la rezultate care reprezintă predicții
care pot fi verificate în practică, prin experimente. Dacă rezultatele experimentelor nu
corespund cu predicțiile respective, modelul folosit este abandonat și se caută
altul mai trainic și mai frumos.