지금까지 쓰인 가장 유용한 식
뉴턴 제 2 법칙은 유명하게 짧아 — F = m × a. 힘 = 질량 × 가속도. 세 글자가 문명이 한 모든 공학의 대부분을 해. 자동차가 멈춰. 다리가 서 있어. 비행기가 날아. 로켓이 발사되고. 다 세 글자 위에 앉아.
식으로 읽되, 그림으로 느껴봐. 두 배 세게 밀면 두 배 빠르게 가속. 두 배 무거우면, 같은 가속에 두 배 세게 밀어야 해. 질량이 가속에 저항하고, 힘이 그 저항을 극복해. 힘이 클수록 더 극복하고; 질량이 클수록 저항이 더 세지.
왜 이게 설명하는 것에 비해 충격적으로 작아
F=ma 와 동반 법칙 (1법칙 — 정지한 건 정지, 운동하는 건 운동, 힘이 작용하지 않는 한; 3법칙 — 모든 작용에 같고 반대인 반작용) 이 거의 모든 기계적인 걸 설명해. 언덕을 굴러내려가는 공. 브레이크를 거는 차. 도는 행성. 반대 방향 가스를 밀어내며 추진하는 로켓. 모든 충돌, 모든 마찰, 모든 발사체.
1700 년에 처음 이걸 읽는 누군가를 상상해봐. 세상이 마법, 운명, 신적 개입으로 가득 찼어. 그 다음 30 살짜리가 말해 — 세 글자가 모든 움직이는 것이 그렇게 움직이는 이유를 설명해. 놀라움이 현대 교과서로 번역되면서 살아남지 못해. 근데 살아남아야 하지.
힘의 OO 시각
OO 트랙에서 봤듯, 모든 객체가 질량을 가져. 질량은 인스턴스의 속성. 힘은 인스턴스에 호출된 method. 가속도는 응답. F = m × a 가 dispatch 룰이야. 모든 충돌이 인스턴스 사이 method 호출이고; 모든 반작용이 3 법칙의 return value 야.
이게 비유가 아니야. 물리학이 실제로 어떻게 구성되는지지. 매 입자, 바위, 행성 — 질량, 위치, 속도를 가진 인스턴스. 그들 사이 힘이 method 호출처럼 교환돼. 다음 순간 우주의 상태가 이 loop 에서 계산되고.
이 엔진이 아직 말하지 않는 것
F=ma 는 힘이 적용된 후 어떻게 움직이는지 알려줘. 어떤 힘이 존재하는지, 어디서 오는지, 왜 질량이 존재하는지는 안 알려줘. 뉴턴이 보편 중력 을 별도 법칙으로 더했어 (이 트랙 lesson 4). 전자기는 나중에 (맥스웰). 강한/약한 핵력은 20 세기. 네 힘의 통합은 아직 미완성이고.
F=ma 는 엔진. 힘들이 입력. 둘 다 알면 역학이고; F=ma 만 알면 그림 절반이지. 학교 물리 대부분이 이 구분을 안 짚고 식만 훈련시켜. 이제 가졌어.