«Мисюченко Последняя тайна Бога Об авторе Автор книги, Мисюченко Игорис, родился в 1965 г. в г. Вильнюсе. Окончил среднюю школу с физико-математическим уклоном. Работал в...»

-- [ Страница 1 ] --

И. Мисюченко

Последняя тайна

(электрический эфир)

Санкт-Петербург

И. Мисюченко Последняя тайна Бога

Аннотация

Книга адресована читателям, интересующимся наиболее острыми проблемами

современного естествознания, и в частности физики. Совершенно неожиданным, подчас

даже шокирующим образом освещаются такие проблемы, как инерция и инерционная масса тел, тяготение и гравитационная масса, полевая материя, электромагнетизм и свойства физического вакуума. Затронуты некоторые аспекты специальной и общей теорий относительности, строение элементарных частиц и атомов.

Книга разбита на 12 глав, охватывающих основные разделы современной физики:

механическое движение, электрическое поле и электричество, магнитное поле и магнетизм, электромагнитная индукция и самоиндукция, инерция как проявление электромагнитной индукции, электрические свойства мировой среды, гравитация как электрическое явление, электромагнитная волна, элементарные заряды, неэлементарные частицы и ядра, строение атома, некоторые вопросы радиотехники.

Изложение рассчитано в основном на базовые знания школьного курса 10 - 11-го классов общеобразовательных школ. Встречающийся иногда более сложный материал рассчитан на уровень подготовки студентов первых-вторых курсов технических вузов.

Книга будет полезна для учёных-исследователей, изобретателей, преподавателей, студентов и всех, кому интересно последовательно разобраться в современных и классических парадоксах и проблемах сегодняшней физической науки и, возможно, заглянуть в науку дня завтрашнего.

И. Мисюченко Последняя тайна Бога Благодарности Автор выражает благодарность. Не благодарность кому-то конкретному, а благодарность вообще. Благодарность этому чудесному и таинственному миру, в котором мы все так ненадолго. Благодарность Богу, если угодно, который не слишком глубоко спрятал от человеческого разума свои тайны.

Конечно, работа эта появилась ещё и благодаря многим другим людям. Кроме автора. Они задавали вопросы, они вычитывали умопомрачительно косноязычные рукописи, они терпели это тихое помешательство годами, давали спасительные советы и доставали нужные книги. Проверяли расчеты и критиковали за допущенные глупости. И даже те, кто отговаривали от этой деятельности, тоже, на поверку, очень и очень помогли.

Огромное спасибо В. Ю. Ганкину, низкий поклон А. А. Солунину, А. М.

Черногубовскому, А. В. Смирнову, А. В. Пуляеву, М. В. Иванову, Э. К. Меринову. И, конечно же, безграничная благодарность моей жене, О. Д. Куприяновой за нечеловеческое долготерпение и неоценимую помощь в подготовке рукописи.

И. Мисюченко Последняя тайна Бога Об авторе Автор книги, Мисюченко Игорис, родился в 1965 г. в г. Вильнюсе. Окончил среднюю школу с физико-математическим уклоном. Работал в Вильнюсском НИИ радиоизмерительных приборов. Окончил в 1992 г. Радиофизический факультет СанктПетербургского государственного технического университета. Является по образованию инженером-оптиком-исследователем. Увлекался прикладной математикой и программированием. Сотрудничал с Физико-техническим институтом имени Иоффе в области автоматизации физического эксперимента. Разрабатывал автоматические системы пожарной и охранной сигнализации, создавал системы цифровой голосовой интернетсвязи. Более 10 лет работал в НИИ Арктики и Антарктики в Санкт-Петербурге в отделе физики льда и океана, лаборатории акустики и оптики. Занимался разработкой измерительной и исследовательской техники. Несколько лет сотрудничал с Камчатским гидрофизическим институтом, разрабатывал программное и аппаратное обеспечение гидроакустических комплексов. Разрабатывал также аппаратуру и программное обеспечение радиолокационных станций. Создавал медицинские устройства на базе микропроцессорной техники. Изучал теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), сотрудничал с Международной Ассоциацией ТРИЗ. Последние годы работает как изобретатель в широком спектре предметных областей. Имеет множество публикаций, патентных заявок и выданных патентов в различных странах.

Как физик-теоретик ранее не публиковался.

И. Мисюченко Последняя тайна Бога Оглавление Аннотация Благодарности Об авторе Оглавление Предисловие Введение В.1 Методологические основания и классическая физика. Как мы это делаем В.2 Метафизические основания. Во что нам приходится верить Глава 1. Механическое движение и пленум 1.1 Основы механики Ньютона и движение. Тело. Сила. Масса. Энергия 1.2 Применение механики к понятию поля. Тонкое тело механики 1.3 Механическое движение поля. Два сорта движений 1.4 Механические движения зарядов и магнитов. Ускоренное движение зарядов 1.5 Вечное падение пустоты. Мировая среда, гравитация и движение 1.6 Эффекты специальной теории относительности и их объяснение 1.7 Эффекты общей теории относительности и их объяснение Глава 2. Электрическое поле и электричество 2.1 Понятие об электрическом поле. Неуничтожимость полевой материи 2.2 Электрические заряды и поле. Неосознаваемая тавтология 2.3 Движение зарядов и движение полей. Электрические токи 2.4 Диэлектрики и их основные свойства. Лучший в мире диэлектрик 2.5 Проводники и их свойства. Самый маленький проводник 2.6 Простые и удивительные опыты с электричеством Глава 3. Магнитное поле и магнетизм 3.1 Магнитное поле как результат движения электрического поля 3.2 Относительность и абсолютность движений 3.3 Магнитные свойства токов 3.4 Магнитные свойства вещества. Самое немагнитное вещество. Смысл 3.5 Парадоксы магнитного поля (шнурование пучка и абсолютное движение) Глава 4. Электромагнитная индукция и самоиндукция 4.1 Закон электромагнитной индукции Фарадея и его мистичность 4.2 Индуктивность и самоиндукция.

4.3 Явление индукции и самоиндукции прямолинейного отрезка провода.

4.4 Демистификация закона электромагнитной индукции Фарадея 4.5 Частный случай взаимоиндукции прямого бесконечного провода и рамки 4.6 Простые и удивительные опыты с индукцией Глава 5. Инерция как проявление электромагнитной индукции. Масса тел 5.1 Основные понятия и категории 5.2 Модель элементарного заряда 5.3 Индуктивность и ёмкость элементарного заряда 5.4 Вывод выражения для массы электрона из энергетических соображений 5.5 ЭДС самоиндукции переменного конвекционного тока и инерционная масса 5.6 Незримый участник или возрождение принципа Маха 5.7 Ещё одно сокращение сущностей 5.8 Энергия заряженного конденсатора, «электростатическая» масса и E = mc 5.9 Электромагнитная масса в классической электродинамике А. Зоммерфельда и 5.10 Собственная индуктивность электрона как кинетическая индуктивность 5.11 О массе протона и ещё раз об инерции мышления 5.12 А проводник ли?

5.13 Насколько важна форма?

5.14 Взаимо- и самоиндукция частиц как основа всякой взаимо- и самоиндукции Глава 6. Электрические свойства мировой среды 6.1 Краткая история пустоты 6.2 Мировая среда и психологическая инерция 6.3 Твёрдо установленные свойства вакуума 6.4 Возможные свойства вакуума. Места для закрытий Глава 7. Гравитация как электрическое явление 7.1 Введение в проблему 7.2 Падение тела бесконечно малой массы на источник тяготения 7.3 Взаимодействие сферического заряда с ускоренно падающим эфиром 7.4 Механизм ускоренного движения эфира вблизи зарядов и масс 7.5 Некоторые численные соотношения 7.6 Вывод принципа эквивалентности и закона тяготения Ньютона 7.7 Какое отношение изложенная теория имеет к ОТО Глава 8. Электромагнитные волны 8.1 Колебания и волны. Резонанс. Общие сведения 8.2 Структура и основные свойства электромагнитной волны 8.3 Парадоксы электромагнитной волны 8.4 Летающие заборы и седые профессора 8.5 Итак, это не волна…. А волна-то где?

8.6 Излучение неволн.

Глава 9. Элементарные заряды. Электрон и протон 9.1 Электромагнитная масса и заряд. Вопрос о сущности заряда 9.2 Странные токи и странные волны. Плоский электрон 9.3 Закон Кулона как следствие закона индукции Фарадея 9.4 Почему все элементарные заряды равны по величине?

9.5 Мягкий и вязкий. Излучение при ускорении 9.6 Число «пи» или свойства электрона, о которых забыли подумать 9.7 «Релятивистская» масса электрона и других заряженных частиц. Объяснение опытов Кауфмана из природы зарядов Глава 10. Неэлементарные частицы. Нейтрон. Дефект масс 10.1 Взаимоиндукция элементарных зарядов и дефект масс 10.2 Античастицы 10.3 Простейшая модель нейтрона 10.4 Загадка ядерных сил Глава 11. Атом водорода и строение вещества 11.1 Простейшая модель атома водорода. Всё ли изучено?

11.2 Постулаты Бора, квантовая механика и здравый смысл 11.3 Индукционная поправка к энергии связи 11.4 Альфа и странные совпадения 11.5 Загадочный гидрид-ион и шесть процентов Глава 12. Некоторые вопросы радиотехники 12.1 Сосредоточенные и уединённые реактивности 12.2 Обычный резонанс и ничего более. Работа простых антенн 12.3 Приёмных антенн не существует. Сверхпроводимость в приёмнике 12.4 Правильное укорочение ведёт к утолщению 12.4 О несуществующем и ненужном. EZ, EH и банки Коробейникова 12.5 Простые опыты Приложения П1. Конвекционные токи П2. Инерция электрона как самоиндукция Фарадея П3. Красное смещение при ускорении. Эксперимент П4 «Поперечный» сдвиг частот в оптике и акустике П5 Движущееся поле. Прибор и эксперимент П6. Гравитация? Это очень просто!

Полный список использованной литературы Послесловие Все мы учились в школе. Многие учились в различных вузах. Немало людей окончили аспирантуры и другие постобразовательные институции. Количество получаемых при этом знаний огромно. Возможно, оно настолько огромно, что критичность обучающихся постоянно стремится к нулю. И это не вина людей, а, скорее всего, беда. Ну нет в учебной программе времени на тщательное, критическое осмысливание преподаваемых знаний! Процесс обучения молодого учёного итак занимает около 20 лет и более. Если он при этом ещё и думать будет, да ещё, упаси господь, критически – он же все 40 лет потратит. А там и пенсия не за горами.

По этой причине знания, особенно относящиеся к категории «фундаментальных», усваиваются зачастую схоластически и без должного осмысления. Это приводит к невозможности увидеть многочисленные нестыковки, натяжки, нечёткости и просто ошибки, которыми изобилует современная научная парадигма вообще, и парадигма физической науки в частности. По всей видимости, времена, когда простой переплётчик Майкл Фарадей мог бросить своё почтенное ремесло и посвятить дальнейшую жизнь развитию физики (да какому развитию!), безвозвратно прошли. А к XXI веку наука, в особенности наука фундаментальная, окончательно приобрела характер кастовости и даже некоторый оттенок инквизиционности. В самом деле, простому здравомыслящему человеку даже не придёт в голову вмешиваться в спор учёных мужей о том, 11 ли с половиной измерений в нашей Вселенной или 13 с четвертью. Этот спор уже где-то за гранью. Примерно там же, где спор средневековых схоластов о количестве ангелов, размещаемых на острие иглы. В то же время, поскольку современный человек отчётливо осознаёт тесную и, главное, быструю связь достижений науки с его повседневной жизнью, он справедливо хочет хоть как-то контролировать развитие этой самой науки. Хочет, да не может. И никакой надежды разобраться.

Реакцией на эту нездоровую, на наш взгляд, ситуацию является в том числе бурное развитие всевозможных «паранаук», «псевдонаук» и «метанаук». Как грибы после дождя растут разнообразные теории «торсионных полей». Спектр их велик, мы не будем здесь ни перечислять, ни критиковать их авторов. Тем более что, на наш взгляд, авторы эти ничем не хуже официально признанных корифеев науки, нимало не смущаясь несущих с амвонов ещё большую ахинею. В том, что говорят «альтернативщики», есть одна несомненная правда – существующая официальная физическая наука уже давно забрела в тупик и просто доедает тот багаж идей, который был заложен с начала XVII по начало XX века. А увидеть этот факт во всей его неприглядности могут очень и очень немногие – спасибо грохочущей машине образования, не оставляющей ни времени, ни сил для осознания.

Выведенная из-под огня широкой критики, почти прекратившая естественное развитие, сегодняшняя наука всё больше приобретает функции и признаки религии. Если в XIX веке наука ещё интенсивно боролась с религией за право влиять на умы, то в наше время все основные мировые религии примирились с наукой и спокойно разделили с ней сферы влияния. Случайно ли? Разумеется, нет! Первые шаги к примирению были сделаны после появления квантовой механики и теории относительности. В науке в первой половине XX века свершился поворот от здравого физического смысла в сторону так называемой «геометризации», абстрактизации и бесконтрольному умножению сущностей.

Постулат, этот «костыль науки», теперь заменил ей ноги. Когда количество элементарных частиц перевалило за три сотни, стало как-то неловко произносить слово «элементарные».

Появились даже весьма популярные в широких кругах труды, пытающиеся откровенно и неприкрыто запрячь в одну телегу физику и религию.

Так что же делать? Очевидно, что отрицать, разрушать и уничижать все достижения физической науки за сотни лет, как поступают некоторые «альтернативщики», как минимум непродуктивно. Пытаться изнутри современных сверхабстрактных физических концепций «вырулить» обратно на магистраль здравого смысла и ясной сути, как хотелось бы некоторым честным, но наивным учёным, нереально. Уж слишком всё запущено. Но, на наш взгляд, выход есть: вернуться к той точке в развитии физики, где произошёл главный поворот вбок, и попробовать продолжить движение прямо. Тяжело?! Да. Очень. Природа человеческая такова, что он не любит ни оглядываться, ни, тем паче, возвращаться назад. Но, к счастью, основной массе человечества возвращаться и не придётся. Дело в том, что школьное физическое образование в основном заканчивается как раз там, куда нам надо вернуться.

Непродолжительные экскурсы вбок (в сторону квантовой механики и специальной теории относительности), как показывает практика, не производят слишком глубокого впечатления на школьников старших классов. Как раз потому, что в значительной мере требуют отказа от природного здравого смысла. И поэтому основной массой учащихся просто игнорируются.

Мы определили точку поворота физики - как начало XX века. Именно тогда ряд учёных провозгласили идею «геометризации» физики. Вообще, не следует забывать, что над всей тогдашней Европой витал определённый революционный дух, и общее настроение не могло не сказаться на умах учёных, в особенности учёных молодых. В то же время надвигающаяся мировая война настоятельно требовала от науки и техники быстрого прогресса в оборонно значимых и смежных отраслях. Наука получила серьёзную государственную поддержку, с одной стороны, а с другой – она получила серьёзное государственное давление. Если в начале XIX века даже во время наполеоновских войн учёные разных стран могли свободно путешествовать, в том числе и по вражеской территории, то в начале XX века такая роскошь была уже непозволительна.

Развивающиеся технические отрасли требовали всё больше квалифицированных специалистов. Не выдающихся учёных, но хорошо образованных в данной отрасли молодых людей. Их стали готовить в таких учреждениях, как, например, СанктПетербургский политехнический институт, Технологический институт и т.п. Вместо узкого круга людей, обременённых определёнными моральными представлениями о своей роли и роли науки вообще, появилось довольно широкое научно-техническое сообщество, главными достоинствами внутри которого сделались успешная карьера, известность, обеспеченность. Т.е. ценности другого порядка. Позволим себе вспомнить Г. Кавендиша (1731-1810), который значительную часть своих открытий описал, но не опубликовал, а оставил в семейном архиве, чтобы грядущим поколениям оставить возможность проявить себя. Мыслимо ли подобное поведение для молодого учёного начала XX века? А XXI?

Нет, конечно. Хорошая оплата труда учёных (в развитых странах) вызывает жёсткую конкуренцию, и тут уж не до прекраснодушия. Совокупность этих факторов и вызвала к жизни в тот момент аномально большое количество незрелых и просто тупиковых идей.

Подмена физики математикой – одна из них. Куда легче стало найти хорошего ремесленника от математики, который решит систему уравнений, чем разбираться в сути, смысле и физических механизмах явления. Позднее компьютеризация только усугубила дело.

А вокруг какого раздела физики произошёл этот пресловутый поворот вбок? Без сомнения, вокруг стыка механики и электродинамики. Сравнительно молодая наука электродинамика доросла до постановки серьёзных экспериментов, и немедленно из лабораторий посыпался шквал потрясающих результатов. Особенно несовместимы казались эти результаты со старой, веками проверенной механикой Ньютона. Дело усугубилось открытием электрона, а позднее и других элементарных частиц, чьи свойства, казалось бы, противоречили всему, известному доселе. Не вызывавший ранее никаких сомнений в своём существовании эфир был атакован, а затем и приговорён к небытию. И почти сразу же возрождён под несколько кокетливым названием «физический вакуум».

Свернув в этой каше вбок, утратив ясные ориентиры классической физики и впервые столкнувшись с микромиром, учёные (под сильнейшим прессингом своих правительств!) вынуждены были разработать некий быстрорастворимый инструмент взамен старой неспешной научной методологии. И если в начале XX века возня с элементарными частицами и атомами воспринималась ещё как игры, то в 30-х годах большая часть этих игривых ребят уже трудились в шарашках по обе стороны океана. Квантовая механика, и квантовая физика вообще, как идея – тяжёлое наследие жестокой гонки за обладание ядерным оружием. Грохот первых атомных взрывов впечатал в мозги нехитрую идею – квантовая физика верна, поскольку вот же, бомба-то взорвалась! С такой точкой зрения следовало бы признать, что алхимия верна, ибо Бертольд Шварц всё-таки изобрёл с её помощью порох. Затем была холодная война. Гонка вооружений. Распад СССР и полная перестройка мировой экономики. Локальные войны. Терроризм. Построение информационного общества. И, как апофеоз, Большой Адронный Коллайдер. Ну и когда было время на пересмотр пройденного наукой пути?! Да никогда. Его и сейчас нет. Сотни тысяч и миллионы современных учёных, инженеров и преподавателей трудятся хорошо.

Головы у них светлые. Зарплаты – разные. Цели и идеалы – соответствуют моменту. Одна беда – к развитию науки они практически не имеют отношения. По крайней мере - к развитию настоящему, фундаментальному. Наука и сейчас, как сотни лет назад, совершается единицами, которые настолько безумны, чтобы посвятить этому жизнь, а не карьеру.

В этой книге мы попытались вернуться к той самой точке поворота, о которой говорили выше, и, вернувшись, решить проблемы, которые в то время были просто брошены нерешёнными. Решить и пройти дальше. То есть – начать прокладывать другую колею физики, ведущую, как нам представляется, обратно на магистральный путь развития. Поскольку такая работа с неизбежностью ведёт к определённой десакрализации науки, то многие, для кого наука заменила разрушенные в XX веке религиозные основы, воспримут нас резко негативно. Пусть так. Но, возможно, эта отчаянная попытка вдохновит кого-то из вас, читающих эти строки, и подвигнет на собственные усилия и размышления. Может быть, кто-то будет воодушевлён надеждой вернуть человеческому разуму пошатнувшиеся позиции. Тогда всё не зря.

Наверное, некоторые спросят – а зачем это я буду тратить время на чтение вашего бреда? Где гарантия, что это не очередная торсионная ахинея? Вон, все полки забиты разными эфирными теориями и «новыми физиками». Ага, забиты. И будет ещё веселее – недовольство-то людей растёт. Беда в том, что недовольные – не столько недовольны наукой как таковой, сколько тем, что им не нашлось в ней достойного места. Карьеры, должности, звания не нашлось. Славы и внимания не нашлось. Мы же – отчётливо понимаем, что никакой славы, кроме редких плевков, не получим. Никакой карьеры не обретём, разве что можем потерять. Что касается книги, то дело это изначально убыточное, так что – одни затраты. И за всё это мы дарим вам простое и красивое раскрытие нескольких так называемых тайн мироздания. Перечислим вкратце: тайна массы, или что такое масса тел; тайна инерции, или каков механизм инерции; тайна гравитации, или как и почему на самом деле тела притягиваются; тайна заряда, или что такое элементарный заряд и как он устроен; тайна поля, или что такое электрическое поле и почему нет никаких других полей. А попутно выдадим и множество тайн помельче, вроде того, что такое нейтрон и как он устроен, или почему электромагнитная волна ну никак волной являться не может. И как выглядит настоящая электромагнитная волна.

То есть мы обещаем вам несколько громких закрытий. Да-да, именно закрытий. Мы собираемся вместе с вами закрыть множество ненужных науке сущностей, под аплодисменты Оккама, разумеется. Открывать же – вообще ничего не будем. Будем – переосмысливать. В результате вы увидите, что то, что мы вам раскроем о последних тайнах Бога – вы и сами могли бы выяснить, если бы вам не так активно мешали.

Не убедил? Ну, тогда не тратьте своё время и положите книгу обратно. Интересно?

Тогда открывайте её и вперёд. Предупреждаю – придётся думать. В самом заскорузлом и нехорошем смысле этого слова. Возможны кратковременные головные боли и непонимание со стороны близких, коллег и начальства. Наградой обязательно будет радость. Радость оттого, что мир устроен мудро и просто. Что нет, и не может быть никакой преграды между вами и ясным пониманием мироустройства. Что нет ни у кого монополии на истину, невзирая ни на какие регалии. Радость оттого, что вы откроете для себя самую последнюю тайну Бога: он ничего ни от кого не прятал! Всё прямо перед вами.

Если мы посмотрим, какие теории действительно предпочитались из-за их простоты, то найдем, что § В1. Методологические основания и классическая физика. Как мы это делаем Вначале было, как известно, слово. И слово было – предмет. Мы имеем в виду не конкретный материальный предмет, а предмет науки физики. То есть всё то, чем физика занимается как наука. Попробуйте сформулировать сами или попытайтесь вспомнить, чему вас учили по этому вопросу. Сложновато получается? Запутанно? Перекрывается с предметами других наук? Всё правильно. В этом вопросе по сей день нет ни единодушия учёных, ни какого-то другого способа договориться. А тогда вопрос попроще – каков предмет науки математики? Подумайте минутку. Подумали? Тоже не очень-то чётко и ясно. А между тем дело обстоит предельно просто и конкретно. Проведём мысленно жестокий и прямой эксперимент: возьмём воображаемого математика и отделим его голову от тела и поместим наподобие головы профессора Доуэля в тёмную звуконепроницаемую комнату. Если он сможет продолжать заниматься математикой – пусть мигнёт. Ага, мигнул! Следовательно – предмет его науки находится там же, где и носитель – прямо в голове. Следовательно – предметом науки математики является часть мышления математика. То есть математика – это одна из наук о человеческом мышлении.

Число или уравнение не существуют нигде во Вселенной, кроме как в головах людей.

Пожалуйста, отметьте этот факт. Впоследствии он поможет нам разобраться во многих запутанных вещах и странных парадоксах. Можем то же самое, что мы сделали с математиком, проделать и с физиком. Нет, не мигает физик. Почему догадались? Никакой возможности производить опыты. И даже хуже того – никаких внешних ощущений. Даже просто наблюдать не за чем, в тёмной комнате ничего не происходит. Следовательно – предметом физики являются действия и ощущения физика. Вот мы и подошли ко второму слову – слову метод. Физику не достаточно размышлений, ему необходимы чувственные данные, чтобы хотя бы проводить наблюдения. Систематические наблюдения в физике называются наблюдательным экспериментом и обычно стоят в начале развития любого раздела физических знаний. Но наблюдения лишь первый этап, за ними обязательно следуют попытки что-то активно изменить, вмешаться в ход естественных процессов и проанализировать результат. Это называется активным экспериментом или просто экспериментом. Но учёный тем и отличается от действенного бездельника, что он не просто воздействует на окружающее и получает новые ощущения. Он анализирует и систематизирует как действия, так и ощущения, выявляя связи между ними. Таким образом, методом физики являются эксперимент и анализ. Анализ побуждает к постановке новых экспериментов, и те, в свою очередь, дают пищу новому витку анализа.

Самым важным результатом этого процесса является так называемая физическая картина мира. Поскольку мир всё-таки слишком сложен для одной науки, то физика обычно ограничивает себя в направленности своих исследований и не занимается, например, вопросами развития живой материи или социальными процессами. Хотя взаимопроникновения возможны, а иногда и плодотворны. Итак, предмет физики – ощущения физика, а методы – эксперимент и анализ. Нетрудно увидеть, что уже годовалый ребёнок вовсю «занимается» физикой. От учёного он отличается тем, что его физическая картина весьма фрагментарна и ограниченна. По мере взросления ребёнок приходит к идее существования внешнего мира. Это означает, что он отделяет себя, как наблюдателя и экспериментатора, от всего остального. И принимает фундаментальную идею о том, что его ощущения связаны не только с его собственными внутренними процессами, но и с чем-то снаружи. Вот эту-то «наружу» принято называть мирозданием.

В физике принято интересоваться не всем мирозданием, а лишь той его частью, которая именуется материей. Это не такой уж сложный ход, как расписывают философы. На самом деле выделение идеи материи происходит довольно рано. Уже в раннем детстве будущий физик догадывается, что слова, идеи и эмоции, скажем, рассерженного отца - это одно, а вредоносные свойства его ремня – нечто иное. Таким образом, физика интересуется материальным миром как той сущностью, что стоит за его ощущениями и порождает их. Мы хотим сказать, что предметом физики в действительности являются именно ощущения, но привлечение идеи внешнего по отношению к человеку материального мира смещает взгляд физика с непосредственно ощущений на причины, их порождающие. Впоследствии мы частенько будем апеллировать непосредственно к ощущениям читателя. Именно ощущения делают любое творчество, в том числе и физическое, незабываемым удовольствием.

По мере накопления опытного материала у исследователя возникают обобщения. В первую очередь возникает понятие явления. В философии под явлением часто понимают внешние выражения какого-либо предмета, выражение формы его существования. Нас больше устраивает другое (тоже распространённое) определение: явлением мы именуем устойчивые, воспроизводящиеся отношения между объектами, возникающие при определенных условиях. Затем следует понятие причины. Причина (лат. causa), явление, непосредственно обусловливающее, порождающее другое явление следствие.

Непосредственной причиной того или иного явления всегда служит другое явление. Так, в механике причиной изменения движения тел служит воздействие другого движущегося тела. Естественные причины всегда образуют длинный (а возможно, и бесконечно длинный) ряд, так что отыскание первопричины является делом как минимум крайне сложным. Однако ещё более сложно и неудобно описывать тысячи явлений миллионами причин, согласитесь. Поэтому попытка расклассифицировать частные (или, как принято говорить в науке, «подчинённые») причины и свести их к ограниченному набору каких-то «фундаментальных» причин была предпринята ещё Аристотелем и Платоном. Физическая ненаблюдаемость первопричин создаёт первую методологическую проблему – мы не можем до бесконечности проводить опыты, отыскивая первопричину по цепочке, а значит, должны её получить иным путём. За всю историю науки таких путей нашлось всего два, как нам кажется: сформулировать фундаментальную причину путём индукции, т.е. обобщения ограниченного числа фактов. Индукция совершается не абы как, а посредством логики. Логика - это наука о том, как человек делает выводы в процессе мышления. Вычленение логики позволило унифицировать некоторые способы размышлений до такой степени, что полученные при таком «упорядоченном» мышлении результаты имеют общечеловеческую ценность и могут быть независимо проверены любым человеком (или даже компьютером). То есть причины, вычлененные посредством индукции, подлежат проверке логикой. Второй путь отыскания первопричин - тем или иным способом назначить первопричину, введя в научный обиход аксиому. Назначение причин было бы совершенно бессмысленной игрой, если бы человек не обладал, кроме логики, ещё и интуицией. Именно интуиция позволяет учёным время от времени успешно вводить тот или иной аксиоматический аппарат, казалось бы, никак не связанный с опытом и рациональным мышлением. Поскольку введение аксиом есть акт произвольный, а сами аксиомы непосредственной проверке не подлежат, то введение их есть дело опасное и рискованное и как всякое рискованное дело обложено различными ограничениями, традициями и указаниями. Так, широко известен принцип Оккама, гласящий, что ни в коем случае нельзя вводить в науку новых аксиом (и вообще новых сущностей) до тех пор, пока полностью и совершенно не исчерпаны возможности ранее введенных. Вводимые аксиомы не должны противоречить уже принятым ранее, они должны согласовываться с известными науке фактами.

Мы придерживаемся ещё более экстремистского подхода – не только не введи новых сущностей, но по возможности выведи вон как можно больше старых, если они не являются совершенно необходимыми. Всё дело в том, что за истекшее со времён Ньютона время принцип Оккама слишком часто нарушался. Это привело к такой удручающей путанице сущностей в физике, что одно и то же явление, описанное языком соседних разделов, становится неузнаваемым.

Крайне много вреда научным методам, в особенности в физике, на наш взгляд, нанесла бесконтрольная математизация науки. Помните? «В любой науке столько истины, сколько в ней математики» (Иммануил Кант). Она привела к тому, что возможность рассчитать, вычислить стала цениться превыше возможности объяснить. И все благополучно забыли, что ещё около ста лет после появления (и даже признания) гелиоцентрической системы мира астрономические вычисления всё ещё велись по таблицам Птолемея. Потому что они были точнее! Точность расчетов, быть может, говорит лишь о качестве подгонки моделей к результатам наблюдений, и не более того.

Разве это наука? Мы не против математики вообще и математики в науке в частности.

Мы против подмены наук математикой.

В современной науке провозглашён ещё и так называемый «принцип преемственности», гласящий, что новые физические теории должны содержать в себе старые как предельный случай. Помилуйте, да с чего это? Разве гелиоцентрическая система мира Коперника включает в себя предельный случай геоцентрической системы Птолемея?! Разве молекулярно-кинетическая теория включает, как предельный случай, теорию теплорода?! Нет, разумеется. Так зачем же тогда возводить преемственность теорий, явление вроде бы необязательное в истории науки, в ранг методологического принципа?! А вот это легко объяснить. Сами посудите, раз какая-либо новая теория содержит в себе старую в качестве предельного случая, то какой бы бредовой ни была эта новая теория по содержанию, ею можно будет пользоваться при расчетах! А раз теория даёт верный результат, то, значит, она имеет право на жизнь. Понимаете? Автоматически, по построению! Ну а уж если она иногда даст какой-то результат и за пределами старой теории, ну тут уж всё, чуть ли не абсолютная истина открылась! Благодаря такому приёму построения теорий возникает порочный круг: новая теория в предсказательном смысле никогда не хуже старой. А буде понадобится включить новый круг явлений, то всегда можно добавить пару нелинейных членов в уравнения. Да простит нас читатель, но это шарлатанство, а не наука!

Если уж говорить о критериях для теорий, то мы уверены, что хорошая теория – это та, которая успешно развивается длительное время. Та, которая способна вбирать в себя новые факты и явления, не жертвуя основными принципами построения и своей структурой. А для того чтобы применить этот критерий, надо пытаться развить тестируемую теорию. То есть, чтобы критерий сработал, нужно поработать. Такого взгляда придерживаются на сегодняшний день уже многие исследователи .

Итак, мы в своей методологии стараемся придерживаться классических принципов и отказываемся от бездумной «математизации». Отказываемся от ненужного и вредоносного принципа преемственности, именно как от принципа. Если преемственность возникает сама собой, на здоровье. А насаждать её специально мы не станем. И мы максимально усиливаем принцип экономии сущностей Оккама. Кроме того, мы полагаем, что опора на здравый смысл не только не запрещена, но и фактически должна быть обязательной.

§ В2. Метафизические основания. Во что нам приходится верить Многократно установлено исследователями истории науки , что за всякой физикой стоит та или иная метафизика. Метафизика есть система весьма общих, скорее философских, чем конкретно-физических представлений о мире. Метафизика не имеет прямой связи с опытом и не может быть напрямую подтверждена или опровергнута опытным путём. По всей видимости, метафизика является неотъемлемой частью любой физической картины мира, какого бы мнения по этому вопросу ни придерживались сами авторы картины. Метафизические понятия обладают рядом атрибутов, которые делают их хорошо узнаваемыми. Во-первых, метафизических элементов немного. На практике их обычно не больше, чем может удержать в поле внимания средний человек. Десяток – это уже многовато. Во-вторых, метафизическим понятиям присуща некоторая «расплывчатость», «нечёткость», «широта». В-третьих, у метафизических элементов всегда есть определённый предшественник или аналог из области бытового опыта человека. И не один. Возьмём, к примеру, метафизическое понятие пространства.

Понятно, что человек постоянно сталкивается с различными пространствами – пространством повседневного обитания, пространством географическим, пространством каких-то конкретных мест. Во всех этих пространствах нет ничего метафизического. Но «пространство как таковое» - это уже, без сомнения, метафизика. То же можно сказать и о времени. Мы различаем время астрономическое, время внутреннее, субъективное, время математическое. Но «время как таковое» - это уже весьма высокий уровень абстракции.

Или возьмём движение. Несть числа различным движениям: от движений души до химических, механических, молекулярных и электрических. «Движение как таковое»

тоже метафизика. В классической физике время, пространство и движение – неотъемлемые метафизические категории. Введя ещё один метафизический элемент, материальную точку, можно построить уже практически всю классическую механику. В физической литературе часто утверждается, что материальная точка - это простейшая физическая модель тела . Осмелимся не согласиться. По той простой причине, что материальная точка имеет бесконечно малые размеры, то есть не занимает пространства.

Всякий раз, когда в определении звучит слово «бесконечный», мы уверенно можем говорить о его метафизичности. Бесконечность (как бесконечная малость или бесконечная великость чего-либо, неважно) есть самая настоящая метафизика. Бесконечностей мы не наблюдаем, мы никогда не держали её в руках и ни разу не сочли. Мы ничего не можем сделать с бесконечностью. Мы можем её только мыслить. Хотя у неё, конечно же, есть бытовые аналоги и понятия-предшественники. Количество песчинок, к примеру, в пустыне столь велико по человеческим меркам, что является неплохим приближением к бесконечности. Моделью физического тела (или сокращённо телом) мы бы назвали скорее систему материальных тел (шариков, «кусочков», «песчинок»), заменяющую в механике реальное тело. Эта модель уже не настолько метафизична и немного более реалистична. Есть ещё один важный метафизический элемент – степени свободы.

Метафизический он потому, что напрямую относится к времени и пространству.

Например, материальная точка в трёхмерном пространстве может изменять своё положение во времени. Поскольку она может двигаться вдоль любого измерения или вдоль всех сразу, то говорят, что она обладает в этой ситуации тремя степенями свободы.

А вот на поверхности шара она бы обладала всего двумя степенями свободы. Хотя попрежнему перемещалась бы во всех трёх координатах. Но, как бы это сказать, «не вполне свободно». А вот система из двух (и более) материальных точек обладала бы ещё и вращательными степенями свободы. Ну трудно не почувствовать здесь что-то вроде «правил для ангелов на острие иглы». Степень свободы – пример сложного метафизического понятия, которое само оперирует с более фундаментальными понятиями.

Кроме метафизических элементов, которые мы перечислили выше, любая живая физическая теория содержит ещё и абстракции. Абстракция есть абсолютизация, доведение до предела какого-либо одного знакомого по опыту свойства материальных объектов. Например, абсолютно твёрдое тело. Это воображаемый, тоже отчасти метафизический объект, чья механическая твёрдость доведена до абсолюта. До мыслимого максимума. Твёрже не бывает. Или, например, «абсолютно упругое взаимодействие». Это такое взаимодействие, при котором тела ведут себя как абсолютно упругие, то есть деформируемые, но без малейших потерь энергии.

Метафизический каркас теории столь важен, что зачастую даже малейшие изменения в трактовке или использовании элементов способны полностью изменить её облик. Замена двух категорий «время» и «пространство» на одну «пространство-время», например, приводит к фантастическим переменам в механике. Это, бесспорно, факт.

Другое дело, насколько оправдано такое действие и в чём его метафизический смысл?

Ведь все мы много перемещаемся в пространстве. И чем дальше развивается цивилизация, тем больше и чаще мы перемещаемся. Перемещения занимают время, конечно же. А время может быть использовано для перемещений. В результате в повседневном опыте формируется интуитивная связь между временем и пространством. Пять минут до метро.

Вслушайтесь! Не пятьсот метров, а пять минут! Мы так стали говорить. И мы стали так думать. Поэтому и удалось А. Эйнштейну заменить привычные ранее пространство и время на новую метафизическую сущность пространство-время. В XVII веке его просто никто не стал бы слушать. Идея не нашла бы никакого отклика в умах. А в XX-м уже у многих нашла. Является ли эта новая категория лучше старых? Маловероятно. Хотя бы потому, что при соединении пространства и времени используется ещё и третья категория – движение. А свойства Эйнштейновского пространства-времени во многом определяются именно особенностями движения света, которое зачем-то, без явной необходимости абсолютизировано. Если завтра люди откроют какое-либо более быстрое движение, то придётся переделывать всю категорию. Неудивительно, что именно у обеих теорий относительности и по сей день так много противников, даже среди вполне ортодоксальных учёных. Шаткость самой базовой метафизической категории – вот подлинная причина неудовлетворённости. Таким образом, метафизический смысл Эйнштейновской специальной теории относительности - это ограничения, априорно наложенные на старые метафизические категории времени, пространства и движения.

Думаю, читатель и сам осознаёт, что любые априорные ограничения – дело крайне рискованное. Всякий раз, когда люди провозглашали, например, что недостижима та или иная скорость, то вскоре она бывала достигнута и преодолена. А творцы подобных ограничений бывали, соответственно, посрамлены и вынуждены выкручиваться.

Так каким же метафизическим каркасом мы сами собираемся пользоваться?

Разумеется, мы приняли за основу старые, добрые категории времени, пространства и движения. Понятие заряда также используется нами в метафизическом смысле. Это понятие используется и в современной физике, и тоже в качестве метафизического, поскольку нет никаких объяснений, что же такое «заряд как таковой». Правда, наше понимание заряда позволяет понять устройство так называемых элементарных зарядов.

Мы отказались от категории «материальной точки» (также как и от «точечного заряда»), заменяя её там, где не обойтись без дробления на бесконечно малые величины, просто математической категорией бесконечно малого. Для нас дробление на бесконечно малые – всего лишь вспомогательный аналитический приём, а не базовый принцип. Разница в том, что материальная точка, будучи бесконечно малой (не занимая пространства), в классической физике могла иметь конечную массу или заряд. У нас вы такого не встретите. Наши бесконечно малые элементы имеют бесконечно малыми и другие характеристики. Кроме того, мы ввели (скорее вернули, содержательно переосмыслив) категорию эфира, часто называя его вакуумом, мировой средой или пленумом. Делаем мы это затем, что все эти слова в разное время были в значительной мере дискредитированы, а нового, более удачного термина мы просто не смогли найти. Эфир является старой категорией, поэтому принцип Оккама не нарушен. Эфир и по сей день существует в физике под названием, например, «физический вакуум», «море Дирака» и т.п. Но поскольку формулировка и содержание этой категории нами существенно переосмыслены, то требуются более детальные пояснения.

Итак, мы полагаем, что вся Вселенная на всех масштабах рассмотрения заполнена специфической средой, эфиром, пленумом. Мы понятия не имеем, какова микроскопическая структура этой среды. И признаём, что у нас недостаточно ни априорной информации, ни технических средств для выяснения этого вопроса. В знак признания этого факта мы отказываемся навязывать эфиру какое бы то ни было внутреннее микроскопическое устройство. Мы не приписываем ему никакого агрегатного состояния, вроде газообразного, жидкого или кристаллического. Отказываемся фантазировать на тему его массовой плотности, упругости, вязкости и прочих механических характеристик. Всё, что мы позволяем эфиру делать – это быть диэлектриком и двигаться. То есть определяемый нами эфир имеет прямое отношение к категориям заряда и движения. Легко видеть, что так определённый эфир является эфиром электрическим, а не тем механическим эфиром, бесчисленные теории которого с завидной регулярностью рождаются и умирают уже сотни лет, достигая почти мистической степени развития, например, у Ацюковского .

В соответствии с вышесказанным, в нашей метафизике эта среда внутри себя содержит два связанных континуума: континуум положительных зарядов и континуум отрицательных зарядов. Так устроен любой диэлектрик на макроскопическом уровне рассмотрения. Вся среда в целом, как и каждый из её континуумов, обладает способностью к движению. Эфир «в себе», не будучи возмущённым, скорее всего, вообще необнаружим. То есть недоступен наблюдению. Именно в этом смысле эфир как таковой есть категория метафизическая. Однако этот метафизический «эфир в себе» нигде во Вселенной не реализуется, ибо в каждой точке Вселенной он хоть в малой степени, но возмущён. Возмущение эфира - это, по сути, локальное изменение одного и другого зарядового континуума. При этом должны возникать локальные изменения «плотности»

зарядовых континуумов. Это можно представить себе как две сложенные вместе прозрачные цветные плёнки: жёлтую и синюю. Наблюдателю они покажутся сплошной зелёной плёнкой. Если плотность жёлтой или синей плёнок где-то изменится, то наблюдатель зафиксирует изменение цвета системы. А если плотность жёлтой и синей изменять в одинаковой степени, то наблюдатель увидит не изменение цвета (он останется зелёным), а изменение его «насыщенности», плотности. Мы пока что можем представить себе всего два рода изменения локальной плотности континуумов – согласованные и несогласованные. В первом случае согласованно изменяется «зарядовая плотность» обоих континуумов, так что сохраняется локальная электронейтральность эфира. Происходит лишь изменение зарядовой плотности (каждого континуума) в одной области, относительно его же плотности в других областях. Во втором же случае электронейтральность локально нарушается. Происходит локальное смещение одного континуума относительно другого. Возникает разделение зарядов. Такое «разделение»

зарядовых континуумов воспринимается наблюдателем как электрическое поле. Заметим, что если «чистый эфир» не обладает атрибутом движения, поскольку нет ничего, за что можно было бы зацепиться, определяя движение, то «реальный эфир», эфир возмущённый, уже обладает движением. Именно в этом смысле мы говорим, что эфир как таковой неподвижен, а его возмущения движутся. Вот, собственно и всё. Вселенная в таком случае есть движущиеся в пространстве возмущения эфира.

Анализируя введённый нами электрический эфир, мы пришли к выводу, что возмущённое состояние такого эфира само по себе порождает пространство и время. В самом деле, невозмущённый эфир не только неподвижен, но его области ничем не отличаются друг от друга. Соответственно, нет никакого способа отличить правое от левого, верх от низа и т.п. Но коль скоро мы внесли в него возмущения, то такая возможность немедленно появляется. И тут же появляется возможность рассуждать о движениях одних возмущений относительно других. Регулярные движения возмущений эфира позволяют говорить о времени и наладить способы его измерения. Таким образом, двигаясь от понятий время, пространство, заряд и движение, мы пришли к такому пониманию эфира, которое само способно порождать понятия заряда, времени, пространства и движения.

Внимательный читатель уже мог заметить, что мы нигде в метафизике не использовали понятие «материи». Это было сделано сознательно, так как только что введённый эфир полностью покрывает в философском, метафизическом смысле всё, что именуется обычно материей, включая понятия поле и вещество. Кроме того, он показывает нам возможность существования ещё одной странной субстанции, которую трудно было бы назвать материей в привычном понимании слова. Речь о том, что согласованные изменения зарядовой плотности связанных зарядовых континуумов образуют и не поле, и не вещество, а нечто трудноуловимое, но, тем не менее, возможно, реально существующее: флуктуации диэлектрической проницаемости эфира. Поскольку флуктуации такого рода не являются электрическим полем, то, как будет показано в главе 5, они не обладают инертностью. То есть могут двигаться с любыми ускорениями и скоростями. Если вещество, как мы покажем далее, это поле, то движение и поля, и вещества ограничено скоростью света (и мы объясним, почему именно). Тогда взаимодействия, осуществляемые с помощью движений поля должны подчиняться принципу близкодействия. То есть передаваться последовательно от точки к точке с определённой скоростью. Для флуктуаций проницаемости такого ограничения, по всей видимости, нет. Флуктуации проницаемости не несут энергии, не имеют массы, следовательно, могут, по крайней мере теоретически, быть основой для принципа дальнодействия. Таким образом, в нашей метафизике оба непримиримых древних принципа мирно сосуществуют, что до сих пор вызывает удивление у нас самих.

Некоторые современные исследователи время от времени приходят к более ясному пониманию отдельных вопросов, например, осознают, что между веществом и полем нет никакой естественной границы, и на этом основании сводят всё разнообразие материи к полю. Сама по себе здравая мысль, ведущая к сокращению сущностей. Однако пересмотра требуют не просто отдельные части физической картины мира, а вся она в целом, как мы уже отмечали. Такой пересмотр требует огромной внутренней работы, и, как правило, исследователям не хватает времени, сил, решимости, в конце концов. В итоге возникает довольно странная картина: явное просветление ума автора в отдельных вопросах тщательно смешивается с каким-нибудь квантово-механическим мракобесием, и получившаяся адская смесь подаётся ошарашенному читателю. Но даже это есть уже положительный процесс, позволяющий говорить о том, что физика готовится выйти из застоя. В дальнейшем, по мере изложения, читатель сможет на конкретных примерах ощутить смысл, который мы вкладываем в те или иные метафизические категории, как и в те методологические приёмы и принципы, которыми пользуемся. Смысл абстрактных понятий окончательно раскрывается только через практику применения. «Понять» их во многом означает: привыкнуть и научиться пользоваться.

1. П.А.Жилин. Реальность и механика. Труды XXIII школы-семинара. Анализ и синтез нелинейных механических колебательных систем. Институт проблем машиноведения. Санкт-Петербург, 1996.

2. В.Захаров. Тяготение от Аристотеля до Эйнштейна. Бином. Серия «Лаборатория знаний». М.: 2003.

3. Т.И.Трофимова. Курс физики. 9-е издание. – М.: Издательский центр «Академия», 4. Голин Г.М. Хрестоматия по истории физики. Классическая физика. Мн.: Выш.

школа, 1979.

5. Ацюковский В. Общая эфиродинамика. М.: Энергоатомиздат, 2003.

6. Репченко О.М. Полевая физика или как устроен Мир? http://www.fieldphysics.ru/ 7. В.И. Ганкин, Ю.В. Ганкин. Как образуется химическая связь и как протекают химические реакции. ИТХ. Институт теоретической химии. Бостон. 1998 г.

Глава 1. Механическое движение и пленум § 1.1. Основы механики Ньютона и движение. Тело. Сила. Масса.

Энергия В этом параграфе мы собираемся напомнить читателю базис классической механики Галилея-Ньютона и указать на некоторые моменты, над которыми стоило бы задуматься. Здесь и далее мы будем использовать систему единиц СИ. В тех случаях, когда нам понадобится, например, сравнить наши выводы с выводами предшественников, работавших в других системах единиц, мы будем это отмечать особо. Формулировка основных понятий классической механики приводится в основном по . В значительной мере вышесказанное относится и к остальным главам этой книги.

Итак, «механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие это движение. Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей». Здесь не указывается, что следует подразумевать под понятием «тело», видимо, определение опирается на интуитивное представление читателя. Это само по себе нормально.

Сложности возникают тогда, когда мы пытаемся применять определение в не совсем бытовой ситуации. Например, вы находитесь посреди толщи Мирового океана. Вокруг вас только вода. Можем ли мы считать воду телом? Нам известно, что вода движется относительно воды: тёплые и холодные течения, более солёные и менее солёные воды, прозрачные и мутные, все эти «части тела» движутся одни относительно других.

Значит, части тела условны! Так может условно и движение? Кроме того, находясь посреди океана, нам сложно говорить о движении океанской воды как целого, если мы не привязываемся к рельефу дна, например, или к звёздам на небе. Видя только воду и исследуя только её, мы вообще не можем установить факт движения воды как целого.

Проблемы возникают и с нашим собственным движением. Если вы активно плывёте, то факт движения вроде бы налицо. Возникает множество явлений, говорящих о том, что вы движетесь в воде. А вот если вы дрейфуете внутри обширного океанического течения, вроде Гольфстрима? Никаких признаков движения. Но ведь мы точно знаем, что течение движется и увлекает вас вместе с ним! Именно в такую непростую ситуацию попадает штурман подводной лодки, находящейся в длительном автономном плавании. И как же он выкручивается? Понятно, что можно всплыть и сориентироваться по звёздам. По береговым радиомаякам. По спутникам, в конце концов. Но всплыть означает нарушить скрытность. Тогда можно прозондировать сонаром рельеф дна и сравнить его с картами.

Если дно не слишком далеко. Но включать сонар также означает демаскировать лодку. Да и рельеф дна может оказаться неинформативным. Ровный песок ничего не скажет о местоположении подводного судна. На практике ориентирование лодки осуществляется при помощи геофизических полей, фактически используемых как тела. Штурман использует показания компаса (магнитное поле Земли), гравитометра (гравитационное поле Земли) и лага (относительная скорость лодки). Совместно с магнитным компасом часто используется гирокомпас, основанный на работе гироскопа. Штурман определяет местоположение лодки, вычисляя его из показаний приборов и предыстории движения судна. На какое-то время это помогает. Но при таком методе ошибка вычислений постепенно нарастает и, в конце концов, становится неприемлемой. Приходится применять дополнительные методы привязки. Все они связаны с опорой на объекты («тела»), находящиеся вне океана и отличающиеся от него. Мы надеемся, что вы уже уловили: понятие «тело» хорошо работает только, когда тел несколько и между ними можно провести чёткие границы.

Чтобы упростить и уточнить работу со сложным и неуниверсальным термином «тело», в физике вводится материальная точка – тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь (считать их бесконечно малыми). Это модель, и как всякая модель она имеет границы применимости. Об этом следует помнить. У материальной точки уже нет частей, как следует из определения, поэтому она может двигаться только как целое. В механике считается, что каждое реальное тело можно разбить мысленно на множество мелких частей, каждую из которых считать материальной точкой. То есть любое тело можно представить как систему материальных точек. Если при взаимодействии тел материальные точки системы, представляющей одно из тел, изменяют взаимное положение, то такое явление называется деформацией. Абсолютно твёрдым называют тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться.

Разумеется, это тоже абстракция и применима далеко не всегда. Любое движение материального тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений. При поступательном движении любая прямая, связанная с телом, остаётся параллельной своему первоначальному положению. При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.

Движение тел происходит в пространстве и времени, поэтому описанием движения тела является информация о том, в каких местах пространства в определенные моменты времени находились точки тела. Принято определять положение материальных точек относительно некоторого, произвольно выбираемого тела, именуемого телом отсчёта. С ним связывается система отсчёта – совокупность системы координат и часов.

Зачастую в физической литературе под системой отсчёта подразумевают совокупность системы координат, часов и тела отсчёта. Система отсчёта содержит как реальные физические объекты (например, тело отсчёта), так и математические идеи (система координат). Кроме того, она содержит сложную техническую систему – часы. Запомним эту комплексную, зависящую как от физической реальности, так и от уровня развития техники и мышления, природу систем отсчёта. Далее мы всюду будем использовать Декартову систему координат, кроме тех случаев, которые будем оговаривать особо. В Декартовой системе используется понятие радиус-вектора r. Это вектор, проведенный из начала координат (тела отсчёта) к текущему положению материальной точки. Раздел механики, изучающий закономерности движения как такового (вне связи с конкретными физическими особенностями движущегося тела) называется кинематикой. К кинематике у нас нет существенных претензий, так что мы пока просто напомним то, что потом будем нередко использовать. В сущности, кинематика до сих пор имеет неисчерпанный потенциал и могла бы решить ряд проблем, традиционно связываемых с электродинамикой, специальной (СТО) и общей (ОТО) теориями относительности, как мы покажем в дальнейшем.

В кинематике движение материальной точки в выбранной системе координат описывается тремя скалярными уравнениями:

(1.1) x = x(t), y = y (t), z = z (t).

Эта система скалярных уравнений эквивалентна векторному уравнению:

(1.2) r = r (t).

Уравнения (1.1) и (1.2) называются кинематическими уравнениями движения материальной точки. Как мы понимаем, уравнения – это уже практически чистой воды математика. В физике принято за каждой формулой или уравнением видеть физический смысл. Физический смысл кинематических уравнений в том, что они описывают изменение положения материальной точки (а не математической точки!) в пространстве со временем.

Число независимых величин, полностью определяющих положение тела в пространстве, называется числом степеней свободы.

Исключая переменную времени t из уравнений (1.1) и (1.2), получим уравнение, описывающее траекторию материальной точки. Траектория – воображаемая линия, описываемая движущейся в пространстве точкой. В зависимости от формы траектория может быть прямолинейной и криволинейной. Отметим, что траектория – понятие скорее математическое, чем физическое. Оно отражает свойство инерционности человеческого восприятия, наличие «зрительной памяти».

Длина участка траектории между двумя последовательными положениями тела называется длиной пути и обозначается s. Длина пути является скалярной функцией интервала времени. Вектор r = r1 r2, проведенный из начального положения движущейся точки в положение её в данный момент времени (приращение радиус-вектора точки за рассматриваемый интервал времени), называется перемещением.

При прямолинейном движении модуль вектора перемещения совпадает с длиной пути за любой интервал времени. Это соотношение можно использовать как индикатор прямолинейности движения.

Для характеристики движения материальной точки вводится векторная величина – скорость, которая определяет быстроту движения и его направление. Вектором средней скорости v называется отношение приращения радиус-вектора r к промежутку времени t, за который это приращение произошло:

При неограниченном уменьшении интервала t средняя скорость стремится к предельному значению, которое называется мгновенной скоростью:

Можно показать, что модуль мгновенной скорости равен первой производной пути по времени:

При неравномерном движении модуль мгновенной скорости с течением времени изменяется. В таком случае пользуются скалярной величиной v средней скоростью неравномерного движения:

Длина пути, пройденного точкой за интервал времени, в общем случае определяется интегралом:

(1.7) s = В случае равномерного движения скорость не зависит от времени, следовательно, путь:

(1.8) s = v dt = vt.

В случае неравномерного движения важно знать, как быстро меняется скорость с течением времени. Физической величиной, характеризующей быстроту изменения скорости по модулю и направлению, называется ускорение. Полное ускорение тела есть производная скорости по времени и является суммой тангенциальной и нормальной составляющих:

Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения модуля скорости и направлена по касательной к траектории, а нормальная составляющая – быстроту изменения направления скорости и направлена по главной нормали к центру кривизны траектории. Тангенциальная aT и нормальная a n составляющие взаимно перпендикулярны. Они определяются выражениями:

Для равнопеременного движения скорость зависит от времени как:

(1.12) v = v0 + at.

В этом случае путь, пройденный точкой за время t, составляет:

При вращательном движении используется ряд специфических понятий. Углом поворота твёрдого тела именуется угол между двумя радиус-векторами (до и после поворота), проведенными из точки на оси вращения к определенной материальной точке.

Эти углы принято изображать векторами. Модуль вектора поворота равен углу поворота, а его направление совпадает с направлением поступательного движения острия винта, головка которого вращается в направлении движения точки по окружности, т.е.

подчиняется правилу правого винта. Такие векторы, связываемые с направлением вращения, называются псевдовекторами, или аксиальными векторами. Эти векторы не имеют определённой точки приложения. Они могут откладываться от любой точки на оси вращения. Угловой скоростью называется векторная величина, определяемая первой производной углового приращения по времени:

Размерность угловой скорости – обратные секунды, а величина измеряется в радианах в секунду. Вектор направлен так же, как приращение угла. Радиус-вектором R именуется вектор, проведенный от оси вращения к данной точке, численно равный расстоянию от оси до точки. Линейная скорость материальной точки связана с угловой скоростью как:

В векторном виде записывают так:

Если не зависит от времени, то вращение является равномерным и его можно охарактеризовать периодом вращения T – временем, за которое точка совершает один полный оборот:

Число полных оборотов в единицу времени в этом случае именуется частотой вращения:

Угловым ускорением называется векторная величина, определяемая первой производной угловой скорости по времени:

Он сонаправлен вектору элементарного приращения угловой скорости. При ускоренном движении он сонаправлен вектору, а при замедленном противонаправлен ему.

Тангенциальная составляющая ускорения:

Нормальная составляющая ускорения:

Связь между линейными и угловыми величинами задаётся соотношениями:

Когда речь идёт об особенностях и причинах движения материальных тел, т.е. тел, обладающих массой, то соответствующий раздел физики именуется динамикой и зачастую считается основным разделом механики.

В основе классической динамики лежат три закона Ньютона. Законы эти, как мы уже отмечали во Введении, являются обобщением огромного числа опытных данных. То есть они феноменологические. Это означает, что используемые в них сущности являются метафизическими, а математическая формулировка является результатом гениальной догадки и математической «подгонки» коэффициентов. Такое положение есть прямое следствие использованного в классической механике методологического подхода.

Хорошо это или плохо? Нам кажется, что это просто вынужденные действия. Ньютон и его последователи не имели достаточных знаний, чтобы вскрыть истинные причины механических явлений, и им поневоле пришлось ограничиться феноменологическими законами и метафизическими формулировками. Решение, безусловно, гениальное, поскольку позволило всему человечеству совершить грандиозный скачок вперёд. Даже современная космонавтика вполне удовлетворяется законами Ньютона, а ведь прошло более трёхсот лет! А с другой стороны, на триста лет отложено изучение истинных причин механического движения. Парадокс!

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон ещё называют законом инерции. Первый закон выполняется не везде, а только в так называемых инерциальных системах отсчёта.

Данный закон, собственно, и утверждает существование таких систем.

Чтобы охарактеризовать меру инертности тел, вводится особая сущность – масса.

Масса тела есть физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая её инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства . Совершенно метафизическая характеристика, несводимая к каким-либо иным. Здесь констатируется бессилие исследователя вскрыть причины инерции и, тем паче, гравитации.

Чтобы описывать воздействия, упомянутые в первом законе, вводится понятие силы. Сила - это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, под действием которых тела приобретают ускорение или изменяют свои размеры (форму). С одной стороны, сила хорошо ассоциируется с мышечным усилием, которое знакомо человеку по ощущениям. А с другой стороны, она уже абстрагирована до такой степени, что смыкается с метафизикой.

Силы, согласно первому закону, как-то связаны с движением. А именно: являются причиной изменения движения. Однако, как мы покажем чуть позже, полная сумма сил всегда равна нулю, как бы ни двигалось тело. Это и есть тот случай, когда метафизика понятия «сила» прорывается сквозь его чувственную конкретику. Напомним, что термин «силы» впервые был введён в рамках религии. В Библии силы – это сущности, неотвратимо исполняющие волю Божью.

Второй закон Ньютона: отвечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к нему сил. При одном и том же приложенном усилии небольшая пустая тележка, например, и большой гружёный воз будут двигаться по-разному. Они отличаются массами и двигаются с разными ускорениями. Понять, что мера инерции и мера «тяжести» тела - это суть одно и то же, безусловно, было гениальной догадкой. А выяснить, что именно ускорение и есть то, что отличает движение тяжёлых и лёгких тел под воздействием одной и той же силы (усилия) – это обобщение многочисленных опытных данных. И тоже отчасти догадка.

Формулируется закон так: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей это ускорение силе, совпадает с нею по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки (тела). Этот закон записывается как:

или Где векторная величина dp именуется импульсом (количеством движения) материальной точки. Импульс – новая сущность, введённая, кажется, без всякой необходимости. На самом деле польза от этой сущности появляется только после того, как устанавливается закон сохранения импульса. Этот закон позволяет рассчитывать некоторые результаты, не задумываясь о причинно-следственных связях. Выражение (1.25), использующее импульс, называется ещё и уравнением движения материальной точки. Называется оно так потому, что путём двукратного интегрирования ускорения можно получить координаты тела (материальной точки) при известном начальном положении, силах и массе.

Принцип независимости сил гласит, что если на тело действуют одновременно несколько сил, то каждая из них сообщает телу ускорение согласно второму закону Ньютона, как если бы других сил не было. Это опять же эмпирический принцип, причина того, что он выполняется, совершенно непонятна в рамках механики. Но он позволяет сильно упрощать решение задач. В частности, из него следует, что силы и ускорения можно разлагать на составляющие так, как удобно исследователю. Например, силу, действующую на криволинейно неравномерно движущееся тело, можно разложить на нормальную и тангенциальную составляющие:

(1.27) Fn = ma n = m Третий закон Ньютона гласит: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки. Принято записывать как:

(1.28) F12 = F21.

Где F12 сила, действующая со стороны первой точки на вторую, а F21 со стороны второй точки на первую. Эти силы приложены к разным телам, всегда действуют парами и являются силами одной природы. Этот закон является умозрительным, и выражает скорее веру в то, что нет действия без противодействия, чем конкретное знание. Насколько нам известно из литературы, И. Ньютон никогда не проверял этот закон прямым экспериментом. Но закон позволяет перейти от парных взаимодействий к взаимодействиям в системе тел, разлагая их на парные. Как и первые два закона, он справедлив только в инерциальных системах отсчёта. В сущности, в системе двух и более тел полная сумма сил (с учётом сил инерции), согласно этому закону, равна нулю. Таким образом, согласно Ньютону, невозможно изменить движение системы тел как целого изнутри самой этой системы. Расширяя систему до размеров Вселенной, мы придём к выводу, что движение Вселенной как целого невозможно. Следовательно, Вселенная в целом неподвижна и, следовательно, вечна. Ну в самом деле, если нет движения, то нет и изменений. А раз нет никаких изменений, то всё останется таким, как есть, навечно.

Именно такая Вселенная была заложена в метафизику Ньютона. И именно такой её всегда будет изображать и физика Ньютона.

Совокупность материальных точек, рассматриваемая как единое целое, называется механической системой. Силы взаимодействия между материальными точками механической системы называются внутренними, соответственно силы взаимодействия с внешними телами именуются внешними. Система, на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой. В этом случае механический импульс системы n тел:

(1.29) то есть:

(1.30) p = mi vi = const.

Последнее выражение называется законом сохранения импульса: импульс замкнутой системы не изменяется с течением времени. Современная физика усматривает сохранение импульса и для микрочастиц, считая закон сохранения импульса фундаментальным законом природы. Закон сохранения импульса является следствием определённого свойства пространства – его однородности. Однородность пространства, как вы помните, закладывалась в метафизический каркас механики Ньютона. Таким образом, нет ничего удивительного в том, что эта однородность проявилась в виде закона сохранения импульса. Импульс не настолько соотносится напрямую с чувственным опытом, как сила, и поэтому является в большей степени идеей, чем физической характеристикой материи.

Центром масс (или центром инерции) системы материальных точек называется воображаемая точка C, положение которой характеризует распределение массы этой системы. Её радиус-вектор равен:

где mi и ri соответственно масса и радиус-вектор i-й материальной точки; n – число материальных точек системы. Сумма в знаменателе называется массой системы и обозначается m. Скорость движения центра масс:

Тогда импульс системы можно записать как:

(1.33) pC = mvC, т.е. импульс системы равен произведению массы системы на скорость её центра масс.

Отсюда вытекает, что центр масс замкнутой системы либо движется равномерно и прямолинейно, либо остаётся неподвижным.

А что будет, если масса, входящая в вышеприведенные уравнения, будет изменяться во времени? По факту это означает, что изменяется вещественный состав системы. То есть какие-то материальные точки уходят из системы или приходят в систему. Такую систему уже нельзя считать замкнутой. Тем не менее и для таких систем сравнительно легко установить особенности движения. Эта ситуация реализуется, например, в случае реактивного движения (ракеты, реактивные самолёты, УРС и т.п.).

Пусть u – скорость истечения вещества (массы) из системы. Тогда приращение импульса будет определяться выражением:

(1.34) dp = mdv + udm.

Если на систему действуют внешние силы, то её импульс изменяется по закону dp = Fdt, поэтому Fdt = mdv + u dm, или:

Второе слагаемое в правой части (1.35) называется реактивной силой Fр. Если скорость движения отбрасываемой массы противоположна скорости движения системы, то система ускоряется. Если наоборот, то замедляется. Таким образом, получаем уравнение движения тела переменной массы:

(1.36) ma = F + F p.

В то же время, если мы не будем рассматривать истекающее из системы вещество, как уже не принадлежащее системе, тогда следует учесть его, вычисляя импульс и центр масс системы, и мы немедленно увидим, что в полной системе ничего не изменилось. То есть в механике устанавливается, что единственный способ изменить движение системы, это … изменить состав системы. По сути, то же касается и любых внешних воздействий. Если воздействующее на систему тело считать частью системы – то полная система продолжает двигаться по инерции, а если не считать, то движение системы изменяется.

Получается, что выполнимость закона сохранения импульса, например, зависит от выбора, что считать, а что не считать входящим в изучаемую систему. Мы просим запомнить это соображение. Как мы уже отмечали выше, импульс является идеей и, как видим теперь, демонстрирует соответствующее поведение, оказываясь зависящим от выбора исследователя. Скорость, конечно же, тоже идея, ровно по тем же причинам. Но скорость, не соотнесённая с конкретным телом, есть идея уже даже не физическая, а чисто математическая.

Кроме идеи импульса, второй знаменитой идеей механики является идея энергии.

Цитируем по : «Энергия – универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.» В дальнейшем мы покажем, что все виды энергии, рассматриваемые в физике, сводятся к одному виду. Каждое тело обладает определённым количеством энергии. Предполагается, что в процессе взаимодействия тел происходит обмен энергией. Чтобы количественно охарактеризовать процесс обмена энергией, в механике вводится понятие работы силы.

Если тело движется прямолинейно и на него действует постоянная сила F, которая составляет некоторый угол с направлением перемещения, то работа этой силы равна произведению проекции силы Fs на направление перемещения (Fs = F cos), умноженной на перемещение точки приложения силы:

(1.37) A = Fs s = Fs cos.

Сила может меняться как по модулю, так и по направлению, поэтому в общем случае формулой (1.37) пользоваться нельзя. Если, однако, рассмотреть малое перемещение, то силу во время этого перемещения можно считать постоянной, а движение точки прямолинейным. Для таких малых перемещений справедливо выражение (1.37). Чтобы определить полную работу на участке пути, следует проинтегрировать все элементарные работы на элементарных участках пути:

(1.38) A = Fs ds = Fds cos.

Единица работы – джоуль. Джоуль есть работа, совершаемая силой в 1 [Н] на пути 1 [м].

Работа может совершаться с различной скоростью. Чтобы охарактеризовать скорость совершения работы, вводится понятие мощности:

Единица мощности – ватт. 1 [Вт]=1 [Дж/с].

Кинетической энергией T механической системы называется энергия механического движения этой системы.

Сила F, действуя на тело массой m и разгоняя его до скорости v, совершает работу по разгону тела, увеличивая его энергию. Используя второй закон Ньютона и выражение работы (1.38), можем записать:

(1.40) A = T = mvdv = mv.

Видим, что кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тела и не зависит от того, каким путём тело приобрело эту скорость. Поскольку скорость зависит от выбора системы отсчёта, то и кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчёта. То есть – ведёт себя, как идея. Кинетическая энергия системы тел равна простой арифметической сумме кинетических энергий её тел (материальных точек).

Потенциальная энергия U – механическая энергия системы тел, определяемая характером взаимного расположения и сил взаимодействия между ними. На самом деле потенциальная энергия может быть выражена через кинетическую энергию материальных точек (тел) системы, которую они приобретут, если позволить им свободно двигаться под действием вышеупомянутых сил взаимодействия.

Полной энергией системы в механике принято называть сумму её кинетической и потенциальной энергий:

(1.41) E = T + U.

Для энергии также имеет место закон сохранения: в системе тел, между которыми действуют лишь консервативные силы (т.е. такие силы, которые не увеличивают тепловую энергию тел), полная механическая энергия не изменяется со временем (сохраняется). Закон сохранения механической энергии связан со свойством такой метафизической сущности, как время. А именно с его однородностью. Однородность времени проявляется в том, что все физические законы инвариантны (не изменяют свой вид) относительно выбора начала отсчёта времени. Однородность времени также была изначально заложена Ньютоном в основания механики.

Кроме зримого, макроскопического движения тел, существуют ещё движения незримые, микроскопические. Движение молекул и атомов – структурных единиц вещества. Такие незримые движения принято характеризовать некоторой средней по объёму энергией, именуемой тепловой. Тепловая энергия есть мера кинетической энергии микроскопического движения структурных единиц вещества. Поскольку движение большого ансамбля частиц всегда считается в той или иной мере хаотичным, то тепловая энергия считается особым видом энергии (и специально изучается в рамках отдельной дисциплины – термодинамики). Считается, что переход энергии из кинетической, например, в тепловую форму необратим. Здесь в ранг физического закона на самом деле возведён всего лишь технический факт: мы пока не умеем полностью превращать тепловое движение в поступательное. Это не означает, что такое преобразование принципиально невозможно. Невозможность этого всего лишь выведена в рамках термодинамики из её исходных положений. Одним из исходных положений является статистический характер термодинамических движений. То есть считается, что такие движения содержат принципиальную неопределённость, случайность. Простите, но когда-то и движение наночастиц было неуправляемым для человека и считалось принципиально стохастичным. Сегодня мы уже собираем конструкции из наночастиц с высочайшей точностью. Очень возможно, что и стохастичность движения молекул является всего лишь технической, а не принципиально-физической.

Изучая различные виды энергии, физика сформулировала более общий закон сохранения энергии: энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. Принято считать, что этот закон есть следствие неуничтожимости материи и её движения. Если взглянуть ещё глубже, то этот закон есть следствие вечности метафизической Вселенной Ньютона. Постулируя «смертные»

Вселенные, как это делается в ряде космологических моделей, учёный должен допустить и нарушения закона сохранения энергии.

§ 1.2. Применение механики к понятию поля. Тонкое тело механики До сих пор, когда речь шла о материальных объектах, мы предполагали, что они состоят из того или иного вещества. Со школьной скамьи все мы знаем, что вещество это материя, пребывающая в одном из известных нам агрегатных состояний: твёрдом, жидком, газообразном и плазменном. Однако понятие материя не исчерпывается понятием вещество. Современная физика не могла бы существовать, если бы ограничивала свою сферу деятельности только веществом. Не менее, а может быть уже и более важными для физики являются физические поля. В 1830 гг. великий М. Фарадей впервые ввёл в науку понятие «поле». С тех пор слова «материя» и «вещество», бывшие ранее просто синонимами, начали расходиться по смыслу. Материя стала обобщающей, философской категорией для двух субстанций: вещества и поля. Более чем за 170 лет история совершила круг, и в настоящий момент границы между веществом и полем начали активно размываться в сознании исследователей. Так что же есть «вещество», а что есть «поле»?! Обратимся, для начала, к литературным источникам, в частности БСЭ (Большой советской энциклопедии).

Вещество, вид материи, которая, в отличие от поля физического, обладает массой покоя (см. Масса). В конечном счете В. слагается из элементарных частиц, масса покоя которых не равна нулю (в основном из электронов, протонов, нейтронов). В классической физике В. и поле физическое абсолютно противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго непрерывна. Квантовая физика, внедрившая идею двойственной корпускулярно-волновой природы любого микрообъекта (см.

Квантовая механика), привела к нивелированию этого противопоставления. Выявление тесной взаимосвязи В. и поля привело к углублению представлений о структуре материи. На этой основе были строго отграничены категории В. и материи, на протяжении многих веков отождествлявшиеся в философии и науке, причём философское значение осталось за категорией материи, а понятие В. сохранило научный смысл в физике и химии. В. в земных условиях встречается в четырёх состояниях: газы, жидкости, твёрдые тела, плазма. Высказывается предположение, что В. может существовать также в особом, сверхплотном состоянии (например, нейтронном состоянии; см. Нейтронные звёзды).

Лит.: Вавилов С. И., Развитие идеи вещества, Собр. соч., т. 3, М., 1956, с. 41-62; Структура и формы материи, М., 1967.

И. С. Алексеев.

Пока что довольно странно. Определение вещества, во-первых, негативно (просто «отличается от поля»), во-вторых, отсылает нас к другому определению – массы, причём некоторого особого вида, «массы покоя». Запомним и продолжим. Выясним, что принято понимать под словом «поле».

Поля физические, особая форма материи; физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы.

Примерами П. ф. могут служить электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие различным частицам.

Впервые (30-е гг. 19 в.) понятие поля (электрического и магнитного) было введено М. Фарадеем. Концепция поля была принята им как альтернатива теории дальнодействия, т. е. взаимодействия частиц на расстоянии без какого-либо промежуточного агента (так интерпретировалось, например, электростатическое взаимодействие заряженных частиц по закону Кулона или гравитационное взаимодействие тел по закону всемирного тяготения Ньютона). Концепция поля явилась возрождением теории близкодействия, основоположником которой был Р. Декарт (1-я половина 17 в.). В 60-х гг. 19 в. Дж. К. Максвелл развил идею Фарадея об электромагнитном поле и сформулировал математически его законы (см. Максвелла уравнения).

Хм... Здесь приведена лишь одна физическая характеристика поля, отличающая его от всего остального. Видимо, придётся выяснить, что имелось в виду под словами «степени свободы». Но сначала выясним определения понятий «электрическое поле» и «магнитное поле», коль скоро они были исторически введены первыми.

Электрическое поле, частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об Э. п. было введено в науку М. Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве Э. п. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия). Основная количественная характеристика Э. п. напряжённость электрического поля Е, которая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q, Е = F/q. Э. п. в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции (см. Индукция электрическая и магнитная). Распределение Э. п. в пространстве наглядно изображается с помощью силовых линий напряжённости Э. п. Силовые линии потенциального Э.

п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Силовые линии вихревого Э. п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты.

Напряжённость Э. п. удовлетворяет принципу суперпозиции, согласно которому в данной точке пространства напряжённость поля Е, создаваемого несколькими зарядами, равна сумме напряжённостей полей (E1, E2, E2,...) отдельных зарядов: Е = E1 + E2 + E3 +... Суперпозиция полей вытекает из линейности Максвелла уравнений.

Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 1, 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 2, 13.

Г. Я. Мякишев.

Как уже ожидалось, вновь отсылка к другому определению. На сей раз «электромагнитного поля». К тому же электрическое поле упоминается совместно с магнитным полем.

Магнитное поле, силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции, В, который определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд (см.

Лоренца сила); действие М. п. на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства М. п.

Впервые термин «М. п.» ввёл в 1845 М. Фарадей, считавший, что как электрические, так и магнитные взаимодействия осуществляются посредством единого материального поля. Классическая теория электромагнитного поля была создана Дж. Максвеллом (1873), квантовая теория в 20-х годах 20 века (см.

Квантовая теория поля).

Источниками макроскопического М. п. являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные тела. Природа этих источников едина: М. п. возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента (см. Магнетизм).

Снова упоминание о некоторой единой сущности, при помощи которой осуществляются как электрические, так и магнитные взаимодействия. Так что за сущность?

Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами (см. Поля физические). Э. п. в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы. Наряду с векторами Е и В, измеряемыми непосредственно, Э. п. может характеризоваться скалярным j и векторным А потенциалами, которые определяются неоднозначно, с точностью до градиентного преобразования (см. Потенциалы электромагнитного поля). В среде Э. п. характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряжённостью магнитного поля Н и электрической индукцией D (см. Индукция электрическая и магнитная).

Поведение Э. п. изучает классическая электродинамика, в произвольной среде оно описывается Максвелла уравнениями, позволяющими определить поля в зависимости от распределения зарядов и токов.

Микроскопические Э. п., созданные отд. элементарными частицами, характеризуются напряжённостями микроскопических полей: электрического поля E и магнитного H. Их средние значения связаны с макроскопическими характеристиками Э. п. следующим образом:. Микроскопические поля удовлетворяют Лоренца - Максвелла уравнениям.

Э. п. неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами; при ускоренном движении частиц Э. п. «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн.

Порождение Э. п. переменным магнитным полем и магнитного поля переменным электрическим приводит к тому, что электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга.

Компоненты векторов, характеризующих Э. п., образуют, согласно относительности теории, единую физ.

величину тензор Э. п., компоненты которого преобразуются при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой в соответствии с Лоренца преобразованиями.

При больших частотах Э. п. становятся существенными его квантовые (дискретные) свойства. В этом случае классическая электродинамика неприменима и Э. п. описывается квантовой электродинамикой.

Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Калашников С. Г., Электричество, изд., М., 1977 (Общий курс физики, т. 2); Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, в. 5-7, М., 1966-67; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); их же, Электродинамика сплошных сред, М., 1959.

Г. Я. Мякишев.

Совсем становится странно. Электрические и магнитные поля, оказывается, не существуют по отдельности. Разве?! Вы не держали в руках электрически нейтрального магнита? У него нет никакого заметного электрического поля, которое можно было бы обнаружить. А разве вы не видели заряженной медной сферы в физическом кабинете школы? Никакого сколь-нибудь заметного магнитного поля вокруг неё нет. Чтобы появилось это магнитное поле, заряженную сферу надо привести в движение. Остановите заряженную сферу – магнитное поле вновь исчезнет. А если не заряженную сферу двигать, а самому двигаться? Никакой разницы. Двинетесь – есть магнитное поле.

Остановитесь – нет его. Значит, по Вашей воле оно может появляться и исчезать. Но мы же верим в принцип объективности материального мира! (Иначе надо бы не физикой заниматься, а изучать больше, скажем, «растения силы»). Ну не может, никак не может та или иная субстанция, будучи объективно существующей, появляться и исчезать по нашей воле...

А кстати, куда нас на сей раз отослали? На сей раз к «заряженным частицам».

Стоп. Первой отсылкой в нашем поиске была «масса». Притормозим. Запомним, что исследуя такие понятия, как вещество и поле, мы по цепочке приходим к понятиям масса и заряд. Как ни странно, в электронной версии БСЭ не нашлось определения слова «масса»! Статьи, определяющей термин «масса покоя», также не нашлось. Забавно? А вот, что говорят другие уважаемые научные словари и энциклопедии.

исключительно на примерах, спе циально написанных для демонстрации того или иного алгоритма программ ‘CrackMe’. При этом многие из них были слишком искусственными и далекими от реальных защит ных механизмов. Это было удобно для изложения материала, но не отражало реальных существующих защит. Поэтому, я решил включить в приложения некоторые...» «МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южный федеральный университет ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ Инструментарно-методическое обеспечение механизма взаимодействия инновационно-ориентированных субъектов на региональном уровне Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ в рамках научно-исследовательского проекта РГНФ Разработка механизма управления...» « ВЗАИМООТНОШЕНИЙ Баку-2009 2 Научный редактор: А.И.Мустафаева, кандидат юридических наук, директор Института по правам человека Национальной Академии Наук Азербайджана Рецензенты: З.А.Самедзаде, академик Национальной Академии Наук Азербайджана, доктор экономических наук И.А.Бабаев, член-корреспондент Национальной Академии Наук Азербайджана, доктор...» «1 2 Ибрагимов И. М. и др. И 15 Цветные камни Киргизии/ И. М. Ибрагимов, В. Ф. Малышев, В. Н. Михайлев.- Ф.: Кыргызстан, 1986.-96 с. - (Человек и природа). В книге впервые освещаются данные о цветных камнях республики (строительнооблицовочные и поделочные камин). Приводятся краткие сведения о геологии месторождений, закономерностях нх размещения и т. д. Описаны физикомеханические и декоративные свойства цветных камней. Рассчитана на широкий круг специалистов: геологов, архитекторов, строителей,...» «Томас Гоббс Левиафан, или Материя, форма и власть государства церковного и гражданского http://fictionbook.ru Левиафан: Мысль; Москва; 2001 ISBN 5-244-00966-4 Аннотация Томас Гоббс (1588–1679) – классик политической и правовой мысли, выдающийся английский философ. В своем основном произведении `Левиафан` впервые в Новое время разработал систематическое учение о государстве и праве. Оно оказало серьезное влияние на развитие общественной мысли Европы и до сих пор остается источником оригинальных...» «Измерения, контроль, автоматизация. 2000. № 3. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫМИ СИСТЕМАМИ В.Н. Бурков, Д.А. Новиков Приведена классификация задач управления активными системами, дан краткий обзор основных теоретических результатов, описан опыт практического применения прикладных моделей и указаны перспективные направления исследований. Введение В конце 1960-х г.г., на фоне бурного развития математической теории управления и интенсивного внедрения ее результатов при создании новых и...» «В.И. Богданов, Т.И. Малова ОЛАФ РУДБЕК-СТАРШИЙ: ОТ АТЛАНТИКИ ИЛИ МАНХЕЙМА ДО ИЗОБРАЖЕНИЯ КАМЧАТКИ НА КАРТЕ АТЛАСА 1679 г. Мы не имеем нужды льстить самим себе, или искать славы в темных баснях. Мы, как шведы, должны благодарить Творца за преимущество пред многими другими, котораго нам ни единый народ оспаривать не может. Хладная твердь небесная, чистый климат и благоразтворенный воздух доставляют лучшее здоровье, лучшую живость, храбрость, благородное чувствование и честность, но менее...» «Департамент по культуре Томской области Т о м с к а я областная д е т с к о - ю н о ш е с к а я библиотека Справочно-библиографический отдел В мире литературных премий Дайджест-обзор информации Томск-2010 Автор-составитель Д у х а н и н а Л ю д м и л а Г е о р г и е в н а - з а в е д у ю щ а я справочнобиблиографическим отделом Т О Д Ю Б Редактор: Ч и ч е р и н а Н а т а л ь я Г р и г о р ь е в н а - заместитель директора по координации Т О Д Ю Б Ответственный за выпуск: Р а з у м н о в а В а л...» «Министерство образования и наук и Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им В.И. Ульянова-Ленина ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ Химического института им. А.М. Бутлерова за 2006 год Казань – 2006 2 I. Сведения о наиболее значимых научных результатах НИР 1. Наименование результата:...» « подход. - М. Изд-во МГУ, 1997.- 252 с. В книге· изложена новая теория механизма канцерогенеза, основанная на нарушении тканевого гомеостаза в результате длительной хронической пролиферации, вызывающей нарушение дифференцировки клеток. Тканевая теория рака объясняет основные факты и проблемы, которые раньше не имели рациональной...» «9 мая 2014 г. Установление взаимосвязей между земельной политикой и изменением климата: Многомерный ландшафтный подход к территориальному развитию с фокусом на регион Европы и Центральной Азии (ЕЦА) Коллектив авторов: Малкольм Д. Чайлдресс (старший специалист по управлению земельными ресурсами, Всемирный банк) [email protected] Пол Зигель (консультант, Всемирный банк) [email protected] [email protected] Мика Торхонен (старший специалист по земельной политике, Всемирный банк)...» «О.И. Гордеев, С.О. Гордеев РАЗВИТИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РЕГИОНА В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА К ПОДЪЕМУ ЭКОНОМИКИ: СТРАТЕГИЯ, ПОЛИТИКА И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗДАТЕЛЬСТВО НПК РОСТ Санкт-Петербург 2007 2 УДК 338 ББК 65.30 Г 68 Научный редактор Н.Ф.Газизуллин, д.э.н.,профессор Санкт-петербургского инженерноэкономического университета, заслуженный деятель науки РТ Рецензенты: Н.В.Войтоловский, д.э.н., профессор,зав.кафедры Санкт-Петербургского университета экономики и финансов А.А.Горбунов, д.э.н., профессор,...» «ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программы вступительного экзамена в аспирантуру по направлению подготовки научно-педагогических кадров 09.06.01. Информатика и вычислительная техника выявляет знания соискателем состояния и современных тенденций развития теории и практики информатики, информационных технологий и вычислительной техники на базе использования методов системного анализа, математического моделирования технических, технологических, природных и социально-экономических процессов и явлений для...» «1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Целью освоения дисциплины Хозяйственное право является формирование высокой правовой культуры специалиста сельского хозяйства, овладение системой научных знаний и практических навыков в сфере хозяйственного права, применения правовых норм при осуществлении предпринимательской деятельности; Основными задачами учебной дисциплины Хозяйственное право являются: - уяснение основных взаимосвязей экономики и права; - усвоение основных понятий курса, базовых положений науки...» «C O L L O Q U I A | | ISSN 1822-3737 ЕВГЕНИЙ ДОБРЕНКО Социалистический реализм и реальный социализм (Советские эстетика и критика и производство реальности) Аннотация: Советское искусство не есть искусство правды (как оно само себя позиционировало) или лжи (как оно описывалось в советологии, эмигрантском и диссидентском дискурсах). Оно находится за пределами верификации и выполняет функции не отражения действительности, но дереализации жизни для последующего ее преображения и замены. Оно есть...» «Ultima ratio Вестник Российской Академии ДНК-генеалогии Том 1, № 3 2008 август Российская Академия ДНК-генеалогии ISSN 1942-7484 Вестник Российской Академии ДНК-генеалогии. Научнопублицистическое издание Российской Академии ДНК-генеалогии. Издательство Lulu inc., 2008. Авторские права защищены. Ни одна из частей данного издания не может быть воспроизведена, переделана в любой форме и любыми средствами: механическими, электронными, с помощью фотокопирования и т. п. без предварительного...» «Как понимать квантовую механику (версия 002) М. Г. Иванов1 28 августа 2010 г. 1 e-mail: [email protected] 2 Аннотация Данное пособие призвано дать студентам, начинающим изучать стандартный курс квантовой механики представление о математическом аппарате квантовой теории и о физическом смысле вводимых понятий. Цель пособия не просто дать сводку основных формул, но и научить читателя понимать, что эти формулы означают. Особое внимание уделено обсуждению места квантовой механики в современной научной...» «Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет Утверждаю Первый проректор А. Исагулов _ 2007 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ по дисциплине EUA 2207 – Элементы и устройства автоматики (код и наименование дисциплины) для студентов специальности 050702 – Автоматизация и управление_ (шифр и наименование специальности) Факультет Электромеханический_ Кафедра Автоматизации производственных процессов 2007 Предисловие...» «В.Ф. Перов СЕЛЕВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1996 В словаре даны определения более 100 понятий и терминов, отражающих все стороны селевых явлений, - генезис, условия и механизм формирования, морфологию и динамику, методы изучения и меры защиты от селей. Систематизация понятий и терминов проведена на единой концептуальной основе. Для специалистов по селевым явлениям, географов, геологов, гидрологов, специалистов в области экологии, мелиорации,...»

И. Мисюченко Последняя тайна Бога (электрический эфир) Санкт-Петербург 2009 г. И. Мисюченко Последняя тайна Бога Аннотация Книга адресована читателям, интересующимся наиболее острыми проблемами современного естествознания, и в частности физики. Совершенно неожиданным, подчас даже шокирующим образом освещаются такие проблемы, как инерция и инерционная масса тел, тяготение и гравитационная масса, полевая материя, электромагнетизм и свойства физического вакуума. Затронуты некоторые аспекты специальной и общей теорий относительности, строение элементарных частиц и атомов. Книга разбита на 12 глав, охватывающих основные разделы современной физики: механическое движение, электрическое поле и электричество, магнитное поле и магнетизм, электромагнитная индукция и самоиндукция, инерция как проявление электромагнитной индукции, электрические свойства мировой среды, гравитация как электрическое явление, электромагнитная волна, элементарные заряды, неэлементарные частицы и ядра, строение атома, некоторые вопросы радиотехники. Изложение рассчитано в основном на базовые знания школьного курса 10 - 11-го классов общеобразовательных школ. Встречающийся иногда более сложный материал рассчитан на уровень подготовки студентов первых-вторых курсов технических вузов. Книга будет полезна для учёных-исследователей, изобретателей, преподавателей, студентов и всех, кому интересно последовательно разобраться в современных и классических парадоксах и проблемах сегодняшней физической науки и, возможно, заглянуть в науку дня завтрашнего. 2 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Благодарности Автор выражает благодарность. Не благодарность кому-то конкретному, а благодарность вообще. Благодарность этому чудесному и таинственному миру, в котором мы все так ненадолго. Благодарность Богу, если угодно, который не слишком глубоко спрятал от человеческого разума свои тайны. Конечно, работа эта появилась ещё и благодаря многим другим людям. Кроме автора. Они задавали вопросы, они вычитывали умопомрачительно косноязычные рукописи, они терпели это тихое помешательство годами, давали спасительные советы и доставали нужные книги. Проверяли расчеты и критиковали за допущенные глупости. И даже те, кто отговаривали от этой деятельности, тоже, на поверку, очень и очень помогли. Огромное спасибо В. Ю. Ганкину, низкий поклон А. А. Солунину, А. М. Черногубовскому, А. В. Смирнову, А. В. Пуляеву, М. В. Иванову, Э. К. Меринову. И, конечно же, безграничная благодарность моей жене, О. Д. Куприяновой за нечеловеческое долготерпение и неоценимую помощь в подготовке рукописи. 3 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Об авторе Автор книги, Мисюченко Игорис, родился в 1965 г. в г. Вильнюсе. Окончил среднюю школу с физико-математическим уклоном. Работал в Вильнюсском НИИ радиоизмерительных приборов. Окончил в 1992 г. Радиофизический факультет СанктПетербургского государственного технического университета. Является по образованию инженером-оптиком-исследователем. Увлекался прикладной математикой и программированием. Сотрудничал с Физико-техническим институтом имени Иоффе в области автоматизации физического эксперимента. Разрабатывал автоматические системы пожарной и охранной сигнализации, создавал системы цифровой голосовой интернетсвязи. Более 10 лет работал в НИИ Арктики и Антарктики в Санкт-Петербурге в отделе физики льда и океана, лаборатории акустики и оптики. Занимался разработкой измерительной и исследовательской техники. Несколько лет сотрудничал с Камчатским гидрофизическим институтом, разрабатывал программное и аппаратное обеспечение гидроакустических комплексов. Разрабатывал также аппаратуру и программное обеспечение радиолокационных станций. Создавал медицинские устройства на базе микропроцессорной техники. Изучал теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), сотрудничал с Международной Ассоциацией ТРИЗ. Последние годы работает как изобретатель в широком спектре предметных областей. Имеет множество публикаций, патентных заявок и выданных патентов в различных странах. Как физик-теоретик ранее не публиковался. 4 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Оглавление Аннотация Благодарности Об авторе Оглавление Предисловие Введение В.1 Методологические основания и классическая физика. Как мы это делаем В.2 Метафизические основания. Во что нам приходится верить Глава 1. Механическое движение и пленум 1.1 Основы механики Ньютона и движение. Тело. Сила. Масса. Энергия 1.2 Применение механики к понятию поля. Тонкое тело механики 1.3 Механическое движение поля. Два сорта движений 1.4 Механические движения зарядов и магнитов. Ускоренное движение зарядов 1.5 Вечное падение пустоты. Мировая среда, гравитация и движение 1.6 Эффекты специальной теории относительности и их объяснение 1.7 Эффекты общей теории относительности и их объяснение Глава 2. Электрическое поле и электричество 2.1 Понятие об электрическом поле. Неуничтожимость полевой материи 2.2 Электрические заряды и поле. Неосознаваемая тавтология 2.3 Движение зарядов и движение полей. Электрические токи 2.4 Диэлектрики и их основные свойства. Лучший в мире диэлектрик 2.5 Проводники и их свойства. Самый маленький проводник 2.6 Простые и удивительные опыты с электричеством Глава 3. Магнитное поле и магнетизм 3.1 Магнитное поле как результат движения электрического поля 3.2 Относительность и абсолютность движений 3.3 Магнитные свойства токов 3.4 Магнитные свойства вещества. Самое немагнитное вещество. Смысл μ 0 3.5 Парадоксы магнитного поля (шнурование пучка и абсолютное движение) Глава 4. Электромагнитная индукция и самоиндукция 4.1 Закон электромагнитной индукции Фарадея и его мистичность 4.2 Индуктивность и самоиндукция. 4.3 Явление индукции и самоиндукции прямолинейного отрезка провода. 4.4 Демистификация закона электромагнитной индукции Фарадея 4.5 Частный случай взаимоиндукции прямого бесконечного провода и рамки 4.6 Простые и удивительные опыты с индукцией Глава 5. Инерция как проявление электромагнитной индукции. Масса тел 5.1 Основные понятия и категории 5.2 Модель элементарного заряда 5.3 Индуктивность и ёмкость элементарного заряда 5.4 Вывод выражения для массы электрона из энергетических соображений 5.5 ЭДС самоиндукции переменного конвекционного тока и инерционная масса 5.6 Незримый участник или возрождение принципа Маха 5.7 Ещё одно сокращение сущностей 5.8 Энергия заряженного конденсатора, «электростатическая» масса и E = mc 2 5.9 Электромагнитная масса в классической электродинамике А. Зоммерфельда и Р. Фейнмана 5.10 Собственная индуктивность электрона как кинетическая индуктивность 5.11 О массе протона и ещё раз об инерции мышления 5 И. Мисюченко Последняя тайна Бога 5.12 А проводник ли? 5.13 Насколько важна форма? 5.14 Взаимо- и самоиндукция частиц как основа всякой взаимо- и самоиндукции вообще Глава 6. Электрические свойства мировой среды 6.1 Краткая история пустоты 6.2 Мировая среда и психологическая инерция 6.3 Твёрдо установленные свойства вакуума 6.4 Возможные свойства вакуума. Места для закрытий Глава 7. Гравитация как электрическое явление 7.1 Введение в проблему 7.2 Падение тела бесконечно малой массы на источник тяготения 7.3 Взаимодействие сферического заряда с ускоренно падающим эфиром 7.4 Механизм ускоренного движения эфира вблизи зарядов и масс 7.5 Некоторые численные соотношения 7.6 Вывод принципа эквивалентности и закона тяготения Ньютона 7.7 Какое отношение изложенная теория имеет к ОТО Глава 8. Электромагнитные волны 8.1 Колебания и волны. Резонанс. Общие сведения 8.2 Структура и основные свойства электромагнитной волны 8.3 Парадоксы электромагнитной волны 8.4 Летающие заборы и седые профессора 8.5 Итак, это не волна…. А волна-то где? 8.6 Излучение неволн. Глава 9. Элементарные заряды. Электрон и протон 9.1 Электромагнитная масса и заряд. Вопрос о сущности заряда 9.2 Странные токи и странные волны. Плоский электрон 9.3 Закон Кулона как следствие закона индукции Фарадея 9.4 Почему все элементарные заряды равны по величине? 9.5 Мягкий и вязкий. Излучение при ускорении 9.6 Число «пи» или свойства электрона, о которых забыли подумать 9.7 «Релятивистская» масса электрона и других заряженных частиц. Объяснение опытов Кауфмана из природы зарядов Глава 10. Неэлементарные частицы. Нейтрон. Дефект масс 10.1 Взаимоиндукция элементарных зарядов и дефект масс 10.2 Античастицы 10.3 Простейшая модель нейтрона 10.4 Загадка ядерных сил Глава 11. Атом водорода и строение вещества 11.1 Простейшая модель атома водорода. Всё ли изучено? 11.2 Постулаты Бора, квантовая механика и здравый смысл 11.3 Индукционная поправка к энергии связи 11.4 Альфа и странные совпадения 11.5 Загадочный гидрид-ион и шесть процентов Глава 12. Некоторые вопросы радиотехники 12.1 Сосредоточенные и уединённые реактивности 12.2 Обычный резонанс и ничего более. Работа простых антенн 12.3 Приёмных антенн не существует. Сверхпроводимость в приёмнике 12.4 Правильное укорочение ведёт к утолщению 12.4 О несуществующем и ненужном. EZ, EH и банки Коробейникова 12.5 Простые опыты Приложения 6 И. Мисюченко Последняя тайна Бога П1. Конвекционные токи П2. Инерция электрона как самоиндукция Фарадея П3. Красное смещение при ускорении. Эксперимент П4 «Поперечный» сдвиг частот в оптике и акустике П5 Движущееся поле. Прибор и эксперимент П6. Гравитация? Это очень просто! Полный список использованной литературы Послесловие 7 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Предисловие Все мы учились в школе. Многие учились в различных вузах. Немало людей окончили аспирантуры и другие постобразовательные институции. Количество получаемых при этом знаний огромно. Возможно, оно настолько огромно, что критичность обучающихся постоянно стремится к нулю. И это не вина людей, а, скорее всего, беда. Ну нет в учебной программе времени на тщательное, критическое осмысливание преподаваемых знаний! Процесс обучения молодого учёного итак занимает около 20 лет и более. Если он при этом ещё и думать будет, да ещё, упаси господь, критически – он же все 40 лет потратит. А там и пенсия не за горами. По этой причине знания, особенно относящиеся к категории «фундаментальных», усваиваются зачастую схоластически и без должного осмысления. Это приводит к невозможности увидеть многочисленные нестыковки, натяжки, нечёткости и просто ошибки, которыми изобилует современная научная парадигма вообще, и парадигма физической науки в частности. По всей видимости, времена, когда простой переплётчик Майкл Фарадей мог бросить своё почтенное ремесло и посвятить дальнейшую жизнь развитию физики (да какому развитию!), безвозвратно прошли. А к XXI веку наука, в особенности наука фундаментальная, окончательно приобрела характер кастовости и даже некоторый оттенок инквизиционности. В самом деле, простому здравомыслящему человеку даже не придёт в голову вмешиваться в спор учёных мужей о том, 11 ли с половиной измерений в нашей Вселенной или 13 с четвертью. Этот спор уже где-то за гранью. Примерно там же, где спор средневековых схоластов о количестве ангелов, размещаемых на острие иглы. В то же время, поскольку современный человек отчётливо осознаёт тесную и, главное, быструю связь достижений науки с его повседневной жизнью, он справедливо хочет хоть как-то контролировать развитие этой самой науки. Хочет, да не может. И никакой надежды разобраться. Реакцией на эту нездоровую, на наш взгляд, ситуацию является в том числе бурное развитие всевозможных «паранаук», «псевдонаук» и «метанаук». Как грибы после дождя растут разнообразные теории «торсионных полей». Спектр их велик, мы не будем здесь ни перечислять, ни критиковать их авторов. Тем более что, на наш взгляд, авторы эти ничем не хуже официально признанных корифеев науки, нимало не смущаясь несущих с амвонов ещё большую ахинею. В том, что говорят «альтернативщики», есть одна несомненная правда – существующая официальная физическая наука уже давно забрела в тупик и просто доедает тот багаж идей, который был заложен с начала XVII по начало XX века. А увидеть этот факт во всей его неприглядности могут очень и очень немногие – спасибо грохочущей машине образования, не оставляющей ни времени, ни сил для осознания. Выведенная из-под огня широкой критики, почти прекратившая естественное развитие, сегодняшняя наука всё больше приобретает функции и признаки религии. Если в XIX веке наука ещё интенсивно боролась с религией за право влиять на умы, то в наше время все основные мировые религии примирились с наукой и спокойно разделили с ней сферы влияния. Случайно ли? Разумеется, нет! Первые шаги к примирению были сделаны после появления квантовой механики и теории относительности. В науке в первой половине XX века свершился поворот от здравого физического смысла в сторону так называемой «геометризации», абстрактизации и бесконтрольному умножению сущностей. Постулат, этот «костыль науки», теперь заменил ей ноги. Когда количество элементарных частиц перевалило за три сотни, стало как-то неловко произносить слово «элементарные». Появились даже весьма популярные в широких кругах труды, пытающиеся откровенно и неприкрыто запрячь в одну телегу физику и религию. 8 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Так что же делать? Очевидно, что отрицать, разрушать и уничижать все достижения физической науки за сотни лет, как поступают некоторые «альтернативщики», как минимум непродуктивно. Пытаться изнутри современных сверхабстрактных физических концепций «вырулить» обратно на магистраль здравого смысла и ясной сути, как хотелось бы некоторым честным, но наивным учёным, нереально. Уж слишком всё запущено. Но, на наш взгляд, выход есть: вернуться к той точке в развитии физики, где произошёл главный поворот вбок, и попробовать продолжить движение прямо. Тяжело?! Да. Очень. Природа человеческая такова, что он не любит ни оглядываться, ни, тем паче, возвращаться назад. Но, к счастью, основной массе человечества возвращаться и не придётся. Дело в том, что школьное физическое образование в основном заканчивается как раз там, куда нам надо вернуться. Непродолжительные экскурсы вбок (в сторону квантовой механики и специальной теории относительности), как показывает практика, не производят слишком глубокого впечатления на школьников старших классов. Как раз потому, что в значительной мере требуют отказа от природного здравого смысла. И поэтому основной массой учащихся просто игнорируются. Мы определили точку поворота физики - как начало XX века. Именно тогда ряд учёных провозгласили идею «геометризации» физики. Вообще, не следует забывать, что над всей тогдашней Европой витал определённый революционный дух, и общее настроение не могло не сказаться на умах учёных, в особенности учёных молодых. В то же время надвигающаяся мировая война настоятельно требовала от науки и техники быстрого прогресса в оборонно значимых и смежных отраслях. Наука получила серьёзную государственную поддержку, с одной стороны, а с другой – она получила серьёзное государственное давление. Если в начале XIX века даже во время наполеоновских войн учёные разных стран могли свободно путешествовать, в том числе и по вражеской территории, то в начале XX века такая роскошь была уже непозволительна. Развивающиеся технические отрасли требовали всё больше квалифицированных специалистов. Не выдающихся учёных, но хорошо образованных в данной отрасли молодых людей. Их стали готовить в таких учреждениях, как, например, СанктПетербургский политехнический институт, Технологический институт и т.п. Вместо узкого круга людей, обременённых определёнными моральными представлениями о своей роли и роли науки вообще, появилось довольно широкое научно-техническое сообщество, главными достоинствами внутри которого сделались успешная карьера, известность, обеспеченность. Т.е. ценности другого порядка. Позволим себе вспомнить Г. Кавендиша (1731-1810), который значительную часть своих открытий описал, но не опубликовал, а оставил в семейном архиве, чтобы грядущим поколениям оставить возможность проявить себя. Мыслимо ли подобное поведение для молодого учёного начала XX века? А XXI? Нет, конечно. Хорошая оплата труда учёных (в развитых странах) вызывает жёсткую конкуренцию, и тут уж не до прекраснодушия. Совокупность этих факторов и вызвала к жизни в тот момент аномально большое количество незрелых и просто тупиковых идей. Подмена физики математикой – одна из них. Куда легче стало найти хорошего ремесленника от математики, который решит систему уравнений, чем разбираться в сути, смысле и физических механизмах явления. Позднее компьютеризация только усугубила дело. А вокруг какого раздела физики произошёл этот пресловутый поворот вбок? Без сомнения, вокруг стыка механики и электродинамики. Сравнительно молодая наука электродинамика доросла до постановки серьёзных экспериментов, и немедленно из лабораторий посыпался шквал потрясающих результатов. Особенно несовместимы казались эти результаты со старой, веками проверенной механикой Ньютона. Дело усугубилось открытием электрона, а позднее и других элементарных частиц, чьи свойства, казалось бы, противоречили всему, известному доселе. Не вызывавший ранее никаких сомнений в своём существовании эфир был атакован, а затем и приговорён к небытию. И 9 И. Мисюченко Последняя тайна Бога почти сразу же возрождён под несколько кокетливым названием «физический вакуум». Свернув в этой каше вбок, утратив ясные ориентиры классической физики и впервые столкнувшись с микромиром, учёные (под сильнейшим прессингом своих правительств!) вынуждены были разработать некий быстрорастворимый инструмент взамен старой неспешной научной методологии. И если в начале XX века возня с элементарными частицами и атомами воспринималась ещё как игры, то в 30-х годах большая часть этих игривых ребят уже трудились в шарашках по обе стороны океана. Квантовая механика, и квантовая физика вообще, как идея – тяжёлое наследие жестокой гонки за обладание ядерным оружием. Грохот первых атомных взрывов впечатал в мозги нехитрую идею – квантовая физика верна, поскольку вот же, бомба-то взорвалась! С такой точкой зрения следовало бы признать, что алхимия верна, ибо Бертольд Шварц всё-таки изобрёл с её помощью порох. Затем была холодная война. Гонка вооружений. Распад СССР и полная перестройка мировой экономики. Локальные войны. Терроризм. Построение информационного общества. И, как апофеоз, Большой Адронный Коллайдер. Ну и когда было время на пересмотр пройденного наукой пути?! Да никогда. Его и сейчас нет. Сотни тысяч и миллионы современных учёных, инженеров и преподавателей трудятся хорошо. Головы у них светлые. Зарплаты – разные. Цели и идеалы – соответствуют моменту. Одна беда – к развитию науки они практически не имеют отношения. По крайней мере - к развитию настоящему, фундаментальному. Наука и сейчас, как сотни лет назад, совершается единицами, которые настолько безумны, чтобы посвятить этому жизнь, а не карьеру. В этой книге мы попытались вернуться к той самой точке поворота, о которой говорили выше, и, вернувшись, решить проблемы, которые в то время были просто брошены нерешёнными. Решить и пройти дальше. То есть – начать прокладывать другую колею физики, ведущую, как нам представляется, обратно на магистральный путь развития. Поскольку такая работа с неизбежностью ведёт к определённой десакрализации науки, то многие, для кого наука заменила разрушенные в XX веке религиозные основы, воспримут нас резко негативно. Пусть так. Но, возможно, эта отчаянная попытка вдохновит кого-то из вас, читающих эти строки, и подвигнет на собственные усилия и размышления. Может быть, кто-то будет воодушевлён надеждой вернуть человеческому разуму пошатнувшиеся позиции. Тогда всё не зря. Наверное, некоторые спросят – а зачем это я буду тратить время на чтение вашего бреда? Где гарантия, что это не очередная торсионная ахинея? Вон, все полки забиты разными эфирными теориями и «новыми физиками». Ага, забиты. И будет ещё веселее – недовольство-то людей растёт. Беда в том, что недовольные – не столько недовольны наукой как таковой, сколько тем, что им не нашлось в ней достойного места. Карьеры, должности, звания не нашлось. Славы и внимания не нашлось. Мы же – отчётливо понимаем, что никакой славы, кроме редких плевков, не получим. Никакой карьеры не обретём, разве что можем потерять. Что касается книги, то дело это изначально убыточное, так что – одни затраты. И за всё это мы дарим вам простое и красивое раскрытие нескольких так называемых тайн мироздания. Перечислим вкратце: тайна массы, или что такое масса тел; тайна инерции, или каков механизм инерции; тайна гравитации, или как и почему на самом деле тела притягиваются; тайна заряда, или что такое элементарный заряд и как он устроен; тайна поля, или что такое электрическое поле и почему нет никаких других полей. А попутно выдадим и множество тайн помельче, вроде того, что такое нейтрон и как он устроен, или почему электромагнитная волна ну никак волной являться не может. И как выглядит настоящая электромагнитная волна. То есть мы обещаем вам несколько громких закрытий. Да-да, именно закрытий. Мы собираемся вместе с вами закрыть множество ненужных науке сущностей, под аплодисменты Оккама, разумеется. Открывать же – вообще ничего не будем. Будем – переосмысливать. В результате вы увидите, что то, что мы вам раскроем о последних тайнах Бога – вы и сами могли бы выяснить, если бы вам не так активно мешали. 10 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Не убедил? Ну, тогда не тратьте своё время и положите книгу обратно. Интересно? Тогда открывайте её и вперёд. Предупреждаю – придётся думать. В самом заскорузлом и нехорошем смысле этого слова. Возможны кратковременные головные боли и непонимание со стороны близких, коллег и начальства. Наградой обязательно будет радость. Радость оттого, что мир устроен мудро и просто. Что нет, и не может быть никакой преграды между вами и ясным пониманием мироустройства. Что нет ни у кого монополии на истину, невзирая ни на какие регалии. Радость оттого, что вы откроете для себя самую последнюю тайну Бога: он ничего ни от кого не прятал! Всё прямо перед вами. 11 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Введение Если мы посмотрим, какие теории действительно предпочитались из-за их простоты, то найдем, что решающим основанием для признания той или иной теории было не экономическое и не эстетическое, а скорее то, которое часто называлось динамическим. Это значит, что предпочиталась та теория, которая делала науку более динамичной, т. е. более пригодной для экспансии в область неизвестного. Это можно уяснить с помощью примера, к которому мы часто обращались в этой книге: борьба между коперниковской и птолемеевской системами. В период между Коперником и Ньютоном очень много оснований приводилось в пользу как одной, так и другой системы. В конце концов, однако, Ньютон выдвинул теорию движения, которая блестяще объясняла все движения небесных тел (например, комет), в то время как Коперник, так же как и Птолемей, объяснял только движения в нашей планетной системе... Однако законы Ньютона основывались на обобщении коперниковской теории, и мы вряд ли можем представить себе, как они могли бы быть сформулированы, если бы он исходил из птолемеевской системы. В этом, как и во многих других отношениях, теория Коперника была более «динамичной», т. е. имела большее эвристическое значение. Можно сказать, что теория Коперника была математически более «простой» и более динамичной, чем теория Птолемея Филипп Франк Философия науки § В1. Методологические основания и классическая физика. Как мы это делаем Вначале было, как известно, слово. И слово было – предмет. Мы имеем в виду не конкретный материальный предмет, а предмет науки физики. То есть всё то, чем физика занимается как наука. Попробуйте сформулировать сами или попытайтесь вспомнить, чему вас учили по этому вопросу. Сложновато получается? Запутанно? Перекрывается с предметами других наук? Всё правильно. В этом вопросе по сей день нет ни единодушия учёных, ни какого-то другого способа договориться. А тогда вопрос попроще – каков предмет науки математики? Подумайте минутку. Подумали? Тоже не очень-то чётко и ясно. А между тем дело обстоит предельно просто и конкретно. Проведём мысленно жестокий и прямой эксперимент: возьмём воображаемого математика и отделим его голову от тела и поместим наподобие головы профессора Доуэля в тёмную звуконепроницаемую комнату. Если он сможет продолжать заниматься математикой – пусть мигнёт. Ага, мигнул! Следовательно – предмет его науки находится там же, где и носитель – прямо в голове. Следовательно – предметом науки математики является часть мышления математика. То есть математика – это одна из наук о человеческом мышлении. Число или уравнение не существуют нигде во Вселенной, кроме как в головах людей. Пожалуйста, отметьте этот факт. Впоследствии он поможет нам разобраться во многих запутанных вещах и странных парадоксах. Можем то же самое, что мы сделали с математиком, проделать и с физиком. Нет, не мигает физик. Почему догадались? Никакой возможности производить опыты. И даже хуже того – никаких внешних ощущений. Даже просто наблюдать не за чем, в тёмной комнате ничего не происходит. Следовательно – предметом физики являются действия и ощущения физика. Вот мы и подошли ко второму слову – слову метод. Физику не достаточно размышлений, ему необходимы чувственные данные, чтобы хотя бы проводить наблюдения. Систематические наблюдения в физике называются наблюдательным экспериментом и обычно стоят в начале развития любого раздела физических знаний. Но наблюдения лишь первый этап, за ними обязательно следуют попытки что-то активно изменить, вмешаться в ход естественных процессов и проанализировать результат. Это называется активным экспериментом или просто экспериментом. Но учёный тем и отличается от действенного бездельника, что он не просто воздействует на окружающее и получает новые ощущения. Он анализирует и систематизирует как действия, так и ощущения, выявляя связи между ними. Таким образом, методом физики являются эксперимент и анализ. Анализ побуждает к 12 И. Мисюченко Последняя тайна Бога постановке новых экспериментов, и те, в свою очередь, дают пищу новому витку анализа. Самым важным результатом этого процесса является так называемая физическая картина мира. Поскольку мир всё-таки слишком сложен для одной науки, то физика обычно ограничивает себя в направленности своих исследований и не занимается, например, вопросами развития живой материи или социальными процессами. Хотя взаимопроникновения возможны, а иногда и плодотворны. Итак, предмет физики – ощущения физика, а методы – эксперимент и анализ. Нетрудно увидеть, что уже годовалый ребёнок вовсю «занимается» физикой. От учёного он отличается тем, что его физическая картина весьма фрагментарна и ограниченна. По мере взросления ребёнок приходит к идее существования внешнего мира. Это означает, что он отделяет себя, как наблюдателя и экспериментатора, от всего остального. И принимает фундаментальную идею о том, что его ощущения связаны не только с его собственными внутренними процессами, но и с чем-то снаружи. Вот эту-то «наружу» принято называть мирозданием. В физике принято интересоваться не всем мирозданием, а лишь той его частью, которая именуется материей. Это не такой уж сложный ход, как расписывают философы. На самом деле выделение идеи материи происходит довольно рано. Уже в раннем детстве будущий физик догадывается, что слова, идеи и эмоции, скажем, рассерженного отца - это одно, а вредоносные свойства его ремня – нечто иное. Таким образом, физика интересуется материальным миром как той сущностью, что стоит за его ощущениями и порождает их. Мы хотим сказать, что предметом физики в действительности являются именно ощущения, но привлечение идеи внешнего по отношению к человеку материального мира смещает взгляд физика с непосредственно ощущений на причины, их порождающие. Впоследствии мы частенько будем апеллировать непосредственно к ощущениям читателя. Именно ощущения делают любое творчество, в том числе и физическое, незабываемым удовольствием. По мере накопления опытного материала у исследователя возникают обобщения. В первую очередь возникает понятие явления. В философии под явлением часто понимают внешние выражения какого-либо предмета, выражение формы его существования. Нас больше устраивает другое (тоже распространённое) определение: явлением мы именуем устойчивые, воспроизводящиеся отношения между объектами, возникающие при определенных условиях. Затем следует понятие причины. Причина (лат. causa), явление, непосредственно обусловливающее, порождающее другое явление следствие. Непосредственной причиной того или иного явления всегда служит другое явление. Так, в механике причиной изменения движения тел служит воздействие другого движущегося тела. Естественные причины всегда образуют длинный (а возможно, и бесконечно длинный) ряд, так что отыскание первопричины является делом как минимум крайне сложным. Однако ещё более сложно и неудобно описывать тысячи явлений миллионами причин, согласитесь. Поэтому попытка расклассифицировать частные (или, как принято говорить в науке, «подчинённые») причины и свести их к ограниченному набору каких-то «фундаментальных» причин была предпринята ещё Аристотелем и Платоном. Физическая ненаблюдаемость первопричин создаёт первую методологическую проблему – мы не можем до бесконечности проводить опыты, отыскивая первопричину по цепочке, а значит, должны её получить иным путём. За всю историю науки таких путей нашлось всего два, как нам кажется: сформулировать фундаментальную причину путём индукции, т.е. обобщения ограниченного числа фактов. Индукция совершается не абы как, а посредством логики. Логика - это наука о том, как человек делает выводы в процессе мышления. Вычленение логики позволило унифицировать некоторые способы размышлений до такой степени, что полученные при таком «упорядоченном» мышлении результаты имеют общечеловеческую ценность и могут быть независимо проверены любым человеком (или даже компьютером). То есть причины, вычлененные посредством индукции, подлежат проверке логикой. Второй путь отыскания первопричин - тем или иным способом назначить первопричину, введя в научный обиход аксиому. Назначение 13 И. Мисюченко Последняя тайна Бога причин было бы совершенно бессмысленной игрой, если бы человек не обладал, кроме логики, ещё и интуицией. Именно интуиция позволяет учёным время от времени успешно вводить тот или иной аксиоматический аппарат, казалось бы, никак не связанный с опытом и рациональным мышлением. Поскольку введение аксиом есть акт произвольный, а сами аксиомы непосредственной проверке не подлежат, то введение их есть дело опасное и рискованное и как всякое рискованное дело обложено различными ограничениями, традициями и указаниями. Так, широко известен принцип Оккама, гласящий, что ни в коем случае нельзя вводить в науку новых аксиом (и вообще новых сущностей) до тех пор, пока полностью и совершенно не исчерпаны возможности ранее введенных. Вводимые аксиомы не должны противоречить уже принятым ранее, они должны согласовываться с известными науке фактами. Мы придерживаемся ещё более экстремистского подхода – не только не введи новых сущностей, но по возможности выведи вон как можно больше старых, если они не являются совершенно необходимыми. Всё дело в том, что за истекшее со времён Ньютона время принцип Оккама слишком часто нарушался. Это привело к такой удручающей путанице сущностей в физике, что одно и то же явление, описанное языком соседних разделов, становится неузнаваемым. Крайне много вреда научным методам, в особенности в физике, на наш взгляд, нанесла бесконтрольная математизация науки. Помните? «В любой науке столько истины, сколько в ней математики» (Иммануил Кант). Она привела к тому, что возможность рассчитать, вычислить стала цениться превыше возможности объяснить. И все благополучно забыли, что ещё около ста лет после появления (и даже признания) гелиоцентрической системы мира астрономические вычисления всё ещё велись по таблицам Птолемея. Потому что они были точнее! Точность расчетов, быть может, говорит лишь о качестве подгонки моделей к результатам наблюдений, и не более того. Разве это наука? Мы не против математики вообще и математики в науке в частности. Мы против подмены наук математикой. В современной науке провозглашён ещё и так называемый «принцип преемственности», гласящий, что новые физические теории должны содержать в себе старые как предельный случай. Помилуйте, да с чего это? Разве гелиоцентрическая система мира Коперника включает в себя предельный случай геоцентрической системы Птолемея?! Разве молекулярно-кинетическая теория включает, как предельный случай, теорию теплорода?! Нет, разумеется. Так зачем же тогда возводить преемственность теорий, явление вроде бы необязательное в истории науки, в ранг методологического принципа?! А вот это легко объяснить. Сами посудите, раз какая-либо новая теория содержит в себе старую в качестве предельного случая, то какой бы бредовой ни была эта новая теория по содержанию, ею можно будет пользоваться при расчетах! А раз теория даёт верный результат, то, значит, она имеет право на жизнь. Понимаете? Автоматически, по построению! Ну а уж если она иногда даст какой-то результат и за пределами старой теории, ну тут уж всё, чуть ли не абсолютная истина открылась! Благодаря такому приёму построения теорий возникает порочный круг: новая теория в предсказательном смысле никогда не хуже старой. А буде понадобится включить новый круг явлений, то всегда можно добавить пару нелинейных членов в уравнения. Да простит нас читатель, но это шарлатанство, а не наука! Если уж говорить о критериях для теорий, то мы уверены, что хорошая теория – это та, которая успешно развивается длительное время. Та, которая способна вбирать в себя новые факты и явления, не жертвуя основными принципами построения и своей структурой. А для того чтобы применить этот критерий, надо пытаться развить тестируемую теорию. То есть, чтобы критерий сработал, нужно поработать. Такого взгляда придерживаются на сегодняшний день уже многие исследователи . Итак, мы в своей методологии стараемся придерживаться классических принципов и отказываемся от бездумной «математизации». Отказываемся от ненужного и 14 И. Мисюченко Последняя тайна Бога вредоносного принципа преемственности, именно как от принципа. Если преемственность возникает сама собой, на здоровье. А насаждать её специально мы не станем. И мы максимально усиливаем принцип экономии сущностей Оккама. Кроме того, мы полагаем, что опора на здравый смысл не только не запрещена, но и фактически должна быть обязательной. § В2. Метафизические основания. Во что нам приходится верить Многократно установлено исследователями истории науки , что за всякой физикой стоит та или иная метафизика. Метафизика есть система весьма общих, скорее философских, чем конкретно-физических представлений о мире. Метафизика не имеет прямой связи с опытом и не может быть напрямую подтверждена или опровергнута опытным путём. По всей видимости, метафизика является неотъемлемой частью любой физической картины мира, какого бы мнения по этому вопросу ни придерживались сами авторы картины. Метафизические понятия обладают рядом атрибутов, которые делают их хорошо узнаваемыми. Во-первых, метафизических элементов немного. На практике их обычно не больше, чем может удержать в поле внимания средний человек. Десяток – это уже многовато. Во-вторых, метафизическим понятиям присуща некоторая «расплывчатость», «нечёткость», «широта». В-третьих, у метафизических элементов всегда есть определённый предшественник или аналог из области бытового опыта человека. И не один. Возьмём, к примеру, метафизическое понятие пространства. Понятно, что человек постоянно сталкивается с различными пространствами – пространством повседневного обитания, пространством географическим, пространством каких-то конкретных мест. Во всех этих пространствах нет ничего метафизического. Но «пространство как таковое» - это уже, без сомнения, метафизика. То же можно сказать и о времени. Мы различаем время астрономическое, время внутреннее, субъективное, время математическое. Но «время как таковое» - это уже весьма высокий уровень абстракции. Или возьмём движение. Несть числа различным движениям: от движений души до химических, механических, молекулярных и электрических. «Движение как таковое» тоже метафизика. В классической физике время, пространство и движение – неотъемлемые метафизические категории. Введя ещё один метафизический элемент, материальную точку, можно построить уже практически всю классическую механику. В физической литературе часто утверждается, что материальная точка - это простейшая физическая модель тела . Осмелимся не согласиться. По той простой причине, что материальная точка имеет бесконечно малые размеры, то есть не занимает пространства. Всякий раз, когда в определении звучит слово «бесконечный», мы уверенно можем говорить о его метафизичности. Бесконечность (как бесконечная малость или бесконечная великость чего-либо, неважно) есть самая настоящая метафизика. Бесконечностей мы не наблюдаем, мы никогда не держали её в руках и ни разу не сочли. Мы ничего не можем сделать с бесконечностью. Мы можем её только мыслить. Хотя у неё, конечно же, есть бытовые аналоги и понятия-предшественники. Количество песчинок, к примеру, в пустыне столь велико по человеческим меркам, что является неплохим приближением к бесконечности. Моделью физического тела (или сокращённо телом) мы бы назвали скорее систему материальных тел (шариков, «кусочков», «песчинок»), заменяющую в механике реальное тело. Эта модель уже не настолько метафизична и немного более реалистична. Есть ещё один важный метафизический элемент – степени свободы. Метафизический он потому, что напрямую относится к времени и пространству. Например, материальная точка в трёхмерном пространстве может изменять своё положение во времени. Поскольку она может двигаться вдоль любого измерения или вдоль всех сразу, то говорят, что она обладает в этой ситуации тремя степенями свободы. 15 И. Мисюченко Последняя тайна Бога А вот на поверхности шара она бы обладала всего двумя степенями свободы. Хотя попрежнему перемещалась бы во всех трёх координатах. Но, как бы это сказать, «не вполне свободно». А вот система из двух (и более) материальных точек обладала бы ещё и вращательными степенями свободы. Ну трудно не почувствовать здесь что-то вроде «правил для ангелов на острие иглы». Степень свободы – пример сложного метафизического понятия, которое само оперирует с более фундаментальными понятиями. Кроме метафизических элементов, которые мы перечислили выше, любая живая физическая теория содержит ещё и абстракции. Абстракция есть абсолютизация, доведение до предела какого-либо одного знакомого по опыту свойства материальных объектов. Например, абсолютно твёрдое тело. Это воображаемый, тоже отчасти метафизический объект, чья механическая твёрдость доведена до абсолюта. До мыслимого максимума. Твёрже не бывает. Или, например, «абсолютно упругое взаимодействие». Это такое взаимодействие, при котором тела ведут себя как абсолютно упругие, то есть деформируемые, но без малейших потерь энергии. Метафизический каркас теории столь важен, что зачастую даже малейшие изменения в трактовке или использовании элементов способны полностью изменить её облик. Замена двух категорий «время» и «пространство» на одну «пространство-время», например, приводит к фантастическим переменам в механике. Это, бесспорно, факт. Другое дело, насколько оправдано такое действие и в чём его метафизический смысл? Ведь все мы много перемещаемся в пространстве. И чем дальше развивается цивилизация, тем больше и чаще мы перемещаемся. Перемещения занимают время, конечно же. А время может быть использовано для перемещений. В результате в повседневном опыте формируется интуитивная связь между временем и пространством. Пять минут до метро. Вслушайтесь! Не пятьсот метров, а пять минут! Мы так стали говорить. И мы стали так думать. Поэтому и удалось А. Эйнштейну заменить привычные ранее пространство и время на новую метафизическую сущность пространство-время. В XVII веке его просто никто не стал бы слушать. Идея не нашла бы никакого отклика в умах. А в XX-м уже у многих нашла. Является ли эта новая категория лучше старых? Маловероятно. Хотя бы потому, что при соединении пространства и времени используется ещё и третья категория – движение. А свойства Эйнштейновского пространства-времени во многом определяются именно особенностями движения света, которое зачем-то, без явной необходимости абсолютизировано. Если завтра люди откроют какое-либо более быстрое движение, то придётся переделывать всю категорию. Неудивительно, что именно у обеих теорий относительности и по сей день так много противников, даже среди вполне ортодоксальных учёных. Шаткость самой базовой метафизической категории – вот подлинная причина неудовлетворённости. Таким образом, метафизический смысл Эйнштейновской специальной теории относительности - это ограничения, априорно наложенные на старые метафизические категории времени, пространства и движения. Думаю, читатель и сам осознаёт, что любые априорные ограничения – дело крайне рискованное. Всякий раз, когда люди провозглашали, например, что недостижима та или иная скорость, то вскоре она бывала достигнута и преодолена. А творцы подобных ограничений бывали, соответственно, посрамлены и вынуждены выкручиваться. Так каким же метафизическим каркасом мы сами собираемся пользоваться? Разумеется, мы приняли за основу старые, добрые категории времени, пространства и движения. Понятие заряда также используется нами в метафизическом смысле. Это понятие используется и в современной физике, и тоже в качестве метафизического, поскольку нет никаких объяснений, что же такое «заряд как таковой». Правда, наше понимание заряда позволяет понять устройство так называемых элементарных зарядов. Мы отказались от категории «материальной точки» (также как и от «точечного заряда»), заменяя её там, где не обойтись без дробления на бесконечно малые величины, просто математической категорией бесконечно малого. Для нас дробление на бесконечно малые 16 И. Мисюченко Последняя тайна Бога – всего лишь вспомогательный аналитический приём, а не базовый принцип. Разница в том, что материальная точка, будучи бесконечно малой (не занимая пространства), в классической физике могла иметь конечную массу или заряд. У нас вы такого не встретите. Наши бесконечно малые элементы имеют бесконечно малыми и другие характеристики. Кроме того, мы ввели (скорее вернули, содержательно переосмыслив) категорию эфира, часто называя его вакуумом, мировой средой или пленумом. Делаем мы это затем, что все эти слова в разное время были в значительной мере дискредитированы, а нового, более удачного термина мы просто не смогли найти. Эфир является старой категорией, поэтому принцип Оккама не нарушен. Эфир и по сей день существует в физике под названием, например, «физический вакуум», «море Дирака» и т.п. Но поскольку формулировка и содержание этой категории нами существенно переосмыслены, то требуются более детальные пояснения. Итак, мы полагаем, что вся Вселенная на всех масштабах рассмотрения заполнена специфической средой, эфиром, пленумом. Мы понятия не имеем, какова микроскопическая структура этой среды. И признаём, что у нас недостаточно ни априорной информации, ни технических средств для выяснения этого вопроса. В знак признания этого факта мы отказываемся навязывать эфиру какое бы то ни было внутреннее микроскопическое устройство. Мы не приписываем ему никакого агрегатного состояния, вроде газообразного, жидкого или кристаллического. Отказываемся фантазировать на тему его массовой плотности, упругости, вязкости и прочих механических характеристик. Всё, что мы позволяем эфиру делать – это быть диэлектриком и двигаться. То есть определяемый нами эфир имеет прямое отношение к категориям заряда и движения. Легко видеть, что так определённый эфир является эфиром электрическим, а не тем механическим эфиром, бесчисленные теории которого с завидной регулярностью рождаются и умирают уже сотни лет, достигая почти мистической степени развития, например, у Ацюковского . В соответствии с вышесказанным, в нашей метафизике эта среда внутри себя содержит два связанных континуума: континуум положительных зарядов и континуум отрицательных зарядов. Так устроен любой диэлектрик на макроскопическом уровне рассмотрения. Вся среда в целом, как и каждый из её континуумов, обладает способностью к движению. Эфир «в себе», не будучи возмущённым, скорее всего, вообще необнаружим. То есть недоступен наблюдению. Именно в этом смысле эфир как таковой есть категория метафизическая. Однако этот метафизический «эфир в себе» нигде во Вселенной не реализуется, ибо в каждой точке Вселенной он хоть в малой степени, но возмущён. Возмущение эфира - это, по сути, локальное изменение одного и другого зарядового континуума. При этом должны возникать локальные изменения «плотности» зарядовых континуумов. Это можно представить себе как две сложенные вместе прозрачные цветные плёнки: жёлтую и синюю. Наблюдателю они покажутся сплошной зелёной плёнкой. Если плотность жёлтой или синей плёнок где-то изменится, то наблюдатель зафиксирует изменение цвета системы. А если плотность жёлтой и синей изменять в одинаковой степени, то наблюдатель увидит не изменение цвета (он останется зелёным), а изменение его «насыщенности», плотности. Мы пока что можем представить себе всего два рода изменения локальной плотности континуумов – согласованные и несогласованные. В первом случае согласованно изменяется «зарядовая плотность» обоих континуумов, так что сохраняется локальная электронейтральность эфира. Происходит лишь изменение зарядовой плотности (каждого континуума) в одной области, относительно его же плотности в других областях. Во втором же случае электронейтральность локально нарушается. Происходит локальное смещение одного континуума относительно другого. Возникает разделение зарядов. Такое «разделение» зарядовых континуумов воспринимается наблюдателем как электрическое поле. Заметим, что если «чистый эфир» не обладает атрибутом движения, поскольку нет ничего, за что можно было бы зацепиться, определяя движение, то «реальный эфир», эфир 17 И. Мисюченко Последняя тайна Бога возмущённый, уже обладает движением. Именно в этом смысле мы говорим, что эфир как таковой неподвижен, а его возмущения движутся. Вот, собственно и всё. Вселенная в таком случае есть движущиеся в пространстве возмущения эфира. Анализируя введённый нами электрический эфир, мы пришли к выводу, что возмущённое состояние такого эфира само по себе порождает пространство и время. В самом деле, невозмущённый эфир не только неподвижен, но его области ничем не отличаются друг от друга. Соответственно, нет никакого способа отличить правое от левого, верх от низа и т.п. Но коль скоро мы внесли в него возмущения, то такая возможность немедленно появляется. И тут же появляется возможность рассуждать о движениях одних возмущений относительно других. Регулярные движения возмущений эфира позволяют говорить о времени и наладить способы его измерения. Таким образом, двигаясь от понятий время, пространство, заряд и движение, мы пришли к такому пониманию эфира, которое само способно порождать понятия заряда, времени, пространства и движения. Внимательный читатель уже мог заметить, что мы нигде в метафизике не использовали понятие «материи». Это было сделано сознательно, так как только что введённый эфир полностью покрывает в философском, метафизическом смысле всё, что именуется обычно материей, включая понятия поле и вещество. Кроме того, он показывает нам возможность существования ещё одной странной субстанции, которую трудно было бы назвать материей в привычном понимании слова. Речь о том, что согласованные изменения зарядовой плотности связанных зарядовых континуумов образуют и не поле, и не вещество, а нечто трудноуловимое, но, тем не менее, возможно, реально существующее: флуктуации диэлектрической проницаемости эфира. Поскольку флуктуации такого рода не являются электрическим полем, то, как будет показано в главе 5, они не обладают инертностью. То есть могут двигаться с любыми ускорениями и скоростями. Если вещество, как мы покажем далее, это поле, то движение и поля, и вещества ограничено скоростью света (и мы объясним, почему именно). Тогда взаимодействия, осуществляемые с помощью движений поля должны подчиняться принципу близкодействия. То есть передаваться последовательно от точки к точке с определённой скоростью. Для флуктуаций проницаемости такого ограничения, по всей видимости, нет. Флуктуации проницаемости не несут энергии, не имеют массы, следовательно, могут, по крайней мере теоретически, быть основой для принципа дальнодействия. Таким образом, в нашей метафизике оба непримиримых древних принципа мирно сосуществуют, что до сих пор вызывает удивление у нас самих. Некоторые современные исследователи время от времени приходят к более ясному пониманию отдельных вопросов, например, осознают, что между веществом и полем нет никакой естественной границы, и на этом основании сводят всё разнообразие материи к полю. Сама по себе здравая мысль, ведущая к сокращению сущностей. Однако пересмотра требуют не просто отдельные части физической картины мира, а вся она в целом, как мы уже отмечали. Такой пересмотр требует огромной внутренней работы, и, как правило, исследователям не хватает времени, сил, решимости, в конце концов. В итоге возникает довольно странная картина: явное просветление ума автора в отдельных вопросах тщательно смешивается с каким-нибудь квантово-механическим мракобесием, и получившаяся адская смесь подаётся ошарашенному читателю. Но даже это есть уже положительный процесс, позволяющий говорить о том, что физика готовится выйти из застоя. В дальнейшем, по мере изложения, читатель сможет на конкретных примерах ощутить смысл, который мы вкладываем в те или иные метафизические категории, как и в те методологические приёмы и принципы, которыми пользуемся. Смысл абстрактных понятий окончательно раскрывается только через практику применения. «Понять» их во многом означает: привыкнуть и научиться пользоваться. Литература 18 И. Мисюченко Последняя тайна Бога 1. П.А.Жилин. Реальность и механика. Труды XXIII школы-семинара. Анализ и синтез нелинейных механических колебательных систем. Институт проблем машиноведения. Санкт-Петербург, 1996. 2. В.Захаров. Тяготение от Аристотеля до Эйнштейна. Бином. Серия «Лаборатория знаний». М.: 2003. 3. Т.И.Трофимова. Курс физики. 9-е издание. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. 4. Голин Г.М. Хрестоматия по истории физики. Классическая физика. Мн.: Выш. школа, 1979. 5. Ацюковский В. Общая эфиродинамика. М.: Энергоатомиздат, 2003. 6. Репченко О.М. Полевая физика или как устроен Мир? http://www.fieldphysics.ru/ 7. В.И. Ганкин, Ю.В. Ганкин. Как образуется химическая связь и как протекают химические реакции. ИТХ. Институт теоретической химии. Бостон. 1998 г. 19 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Глава 1. Механическое движение и пленум Картину мира можно создать лишь единожды. И это уже сделал И. Ньютон. Ж.Л.Лагранж § 1.1. Основы механики Ньютона и движение. Тело. Сила. Масса. Энергия В этом параграфе мы собираемся напомнить читателю базис классической механики Галилея-Ньютона и указать на некоторые моменты, над которыми стоило бы задуматься. Здесь и далее мы будем использовать систему единиц СИ. В тех случаях, когда нам понадобится, например, сравнить наши выводы с выводами предшественников, работавших в других системах единиц, мы будем это отмечать особо. Формулировка основных понятий классической механики приводится в основном по . В значительной мере вышесказанное относится и к остальным главам этой книги. Итак, «механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие это движение. Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей». Здесь не указывается, что следует подразумевать под понятием «тело», видимо, определение опирается на интуитивное представление читателя. Это само по себе нормально. Сложности возникают тогда, когда мы пытаемся применять определение в не совсем бытовой ситуации. Например, вы находитесь посреди толщи Мирового океана. Вокруг вас только вода. Можем ли мы считать воду телом? Нам известно, что вода движется относительно воды: тёплые и холодные течения, более солёные и менее солёные воды, прозрачные и мутные, все эти «части тела» движутся одни относительно других. Следовательно, вода должна считаться телом. Но как выделить эти части? Всякий исследователь произвольно проводит границу между тёплой и холодной водой, например. Значит, части тела условны! Так может условно и движение? Кроме того, находясь посреди океана, нам сложно говорить о движении океанской воды как целого, если мы не привязываемся к рельефу дна, например, или к звёздам на небе. Видя только воду и исследуя только её, мы вообще не можем установить факт движения воды как целого. Проблемы возникают и с нашим собственным движением. Если вы активно плывёте, то факт движения вроде бы налицо. Возникает множество явлений, говорящих о том, что вы движетесь в воде. А вот если вы дрейфуете внутри обширного океанического течения, вроде Гольфстрима? Никаких признаков движения. Но ведь мы точно знаем, что течение движется и увлекает вас вместе с ним! Именно в такую непростую ситуацию попадает штурман подводной лодки, находящейся в длительном автономном плавании. И как же он выкручивается? Понятно, что можно всплыть и сориентироваться по звёздам. По береговым радиомаякам. По спутникам, в конце концов. Но всплыть означает нарушить скрытность. Тогда можно прозондировать сонаром рельеф дна и сравнить его с картами. Если дно не слишком далеко. Но включать сонар также означает демаскировать лодку. Да и рельеф дна может оказаться неинформативным. Ровный песок ничего не скажет о местоположении подводного судна. На практике ориентирование лодки осуществляется при помощи геофизических полей, фактически используемых как тела. Штурман использует показания компаса (магнитное поле Земли), гравитометра (гравитационное поле Земли) и лага (относительная скорость лодки). Совместно с магнитным компасом часто используется гирокомпас, основанный на работе гироскопа. Штурман определяет местоположение лодки, вычисляя его из показаний приборов и предыстории движения судна. На какое-то время это помогает. Но при таком методе ошибка вычислений 20 И. Мисюченко Последняя тайна Бога постепенно нарастает и, в конце концов, становится неприемлемой. Приходится применять дополнительные методы привязки. Все они связаны с опорой на объекты («тела»), находящиеся вне океана и отличающиеся от него. Мы надеемся, что вы уже уловили: понятие «тело» хорошо работает только, когда тел несколько и между ними можно провести чёткие границы. Чтобы упростить и уточнить работу со сложным и неуниверсальным термином «тело», в физике вводится материальная точка – тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь (считать их бесконечно малыми). Это модель, и как всякая модель она имеет границы применимости. Об этом следует помнить. У материальной точки уже нет частей, как следует из определения, поэтому она может двигаться только как целое. В механике считается, что каждое реальное тело можно разбить мысленно на множество мелких частей, каждую из которых считать материальной точкой. То есть любое тело можно представить как систему материальных точек. Если при взаимодействии тел материальные точки системы, представляющей одно из тел, изменяют взаимное положение, то такое явление называется деформацией. Абсолютно твёрдым называют тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться. Разумеется, это тоже абстракция и применима далеко не всегда. Любое движение материального тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений. При поступательном движении любая прямая, связанная с телом, остаётся параллельной своему первоначальному положению. При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения. Движение тел происходит в пространстве и времени, поэтому описанием движения тела является информация о том, в каких местах пространства в определенные моменты времени находились точки тела. Принято определять положение материальных точек относительно некоторого, произвольно выбираемого тела, именуемого телом отсчёта. С ним связывается система отсчёта – совокупность системы координат и часов. Зачастую в физической литературе под системой отсчёта подразумевают совокупность системы координат, часов и тела отсчёта. Система отсчёта содержит как реальные физические объекты (например, тело отсчёта), так и математические идеи (система координат). Кроме того, она содержит сложную техническую систему – часы. Запомним эту комплексную, зависящую как от физической реальности, так и от уровня развития техники и мышления, природу систем отсчёта. Далее мы всюду будем использовать Декартову систему координат, кроме тех случаев, которые будем оговаривать особо. В Декартовой системе используется понятие радиус-вектора r . Это вектор, проведенный из начала координат (тела отсчёта) к текущему положению материальной точки. Раздел механики, изучающий закономерности движения как такового (вне связи с конкретными физическими особенностями движущегося тела) называется кинематикой. К кинематике у нас нет существенных претензий, так что мы пока просто напомним то, что потом будем нередко использовать. В сущности, кинематика до сих пор имеет неисчерпанный потенциал и могла бы решить ряд проблем, традиционно связываемых с электродинамикой, специальной (СТО) и общей (ОТО) теориями относительности, как мы покажем в дальнейшем. В кинематике движение материальной точки в выбранной системе координат описывается тремя скалярными уравнениями: (1.1) x = x(t), y = y (t), z = z (t) . Эта система скалярных уравнений эквивалентна векторному уравнению: r r (1.2) r = r (t) . 21 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Уравнения (1.1) и (1.2) называются кинематическими уравнениями движения материальной точки. Как мы понимаем, уравнения – это уже практически чистой воды математика. В физике принято за каждой формулой или уравнением видеть физический смысл. Физический смысл кинематических уравнений в том, что они описывают изменение положения материальной точки (а не математической точки!) в пространстве со временем. Число независимых величин, полностью определяющих положение тела в пространстве, называется числом степеней свободы. Исключая переменную времени t из уравнений (1.1) и (1.2), получим уравнение, описывающее траекторию материальной точки. Траектория – воображаемая линия, описываемая движущейся в пространстве точкой. В зависимости от формы траектория может быть прямолинейной и криволинейной. Отметим, что траектория – понятие скорее математическое, чем физическое. Оно отражает свойство инерционности человеческого восприятия, наличие «зрительной памяти». Длина участка траектории между двумя последовательными положениями тела называется длиной пути и обозначается Δs . Длина пути является скалярной функцией r r r интервала времени. Вектор Δr = r1 − r2 , проведенный из начального положения движущейся точки в положение её в данный момент времени (приращение радиус-вектора точки за рассматриваемый интервал времени), называется перемещением. При прямолинейном движении модуль вектора перемещения совпадает с длиной пути за любой интервал времени. Это соотношение можно использовать как индикатор прямолинейности движения. Для характеристики движения материальной точки вводится векторная величина – скорость, которая определяет быстроту движения и его направление. Вектором средней r r скорости < v > называется отношение приращения радиус-вектора < Δr > к промежутку времени Δt , за который это приращение произошло: r r < Δr > (1.3) < v >= . Δt При неограниченном уменьшении интервала Δt средняя скорость предельному значению, которое называется мгновенной скоростью: стремится к r s r (1.4) < v >= lim < Δr > = dr . Δt → 0 dt Δt Можно показать, что модуль мгновенной скорости равен первой производной пути по времени: r Δs ds . (1.5) v = v = lim = Δt →0 Δt dt При неравномерном движении модуль мгновенной скорости с течением времени изменяется. В таком случае пользуются скалярной величиной < v > средней скоростью неравномерного движения: (1.6) v = Δs . Δt Длина пути, пройденного точкой за интервал времени, в общем случае определяется интегралом: 22 И. Мисюченко (1.7) s = Последняя тайна Бога t + Δt ∫ vdt . t В случае равномерного движения скорость не зависит от времени, следовательно, путь: t + Δt (1.8) s = v ∫ dt = vΔt . t В случае неравномерного движения важно знать, как быстро меняется скорость с течением времени. Физической величиной, характеризующей быстроту изменения скорости по модулю и направлению, называется ускорение. Полное ускорение тела есть производная скорости по времени и является суммой тангенциальной и нормальной составляющих: r r dv r r (1.9) a = = aT + a n . dt Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения модуля скорости и направлена по касательной к траектории, а нормальная составляющая – быстроту изменения направления скорости и направлена по главной нормали к центру кривизны траектории. Тангенциальная aT и нормальная a n составляющие взаимно перпендикулярны. Они определяются выражениями: (1.10) aT = dv , dt (1.11) an = v2 . r Для равнопеременного движения скорость зависит от времени как: (1.12) v = v0 + at . В этом случае путь, пройденный точкой за время t , составляет: t t 2 (1.13) s = ∫ vdt = ∫ (v0 + at)dt = v 0 t + at . 2 0 0 При вращательном движении используется ряд специфических понятий. Углом поворота Δϕ твёрдого тела именуется угол между двумя радиус-векторами (до и после поворота), проведенными из точки на оси вращения к определенной материальной точке. r Эти углы принято изображать векторами. Модуль вектора поворота Δϕ равен углу поворота, а его направление совпадает с направлением поступательного движения острия винта, головка которого вращается в направлении движения точки по окружности, т.е. подчиняется правилу правого винта. Такие векторы, связываемые с направлением вращения, называются псевдовекторами, или аксиальными векторами. Эти векторы не имеют определённой точки приложения. Они могут откладываться от любой точки на оси 23 И. Мисюченко Последняя тайна Бога вращения. Угловой скоростью называется векторная величина, определяемая первой производной углового приращения по времени: r dϕ (1.14) ω = . dt r Размерность угловой скорости – обратные секунды, а величина измеряется в радианах в r r секунду. Вектор ω направлен так же, как приращение угла. Радиус-вектором R именуется вектор, проведенный от оси вращения к данной точке, численно равный расстоянию от оси до точки. Линейная скорость материальной точки связана с угловой скоростью как: (1.15) v = ωR . В векторном виде записывают так: rr r (1.16) v = ωR . r Если ω не зависит от времени, то вращение является равномерным и его можно охарактеризовать периодом вращения T – временем, за которое точка совершает один полный оборот: (1.17) T = 2π ω . Число полных оборотов в единицу времени в этом случае именуется частотой вращения: (1.18) f = 1 ω , = T 2π откуда: (1.19) ω = 2πf . Угловым ускорением называется векторная величина, определяемая первой производной угловой скорости по времени: r r dω (1.20) ε = . dt Он сонаправлен вектору элементарного приращения угловой скорости. При ускоренном r движении он сонаправлен вектору ω , а при замедленном противонаправлен ему. Тангенциальная составляющая ускорения: (1.21) aT = d (ωR) dω =R = Rε . dt dt Нормальная составляющая ускорения: 24 И. Мисюченко (1.22) a n = Последняя тайна Бога v2 ω 2R2 = = ω2R . R R Связь между линейными и угловыми величинами задаётся соотношениями: (1.23) s = Rϕ , v = Rω , aT = Rε , a n = ω 2 R . Когда речь идёт об особенностях и причинах движения материальных тел, т.е. тел, обладающих массой, то соответствующий раздел физики именуется динамикой и зачастую считается основным разделом механики. В основе классической динамики лежат три закона Ньютона. Законы эти, как мы уже отмечали во Введении, являются обобщением огромного числа опытных данных. То есть они феноменологические. Это означает, что используемые в них сущности являются метафизическими, а математическая формулировка является результатом гениальной догадки и математической «подгонки» коэффициентов. Такое положение есть прямое следствие использованного в классической механике методологического подхода. Хорошо это или плохо? Нам кажется, что это просто вынужденные действия. Ньютон и его последователи не имели достаточных знаний, чтобы вскрыть истинные причины механических явлений, и им поневоле пришлось ограничиться феноменологическими законами и метафизическими формулировками. Решение, безусловно, гениальное, поскольку позволило всему человечеству совершить грандиозный скачок вперёд. Даже современная космонавтика вполне удовлетворяется законами Ньютона, а ведь прошло более трёхсот лет! А с другой стороны, на триста лет отложено изучение истинных причин механического движения. Парадокс! Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон ещё называют законом инерции. Первый закон выполняется не везде, а только в так называемых инерциальных системах отсчёта. Данный закон, собственно, и утверждает существование таких систем. Чтобы охарактеризовать меру инертности тел, вводится особая сущность – масса. Масса тела есть физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая её инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства . Совершенно метафизическая характеристика, несводимая к каким-либо иным. Здесь констатируется бессилие исследователя вскрыть причины инерции и, тем паче, гравитации. Чтобы описывать воздействия, упомянутые в первом законе, вводится понятие силы. Сила - это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, под действием которых тела приобретают ускорение или изменяют свои размеры (форму). С одной стороны, сила хорошо ассоциируется с мышечным усилием, которое знакомо человеку по ощущениям. А с другой стороны, она уже абстрагирована до такой степени, что смыкается с метафизикой. Силы, согласно первому закону, как-то связаны с движением. А именно: являются причиной изменения движения. Однако, как мы покажем чуть позже, полная сумма сил всегда равна нулю, как бы ни двигалось тело. Это и есть тот случай, когда метафизика понятия «сила» прорывается сквозь его чувственную конкретику. Напомним, что термин «силы» впервые был введён в рамках религии. В Библии силы – это сущности, неотвратимо исполняющие волю Божью. Второй закон Ньютона: отвечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к нему сил. При одном 25 И. Мисюченко Последняя тайна Бога и том же приложенном усилии небольшая пустая тележка, например, и большой гружёный воз будут двигаться по-разному. Они отличаются массами и двигаются с разными ускорениями. Понять, что мера инерции и мера «тяжести» тела - это суть одно и то же, безусловно, было гениальной догадкой. А выяснить, что именно ускорение и есть то, что отличает движение тяжёлых и лёгких тел под воздействием одной и той же силы (усилия) – это обобщение многочисленных опытных данных. И тоже отчасти догадка. Формулируется закон так: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей это ускорение силе, совпадает с нею по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки (тела). Этот закон записывается как: r r F (1.24) a = . m или r r r r dv dp = . (1.25) F = ma = m dt dt r Где векторная величина dp именуется импульсом (количеством движения) материальной точки. Импульс – новая сущность, введённая, кажется, без всякой необходимости. На самом деле польза от этой сущности появляется только после того, как устанавливается закон сохранения импульса. Этот закон позволяет рассчитывать некоторые результаты, не задумываясь о причинно-следственных связях. Выражение (1.25), использующее импульс, называется ещё и уравнением движения материальной точки. Называется оно так потому, что путём двукратного интегрирования ускорения можно получить координаты тела (материальной точки) при известном начальном положении, силах и массе. Принцип независимости сил гласит, что если на тело действуют одновременно несколько сил, то каждая из них сообщает телу ускорение согласно второму закону Ньютона, как если бы других сил не было. Это опять же эмпирический принцип, причина того, что он выполняется, совершенно непонятна в рамках механики. Но он позволяет сильно упрощать решение задач. В частности, из него следует, что силы и ускорения можно разлагать на составляющие так, как удобно исследователю. Например, силу, действующую на криволинейно неравномерно движущееся тело, можно разложить на нормальную и тангенциальную составляющие: (1.26) FT = maT = m dv . dt (1.27) Fn = ma n = m v2 = mω 2 R . R Третий закон Ньютона гласит: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки. Принято записывать как: (1.28) F12 = − F21 . 26 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Где F12 сила, действующая со стороны первой точки на вторую, а F21 со стороны второй точки на первую. Эти силы приложены к разным телам, всегда действуют парами и являются силами одной природы. Этот закон является умозрительным, и выражает скорее веру в то, что нет действия без противодействия, чем конкретное знание. Насколько нам известно из литературы, И. Ньютон никогда не проверял этот закон прямым экспериментом. Но закон позволяет перейти от парных взаимодействий к взаимодействиям в системе тел, разлагая их на парные. Как и первые два закона, он справедлив только в инерциальных системах отсчёта. В сущности, в системе двух и более тел полная сумма сил (с учётом сил инерции), согласно этому закону, равна нулю. Таким образом, согласно Ньютону, невозможно изменить движение системы тел как целого изнутри самой этой системы. Расширяя систему до размеров Вселенной, мы придём к выводу, что движение Вселенной как целого невозможно. Следовательно, Вселенная в целом неподвижна и, следовательно, вечна. Ну в самом деле, если нет движения, то нет и изменений. А раз нет никаких изменений, то всё останется таким, как есть, навечно. Именно такая Вселенная была заложена в метафизику Ньютона. И именно такой её всегда будет изображать и физика Ньютона. Совокупность материальных точек, рассматриваемая как единое целое, называется механической системой. Силы взаимодействия между материальными точками механической системы называются внутренними, соответственно силы взаимодействия с внешними телами именуются внешними. Система, на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой. В этом случае механический импульс системы n тел: (1.29) r n r dp d = ∑ (mi v i) = 0 , dt i =1 dt то есть: n r r (1.30) p = ∑ mi vi = const . i =1 Последнее выражение называется законом сохранения импульса: импульс замкнутой системы не изменяется с течением времени. Современная физика усматривает сохранение импульса и для микрочастиц, считая закон сохранения импульса фундаментальным законом природы. Закон сохранения импульса является следствием определённого свойства пространства – его однородности. Однородность пространства, как вы помните, закладывалась в метафизический каркас механики Ньютона. Таким образом, нет ничего удивительного в том, что эта однородность проявилась в виде закона сохранения импульса. Импульс не настолько соотносится напрямую с чувственным опытом, как сила, и поэтому является в большей степени идеей, чем физической характеристикой материи. Центром масс (или центром инерции) системы материальных точек называется воображаемая точка C , положение которой характеризует распределение массы этой системы. Её радиус-вектор равен: n (1.31) rC = r ∑m r i =1 n i i ∑m i =1 , i 27 И. Мисюченко Последняя тайна Бога r где mi и ri соответственно масса и радиус-вектор i-й материальной точки; n – число материальных точек системы. Сумма в знаменателе называется массой системы и обозначается m . Скорость движения центра масс: r dri mi ∑ dt i =1 n n (1.32) vC = drC = dt n ∑m i =1 = r ∑m v i i i =1 m . i Тогда импульс системы можно записать как: r r (1.33) pC = mvC , т.е. импульс системы равен произведению массы системы на скорость её центра масс. Отсюда вытекает, что центр масс замкнутой системы либо движется равномерно и прямолинейно, либо остаётся неподвижным. А что будет, если масса, входящая в вышеприведенные уравнения, будет изменяться во времени? По факту это означает, что изменяется вещественный состав системы. То есть какие-то материальные точки уходят из системы или приходят в систему. Такую систему уже нельзя считать замкнутой. Тем не менее и для таких систем сравнительно легко установить особенности движения. Эта ситуация реализуется, например, в случае реактивного движения (ракеты, реактивные самолёты, УРС и т.п.). r Пусть u – скорость истечения вещества (массы) из системы. Тогда приращение импульса будет определяться выражением: r r r (1.34) dp = mdv + udm . r r Если на систему действуют внешние силы, то её импульс изменяется по закону dp = Fdt , r r r поэтому Fdt = mdv + u dm , или: r r dv r dm (1.35) F = m . +u dt dt r Второе слагаемое в правой части (1.35) называется реактивной силой Fр. Если скорость движения отбрасываемой массы противоположна скорости движения системы, то система ускоряется. Если наоборот, то замедляется. Таким образом, получаем уравнение движения тела переменной массы: r r r (1.36) ma = F + F p . В то же время, если мы не будем рассматривать истекающее из системы вещество, как уже не принадлежащее системе, тогда следует учесть его, вычисляя импульс и центр масс системы, и мы немедленно увидим, что в полной системе ничего не изменилось. То есть в механике устанавливается, что единственный способ изменить движение системы, это … изменить состав системы. По сути, то же касается и любых внешних воздействий. Если воздействующее на систему тело считать частью системы – то полная система продолжает двигаться по инерции, а если не считать, то движение системы изменяется. Получается, что выполнимость закона сохранения импульса, например, зависит от выбора, что считать, а что не считать входящим в изучаемую систему. Мы просим 28 И. Мисюченко Последняя тайна Бога запомнить это соображение. Как мы уже отмечали выше, импульс является идеей и, как видим теперь, демонстрирует соответствующее поведение, оказываясь зависящим от выбора исследователя. Скорость, конечно же, тоже идея, ровно по тем же причинам. Но скорость, не соотнесённая с конкретным телом, есть идея уже даже не физическая, а чисто математическая. Кроме идеи импульса, второй знаменитой идеей механики является идея энергии. Цитируем по : «Энергия – универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.» В дальнейшем мы покажем, что все виды энергии, рассматриваемые в физике, сводятся к одному виду. Каждое тело обладает определённым количеством энергии. Предполагается, что в процессе взаимодействия тел происходит обмен энергией. Чтобы количественно охарактеризовать процесс обмена энергией, в механике вводится понятие работы силы. Если тело движется прямолинейно и на него действует постоянная сила F , которая составляет некоторый угол α с направлением перемещения, то работа этой силы равна произведению проекции силы Fs на направление перемещения (Fs = F cos α), умноженной на перемещение точки приложения силы: (1.37) A = Fs s = Fs cos α . Сила может меняться как по модулю, так и по направлению, поэтому в общем случае формулой (1.37) пользоваться нельзя. Если, однако, рассмотреть малое перемещение, то силу во время этого перемещения можно считать постоянной, а движение точки прямолинейным. Для таких малых перемещений справедливо выражение (1.37). Чтобы определить полную работу на участке пути, следует проинтегрировать все элементарные работы на элементарных участках пути: 2 2 1 1 (1.38) A = ∫ Fs ds = ∫ Fds cos α . Единица работы – джоуль. Джоуль есть работа, совершаемая силой в 1 [Н] на пути 1 [м]. Работа может совершаться с различной скоростью. Чтобы охарактеризовать скорость совершения работы, вводится понятие мощности: r r rr dA Fdr (1.39) N = = = Fv . dt dt Единица мощности – ватт. 1 [Вт]=1 [Дж/с]. Кинетической энергией T механической системы называется энергия механического движения этой системы. Сила F , действуя на тело массой m и разгоняя его до скорости v , совершает работу по разгону тела, увеличивая его энергию. Используя второй закон Ньютона и выражение работы (1.38), можем записать: v 2 (1.40) A = T = ∫ mvdv = mv . 2 0 Видим, что кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тела и не зависит от того, каким путём тело приобрело эту скорость. Поскольку скорость зависит от выбора системы отсчёта, то и кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчёта. То есть – 29 И. Мисюченко Последняя тайна Бога ведёт себя, как идея. Кинетическая энергия системы тел равна простой арифметической сумме кинетических энергий её тел (материальных точек). Потенциальная энергия U – механическая энергия системы тел, определяемая характером взаимного расположения и сил взаимодействия между ними. На самом деле потенциальная энергия может быть выражена через кинетическую энергию материальных точек (тел) системы, которую они приобретут, если позволить им свободно двигаться под действием вышеупомянутых сил взаимодействия. Полной энергией системы в механике принято называть сумму её кинетической и потенциальной энергий: (1.41) E = T + U . Для энергии также имеет место закон сохранения: в системе тел, между которыми действуют лишь консервативные силы (т.е. такие силы, которые не увеличивают тепловую энергию тел), полная механическая энергия не изменяется со временем (сохраняется). Закон сохранения механической энергии связан со свойством такой метафизической сущности, как время. А именно с его однородностью. Однородность времени проявляется в том, что все физические законы инвариантны (не изменяют свой вид) относительно выбора начала отсчёта времени. Однородность времени также была изначально заложена Ньютоном в основания механики. Кроме зримого, макроскопического движения тел, существуют ещё движения незримые, микроскопические. Движение молекул и атомов – структурных единиц вещества. Такие незримые движения принято характеризовать некоторой средней по объёму энергией, именуемой тепловой. Тепловая энергия есть мера кинетической энергии микроскопического движения структурных единиц вещества. Поскольку движение большого ансамбля частиц всегда считается в той или иной мере хаотичным, то тепловая энергия считается особым видом энергии (и специально изучается в рамках отдельной дисциплины – термодинамики). Считается, что переход энергии из кинетической, например, в тепловую форму необратим. Здесь в ранг физического закона на самом деле возведён всего лишь технический факт: мы пока не умеем полностью превращать тепловое движение в поступательное. Это не означает, что такое преобразование принципиально невозможно. Невозможность этого всего лишь выведена в рамках термодинамики из её исходных положений. Одним из исходных положений является статистический характер термодинамических движений. То есть считается, что такие движения содержат принципиальную неопределённость, случайность. Простите, но когда-то и движение наночастиц было неуправляемым для человека и считалось принципиально стохастичным. Сегодня мы уже собираем конструкции из наночастиц с высочайшей точностью. Очень возможно, что и стохастичность движения молекул является всего лишь технической, а не принципиально-физической. Изучая различные виды энергии, физика сформулировала более общий закон сохранения энергии: энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. Принято считать, что этот закон есть следствие неуничтожимости материи и её движения. Если взглянуть ещё глубже, то этот закон есть следствие вечности метафизической Вселенной Ньютона. Постулируя «смертные» Вселенные, как это делается в ряде космологических моделей, учёный должен допустить и нарушения закона сохранения энергии. § 1.2. Применение механики к понятию поля. Тонкое тело механики 30 И. Мисюченко Последняя тайна Бога До сих пор, когда речь шла о материальных объектах, мы предполагали, что они состоят из того или иного вещества. Со школьной скамьи все мы знаем, что вещество это материя, пребывающая в одном из известных нам агрегатных состояний: твёрдом, жидком, газообразном и плазменном. Однако понятие материя не исчерпывается понятием вещество. Современная физика не могла бы существовать, если бы ограничивала свою сферу деятельности только веществом. Не менее, а может быть уже и более важными для физики являются физические поля. В 1830 гг. великий М. Фарадей впервые ввёл в науку понятие «поле». С тех пор слова «материя» и «вещество», бывшие ранее просто синонимами, начали расходиться по смыслу. Материя стала обобщающей, философской категорией для двух субстанций: вещества и поля. Более чем за 170 лет история совершила круг, и в настоящий момент границы между веществом и полем начали активно размываться в сознании исследователей. Так что же есть «вещество», а что есть «поле»?! Обратимся, для начала, к литературным источникам, в частности БСЭ (Большой советской энциклопедии). Вещество, вид материи, которая, в отличие от поля физического, обладает массой покоя (см. Масса). В конечном счете В. слагается из элементарных частиц, масса покоя которых не равна нулю (в основном из электронов, протонов, нейтронов). В классической физике В. и поле физическое абсолютно противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго непрерывна. Квантовая физика, внедрившая идею двойственной корпускулярно-волновой природы любого микрообъекта (см. Квантовая механика), привела к нивелированию этого противопоставления. Выявление тесной взаимосвязи В. и поля привело к углублению представлений о структуре материи. На этой основе были строго отграничены категории В. и материи, на протяжении многих веков отождествлявшиеся в философии и науке, причём философское значение осталось за категорией материи, а понятие В. сохранило научный смысл в физике и химии. В. в земных условиях встречается в четырёх состояниях: газы, жидкости, твёрдые тела, плазма. Высказывается предположение, что В. может существовать также в особом, сверхплотном состоянии (например, нейтронном состоянии; см. Нейтронные звёзды). Лит.: Вавилов С. И., Развитие идеи вещества, Собр. соч., т. 3, М., 1956, с. 41-62; Структура и формы материи, М., 1967. И. С. Алексеев. Пока что довольно странно. Определение вещества, во-первых, негативно (просто «отличается от поля»), во-вторых, отсылает нас к другому определению – массы, причём некоторого особого вида, «массы покоя». Запомним и продолжим. Выясним, что принято понимать под словом «поле». Поля физические, особая форма материи; физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами П. ф. могут служить электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие различным частицам. Впервые (30-е гг. 19 в.) понятие поля (электрического и магнитного) было введено М. Фарадеем. Концепция поля была принята им как альтернатива теории дальнодействия, т. е. взаимодействия частиц на расстоянии без какого-либо промежуточного агента (так интерпретировалось, например, электростатическое взаимодействие заряженных частиц по закону Кулона или гравитационное взаимодействие тел по закону всемирного тяготения Ньютона). Концепция поля явилась возрождением теории близкодействия, основоположником которой был Р. Декарт (1-я половина 17 в.). В 60-х гг. 19 в. Дж. К. Максвелл развил идею Фарадея об электромагнитном поле и сформулировал математически его законы (см. Максвелла уравнения). Хм... Здесь приведена лишь одна физическая характеристика поля, отличающая его от всего остального. Видимо, придётся выяснить, что имелось в виду под словами «степени свободы». Но сначала выясним определения понятий «электрическое поле» и «магнитное поле», коль скоро они были исторически введены первыми. Электрическое поле, 31 И. Мисюченко Последняя тайна Бога частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об Э. п. было введено в науку М. Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве Э. п. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия). Основная количественная характеристика Э. п. напряжённость электрического поля Е, которая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q, Е = F/q. Э. п. в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции (см. Индукция электрическая и магнитная). Распределение Э. п. в пространстве наглядно изображается с помощью силовых линий напряжённости Э. п. Силовые линии потенциального Э. п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Силовые линии вихревого Э. п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты. Напряжённость Э. п. удовлетворяет принципу суперпозиции, согласно которому в данной точке пространства напряжённость поля Е, создаваемого несколькими зарядами, равна сумме напряжённостей полей (E1, E2, E2,...) отдельных зарядов: Е = E1 + E2 + E3 +... Суперпозиция полей вытекает из линейности Максвелла уравнений. Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 1, 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 2, 13. Г. Я. Мякишев. Как уже ожидалось, вновь отсылка к другому определению. На сей раз «электромагнитного поля». К тому же электрическое поле упоминается совместно с магнитным полем. Магнитное поле, силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции, В, который определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд (см. Лоренца сила); действие М. п. на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства М. п. Впервые термин «М. п.» ввёл в 1845 М. Фарадей, считавший, что как электрические, так и магнитные взаимодействия осуществляются посредством единого материального поля. Классическая теория электромагнитного поля была создана Дж. Максвеллом (1873), квантовая теория в 20-х годах 20 века (см. Квантовая теория поля). Источниками макроскопического М. п. являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные тела. Природа этих источников едина: М. п. возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента (см. Магнетизм). Снова упоминание о некоторой единой сущности, при помощи которой осуществляются как электрические, так и магнитные взаимодействия. Так что за сущность? Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами (см. Поля физические). Э. п. в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы. Наряду с векторами Е и В, измеряемыми непосредственно, Э. п. может характеризоваться скалярным j и векторным А потенциалами, которые определяются неоднозначно, с точностью до градиентного преобразования (см. Потенциалы электромагнитного поля). В среде Э. п. характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряжённостью магнитного поля Н и электрической индукцией D (см. Индукция электрическая и магнитная). Поведение Э. п. изучает классическая электродинамика, в произвольной среде оно описывается Максвелла уравнениями, позволяющими определить поля в зависимости от распределения зарядов и токов. Микроскопические Э. п., созданные отд. элементарными частицами, характеризуются напряжённостями микроскопических полей: электрического поля E и магнитного H. Их средние значения связаны с макроскопическими характеристиками Э. п. следующим образом:<>. Микроскопические поля удовлетворяют Лоренца - Максвелла уравнениям. Э. п. неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами; при ускоренном движении частиц Э. п. «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн. 32 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Порождение Э. п. переменным магнитным полем и магнитного поля переменным электрическим приводит к тому, что электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Компоненты векторов, характеризующих Э. п., образуют, согласно относительности теории, единую физ. величину тензор Э. п., компоненты которого преобразуются при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой в соответствии с Лоренца преобразованиями. При больших частотах Э. п. становятся существенными его квантовые (дискретные) свойства. В этом случае классическая электродинамика неприменима и Э. п. описывается квантовой электродинамикой. Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики, т. 2); Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, в. 5-7, М., 1966-67; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); их же, Электродинамика сплошных сред, М., 1959. Г. Я. Мякишев. Совсем становится странно. Электрические и магнитные поля, оказывается, не существуют по отдельности. Разве?! Вы не держали в руках электрически нейтрального магнита? У него нет никакого заметного электрического поля, которое можно было бы обнаружить. А разве вы не видели заряженной медной сферы в физическом кабинете школы? Никакого сколь-нибудь заметного магнитного поля вокруг неё нет. Чтобы появилось это магнитное поле, заряженную сферу надо привести в движение. Остановите заряженную сферу – магнитное поле вновь исчезнет. А если не заряженную сферу двигать, а самому двигаться? Никакой разницы. Двинетесь – есть магнитное поле. Остановитесь – нет его. Значит, по Вашей воле оно может появляться и исчезать. Но мы же верим в принцип объективности материального мира! (Иначе надо бы не физикой заниматься, а изучать больше, скажем, «растения силы»). Ну не может, никак не может та или иная субстанция, будучи объективно существующей, появляться и исчезать по нашей воле... А кстати, куда нас на сей раз отослали? На сей раз к «заряженным частицам». Стоп. Первой отсылкой в нашем поиске была «масса». Притормозим. Запомним, что исследуя такие понятия, как вещество и поле, мы по цепочке приходим к понятиям масса и заряд. Как ни странно, в электронной версии БСЭ не нашлось определения слова «масса»! Статьи, определяющей термин «масса покоя», также не нашлось. Забавно? А вот, что говорят другие уважаемые научные словари и энциклопедии. Масса (Брокгаузен Эфрон) Масса, механ., величина, которою определяется инертность тела, то есть стремление его сохранять величину и направление скорости абсолютного движения. Количество материи называют М. тела. М. равна отношению между движущей силой (f) и произведенным ею ускорением (a), или М.: a, то есть М. прямо пропорциональна силе и обратно пропорциональна ускорению. Сравнение различных М. между собою производится посредством рычажных весов. М. величина, единица которой легла в основу абсолютной системы единиц,- сантиметр - грамм - секунда (С. G. S). Вполне ясно и понятно. Масса определяется через ускорение и силу, которые суть легко измеряемые физические величины. Мы бы только добавили для общности, что источник силы для измерения неподвижен относительно тела, чью массу мы хотим измерить. Масса (Глоссарий.ru) Масса - скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства материи. Различают: - инертную массу, входящую в выражение второго закона Ньютона; и - гравитационную массу, входящую в выражение закона всемирного тяготения. При соответствующем выборе гравитационной постоянной инертная и гравитационная массы совпадают. В СИ масса измеряется в кг. 33 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Почти столь же ясно и понятно, с той разницей, что у Ньютоновой инерционной массы появилась сестра-близнец «гравитационная масса». Тут также всё можно измерить, в том числе и силу притяжения тел. Оговорка относительно неподвижности при измерении также весьма была бы кстати. Масса покоя. (Глоссарий.ru) Масса покоя - масса частицы/тела в системе отсчета, в которой эта частица/тело покоится. Краткость – сестра таланта. Но нам всё же удалось кое-что выяснить. Итак, поле – не имеет массы покоя. Это наводит на мысль, что какую-то другую массу оно всё-таки имеет. Значит, нет такой системы, в которой бы поле покоилось. Так? Надеемся, речь шла лишь об инерциальных системах отсчёта... Из определения, кстати, это неочевидно. Тогда, например, поле покоящегося точечного заряда не будет покоящимся в системе этого заряда! Такое возможно лишь в одном случае – полю имманентно присуще движение, причём не абы какое, а такое, которое принципиально неуничтожимо выбором инерциальной системы отсчёта. Что бы это могло быть?! Ну, например, вращательное движение... не так ли? То есть – заряд-то неподвижен, а вот его поле пребывает в некоем непрерывном, например, вращательном движении. Возможны и другие варианты неустранимого выбором системы отсчёта движения. Впоследствии мы покажем, что этот почти метафизический вывод неоднократно подтверждается при изучении различных вопросов физики. Когда мы будем изучать, что же такое заряд, этот вывод очень нам пригодится. Кроме того, мы выяснили, что поле имеет бесконечное число степеней свободы. Давайте теперь посмотрим на определение числа степеней свободы, поскольку именно эта физическая характеристика, как выяснилось, отличает вещество от поля. Степеней свободы число Степеней свободы число в механике, число независимых между собой возможных перемещений механической системы. С. с. ч. зависит от числа материальных частиц, образующих систему, и числа и характера наложенных на систему связей механических. Для свободной частицы С. с. ч. равно 3, для свободного твёрдого тела - 6, для тела, имеющего неподвижную ось вращения, С. с. ч. равно 1 и т.д. Для любой голономной системы (системы с геометрическими связями) С. с. ч. равно числу s независимых между собой координат, определяющих положение системы, и даётся равенством 5 = 3n - к, где n - число частиц системы, k - число геометрических связей. Для неголономной системы С. с. ч. меньше числа координат, определяющих положение системы, на число кинематических связей, не сводящихся к геометрическим (неинтегрируемых). От С. с. ч. зависит число уравнений движения и условий равновесия механической системы. Вот так! Обладающее бесконечным числом степеней свободы поле должно иметь возможность бесконечного числа независимых механических перемещений. То есть любая, сколь угодно малая часть поля также должна обладать той же свободой перемещений. Фактически здесь утверждается абсолютная бесструктурность поля. Иными словами – вещество имеет некую микроструктуру, поле – нет. Мы во Введении постулировали бесструктурность для мировой среды (эфира, вакуума, пленума). Если на секундочку предположить, что та сущность, которая именуется физическими полями, являет собой возмущённые состояния мировой среды, то всё становится понятно. Бесструктурность полей просто унаследована от той сущности, проявлениями которой они являются. Попробуем просуммировать результаты нашего экскурса: поле не является веществом, в том смысле что поле не имеет массы покоя, ибо поле пребывает в непрерывном неинерциальном движении, в отношении коего поле бесструктурно, то есть 34 И. Мисюченко Последняя тайна Бога любая его сколь угодно малая часть может двигаться независимо от других частей. Соответственно, вещество не является полем, в том смысле что вещество имеет массу покоя, ибо можно найти такую инерциальную систему, в которой вещество покоится, причём вещество структурировано, в том смысле что существует столь малая его часть, что дальнейшее деление невозможно. Мы вряд ли имеем сомнение в том, что всякому веществу присуще механическое движение. Некоторые виды движений можно «устранить» выбором системы отсчёта. Полю же, согласно только что рассмотренным определениям, должно быть также имманентно присуще механическое движение, причём принципиально неустранимое выбором инерциальной системы отсчёта. Механические движения вещественных тел широко и глубоко изучены современной физикой. Кинематика, динамика, в т.ч. релятивистская... Механические же движения полей словно не существуют. То есть когда физики говорят о поле, то его движения составляют как бы особый, немеханический класс. Электродинамика лишь довольно робко оговаривается о единственной вполне механической характеристике электромагнитного поля – скорости распространения электромагнитной волны. Именно волны, как конкретной особой формы поля. За волной также признаётся наличие механического импульса. Скорость и импульс магнитного и электрического поля вне конкретного случая электромагнитной волны, как правило, не используются. А когда всё-таки используются (например, у Р. Фейнмана), то часто приводят к явным несуразностям. И в то же время нам уже хорошо известно, что на микроуровне механическое взаимодействие вещественных тел осуществляется именно через поля. Не противоречие ли? Разве вы слышали в отношении, скажем, статических полей слова «ускорение поля», «импульс поля», «момент импульса поля»? Поднесите к магниту другой магнит. Покоившийся доселе предмет придёт в движение и устремится либо к, либо от того магнита, который в вашей руке. Разве возможно сомневаться, что пришедший в движение магнит приобрёл механический импульс, кинетическую энергию, ускорение? Через что же получил он эти механические характеристики, как не через магнитное поле?! Следовательно, поле с очевидностью способно как минимум передавать механические характеристики. В то же время современная физика прочно стоит на концепции близкодействия и, следовательно, ограниченной скорости распространения любых взаимодействий. А, следовательно, чтобы передать некие механические характеристики от одного предмета к другому через пространство, поле должно хоть на краткий миг сохранить эти характеристики. Это с очевидностью означает, что поле может и должно обладать самыми обычными, классическими, механическими характеристиками. Вспомним, что и на практике поля часто используются как тела, например как тела отсчёта. Ну, так вот оно – «тонкое тело» механики! Это поле. И, как мы выяснили, для него должны быть сформулированы все те же классические механические характеристики, что и для вещества. И масса у него должна быть, и плотность, и прочая, и прочая, и прочая…. И движение ему присуще даже в большей степени, чем веществу, так что должна быть сформулирована и кинематика поля, и динамика. На счёт статики вот только мы не уверены. Разумеется, поле, как особая, бесструктурная материя, обладающая бесконечным числом степеней свободы, может вести себя отлично от вещества. Большинство этих вопросов не только не были продуманы в физике, но даже не были поставлены. Может быть, именно поэтому к началу XX века физикам показалось, что электродинамика противоречит классической механике? 35 И. Мисюченко Последняя тайна Бога Помните, во Введении мы говорили, что одним из главных признаков хорошей физической теории является её способность к развитию. Почему-то учёные в XIX веке решили, что классическая механика полностью завершена. И вместо того, чтобы развить её, расширив и включив в неё недавно открытое поле, они, ни шага не сделав для развития механики, просто объявили, что она противоречит электродинамике . Так давайте попытаемся всё-таки развить служившую людям триста лет классическую механику, распространив её на поле. Искушенный читатель может заметить, что подобных попыток распространить механику на поля в наше время производилось уже множество [Ацюковский и др.]. Большинство этих попыток были попытками представить электрические (а иногда и гравитационные) явления как чисто механические (аэродинамические, гидродинамические) движения эфира. При этом сам эфир рассматривался как газ или жидкость особого рода. Ещё раз повторим: мы полностью отказываемся от подобного подхода. В последнее время появились работы некоторых исследователей, которые пытаются механические явления объяснить электрическими . Этот подход представляется нам более перспективным. Но, на наш взгляд, и этот путь – не лучший. Мы считаем, что объединение электродинамики и механики должно происходить с двух сторон, при этом и механика и электродинамика должны быть в значительной мере переосмыслены. В механике очень хорошо изучено движение как таковое. Движение, почти оторванное от того, что именно движется. Именно эту часть механики (кинематику) мы, для начала, попытаемся применить к полю, чтобы определить особенности его движения. § 1.3. Механическое движение поля. Два сорта движений. Скорость движения поля Сейчас мы вынуждены будем несколько забежать вперёд, в область электричества и магнетизма, поскольку будем изучать, как именно двигаются поля. Для этого необходимы такие конкретные поля, которыми мы умели бы управлять. А все такие поля имеют электрическую природу. Мы надеемся, что основные, общепринятые представления об электричестве и магнетизме у читателя уже имеются, в противном случае можно обратиться к главам 2 и 3. Определение базовых понятий Вряд ли у кого-то вызовет сомнения тот факт, например, что поле постоянного магнита перемещается в пространстве вместе с самим магнитом. Это представляется тривиаль

§ 1.5. Вечное падение пустоты. Мировая среда, гравитация и движение

§ 1.6. Эффекты специальной теории относительности и их объяснение

§ 1.7. Эффекты общей теории относительности и их объяснение

Глава 2. Электрическое поле и электричество

§ 2.1. Понятие об электрическом поле. Неуничтожимость полевой материи

§ 2.2. Электрические заряды и поле. Неосознаваемая тавтология

§ 2.3. Движение зарядов и движение полей. Электрические токи

§ 2.4. Диэлектрики и их основные свойства. Лучший в мире диэлектрик

§ 2.5. Проводники и их свойства. Самый маленький проводник

§ 2.6. Простые и удивительные опыты с электричеством

Глава 3. Магнитное поле и магнетизм

§ 3.1. Магнитное поле как результат движения электрического поля. Характеристики магнитного поля.

§ 3.2. Поток вектора магнитной индукции и теорема Гаусса

§ 3.3. Магнитные свойства вещества. Самое немагнитное вещество

§ 3.4. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля

§ 3.5. Парадоксы магнитного поля

Глава 4. Электромагнитная индукция и самоиндукция

§ 4.1. Закон электромагнитной индукции Фарадея и его мистичность

§ 4.2. Индуктивность и самоиндукция

§ 4.3. Явления индукции и самоиндукции прямолинейного отрезка провода

§ 4.4. Демистификация закона индукции Фарадея

§ 4.5. Частный случай взаимоиндукции бесконечного прямого провода и рамки

§ 4.6. Простые и удивительные опыты с индукцией

Глава 5. Инерция как проявление электромагнитной индукции. Масса тел

§ 5.1. Основные понятия и категории

§ 5.2. Модель элементарного заряда

§ 5.3. Индуктивность и ёмкость модельного элементарного заряда

§ 5.4. Вывод выражения для массы электрона из энергетических соображений

§ 5.5. ЭДС самоиндукции переменного конвекционного тока и инерционная масса

§ 5.6. Незримый участник, или возрождение принципа Маха

§ 5.7. Ещё одно сокращение сущностей

§ 5.8. Энергия заряженного конденсатора, «электростатическая» масса и

§ 5.9. Электромагнитная масса в электродинамике А. Зоммерфельда и Р. Фейнмана

§ 5.10. Собственная индуктивность электрона как кинетическая индуктивность

§ 5.11. О массе протона и ещё раз об инерции мышления

§ 5.12. А проводник ли?

§ 5.13. Насколько важна форма?

§ 5.14. Взаимо- и самоиндукция частиц как основа всякой взаимо- и самоиндукции вообще

Глава 6. Электрические свойства мировой среды

§ 6.1. Краткая история пустоты

§ 6.2. Мировая среда и психологическая инерция

§ 6.3. Твёрдо установленные свойства вакуума

§ 6.4. Возможные свойства вакуума. Места для закрытий

§ 7.1. Введение в проблему

§ 7.3. Взаимодействие сферического заряда с ускоренно падающим эфиром

§ 7.4. Механизм ускоренного движения эфира вблизи зарядов и масс

§ 7.5. Некоторые численные соотношения

§ 7.6. Вывод принципа эквивалентности и закона тяготения Ньютона

§ 7.7. Какое отношение изложенная теория имеет к ОТО

Глава 8. Электромагнитные волны

§ 8.1. Колебания и волны. Резонанс. Общие сведения

§ 8.2. Структура и основные свойства электромагнитной волны

§ 8.3. Парадоксы электромагнитной волны

§ 8.4. Летающие заборы и седые профессора

§ 8.5. Итак, это не волна…. А волна-то где?

§ 8.6. Излучение неволн.

Глава 9. Элементарные заряды. Электрон и протон

§ 9.1. Электромагнитная масса и заряд. Вопрос о сущности заряда

§ 9.2. Странные токи и странные волны. Плоский электрон

§ 9.3. Закон Кулона как следствие закона индукции Фарадея

§ 9.4. Почему все элементарные заряды равны по величине?

§ 9.5. Мягкий и вязкий. Излучение при ускорении. Ускорение элементарного заряда

§ 9.6. Число «пи» или свойства электрона, о которых забыли подумать

§ 9.7. «Релятивистская» масса электрона и других заряженных частиц. Объяснение опытов Кауфмана из природы зарядов

Глава 10. Неэлементарные частицы. Нейтрон. Дефект масс

§ 10.1. Взаимоиндукция элементарных зарядов и дефект масс

§ 10.2. Энергия притяжения частиц

§ 10.3. Античастицы

§ 10.4. Простейшая модель нейтрона

§ 10.5. Загадка ядерных сил

Глава 11. Атом водорода и строение вещества

§ 11.1. Простейшая модель атома водорода. Всё ли изучено?

§ 11.2. Постулаты Бора, квантовая механика и здравый смысл

§ 11.3. Индукционная поправка к энергии связи

§ 11.4. Учет конечности массы ядра

§ 11.5. Расчет величины поправки и вычисление точного значения энергии ионизации

§ 11.6. Альфа и странные совпадения

§ 11.7. Загадочный гидрид-ион и шесть процентов

Глава 12. Некоторые вопросы радиотехники

§ 12.1. Сосредоточенные и уединённые реактивности

§ 12.2. Обычный резонанс и ничего более. Работа простых антенн

§ 12.3. Приёмных антенн не существует. Сверхпроводимость в приёмнике

§ 12.4. Правильное укорочение ведёт к утолщению

§ 12.5. О несуществующем и ненужном. EZ, EH, и банки Коробейникова

§ 12.6. Простые опыты

Приложение

П1. Конвекционные токи и движение элементарных частиц

П2. Инерция электрона

П3. Красное смещение при ускорении. Эксперимент

П4. «Поперечный» сдвиг частот в оптике и акустике

П5. Движущееся поле. Прибор и эксперимент

П6. Гравитация? Это очень просто!

Полный список использованной литературы

Послесловие

И. Мисюченко

Последняя тайна

(электрическийэфир)

Санкт-Петербург

Аннотация

Книга адресована читателям, интересующимся наиболее острыми проблемами современного естествознания, и в частности физики. Совершенно неожиданным, подчас даже шокирующим образом освещаются такие проблемы, как инерция и инерционная масса тел, тяготение и гравитационная масса, полевая материя, электромагнетизм и свойства физического вакуума. Затронуты некоторые аспекты специальной и общей теорий относительности, строение элементарных частиц и атомов.

Книга разбита на 12 глав, охватывающих основные разделы современной физики: механическое движение, электрическое поле и электричество, магнитное поле и магнетизм, электромагнитная индукция и самоиндукция, инерция как проявление электромагнитной индукции, электрические свойства мировой среды, гравитация как электрическое явление, электромагнитная волна, элементарные заряды, неэлементарные частицы и ядра, строение атома, некоторые вопросы радиотехники.

Изложение рассчитано в основном на базовые знания школьного курса 10 - 11-го классов общеобразовательных школ. Встречающийся иногда более сложный материал рассчитан на уровень подготовки студентов первых-вторых курсов технических вузов.

Книга будет полезна для учёных-исследователей, изобретателей, преподавателей, студентов и всех, кому интересно последовательно разобраться в современных и классических парадоксах и проблемах сегодняшней физической науки и, возможно, заглянуть в науку дня завтрашнего.

Благодарности

Автор выражает благодарность. Не благодарность кому-то конкретному, а благодарность вообще. Благодарность этому чудесному и таинственному миру, в котором мы все так ненадолго. Благодарность Богу, если угодно, который не слишком глубоко спрятал от человеческого разума свои тайны.

Конечно, работа эта появилась ещё и благодаря многим другим людям . Кроме автора. Они задавали вопросы, они вычитывали умопомрачительно косноязычные рукописи, они терпели это тихое помешательство годами, давали спасительные советы и доставали нужные книги. Проверяли расчеты и критиковали за допущенные глупости. И даже те, кто отговаривали от этой деятельности, тоже, на поверку, очень и очень помогли. Огромное спасибо В. Ю. Ганкину, низкий поклон А. А. Солунину, А. М. Черногубовскому, А. В. Смирнову, А. В. Пуляеву, М. В. Иванову, Э. К. Меринову. И, конечно же, безграничная благодарность моей жене, О. Д. Куприяновой за нечеловеческое долготерпение и неоценимую помощь в подготовке рукописи.

Об авторе

Автор книги, Мисюченко Игорис, родился в 1965 г. в г. Вильнюсе. Окончил среднюю школу с физико-математическим уклоном. Работал в Вильнюсском НИИ радиоизмерительных приборов. Окончил в 1992 г. Радиофизический факультет СанктПетербургского государственного технического университета. Является по образованию инженером-оптиком-исследователем. Увлекался прикладной математикой и программированием. Сотрудничал с Физико-техническим институтом имени Иоффе в области автоматизации физического эксперимента. Разрабатывал автоматические системы пожарной и охранной сигнализации, создавал системы цифровой голосовой интернетсвязи. Более 10 лет работал в НИИ Арктики и Антарктики в Санкт-Петербурге в отделе физики льда и океана, лаборатории акустики и оптики. Занимался разработкой измерительной и исследовательской техники. Несколько лет сотрудничал с Камчатским гидрофизическим институтом, разрабатывал программное и аппаратное обеспечение гидроакустических комплексов. Разрабатывал также аппаратуру и программное обеспечение радиолокационных станций. Создавал медицинские устройства на базе микропроцессорной техники. Изучал теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), сотрудничал с Международной Ассоциацией ТРИЗ. Последние годы работает как изобретатель в широком спектре предметных областей. Имеет множество публикаций, патентных заявок и выданных патентов в различных странах.

Как физик-теоретик ранее не публиковался.

В.1 Методологические основания и классическая физика. Как мы это делаем В.2 Метафизические основания. Во что нам приходится верить

Глава 1. Механическое движение и пленум

1.1 Основы механики Ньютона и движение. Тело. Сила. Масса. Энергия

1.2 Применение механики к понятию поля. Тонкое тело механики

1.3 Механическое движение поля. Два сорта движений

1.4 Механические движения зарядов и магнитов. Ускоренное движение зарядов

1.5 Вечное падение пустоты. Мировая среда, гравитация и движение

1.6 Эффекты специальной теории относительности и их объяснение

1.7 Эффекты общей теории относительности и их объяснение

Глава 2. Электрическое поле и электричество

2.1 Понятие об электрическом поле. Неуничтожимость полевой материи

2.2 Электрические заряды и поле. Неосознаваемая тавтология

2.3 Движение зарядов и движение полей. Электрические токи

2.4 Диэлектрики и их основные свойства. Лучший в мире диэлектрик

2.5 Проводники и их свойства. Самый маленький проводник

2.6 Простые и удивительные опыты с электричеством

Глава 3. Магнитное поле и магнетизм

3.1 Магнитное поле как результат движения электрического поля

3.2 Относительность и абсолютность движений

3.3 Магнитные свойства токов

3.4 Магнитные свойства вещества. Самое немагнитное вещество. Смысл μ 0

3.5 Парадоксы магнитного поля (шнурование пучка и абсолютное движение)

Глава 4. Электромагнитная индукция и самоиндукция

4.1 Закон электромагнитной индукции Фарадея и его мистичность

4.2 Индуктивность и самоиндукция.

4.3 Явление индукции и самоиндукции прямолинейного отрезка провода.

4.4 Демистификация закона электромагнитной индукции Фарадея

4.5 Частный случай взаимоиндукции прямого бесконечного провода и рамки

4.6 Простые и удивительные опыты с индукцией

Глава 5. Инерция как проявление электромагнитной индукции. Масса тел

5.1 Основные понятия и категории

5.2 Модель элементарного заряда

5.3 Индуктивность и ёмкость элементарного заряда

5.4 Вывод выражения для массы электрона из энергетических соображений

5.5 ЭДС самоиндукции переменного конвекционного тока и инерционная масса

5.6 Незримый участник или возрождение принципа Маха

5.7 Ещё одно сокращение сущностей

5.8 Энергия заряженного конденсатора, «электростатическая» масса и E = mc 2

5.9 Электромагнитная масса в классической электродинамике А. Зоммерфельда и Р. Фейнмана

5.10 Собственная индуктивность электрона как кинетическая индуктивность

5.11 О массе протона и ещё раз об инерции мышления

5.12 А проводник ли?

5.13 Насколько важна форма?

5.14 Взаимо- и самоиндукция частиц как основа всякой взаимо- и самоиндукции вообще

Глава 6. Электрические свойства мировой среды

6.1 Краткая история пустоты

6.2 Мировая среда и психологическая инерция

6.3 Твёрдо установленные свойства вакуума

6.4 Возможные свойства вакуума. Места для закрытий Глава 7. Гравитация как электрическое явление

7.1 Введение в проблему

7.2 Падение тела бесконечно малой массы на источник тяготения

7.3 Взаимодействие сферического заряда с ускоренно падающим эфиром

7.4 Механизм ускоренного движения эфира вблизи зарядов и масс

7.5 Некоторые численные соотношения

7.6 Вывод принципа эквивалентности и закона тяготения Ньютона

7.7 Какое отношение изложенная теория имеет к ОТО Глава 8. Электромагнитные волны

8.1 Колебания и волны. Резонанс. Общие сведения

8.2 Структура и основные свойства электромагнитной волны

8.3 Парадоксы электромагнитной волны

8.4 Летающие заборы и седые профессора

8.5 Итак, это не волна…. А волна-то где?

8.6 Излучение не волн.

Глава 9. Элементарные заряды. Электрон и протон

9.1 Электромагнитная масса и заряд. Вопрос о сущности заряда

9.2 Странные токи и странные волны. Плоский электрон

9.3 Закон Кулона как следствие закона индукции Фарадея

9.4 Почему все элементарные заряды равны по величине?

9.5 Мягкий и вязкий. Излучение при ускорении

9.6 Число «пи» или свойства электрона, о которых забыли подумать

9.7 «Релятивистская» масса электрона и других заряженных частиц. Объяснение опытов Кауфмана из природы зарядов

Глава 10. Неэлементарные частицы. Нейтрон. Дефект масс

10.1 Взаимоиндукция элементарных зарядов и дефект масс

10.2 Античастицы

10.3 Простейшая модель нейтрона

10.4 Загадка ядерных сил Глава 11. Атом водорода и строение вещества

11.1 Простейшая модель атома водорода. Всё ли изучено?

11.2 Постулаты Бора, квантовая механика и здравый смысл

11.3 Индукционная поправка к энергии связи

11.4 Альфа и странные совпадения

11.5 Загадочный гидрид-ион и шесть процентов Глава 12. Некоторые вопросы радиотехники

12.1 Сосредоточенные и уединённые реактивности

12.2 Обычный резонанс и ничего более. Работа простых антенн

12.3 Приёмных антенн не существует. Сверхпроводимость в приёмнике

12.4 Правильное укорочение ведёт к утолщению

12.4 О несуществующем и ненужном. EZ, EH и банки Коробейникова

12.5 Простые опыты Приложения

П1. Конвекционные токи П2. Инерция электрона как самоиндукция Фарадея

П3. Красное смещение при ускорении. Эксперимент П4 «Поперечный» сдвиг частот в оптике и акустике П5 Движущееся поле. Прибор и эксперимент П6. Гравитация? Это очень просто!

Полный список использованной литературы Послесловие

Максвелл

Законы классической электродинамики- это законы Максвелла. Математические уравнения Максвелла основаны на механистической модели и в принципе не могут ничего предсказать. Согласно Э.Уиттекеру (Уиттекер Э., История теории эфира и электричества, Ижевск, НИЦ РХД, 2001, стр. 294 -296) в 1955 году Максвелл выразил намерение механическую модель электродинамических действий. «Внимательно изучая,- писал он,- законы упругих твердых тел и движения вязких жидкостей, я надеюсь найти метод создания механической концепции этого электротонического состояния, который подошел бы для общего рассуждения». Ответ на этот вопрос был дан в 1861-1862 гг., когда Максвелл выполнил свое обещание создать механическую концепцию электромагнитного поля. «Перенесение электролитов в постоянных направлениях под действием электрического тока, вращение поляризаванного света в постоянных направлениях под действием магнитной силы, - писал он, - это факты, изучив которые, я стал рассматривать магнетизм как явление вращательного характера, а токи - как явления поступательного характера».

Согласимся с И.Мисюченко (И. Мисюченко, Последняя тайна бога), что широкое использование уравнений Максвелла обусловлено согласно избыточным количеством коэффициентов в уравнениях Максвелла. Количество коэффициентов превышает количество уравнений, что дает возможность подгонки экспериментальных данных под теоретический расчет.

Великая тайна всемирного тяготения

В теории есть и другие трудности. Например, она приводит к парадоксальному выводу о том, что очень массивные тела под действием собственной силы тяжести должны неудержимо сжиматься и "схлопываться" - практически исчезать из окружающего их пространства. Теория говорит, что такая судьба ожидает все тяжелые звезды после того, как иссякнет ядерное горючее и энергии происходящего внутри них "непрерывного ядерного взрыва" станет недостаточно для поддержания равновесия. Подобным образом могут сжиматься целые миры. И, наоборот, как показал советский физик А. А. Фридман, при определенных условиях из точки (из нуля!) может развиться новая вселенная с мириадами звезд и галактик. В недавно изданной на русском языке книге "Гравитация" американские физики называют "схлопывание в точку" величайшим кризисом физики. Это мнение разделяют многие ученые - физики и философы

Окунь Л.Б. ПОНЯТИЕ МАССЫ (Масса, энергия, относительность) Успехи физических наук, 1989, т.158, вып.3, стр. 520-521.

Не нужно недооценивать Пуанкаре. У него есть не только недостаток наших знаний, но у него нет также наших заблуждений по многом вопросам, не только в СТО!" Пуанкаре вообще никто не оценивал. Он математик, и к физике имеет опосредоваонное отношени. У него менталитет математика был и подход в физическим проблемам, как у математика. Мне это напоминает ситуацию с футболом в России. Во многих странах Европы в футболе кризис наступил, а у нас нет. Но у нас нет футбола, потому и кризиса нет.

С электромагнитной природой массы у электрона также согласен Фейнман (дана ссылка - 20), против этого я не читал ни у кого." Позиция Фейнмана изложена в его лекциях. А лекции писались давно. Устарела его позиция. И Фейнман тоже ошибается. Странно конечно, для такой личности как Ричард Фейнман, не увидеть, что с самого начала масса вводилась в СТО как некий постоянный параметр, НЕЗАВИСЯЩИЙ от кинематических величин, то есть от скоростей движения тела. А потом забыли, что ввели как независящую и формальным образом ввели зависимость. Объяснить такую забывчивость можно лишь через обращение к социокультурным феноменам. Но к физике они имеют очень малое отношение.
"Но если у электрона природа инерционной массы электромагнитная...

Природа массы - вопрос N1 современной физики. За поледние десятилетие произошел большой прогресс в понимании свойств элементарных частиц. Была построена квантовая электро-динамика - теория взаимодействия электронов с фотонами, заложены основы квантовой хромодинамики - теории взаимодействия кварков с глюонами и теории электрослабого взаимодействия. Во всех этих теориях частицами-переносчиками взаимодействия являются так называемые векторные бозоны - частицы, имеющие спин, равный единице: фотон, глюоны, W- и Z-бозоны.

Но мы совершенно ничего не знаем о том, чем обусловлены массы шести лептонов (электрона, нейтрино и еще четырех аналогичных им частиц) и шести кварков (из которых три первых сущесьвенно легче протона, четвертый - немного, а пятый в пять раз тяжелее протона, а шестой настолько массивен, что его пока
не удалось создать и обнаружить).

Прошло более 80 лет после победы квантовой революции на V Сольвеевском конгрессе (1927) в Брюсселе. С помощью квантовой механики объяснены все атомные явления, природа химической связи, периодическая таблица Менделеева, строение металлов и кристаллов. Однако следует отметить, что объяснения даются без толкования физической сущности явления.

"Любую попытку применить математические методы при изучении химических вопросов следует рассматривать как абсолютно неразумную и противоречащую духу химии... Если когда-либо математический анализ займет в химии видное место - что, к счастью, почти невозможно - то это привело бы к быстрому и полному вырождению этой науки" (Огюст Конт, 1830 г.).

Нашей целью являются не числа (в отличие от математики), а в первую очередь причинно-следственные связи. Прав Станислав Лец: «в каждом веке бывает свое средневековье». Невозможность количественной оценки при каких энергиях делится ли заряд, может быть оправдана широко известным высказыванием: мы в очередной раз сделали шаг вперед от ложного знания к истинному незнанию. Мы продолжаем идти по дороге корректность, которой доказана всей историей науки.

Может быть, пришла пора решать научные споры в суде? Тем более, что аналогичные преценденты уже появились? Например, иски к табачным компаниям. Правда, часть исков отклоняется, т.к. до сих пор не доказан механизм отрицательного влияния продуктов горения табака на здоровье людей. Разрешение научных споров в суде присяжных идентично обычным судебным делам и в ряде вопросов уже стало практически обычным делом (в медицине и фармации). В первую очередь, в судебном порядке должен решаться вопрос об отклонении статьи от публикации.

Фотоэффект может быть обусловлен колебанием электронов в металле - переход из одного минимума в другой. Проверили частоты переходов расчетом и сравнили с частотой света - близки и там, и там 10 15 -10 16 , но и частота вращения электрона вокруг ядра (водорода) того же порядка. Однозначного ответа пока нет, хотя имеются два объяснения: резонанс с изомеризацией или с вращением электрона.

К Сократу обратился один из его учеников:
- Надумал я жениться. Что ты мне посоветуешь?
Философ ответил:
- Смотри не сподобься рыбам, которые, попав в невод, стремятся вырваться на волю, а находясь на воле, стремятся к неводу. Как бы ты ни поступил, всё равно потом будешь жалеть.

Занятие наукой - разгадка тайн природы предполагает, что ответ может быть неопределен. Например, задача трех тел в механике не имеет однозначного решения. В науке, если тебе удасться понять и объяснить основные парадоксальные соотношения, ты будешь счастливейшим человеком, а если ты не достигнешь желаемого, то станешь философом.

Как говорил Фейнман: “Квантовую механику не понимает никто”. Нас интересуют метафизические вопросы: конечна ли Вселенная, было ли у нее начало по времени, существуют ли принципиально неделимые частицы, каково строение электрона и т.д. и т.п. Наше желаемое понимание явлений, основано на нашем предыдущем опыте. Мы привыкли, что все имеет свое начало и конец во времени и в пространстве, поэтому мы не можем понять в привычном для нас значении слова «понять» такие ответы, как бесконечность Вселенной по времени и в пространстве, или бесконечность деления материи. Даже тогда, когда мы думаем, что мы это понимаем, мы в душе не верим в это и ждем прихода Мессии, который докажет нам обратное. Эти ожидания являются одним из существенных и даже определяющих факторов относительно быстрого принятия научным сообществом СТО, ОТО и Теории Большого Взрыва, в которых на основе высокой науки предлагались начала и концы Вселенной во времени и в пространстве.

Гипотезы бывают различного уровня весомости. На самом низком уровне находятся те, которые предлагают объяснение для одной экспериментальной зависимости. На верхнем уровне находятся феноменологические гипотезы, объясняющие единообразно множество парадоксальных зависимостей. Феноменологические гипотезы становятся теориями, и для всех известных экспериментов без введения новых сущностей или дополнительных предположений предлагается единый причинно-следственный механизм, называемый физической сущностью этих зависимостей.

Свойства электрона, прежде всего, наличие спина и магнитного момента, а также невозможность существования точечного заряда и отсутствие запрета на бесконечное деление доказывают сложную структуру электрона.

Страх это не руководство к действию.

Изложение наших идей как продолжение работы по выяснению природы физических законов (в частности, новые экспериментальные факты позволили понять физический смысл законов Ньютона) приводило к заинтересованности слушателей к предлагаемым объяснениям. В дальнейшем нам задавались вопросы: насколько наше направление оригинально, кто наши предшественники и если таковые были, то почему они не добились признания своих идей?

Нас так же интересовали эти вопросы. С одной стороны, не упоминание предшественников является нарушением научной этики, с другой стороны, ответы на эти вопросы ускоряют завершающую стадию разработки новых идей - стадию их внедрения в общественное научное сознание. Проблема внедрения идеи является серьезной задачей, так как только после этого этапа она становится реальной силой для дальнейшего развития науки.

Некорректность или сомнения в корректности какого-либо объяснения не могут ставить под сомнение и не могут являться аргументами в доказательстве корректности предшествующих объяснений.

Природа массы - вопрос N1 современной физики. За поcледние десятилетие произошел большой прогресс в понимании свойств элементарных частиц. Была построена квантовая электро-динамика - теория взаимодействия электронов с фотонами, заложены основы квантовой хромодинамики - теории взаимодействия кварков с глюонами и теории электрослабого взаимодействия. Во всех этих теориях частицами-переносчиками взаимодействия являются так называемые векторные бозоны - частицы, имеющие спин, равный единице: фотон, глюоны, W- и Z-бозоны.
Что касается масс частиц, то здесь достижения гораздо более скромные. На рубеже XIX и XX столетий существоавла вера, что масса может иметь чисто электромагнитное происхождение, по крайней мере для электрона. Сегодня мы знаем, электромагнитная доля массы электрона составляет малую долю его полной массы.
Мы знаем, что основной вклад в массы протонов и нейтронов дают сильные взаимодействия, обусловленные глюонами, а не массы кварков, входящих в состав протонов и нейтронов.
Но мы совершенно ничего не знаем о том, чем обусловлены массы шести лептонов (электрона, нейтрино и еще четырех аналогичных им частиц) и шести кварков (из которых три первых сущесьвенно легче протона, четвертый - немного, а пятый в пять раз тяжелее протона, а шестой настолько массивен, что его пока не удалось создать и обнаружить).
Существуют теоретические догадки, что в создании масс лептонов и кварков, а также W- и Z-бозонов решающую роль играют гипотетические частицы со спином, равным нулю. Поиски этих чатиц - одна из основных задач физики высоких энергий."

Окунь Л.Б., Понятие массы (масса, энергия, относительность),
Успехи физических наук, 1989, т.158, вып.3, стр. 511-530

Принцип «бритвы оккама»

«Non sunt entia multiplicanda praeter necessitatem» , что означает: «Не нужно множить сущности без необходимости».

Как бы ни был гениален ученый, он так или иначе должен исходить из знаний, накопленных его предшественниками, и знаний современников. При выборе объектов исследования и выводе законов, связывающих явления, ученый исходит из ранее установленных законов и теорий, существующих в данную эпоху.

Важный аспект преемственного развития науки состоит в том, что всегда необходимо распространять истинные идеи за рамки того, на чем они опробованы. Подчеркивая это обстоятельство, крупный американский физик-теоретик Р. Фейнман писал: "Мы просто обязаны, мы вынуждены распространять все то, что мы уже знаем, на как можно более широкие области, за пределы уже постигнутого... Это единственный путь прогресса. Хотя этот путь неясен, только на нем наука оказывается плодотворной " (Фейнман Р. Характер физических законов. - М., 1987. с. 150).

В книге «Математика поиск истины» (М. Клайн), опубликованной на русском языке в 1988г. и не утратившей актуальности до сих пор, профессор Нью-Йоркского университета Морис Клайн так описывает состояние современной физической науки. Сделав беглый обзор по основным ее разделам, от макрофизики Вселенной до физики элементарных частиц, автор приходит к выводу о том, что постепенно, физика, все больше и больше превращается в чисто математическую дисциплину, описывающую математические закономерности поведения тех или иных явлений природы, но не дающей представления о сути самих этих явлений. Физика оперирует понятиями: массы, гравитации, пространства, времени и т.д., но сами эти понятия никак не объясняются физически.

Вот характерная выдержка из книги Клайна, где он рассуждает об электромагнитных взаимодействиях: «Итак, мы можем утверждать, что не располагаем никаким физическим объяснением действия электрического и магнитного полей, равно как и знанием электромагнитных волн как волн. Только вводя в электромагнитные поля проводники, например приемные радиоантенны, мы убеждаемся, что эти волны действительно существуют. Тем не менее, с помощью радио волн мы передаем на гигантские расстояния сложные сообщения. Но какая именно субстанция распространяется в пространстве, нам так и не известно » (Математика поиск истины, М.Клайн, М. Мир, 1998, гл 4, стр. 163).

Последняя тайна бога
Игорь Мисюченко

Книга «Последняя тайна бога» адресована читателям, интересующимся наиболее острыми проблемами современного естествознания, и в частности физики.

Совершенно неожиданным, подчас даже шокирующим образом освещаются такие проблемы, как инерция и инерционная масса тел, тяготение и гравитационная масса, полевая материя, электромагнетизм и свойства физического вакуума. Затронуты некоторые аспекты специальной и общей теорий относительности, строение элементарных частиц и атомов.

Книга разбита на 12 глав, охватывающих основные разделы современной физики: механическое движение, электрическое поле и электричество, магнитное поле и магнетизм, электромагнитная индукция и самоиндукция, инерция как проявление электромагнитной индукции, электрические свойства мировой среды, гравитация как электрическое явление, электромагнитная волна, элементарные заряды, неэлементарные частицы и ядра, строение атома, некоторые вопросы радиотехники.

Предисловие

Все мы учились в школе. Многие учились в различных вузах. Немало людей окончили аспирантуры и другие постобразовательные институции. Количество получаемых при этом знаний огромно. Возможно, оно настолько огромно, что критичность обучающихся постоянно стремится к нулю. И это не вина людей, а, скорее всего, беда. Ну нет в учебной программе времени на тщательное, критическое осмысливание преподаваемых знаний! Процесс обучения молодого учёного итак занимает около 20 лет и более. Если он при этом ещё и думать будет, да ещё, упаси господь, критически – он же все 40 лет потратит. А там и пенсия не за горами.

По этой причине знания, особенно относящиеся к категории «фундаментальных», усваиваются зачастую схоластически и без должного осмысления. Это приводит к невозможности увидеть многочисленные нестыковки, натяжки, нечёткости и просто ошибки, которыми изобилует современная научная парадигма вообще, и парадигма физической науки в частности.

По всей видимости, времена, когда простой переплётчик Майкл Фарадей мог бросить своё почтенное ремесло и посвятить дальнейшую жизнь развитию физики (да какому развитию!), безвозвратно прошли.
А к XXI веку наука, в особенности наука фундаментальная, окончательно приобрела характер кастовости и даже некоторый оттенок инквизиционности.

В самом деле, простому здравомыслящему человеку даже не придёт в голову вмешиваться в спор учёных мужей о том, 11 ли с половиной измерений в нашей Вселенной или 13 с четвертью. Этот спор уже где-то за гранью. Примерно там же, где спор средневековых схоластов о количестве ангелов, размещаемых на острие иглы. В то же время, поскольку современный человек отчётливо осознаёт тесную и, главное, быструю связь достижений науки с его повседневной жизнью, он справедливо хочет хоть как-то контролировать развитие этой самой науки. Хочет, да не может.

И никакой надежды разобраться.

Реакцией на эту нездоровую, на наш взгляд, ситуацию является в том числе бурное развитие всевозможных «паранаук», «псевдонаук» и «метанаук». Как грибы после дождя растут разнообразные теории «торсионных полей». Спектр их велик, мы не будем здесь ни перечислять, ни критиковать их авторов. Тем более что, на наш взгляд, авторы эти ничем не хуже официально признанных корифеев науки, нимало не смущаясь несущих с амвонов ещё большую ахинею.

В том, что говорят «альтернативщики», есть одна несомненная правда – существующая официальная физическая наука уже давно забрела в тупик и просто доедает тот багаж идей, который был заложен с начала XVII по начало XX века.

А увидеть этот факт во всей его неприглядности могут очень и очень немногие – спасибо грохочущей машине образования, не оставляющей ни времени, ни сил для осознания.

Выведенная из-подогня широкой критики, почти прекратившая естественное развитие, сегодняшняя наука всё больше приобретает функции и признаки религии.

Если в XIX веке наука ещё интенсивно боролась с религией за право влиять на умы, то в наше время все основные мировые религии примирились с наукой и спокойно разделили с ней сферы влияния.

Случайно ли? Разумеется, нет!

Первые шаги к примирению были сделаны после появления квантовой механики и теории относительности. В науке в первой половине XX века свершился поворот от здравого физического смысла в сторону так называемой «геометризации», абстрактизации и бесконтрольному умножению сущностей. Постулат, этот «костыль науки», теперь заменил ей ноги. Когда количество элементарных частиц перевалило за три сотни, сталокак-тонеловко произносить слово «элементарные». Появились даже весьма популярные в широких кругах труды, пытающиеся откровенно и неприкрыто запрячь в одну телегу физику и религию.