Обсуждение законов механики

Классическая механика появилась на свет в блестяще законченном виде - безукоризненном в теоретическом отношении и непогрешимом в экспериментальном. Это единственный пример великолепно разработанной теории, детали и общие принципы которой не претерпевают заметных изменений или исправлений вот уже в течение нескольких столетий. Честь создания этой уникальной науки принадлежит великому Ньютону, недаром на его памятнике в Кембридже высечены слова: «Разумом он превосходил род человеческий».

Безукоризненность построений Ньютона привела к тому, что, оставаясь в рамках механики, невозможно обнаружить в ней какие-либо подводные камни. Этому немало способствовала обособленность механики с ее специфической группой кинетического, кинетовращательного и колебательного явлений. Но главная причина заключается в том, что еще не были расшифрованы такие важнейшие связующие явления, как хрональное и метрическое.

После появления термодинамики, которая рассматривает разнородные явления в их взаимной связи, были сделаны попытки включить в нее и механику. Однако первые же шаги в этом направлении оказались неудачными и завели теорию в тупик. С целью использования закона сохранения энергии (первого начала термодинамики) предстояло выбрать экстенсор для кинетического явления. Из двух возможных величин, подчиняющихся закону сохранения, - импульса и массы предпочтение было оказано импульсу. Этот неудачный первоначальный шаг повел термодинамику по неверному пути; в частности, он наложил запрет на возможность осуществления так называемого безопорного движения - за счет внутренних сил системы. Чтобы не скучать, исследователям пришлось заняться проблемой двух масс (инерционной и гравитационной), которая возникла на основе раздельного рассмотрения Ньютоном второго закона механики и закона всемирного тяготения.

Однако последующий совместный анализ термодинамическими методами всевозможных явлений, включая кинетическое, позволил найти в них много общего. Кроме того, было установлено, что закон сохранения импульса при определенных условиях нарушается (см., например, теорему интенсиалов [20, 21]). Это послужило основанием, чтобы в качестве экстенсора выбрать массу [20, с.212; 21, с.106]. Одновременно было показано, что инерция и гравитация - две стороны одного и того же кинетического явления, поэтому проблемы двух масс вообще не существует [21].

Что касается последней проблемы, то она в принципе не может быть решена в опыте. При любой точности экспериментов никогда не может быть уверенности в том, что за последним знаком после запятой не начнется расхождение между упомянутыми массами. Указанная проблема может быть решена только теоретически. Соответствующее решение явилось естественным следствием аналитического вывода законов Ньютона методами ОТ.

Нетрудно показать, что все законы Ньютона, а следовательно, и вся классическая механика вытекают как частные случаи из законов общей теории [21, с.207]. Например, первый закон Ньютона есть следствие второго и третьего начал ОТ. Согласно закону состояния (см. вторую строчку уравнения (308)), скорость системы не может измениться, если отсутствуют воздействия извне, то есть не изменяются экстенсоры системы за счет окружающей среды. Что касается самопроизвольного изменения экстенсоров внутри изолированной системы, то такая возможность исключается вторым началом ОТ. Кстати, из пятого и седьмого начал ОТ следует, что первый закон Ньютона есть закон приближенный, ибо всякое движение обязательно сопровождается диссипацией (трением). Поэтому прав был Аристотель, который более двух тысяч лет тому назад утверждал, что для любого движения требуется иметь постоянно действующую силу.

Второй закон выводится из третьего и седьмого начал ОТ, при этом рассматривается подвод (присоединение) или отвод (отщепление) некоторого количества метрического вещества (массы) от системы. Седьмое начало определяет работу заряжания системы, а третье - изменение состояния присоединяемой массы, в результате получается уравнение (312) [21, с.209].

Третий закон Ньютона получается из первого и второго начал ОТ. При переходе метрического вещества (массы) через контрольную поверхность системы масса сохраняется неизменной, а совершаемые при этом работы со стороны окружающей среды и системы между собой равны по величине, но противоположны по знакам; следовательно, равны также и действующие силы (см. формулу (313)) [21, с.211]. Однако так будет только тогда, когда ход реального времени одинаков в системе и окружающей среде; в противном случае этот закон нарушается (см. гл. XXI и XXII).

Наконец, закон всемирного тяготения может быть найден с помощью пятого и седьмого начал ОТ [21, с.247]. В случае взаимодействия точечного количества метрического вещества (массы) с неограниченным плоским телом сила не зависит от расстояния. При взаимодействии с бесконечно длинным цилиндром сила обратно пропорциональна расстоянию, а при взаимодействии двух точечных масс получается формула (314); одновременно расшифровывается конкретное физическое содержание гравитационной постоянной, которая в действительности переменна и зависит от конкретных условий взаимодействия [21]. Кстати, из выведенных общих формул в качестве частных случаев вытекают также известные уравнения законов Био и Савара, Кулона для электрических зарядов и магнитных полюсов и т.д.

Совместный вывод уравнений второго закона Ньютона и закона всемирного тяготения показывает, что в обоих случаях участвует одна и та же масса. Более того, сами эти законы по сути дела представляют собой один закон, выражающий две стороны одного и того же кинетического явления: первый закон характеризует силу, действующую со стороны присоединяемой массы на систему, а второй - силу, действующую со стороны системы на присоединяемую массу. В обоих случаях речь фактически идет о соударении одних и тех же двух тел, более или менее мягком. Поэтому никаких двух разнородных масс нет, как нет и разницы между инерцией и гравитацией [21, с.251].

После всех этих рассуждений, позволивших правильно выбрать экстенсор для кинетического явления, возможности термодинамики заметно расширились благодаря присоединению механики, в обособленности которой была пробита существенная брешь. Расшифровка хронального и метрического явлений окончательно стерла границы, когда-то отделявшие механику от всех остальных дисциплин, одновременно разрешились и остальные упомянутые проблемы, в частности, связанные с законом сохранения импульса и спина [ТРП, стр.397-399].