Меню
Последние новости России и Мира » Новости » Единая теория поля: вопросы к «законам» Ньютона

Единая теория поля: вопросы к «законам» Ньютона

  • 30 апреля 2014
  • 3932
  • 0
  • U.B._WAY
  • Функционал

Законы Ньютона – это три утверждения, лежащие в основе классической механики. По мнению последователей Ньютона, эти утверждения позволяют записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел. Впервые эти утверждения сформулированы Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии» (1687 год) [1; 2]. Год создания важен для понимания исторического контекста появления «законов» Ньютона. Сегодня, по прошествии более трёхсот лет, многое в физике и математике изменилось настолько, что позволяет пересмотреть статус «законов» данных утверждений.

Первый «закон» Ньютона имеет две формулировки – историческую и современную. Историческая формулировка дана Ньютоном: всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Современная формулировка отличается заменой термина «тело» термином «материальная точка», а также в формулировку введена путаница с системами отсчёта: существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения [3].

Таким образом, первый «закон» Ньютона постулирует существование инерции, поэтому он и называется «законом инерции». Однако, то утверждение, которым автор что-либо постулирует, называется не «законом», а «постулатом». Рассмотрим определения этих понятий:

  • «Закон – необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями. Закон выражает связь между предметами, составными элементами данного предмета, между свойствами вещей, а также между свойствами внутри вещи. Но не всякая связь есть закон. Связь может быть необходимой и случайной. Закон – это необходимая связь. Он выражает существенную связь между сосуществующими в пространстве вещами. Это закон функционирования» [4].
  • «Постулат – предложение (условие, допущение, правило), в силу каких-либо соображений "принимаемое" без доказательства, но, как правило, с обоснованием, причём именно это обоснование и служит обычно доводом в пользу "принятия" постулата» [5].

Как видно из определений, закон и постулат не есть одно и то же. Между тем, физика допускает такую ситуацию, когда постулат превращается в закон. В цитируемом выше определении говорится так: «Характер "принятия" постулата может быть различным: предложение принимается в качестве истинного (как в содержательных аксиоматических теориях) либо в качестве доказуемого (как в формальных аксиоматических системах); либо некоторые предписания принимаются "к исполнению" в качестве правил образования формул некоторого исчисления или в качестве правил вывода исчисления, позволяющих получать теоремы из аксиом; либо некоторые абстрагированные от данных многократного опыта "принципы" (типа, например, "законов сохранения") кладутся в основу физических и др. естественнонаучных теорий» [5].

Таким образом, если рассматривать «первый закон Ньютона» в статусе постулата, то этот постулат может иметь статус закона только в рамках той теории, которую построил Ньютон, то есть ньютоновской механики. Во всех остальных теориях этот постулат должен либо приниматься отдельным актом, в котором должно быть обоснование такого постулирования, либо справедливость ньютоновского постулата для новой теории должна быть доказана. Ничего подобного сделано не было. Произошло автоматическое заимствование из ньютоновской механики во все возможные сферы физики.

Каждый физический закон требует проверки экспериментом. Но во времена Ньютона механика была «засорена» земными условиями. Все физические опыты проводились на вращающемся теле Земли, то есть в неинерциальной, с точки зрения самого же Ньютона, системе отсчёта. То есть опыт и его результаты находились внутри системы, ведущей себя неинерциально. В такой системе невозможны правильные суждения относительно инерциальности какого-либо движения. Ведь даже простейшие опыты, проведённые в поисках доказательства первого «закона» Ньютона, в принципе не подтверждают этот «закон», а опровергают его.

Давайте представим прямолинейно уложенные по поверхности земли длинные рельсы и катящуюся по ним по инерции вагонетку. Располагаясь около этих рельсов, наблюдатель может зафиксировать «прямолинейное» движение вагонетки, осуществляемое сколь угодно долго. Естественно, с некоторым приближением. Но так ли это, прямолинейное ли движение видит наблюдатель? Нет! Ведь рельсы проложены по поверхности Земли, которая имеет форму шара. Следовательно, рельсы будут изгибаться параллельно Земле, и свободное движение по инерции становится круговым. Если же рельсы продлить прямо, а не параллельно поверхности Земли, то для прежнего наблюдателя возникнет картина, в которой рельсы будут подниматься в небо. Как вы думаете, покатятся ли вагоны по такой прямой – прямо в небо? Ответ очевиден.

Согласно нашим выводам, движение есть «пересечение», или взаимодействие, или проявление тела сразу в трёх пространствах – пространстве длин r, пространстве времени t, пространстве углов φ. Существом первого «закона» Ньютона является ДВИЖЕНИЕ и его ФОРМА. Движение описывается скоростью, а форма – это траектория движения, то есть величина, вытекающая из особенностей движения. При учёте всех трёх пространств, которые формируют движение, получается следующее выражение для скорости (1):

wd = ∂(s sin φ)/∂t = sin φ ∂s/∂t + s ∂sin φ/∂t; (1)

Скорость wd является сложной величиной, получаемой в результате дифференцирования не только пути s, но и угла φ между векторами пути s и времени t. Из такого дифференцирования возникают две компоненты скорости – линейная v и угловая ω, а всё движение превращается в движение по круговой орбите или циклоиде. Из таких представлений естественным образом возникает другой закон движения для тела, находящегося в состоянии покоя, и другие представления о самом состоянии покоя. А первый «закон» Ньютона оказывается ложным.

* * *

Теперь рассмотрим «второй закон Ньютона». Сегодня он понимается, как дифференциальный закон механического движения, который описывает зависимость ускорения тела от равнодействующей всех приложенных к телу сил и массы тела.

В своём труде «Математические начала натуральной философии», Исаак Ньютон приводит следующую формулировку закона: «Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует» (2):

dp/dt = F; (2)

Современная формулировка второго закона Ньютона совершенно иная: «В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки» (3):

a = F/m; (3)

Сравнивая эти две формулировки, видим, что описываются два совершенно разных процесса. Если формулировка Ньютона просто описывает некую величину, являющуюся обычной производной импульса по времени, которая формируется при взаимодействии трёх пространств – пространства импульса p, пространства времени t и пространства угла φ, то так называемая «современная» формулировка касается взаимодействия между совершенно другими пространствами – пространством силы F, пространством массы m и пространством угла φ.

Ещё раз отметим, «ньютоновская» формула – это обычная производная. Она точно такая же, как и все остальные производные. Даже, скажем чётче, выражение «второго закона Ньютона» – это всего лишь точное следование правилу дифференцирования. Попробуйте записать производную импульса по времени каким-либо иным способом. Не получится, потому что способ один, и он обоснован правилами дифференцирования. То, что результат этого дифференцирования Ньютон назвал «силой», так это просто обозначение результата. Такое обозначение не связано причинно-следственной связью с производной, а получается автоматически в результате дифференцирования.

Иными словами, так называемый «второй закон Ньютона» не является законом. Он просто повторяет правила дифференцирования при нахождении производной импульса по времени. И это всё!

Хотя, если раскрыть обе формулы, можно подробнее рассмотреть все их различия. Так, в «ньютоновской» формуле идёт процесс вычисления производной, которая, если быть точной, должна учитывать и угол:

dp/dt = F →

→ F = d(p sin φ)/dt = sin φ dp/dt + p dsin φ/dt →; (4)

dp/dt = Fv + Fω; (5)

В результате получается, что сила F, возникающая при изменении импульса p по времени t, имеет сложную структуру (4). Она состоит из прямолинейной компоненты sin φ dp/dt, а также из вращающей компоненты p dsin φ/dt. Если первая компонента ещё позволяет говорить о справедливости формулировки второго закона Ньютона, то вторая компонента, вращающая, делает эту формулировку неправильной.

Правильная формулировка может быть такой (5): изменение количества движения во времени по своей величине пропорционально приложенной движущей силе, а по направлению одной своей компонентой происходит по прямой, по которой действует эта сила, а другой компонентой происходит по вектору момента, который формирует эта сила.

Именно по этой причине – двухкомпонентной структуре силы, появляющейся в результате дифференцирования импульса по времени, – происходит движение по орбитам всех небесных тел. Первая компонента – прямолинейная – заставляет небесное тело двигаться вперёд, а вторая – вращающая – заставляет это же тело вращаться. Суперпозиция этих двух движений и даёт круговую траекторию. Однако, все эти рассуждения, отметим ещё раз, касаются только существа дифференцирования, сама же величина «F», названная Ньютоном «силой», никакого физического смысла не имеет. Она всего лишь одна в длинной череде всевозможных производных.

* * *

Третий «закон» Ньютона описывает, как взаимодействуют две материальные точки. И этот закон имеет две формулировки. Историческая формулировка: «Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны». Современная формулировка: материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:

F2→1 = – F1→2; (6)

Выражение (6) не является законом. Это выражение является ОБЫЧНОЙ записью заряда (7) (в терминах меры ν) при его разложении методом Хана-Жордана [6]:

ν = ν+ + ν, (7)

Ещё в более широком смысле выражение (6) является обычным свойством отрицательного числа: для каждого натурального числа «+n» существует одно и только одно отрицательное число, обозначаемое «–n», которое дополняет «+n» до нуля.

По этим принципам построены все системы координат, в любых возможных пространствах. Пространство силы тоже является обычным физическим пространством. Поэтому сила тоже может быть представлена в виде одномерного пространства – оси, у которой есть ТРАДИЦИОННЫЕ и ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ отрицательное и положительное направления.

Таким образом, можно сделать следующий вывод. «Законы» Ньютона не являются физическими законами. Лишь в рамках примитивного варианта механики с большой долей приближения их можно использовать в качестве едва допустимых постулатов. Первый «закон» Ньютона, утверждающий, что без действия силы тело будет двигаться прямолинейно и равномерно, ложен, ибо при заявленных условиях тело будет двигаться о круговой траектории. Второй «закон» Ньютона, описывающий поведение тела при изменении его импульса, ложен: во-первых, тело ведёт себя иначе, а, во-вторых, сама формулировка «закона» является обычной записью производной. Третий «закон» Ньютона, устанавливающий правило противодействия сил, не является законом, ибо он является обычным свойством натуральных чисел.

ПРИНЦИПИАЛЬНО важно осознать ложность «законов» Ньютона, ибо они формируют ложный взгляд на мир. Причём, этот ложный взгляд многогранно ложен. Первая ложь – это мнимая важность физической величины, именуемой «сила». По мере привыкания к ней, сформировалось неправильное её восприятие, в результате которого сила из результата дифференцирования превратилась в причину различных процессов. Причинно-следственная связь оказалась нарушенной, после чего начались плодовитые поиски всевозможных «сил». На самом деле, никакие силы не были обнаружены, просто физики искусственно подгоняли наборы разных величин под размерность [ньютона].

Вторая ложь легла в основу так называемой теории гравитации того же Ньютона. Была получена искусственным путём «сила гравитации», ей было присвоено качество «центральная», и после этого образовалось глубоко ложное представление о том, что существует гравитационное взаимодействие, в результате которого меньшее тело то ли падает на большее тело, то ли вращается вокруг него по орбите.

Литература:

  1. Исаак Ньютон Математические начала натуральной философии. Перевод с латинского и примечания А. Н. Крылова / под ред. Полака Л. С.. – М.: Наука, 1989. – С. 40-41. – 690 с. – («Классики науки»).
  2. Тарг С. М. Ньютона законы механики // Физическая энциклопедия / Под общ. ред. А. М. Прохорова. – М.: Советская энциклопедия, 1992. – Т. 3. – С. 370. – 672 с.
  3. Инерциальная система отсчёта // Физическая энциклопедия (в 5 томах) / Под редакцией акад. А. М. Прохорова. – М.: Советская Энциклопедия, 1988. – Т. 2. – С. 145.
  4. Л. Г. Спиркин. Закон // Большая советская энциклопедия: В 30 т. – М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978.
  5. Постулат // Большая советская энциклопедия: В 30 т. – М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978.
  6. М. И. Войцеховский. Заряд // Математическая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия. И. М. Виноградов. 1977–1985.

Московский институт государственного и корпоративного управления(МИГиКУ)

организует месячный курс лекций

по новой фундаментальной науке «Организмика»

Организмика – это мировоззрение 21 века, когда в основу мироздания в качестве первокирпичика положены не материальные частицы, а информация. Базой Организмики является организмический подход, эффективный при постановке, исследованиях и решении задач в любых отраслях знания: технических, естественных и гуманитарных. Основные положения Организмики были сформулированы её автором, президентомАкадемии фундаментальных наук Андреем Александровичем Тюняевым в 2003 году в монографии «Организмика – фундаментальная основа всех наук. Том I». За десятилетие наука Организмика прошла большой путь, показав свою эффективность при решении различных практических задач. Основные положения Организмики с демонстрацией её возможностей на многочисленных примерах из различных областей знаний будут изложены автором в20-часовом месячном курсе.

Занятия будут проходить раз в неделю по 4 часа по субботам с 10:00 в зданииМИГиКУ. Первая лекция состоится 17 мая. Стоимость курса 6900 рублей. Контактный телефон для предварительной записи 98 916 580 48 44 и электронная почта – [email protected].

 

А.А. Тюняев, ВЦ РАН

Ссылки по теме:


Расскажи в социальных сетях:



Какие эмоции у вас вызвала публикация? (УКАЖИТЕ НЕ БОЛЕЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ)

Комментариев - 0
Информация
Важная информация для новых (не зарегистрированных) посетителей

Если вы впервые на сайте то вам необходимо:


Если ранее вы были зарегистрированы в социальных сервисах то вам необходимо:


Если вы зарегистрированы на сайте то: