Физика. Порядок вещей, или Осознание знаний. Книга 1
Однако на наш взгляд, в этом заключении логика начисто отсутствует. Более того это заключение просто противоречит всем законам логики.
Во-первых. Термин «сила» в переводе с латинского означает действие. Он действительно может быть растолкован как свойство, но свойство действовать. Из этого вовсе не следует, что само слово свойство отменяет действие. Наоборот, свойство материи оказывать сопротивление ее выходу из состояния покоя или равномерного и прямолинейного движения вряд ли можно реализовать в отсутствие действия (силы). Сопротивление и сила – это практически синонимы.
К тому же разве чему-нибудь противоречит объяснение понятия силы, как свойства тел сообщать ускорение другим телам при взаимодействии с ними или противиться ускорению других тел при помощи сил?!
Во-вторых, Гулиа или не понимает, или умышленно искажает смысл высказывания Ньютона. Вопрос ведь не в том, что оказывает сопротивление выходу материальных тел из состояния покоя или равномерного и прямолинейного движения «сила» или «свойство», а в том, что такое сопротивление по Ньютону все-таки возникает. А вот для удержания равномерного движения или покоя, которому в отсутствие сил ничто собственно не угрожает, не требуется никакого силового сопротивления!
В переводе с латинского языка инерция обозначает бездействие. Это действительно очень подходит для обозначения физической сущности первого закона Ньютона. Но это прямо противоположно термину сила – действие. Поэтому Гулиа собственно не зря поднял проблему неправильных терминов. Однако и решил он её неправильно. Если есть два чётких определения двух физических явлений, существование которых никто не оспаривает и которые имеют разный физический смысл, то решать проблему следует не по смыслу неверных терминов, приспосабливая под них смысл явления, а по смыслу физических явлений, приспосабливая термины под них.
Из первого закона Ньютона следует, что состояние равномерного прямолинейного движения или покоя может быть изменено только при наличии других тел или под воздействием внешних сил, что в принципе одно и то же. Следовательно, если возникла проблема удержания состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, то это свидетельствует о появлении внешней силы. При этом движение перестаёт подчиняться первому закону Ньютона. Внешние силы и вызываемые ими силы инерции определяются вторым законом Ньютона.
Причём поскольку внешнюю силу и силу инерции одной и той же массы, движущейся с одним и тем же ускорением, определяет один и тот же второй и третий закон Ньютона, то сила инерции равна по величине внешней силе. Следовательно, равнодействующая этих сил должна быть равна нулю, что противоречит второму закону Ньютона, в котором внешняя сила является неуравновешенной силой, и одновременно первому закону Ньютона, в котором внешние силы отсутствуют по определению! Это не оставляет никаких сомнений в том, что первый закон Ньютона и закон инерции Ньютона имеют разный физический смысл.
Гулиа не зря упоминал, что движение «по инерции» стало бытовым понятием. Это значит, что всеобщее понимание этого термина вопреки его дословному переводу связано с реальными силами, которые настолько реальны, что могут привести к серьёзным повреждениям, как техники, так и людей. Следовательно, термин инерция фактически давно уже приобрёл смысл не бездействия, а действия. Поэтому название закона инерции, несмотря на несоответствие ему дословного перевода термина инерция, следует сохранить.
Это не нанесёт ущерба так же и первому закону Ньютона, т.к. в его формулировке термин инерция просто отсутствует. Необходимо только Гулиа и другим популяризаторам, и творцам современной науки прекратить вредные для науки попытки перестраивать её сообразно своим лингвистическим познаниям и поучать своих древних предшественников, на которых большинство из них собственно и заработали свои учёные степени и звания. Не следует рубить сук, на котором сидишь! И потом это просто нечестно. Сначала откажитесь от своих степеней и званий, которые вы заработали на своих древних предшественниках, а потом делайте свою физику и зарабатывайте за неё свои звания честно.
В «Удивительной физике» Гулиа жестко критикует Галилея и уличает в неточности Ньютона, однако логика самого профессора, мягко говоря, не всегда понятна, а порою просто отсутствует. В статье «Алфизики ХХ века» Гулиа с пафосом пишет:
«Мне хочется посоветовать молодым изобретателям, рационализаторам, конструкторам не поддаваться авантюрным увлечениям „сумасшедших“ идей, противоречащих науке. Ведь сама наука предлагает нам столько нового, столько интересного… Не пасть жертвой алфизики, не сделать свою жизнь бесплодной и полной разочарований и неудач – одна из задач занимающихся научно-техническим творчеством. Путь к ее решению – через науку, через непрерывное систематическое учение. И я желаю вам удачи в этом!»
Никто не против систематического учения, только не совсем понятно, что подразумевает Н. В. Гулиа под словом «наука». Складывается впечатление, что наука это только то, что соответствует его личным нынешним взглядам на природу вещей. В связи с этим не совсем понятно, кому Гулиа желает удачи в науке? Всем кто хочет установить истинную природу вещей или только тем, чьи взгляды соответствует нынешним взглядам бывшего алфизика и нынешнего профессора механики Гулиа.
Вспомните, ведь когда-то по его же словам он видимо с не меньшим энтузиазмом, чем тот с которым он сегодня отрицает существование силы инерции, ругал тех, кто как раз не признавал инерцию, как реальную силу (см. «Алфизики ХХ века»):
«Как и следовало ожидать, я обругал (про себя) экспертов, назвал их неучами, ограниченными людьми и пожаловался на них, куда следует за то, что они из-за узости мысли не могут разглядеть проблему века».
Конечно же, очень хорошо, когда человек признает свои ошибки, тем более публично. Однако не рановато ли Гулиа переметнулся в лагерь своих тогдашних идеологических противников, ведь относительно физической сущности явления инерции никто еще ничего никому твердо не доказал вопреки мнению самого Гулиа, что он все всем доказал. Так что неплохо напомнить слова самого Гулиа, приведенные в «Удивительной физике» в главе «Аристотель был прав?»:
«Так что не стоит слепо верить мнениям, даже авторитетным. Правильно говорил Козьма Прутков, что если на клетке слона прочтешь „буйвол“, не верь глазам своим!»
А на каком основании можно верить Гулиа? Все примеры Гулиа с тележками никакого отношения к принципам безопорного движения не имеют. Как можно утверждать, что он Гулиа все и всем доказал, если с другой стороны можно со сто процентной уверенностью сказать, что сам Гулиа ничего толком не знает о природе инерции. И это не голословное утверждение. На сегодняшний день природа инерции официальной наукой, приверженцем которой является Гулиа, не установлена. Не известны и революционные работы самого Гулиа о природе инерции. Все его нынешние доводы не выходят за рамки средней школы.
Сейчас Гулиа стыдно за свои прошлые взгляды. Но как бы ему не было стыдно позднее за то, что он отрекся от этих взглядов, не имея на то никаких объективных оснований. Молодой Гулиа и нынешний профессор Гулиа одинаково знают о природе инерции, т.е. ничего толком о ней не знают. Скорее всего, Гулиа просто сумел рассмотреть на клетке современной физики «табличку» «нет» силам инерции» и даже не выясняя, кто и почему эту табличку прибил, слепо поверил этому, да еще и других теперь пытается учить тому, чего сам толком не понимает.
А что касается его ложного стыда, если, конечно же, он не рисуется, то ничего стыдного в том, что человек ошибается, нет. Профессорами не рождаются. Великий Циолковский тоже изобретал инерцоиды. А вот отказаться от своих взглядов, не убедившись на сто процентов в их ошибочности стыдно. Скорее всего, Гулиа просто расписался в своем бессилии решить проблему и переметнулся в лагерь своих бывших идеологических противников.
По крайне мере на сегодняшний день Гулиа не представил никаких объективных доказательств своего личного глубокого понимания явления инерции, кроме своих нынешних взглядов более или мене соответствующих официальной науке. Единственное его доказательство определяется известным выражением «этого не может быть, потому что не может быть никогда»!
В «Удивительной физике» он критикует практически всех классиков, причем не только в научном плане, что само по себе не вызывает никаких возражений, т.к. профессор ХХ века, какой бы он ни был, знает естественно намного больше, чем его предшественники, жившие более 400 лет назад. Негативную реакцию вызывает тот факт, что Гулиа пытается затрагивать нравственные и личностные вопросы в отношении своих предшественников. Особенно достается Галилею. Даже по поводу одинаковой скорости падения на Землю различных по массе тел под действием притяжения Земли Гулиа счел нужным внести свои не совсем уместные в данном случае поправки только для того, чтобы подчеркнуть некомпетентность Галилея:
«Об ошибках Галилея в определении „инерционного“ движения уже говорилось выше. Да и доказательство того, что тяжелые и легкие тела падают одинаково быстро, сформулированное Галилеем, также оказалось неверным. Тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, – эта совершенно правильная мысль Аристотеля уже почти 500 лет, со времени Галилея, считается ошибочной. Не верьте на слово даже Галилею, проверьте сами. Что, пушинка и гиря, выброшенные из окна, приземлятся за одно и то же время? Ах, сопротивление воздуха мешает? Тогда проведите этот же опыт хоть на Луне, где почти нет атмосферы, да только время падения измеряйте поточнее. И увидите, что даже в вакууме тяжелые тела падают быстрее легких, а детям в школах уже сотни лет морочат голову, что гиря и пушинка падают за одно и то же время».
Что же такое «время падения тела?» Это время, прошедшее между моментом освобождения тела (отпусканием груза) и его приземлением (прилунением и т. д.). Определим его. По закону всемирного тяготения на груз и на саму планету (Землю, Луну, астероид, и т. д.) действуют одинаковые по величине и направленные друг к другу силы:
F = γ * M * m / r 2,
где γ – гравитационная постоянная; М, m – массы планеты и груза;
r – расстояние между центрами масс этих тел.
Ускорение груза: aгр = F/m, ускорение планеты: aпл = F/M (ускорения m и M для простоты считаем постоянными). Скорости груза и планеты:
Vгр = aгр t; Vпл = aпл t,
где t – время.
Скорость сближения этих тел (скорость падения): Vпад = (агр+апл) t, при этом средняя скорость падения:
Vпад. ср = Vпад. / 2
где Vпад. – скорость приземления тела. Время падения (оба тела приближенно считаем точками):
t = 2r / Vпад.
Подставляя Vпад, получим:
t = корень (2 * r3 / (γ * (M + m))
Запомните эту формулу – вот истинное время падения одного тела на другое. Так как в знаменателе под корнем сумма масс тел, то при постоянной массе планеты М чем больше масса груза m, тем меньше время падения, т. е. тем быстрее тело падает. Уж если мы хотим быть корректными, то надо говорить, что ускорение одновременно падающих в пустоте тел одинаковое, но при падении порознь тяжелое тело даже в пустоте шлепнется с высоты быстрее, чем легкое, согласно Аристотелю. Потому что сама планета, или пусть даже астероид, на который падает тело, будет тем быстрее двигаться навстречу, чем тяжелее (массивнее) падающее тело.
Так что не стоит слепо верить мнениям, даже авторитетным. Правильно говорил Козьма Прутков, что если на клетке слона прочтешь «буйвол», не верь глазам своим!»
Нам же кажется более очевидной версия Галилея, в соответствии с которой ускорение падения легких и тяжелых тел не зависит от их массы, как при синхронном падении, так и при раздельном падении.
Земля в поле тяготения пробных тел действительно движется навстречу им, так же, как и они движутся навстречу Земле в ее поле тяготения. Ускорение Земли в поле тяготения пробных тел зависит от массы пробных тел. Поэтому точка встречи каждого из этих тел с поверхностью Земли при бросании их по отдельности будет изменять свое положение в пространстве в зависимости от массы пробных тел. Соответственно будет изменяться и время встречи пробных тел разной массы с поверхностью Земли при их раздельном падении.
Однако в соответствии с законом всемирного тяготения скорость падения и у гири и у перышка в поле тяготения Земли будет одинаковая при любой последовательности бросания этих тел к Земле с одинаковой высоты. При этом подтверждением этого факта явиляется не одинаковое время встречи пробных тел разной массы с Землей, а одинаковое время прохождения ими одинаковых расстояний в поле тяготения. Поэтому под словами Галилея «совершенно одинаково», раз уж ему отводят такую историческую роль, следует понимать одинаковую скорость падения пробных тел в поле тяготения Земли.
Галилей полагал, что определяет скорость падения на одинаковом по высоте отрезке для каждого из бросаемых тел. Именно поэтому по одинаковому времени падения пробных тел на Землю Галилей вправе был сделать вывод и об их одинаковой скорости падения. Другого способа определения скорости просто не существует. Причем совершенно очевидно, что Галилей имел в виду именно скорость падения пробных тел:
«…Получаемое противоречие снимается одним утверждением – вес предмета не влияет на скорость свободного падения».
При увеличении массы одного из взаимодействующих тел его ускорение в поле тяготения другого неизменного тела не изменяется, т.к. сила тяготения, действующая на первое тело, изменяется, пропорционально его же массе. Поэтому акцентирование внимания на теоретической разнице времени встречи пробных тел разной массы с Землей при рассмотрении специфики закона всемирного тяготения очень напоминает разговор «про Фому» и «про Ерему», уводящий читателей в сторону от главного вывода, сделанного Галилеем из своих пусть несовершенных в метрологическом отношении опытов.
Кроме того, излишне дотошному Гулиа следовало бы учесть, что в момент бросания массы всех пробных тел фактически изымаются из массы Земли. Поэтому, какую бы пробную массу ни взял Галилей время её падения всегда останется одинаковым. Это легко видеть, подставив в выведенную Гулиа формулу для времени, уменьшившуюся массу Земли в результате изъятия из её массы пробного тела и появившуюся в результате этого массу пробного тела:
t = корень (2 *r3 / (γ (M – m + m))
Как видно, суммарная масса тяготеющих тел всегда остаётся неизменной и всегда равна (М). Следовательно, время встречи всегда остаётся постоянным! По общепринятому мнению Галилей правильно истолковал результаты своих опытов. С исторической ролью Галилея не согласен, пожалуй, один только Гулиа, решивший поумничать с высоты современных знаний. Однако совершенно неизвестно какие выводы сделал бы сам Гулиа во времена Галилея, не зная закона всемирного тяготения, и получи он на месте Галилея разное время падения пробных тел разной массы.
Если бы он рассуждал как Аристотель, то возможно это отодвинуло бы появление закона всемирного тяготения на неопределенный срок. Так что софистикой в этой ситуации являются не рассуждения Галилея, а придирки самого Гулиа.
Вывод:
Двойственность сил инерции определяется искусственным разделением общего напряжения взаимодействия на два противоположно направленных вектора сил. При этом вектор направленный на каждое тело принимается за обычную силу, а вектор направленный на ответное тело – фиктивной силой инерции.
1.2. Формирование сил взаимодействия. Механизм явления инерции «Безопорное» движение, как законное и неизбежное следствие всех несимметричных взаимодействий в природе
1.2.1. Мера взаимодействия и инерции
Очевидно, что меру взаимодействия следует искать среди физических величин являющихся свойствами материи-массы, которые изменяются в процессе взаимодействия. Это движение и сила. Предварительно необходимо чётко обозначить физический смысл этих свойств, которые в классической физике выражены очень уж академически абстрактно.
В физике известен принцип Аристотеля – «природа боится пустоты». Однако в реальной действительности всё обстоит ровно наоборот. Направленность всех взаимодействий от большего напряжения к меньшему обусловлена скорее боязнью тесноты и любовью к пустоте. В соответствие с принципом боязни тесноты две единицы чистой материи не могут занимать одно и то же место в пространстве, т.к. это нарушает их свободную локализацию в пространстве, что и является физической основой взаимодействия материи.
Встречное относительное движение тел, претендующих на общее пространство в точке взаимодействия, сначала преобразуется в общее для всех взаимодействующих тел напряжение-тесноту с мерой силой. А затем в соответствии с принципом боязни тесноты природа ликвидирует образовавшуюся тесноту, с помощью обратного преобразования напряжения в новое относительное движение, направленное в сторону пустоты. В этом и заключается принцип боязни тесноты и любви к пустоте.
В классической модели неуравновешенного движения ответное тело не рассматривается. При этом общее напряжение взаимодействия, одинакового принадлежащее всем взаимодействующим телам, академически подменяется одной абстрактной силой, которая непрерывно прикладывается к телу по ходу его движения. В результате, возникает иллюзия, что сила, синхронно движется вместе с ускоряемым телом и является вектором, направленным на тело, который якобы и определяет направление его движения. Причём в современной физике эта иллюзия возведена в ранг официального академического понятия физической величины силы.
В реальной действительности прикладываются друг к другу вовсе не силы, а сами тела. При этом направление нового движения также определяют сами обменивающиеся движением тела. Академичеки это осуществляется через векторы скорости относительного движения ответных тел. А скалярное напряжение является всего лишь промежуточным звеном, которое одновременно передаёт движение всех взаимодействующих тел во всех заданных телами направлениях. Многолучевую звезду напряжения, образующуюся из векторов скорости встречных движений взаимодействующих тел, вряд ли можно назвать вектором. Даже минимальное количество её лучиков, равное двум, это явно не вектор.
Из этого следует, что сила и движение – это взаимоисключающие свойства материи. Преобразуясь в движение, сила исчезает ровно в той мере, в которой появляется новое движение и наоборот, исчезнувшее движение преобразуется в силу. При этом исчезнувшая сила естественно не может двигаться, а исчезнувшее движение не может создавать напряжение. Образно говоря, при взаимодействии тел, состоящих из множества элементарных масс, по всему пространству, занимаемому взаимодействующими телами последовательно перемещается волна точечных взаимодействий, что и создаёт иллюзию движения силы подобно эффекту «бегущие огни».
Однако при этом огонь-сила никуда не движется. Он лишь последовательно во времени «зажигается» в одних и тех же стационарных точках пространства, через которые в текущий момент времени проходит волна взаимодействий. При этом одновременное существование во взаимодействии таких взаимоисключающих понятий, как напряжение и движение, объясняется ещё не подвергшимися взаимному преобразованию и уже преобразованными напряжением и движением.
Конечно же, приведённое объяснение скорее больше философское, чем строго математическое. Однако у физики, кроме математики всегда есть и своя философия, которая важнее любой математики, т.к. вся математика основана на элементарных физических понятиях, которые и есть философия природы. При этом материя и пространство – это базовые философские понятия физики, которое не имеют исчерпывающих объяснений именно потому, что они для нас пока элементарные.
Элементарные понятия не имеют объяснений в принципе, т.к. для этого требуются ещё более элементарные понятия, чем они сами, которых у нас пока нет. Но тогда мы должны принять как объективную реальность, что наряду с бесспорным для нас сегодня элементарным свойством материи – движением существует ещё и такие элементарные свойства материи, как напряжение-теснота и преобразование напряжение-движение, т.е. взаимодействие.
Совершенно очевидно, что мера взаимодействия пропорциональна двум другим её свойствам, которые участвуют в преобразовании напряжение-движение, т.е. силе и импульсу. Очевидно также, что процесс преобразования напряжение-движение не может происходить мгновенно, а растягивается во времени, в соответствии с эффектом инерции. При этом мера взаимодействия естественно пропорциональна ещё и времени. Осталось лишь выяснить механизм явления инерции, в котором все эти физические величины были бы связаны воедино.
По мере расхода напряжения при его превращении в движение во время разгона градиент преобразования напряжение-движение уменьшается, что замедляет процесс разгона. Это создаёт эффект инерционного противодействия движению извне. По этой же причине снижается эффективность и процесса торможения. По мере расхода подпирающего движения тормозящего тела снижается тормозящий перепад напряжение-движение, что замедляет процесс торможения. Это создаёт эффект поддержки движения извне.
Таким образом, формируется отрицательная обратная связь, которая растягивает процесс во времени с коэффициентом регулирования, равным конечному, не нулевому ускорению, что и есть инерция.
Однако никакого реального противодействия движению извне при разгоне и поддержки движения извне при торможении, в реальной действительности не происходит. Это всего лишь без затратное регулирование процесса взаимодействия замкнутой системы во времени без изменения его общей энергии, в отличие от реальных затрат энергии на дополнительные взаимодействия по внешнему противодействию и внешней поддержке движения.
Приведённый физический механизм явления инерции это и есть процесс взаимодействия, в котором за счёт отрицательной обратной связи перепад напряжение-движение никогда не остаётся постоянным, а изменяется обратно пропорционально движению при разгоне и прямо пропорционально движению при торможении. Синхронно же с постоянной силой к ускоряемому телу может прикладываться только опорное тело с бесконечной массой, как это происходит в классической модели неуравновешенного движения. Однако это исключает естественную инерцию. В этом случае она задаётся искусственно через заданную силу ускоряемого тела, что не соответствует физическому смыслу явления инерции.
Из сказанного следует, что мера взаимодействия, т.е. преобразования напряжение-движение или инерции определяется материей-массой, свойствами материи напряжением-силой, движением-скоростью, а также длительностью-временем преобразования. Все эти физические величины совместно сочетаются только в одной физической величине – энергии, которая таким образом, и есть мера взаимодействия:
Е = N * t = F * V * t / 2 = m * V * a * t / 2 = m * V2 / 2 (1.2.0)
Где:
Множитель «1/2» приводит скорость V к средней скорости Vср. процесса преобразования напряжение-движение при изменении скорости от 0 до V.
N – мощность, равная N = Е / t = F * V * / 2 = F * Vср.
Здесь наша точка зрения в корне расходится с мнением Смирнова А. П., который в статье «Осознание знания – откровение XXI века» пишет, что мерой взаимодействия является не сила и не энергия, а мощность:
«В динамике И. Ньютона причиной изменения состояния является не сила, а действие, необходимое для свершения элементарного акта изменения состояния, которое оценивается произведением действующей силы F на скорость ее действия V, то есть мгновенной мощностью F * V. Ибо сила сама по себе ничего не может совершить, не будучи приложенной с определенной скоростью» (выделение наше – ААА).
Однако сила – это результат остановленного движения, которое образует скалярное напряжение взаимодействия. Следовательно, сила не прикладывается с определенной скоростью, как предлагает считать А. П. Смирнов. Прикладываются друг к другу движущиеся физические тела, которые до наступления взаимодействия не несут в себе никакой силы и никакого действия (работы). Поэтому скорость во взаимодействии принадлежит не силе, а движущейся массе.
А теперь уточним сами понятия меры взаимодействия энергии и работы, которые многие путают. Приведём выдержку из учебника физики для 7 класса Пёрышкина А. В.: