Механика

Меха́ника (греч. μηχανική — искусство построения машин) — раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; при этом движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Вариационные принципы, возникшие в механике и физике, сыграли выдающуюся роль в их развитии и создании эффективных методов анализа различных прикладных задач. В последние десятилетия вариационные принципы широко использовались и при создании сложных физических теорий. На этом пути очень важные результаты были получены еще в 1931 году создателем неравновесной термодинамики голландским физиком Л. Онзагером. Им был найден некоторый функционал, который получил название потенциала рассеивания, достигавший своего минимального Значения на решениях уравнений, описывающих движение сплошной среды, в которой происходят химические реакции. В 1947 году бельгийским физиком И. Пригожиным другим путем был также получея принцип, который был им назван принципом минимума производства энтропии. В 70-х годах венгерский физик И. Дьярмати показал, что оба эти принципа при известных условиях являются эквивалентными (см.: Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. М., 1974) и принцип Пригожина следует из принципа Онсагера.

Н. Н. Моисеев, Человек и ноосфера, 1990

Методологическая и одновременно онтологическая идея прерывности получила в XX веке серьезную поддержку в связи с квантовой механикой и изучением микромира. В отличие от классических представлений, было выяснено, что энергия излучается квантами, электронные состояния образуют дискретную последовательность уровней, разрабатывались концепции квантованного пространства – времени. Хотя одновременно наряду с этим у микрочастиц были обнаружены и волновые свойства, что привело к формулировке тезиса о корпускулярно-волновом дуализме. Вообще физика и математика естествознания начиная с XVII столетия развивались в удивительной генетической близости. Уже с самого начала, как обсуждали мы выше, понятия дифференциала и касательной были специально выработаны для выражения интуиции мгновенной скорости, скорости в точке. Эта связь математики и физики оставалась прочной и в дальнейшем. Теоретико-множественная перестройка математики в XX веке оказывала характерное влияние и на физику, причем к концу столетия это влияние стало явно усиливаться. В отечественной физике появилась теория физических структур Ю. И. Кулакова, которая, по признанию самого автора, представляет собой «бурбакизацию» физики. В аналогичном же направлении разрабатывает свою теорию бинарных физических структур и Ю. С. Владимиров. Несмотря на то что философские и методологические установки этих двух авторов различны – Кулаков ориентирован на Платона, Владимиров – больше на Аристотеля, для первого важна непрерывность, а второй может обойтись и без нее, – исходная точка их рассуждений общая: некоторая теоретико-множественная конструкция[46].

В. Н. Катасонов, О границах науки, 2017

Вторая особенность состоит в том, что вся классическая наука со времен Просвещения создавалась в рамках механистической парадигмы для нужд промышленности, быстро набиравшей могущество индустрии, для удовлетворения потребностей общества в теории и эксплуатации машин и механизмов. В наибольшей мере этому отвечало развитие математики и механики с их методами исследования движения, преобразования линейно-поступательного движения в циклическое, круговое, и обратно. В центре внимания оказались методы исследования кинематики и динамики движущихся систем, уравнения, описывающие траектории движения материальной точки.

Коллектив авторов, Инновационная сложность, 2015

Еще один важный подход к проблемам квантовой теории основан на стохастической интерпретации. В отношении событий феноменального мира физики применяют статистический подход, если им не известны все механические детали системы, которая должна быть изучена. Они называют эти неизвестные факторы «скрытыми переменными». Те, кто отдает предпочтение стохастической интерпретации квантовой теории, пытаются продемонстрировать, что она является по существу классической теорией вероятностных процессов и что радикальный отход от концептуальной структуры классической физики неоправдан и ошибочен. Многие вслед за Эйнштейном верят, что квантовая теория – это особый род статистической механики, дающий только средние значения измеряемых величин. На более глубоком уровне каждая отдельная система управляется детерминистскими законами, которые предстоит открыть в будущем при помощи более точных исследований. В классической физике скрытые переменные – это локальные механизмы. Джон Белл представил доказательство, что в квантовой физике такие скрытые переменные (если они существуют) должны быть нелокальными связями с общим пространством, действующими мгновенно.

Станислав Гроф, За пределами мозга. Рождение, смерть и трансценденция в психотерапии, 1985

Но если 30–40 лет тому назад можно было говорить, что физика (и механика) поверглись в состояние анархии, то сейчас это уже не соответствует действительности. Революционная ломка основных физических принципов и представлений привела к созданию новых концепций, более глубоких и более точных, чем прежние. Причем эти концепции не просто отвергают старую классическую механику, но рассматривают ее как приближенную теорию, имеющую свои вполне определенные границы применимости. Так, например, оказалось, что в мире мельчайших известных нам объектов – молекул, атомов, электронов и т. д., классическая механика перестает быть справедливой и должна уступить место более точной, хотя в то же время более сложной и более отвлеченной теории – квантовой механике. При этом квантовая механика не есть нечто совершенно противоречащее классической механике: она включает в себя последнюю как некоторое приближение, пригодное при рассмотрении объектов с достаточно большой массой. С другой стороны, для процессов, характеризующихся большими скоростями движения, приближающихся к скорости света, классическая механика тоже перестает быть справедливой и должна быть заменена более строгой теорией – релятивистской механикой, базирующейся на теории относительности Эйнштейна.

Святитель Лука Крымский (Войно-Ясенецкий), Дух, Душа и Тело, 2016

Шредингеру принадлежит ряд фундаментальных достижений в области квантовой теории, которые легли в основу волновой механики: он сформулировал волновые уравнения (стационарное и зависящее от времени уравнения Шредингера), показал тождественность развитого им формализма и матричной механики, разработал волновомеханическую теорию возмущений. Шредингер предложил оригинальную трактовку физического смысла волновой функции. Кроме того, он является автором множества работ в различных областях физики: статистической механике и термодинамике, физике диэлектриков, теории цвета, электродинамике, общей теории относительности и космологии; он предпринял несколько попыток построения единой теории поля.

Эрвин Шредингер, Квантовый кот вселенной, -1

2) в нерелятивистской теории принято считать, что информация, помогающая взаимодействию, передается мгновенно. Релятивистская же квантовая механика утверждает, что взаимодействие распространяется со строго определенной скоростью. Следовательно, должно существовать что-то, что будет способствовать такой передаче. И этим «помощником» является физическое поле. Одним из основоположников квантовой механики можно назвать Планка. Он первым выступил против существовавшей в то время теории теплового излучения. В основе теории теплового излучения лежала статистическая физика и классическая электродинамика. Эти две отрасли науки не дополняли друг друга, а наоборот, приводили к противоречию всю теорию теплового излучения.

С. П. Филин, Концепции современного естествознания, -1

Вариационные принципы возникли в механике и сыграли выдающуюся роль в ее развитии и создании эффективных численных и аналитических методов решения различных прикладных задач. В последующем вариационный подход широко использовался и при создании более сложных физических теорий. На этом пути очень важные результаты были получены еще в 1931 г. создателем неравновесной термодинамики Л. Онсагером, который сформулировал следующий вариационный принцип15: при постоянных условиях на границе некоторого объема V имеет место равенство

Н. Н. Моисеев, Алгоритмы развития, 1987

Фактически такую интерпретацию развивали Эйнштейн, Планк, Шредингер и их сторонники, когда утверждали, что принципиально вероятностный характер квантовой механики говорит о ее неполноте как физической теории. Они ориентировали физиков на поиск такой теории микроявлений, которая по своей структуре и характеру законов была бы подобна классической механике или классической электродинамике. В этом русле строилась программа развития вероятностных представлений из теории микромира путем обнаружения «скрытых параметров», т. е. таких свойств элементарных частиц, знание которых позволило бы достичь их строго однозначного описания.

О. О. Фейгин, Механика машины времени, 2016

Эксперимент стал ведущим средством для проверки жизнеспособности новых теорий. Срок от экспериментальной проверки до технического внедрения сократился до минимального. Классическая механика для этого общества устарела. Она не отвечала духу времени. Сложные явления оказалось невозможным объяснить в позиций классической механики. К таким явлениям относились тепловая энергия и понятие фазового перехода. Не укладывающимися в теорию при изучении теплоты оказались такие факты, как наличие одинаковых следствий при разных причинах и несоответствие состояния атомов состоянию системы в целом. Новая теория получила название термодинамической, а новая картина мира – термодинамической картины мира.

И. Ю. Богданова, Концепции современного естествознания. Шпаргалки, 2010

Корпускулярно-волновая действительность материи обусловила иной подход к описанию состояния физических систем и их изменения во времени. Квантовая механика устанавливает, что не все физические величины могут одновременно иметь точное значение, а также устанавливает дискретность возможных значении многих физических величин, в классической теории эти значения величин могут меняться только непрерывно. Считается, что нерелятивистская квантовая механика (скорость движения частиц намного меньше скорости света) полностью согласуется с опытом круга явлений и процессов, в которых не происходит рождения, уничтожения или взаимопревращения частиц, т. е. согласуется с классической теорией.

Г. В. Белов, Изменит ли Россию альтернативная наука, 2016

Построенный из абсолютизированных (воображаемых) элементов схематический образ объекта познания – это и есть его теоретическая схема. Именно она подвергается далее мысленному анализу с использованием подходящих к решаемой задаче средств мышления (математики, механики, термодинамики, квантовой механики и т. п.). Существующих средств мышления не всегда бывает достаточно и приходится разрабатывать новые средства. Так возникли и развиваются метод конечных разностей в математике, метод конечных элементов в теории упругости и др. Посредством абсолютизации фиксируются (т. е. становятся константами) переменные величины, их число уменьшается. В результате этого теоретическая схема упрощается. Такое упрощение очень важно с точки зрения применимости научных средств мышления.

Л. С. Якунин, Философские вопросы науковедения, 2017

Начинания Г. Галилея в той или иной мере (применительно к требованиям и социальным традициям соответствующего времени) продолжили и развили Блез Паскаль (1623–1662; вывел основной закон гидростатики, стоял у истоков математического анализа, теории вероятностей), Исаак Ньютон (1642–1727; автор закона всемирного тяготения, трех законов механики, работал в области интегрального и дифференциального исчисления); М. В. Ломоносов (1711–1765; известен своей молекулярно-кинетической теорией, одним из начал термодинамики); Карл Линней (1707–1778; автор системы классификации растительного и животного мира); Леонард Эйлер (1707–1783; автор многих работ по дифференциальной геометрии, математическому анализу, оптике, баллистике) и многие другие.

С. С. Антюшин, История и философия науки. Учебное пособие для аспирантов юридических специальностей, 2013

Достигнутое соответствие, разумеется, представлялось более чем удовлетворительным для тех, кто его достиг. За исключением некоторых проблем движения Земли, ни одна другая теория не могла достигнуть подобного согласия с экспериментами. Ни один из тех, кто сомневался в обоснованности труда Ньютона, не делал этого в силу того, что этот труд был недостаточно согласован с экспериментом и наблюдением. Тем не менее ограниченность данного соответствия оставляла множество заманчивых теоретических проблем для последователей Ньютона. Например, требовались особые теоретические методы для истолкования движения более чем двух одновременно притягивающихся тел и исследования стабильности орбит при возмущениях. Проблемами, подобными этим, были заняты многие лучшие европейские мыслители на протяжении XVIII и начала XIX веков. Эйлер, Лагранж, Лаплас и Гаусс посвятили свои самые блестящие работы совершенствованию соответствия между парадигмой и наблюдением небесных явлений. Многие из этих мыслителей в то же время работали над прикладными проблемами применения математики в областях, о которых не могли думать ни сам Ньютон, ни его современники из континентальной школы механиков. Они написали множество работ и развили весьма мощный математический аппарат для гидродинамики и для решения проблемы колебания струны. В процессе решения этих прикладных проблем была осуществлена, вероятнее всего, наиболее блестящая и трудоемкая из научных работ XVIII столетия. Другие примеры можно почерпнуть из обзора постпарадигмального периода в развитии термодинамики, волновой теории света, электромагнитной теории или других отраслей науки, в которых фундаментальные законы получили законченное количественное выражение. По крайней мере в наиболее математизированных науках основная часть теоретической работы состояла именно в этом.

Томас Кун, Структура научных революций, -1

Важнейшей основой классической физики является также принцип относительности Галилея, утверждающий, что опыты, проводящиеся в неподвижной системе, и такие же опыты, проводящиеся в системе, движущейся равномерно и прямолинейно, дадут одинаковые результаты, то есть все законы механики сохраняются для любых инерциальных систем отсчета. Инерциальные системы отсчета – системы, свободные от внешних воздействий и которые, следовательно, движутся равномерно прямолинейно или находятся в состоянии покоя [18, с. 220].

Т. С. Тихоплав, Физика веры, 2011

Современная физика элементарных частиц включает в себя также теорию квантовой электродинамики (КЭД), разработанную Ричардом Фейнманом и другими учеными. В нее входят не только квантовая механика, но и специальная теория относительности. В КЭД мы занимаемся изучением отдельных частиц, в том числе фотонов – частиц света, а также электронов и других частиц, переносящих электрический заряд. Мы способны разобраться в скоростях, на которых взаимодействуют эти частицы и с которыми они могут создаваться и уничтожаться. КЭД – одна из тех теорий, которые очень активно используются в физике элементарных частиц. Кроме того, именно в ее рамках делаются самые достоверные научные предсказания. КЭД совершенно не похожа на геометрическую оптику, но обе эти теории верны, каждая в соответствующей области.

Лиза Рэндалл, Достучаться до небес. Научный взгляд на устройство Вселенной, 2011

Смысловыми блоками – этапами построения физической картины мира – являются: классическая физика, включающая механику, оптику, термодинамику, электродинамику, и неклассическая физика, включающая специальную и общую теорию относительности, квантовую механику, квантовую теорию поля, элементы построения единой теории поля.

Коллектив авторов, Концепции современного естествознания. Учебное пособие, 2009

Первая квантовая революция, в начале ХХ века, основывалась на открытии корпускулярно-волнового дуализма. Это открытие дало способ довольно точно описать статистическое поведение атомов, из которых состоит материя, облаков электронов, которые переносят электрический ток в металле или полупроводнике, и миллиардов и миллиардов фотонов в луче света. У нас появился инструментарий для понимания механических свойств твердых тел, в то время как классическая физика не могла объяснить, почему вещество, состоящее из положительных и отрицательных зарядов, которые притягивают друг друга, не сплющивается. Квантовая механика дала точное количественное описание электрических и оптических свойств материалов и предложила систему концепций, необходимую для описания таких удивительных явлений, как сверхпроводимость и странные свойства определенных элементарных частиц. В эту первую квантовую революцию физики изобрели новые приборы: транзистор, лазер, интегральные схемы, благодаря чему сегодня мы живем в информационном обществе.

Николя Жизан, Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса, 2012

В 1905 г. Альберт Эйнштейн создал специальную теорию относительности. Новая теория пространства и времени опиралась на экспериментальные данные и была разработана для объяснения противоречий, которые не могли быть разрешены в рамках классической механики. В основу специальной теории относительности легли два принципа Эйнштейна:

Т. В. Карпова, Концепции современного естествознания, 2010

Здесь необходимо подчеркнуть одно фундаментальное различие между термодинамикой (связанной «кровным родством» с химией), с одной стороны, и всей прочей физикой (выросшей, так или иначе, из классической механики) – с другой. В классической динамике все процессы являются обратимыми (это формулировали в явном виде все ее основатели, например, Галилей и Гюйгенс), а картина мира – детерминистической: если некое существо (демон Лапласа) будет знать все параметры состояния Вселенной в некий момент времени, то оно сможет и точно предсказать ее будущее, и до мельчайших деталей реконструировать прошлое. Из обратимости же физических процессов следует, что время не является объективной реальностью, а вводится нами лишь для собственного удобства – как нумерация порядка событий: планеты могут обращаться вокруг Солнца как вперед, так и назад по времени, ничего не изменяя в самих основах ньютоновской системы. Революция, произведенная в физике Эйнштейном, этой сферы не затронула, а его окончательное суждение на сей предмет гласит: «Время (как и необратимость) – не более чем иллюзия». Случайности также не нашлось места в той картине мира, что создана Эйнштейном; широко известна его чеканная формулировка God casts the die, not the dice (Бог не играет в кости). Даже квантовая механика, наиболее отличная по своей «идеологии» от всех прочих физических дисциплин, сохраняет этот взгляд на проблему времени: в лежащем в ее основе уравнении Шредингера время остается однозначно обратимым.

К. Ю. Еськов, Удивительная палеонтология, 2014

Как и понятие «колебание», небезынтересны для психологов установленные в механике активный и пассивный типы колебательных систем [60]. Применительно к исследованиям в области психологии субъектом является, прежде всего, тот, кто активно действует, инициирует и осуществляет изначально практическую деятельность, общение, поведение [37]. В механике таким аналогом становится активный тип колебательных систем, который имеет в качестве источника колебаний внутренние силы. Ему противостоит пассивный тип колебательных систем, который приобретает движение только под воздействием внешних сил. Отсюда общенаучные параллели механики и психологии: активный тип колебательных систем есть субъект, пассивный – то, с чем взаимодействует субъект, т. е. объект, которым в ряде случаев может выступать другой человек, предельно внутренне пассивный. Итак, понятие «колебание» более чем сближает найденные эффекты с эффектами в естественных науках, чем противоречит им.

П. Н. Устин, Добро и зло в этической психологии личности, 2008

1. Аналитический. Цель применения этого метода – устанавливать зависимость между кинематическими и динамическими характеристиками жидкости. С этой целью пользуются уравнениями механики; в итоге получают уравнения движения и равновесия жидкости.

Гидравлика, -1

Оказывается, физики сами затрудняются ответить на такие «простые» вопросы, как «Что такое движение, скорость и время?». Для подтверждения приведу краткий анализ исследования восприятия времени и скорости, которое было проведено Ж. Пиаже по просьбе А. Эйнштейна. Очень знаменательна аргументация этой просьбы: «во-первых, в силу того, что в физике связь этих понятий образует порочный круг (скорость определяется временем и пространством, а время измеряется только при помощи скорости), и, во-вторых, в силу того, что в классической механике время является более непосредственным и элементарным понятием, чем скорость, тогда как в теории относительности время зависит от скорости» (Пиаже, 1966, с. 10).

В. И. Панов, Экопсихология. Парадигмальный поиск, 2014

В механике при изучении движения различных физических объектов используются следующие модельные представления: материальная точка, абсолютно твердое тело, система материальных точек или тел.

А. А. Кадочников, Один на один с врагом: русская школа рукопашного боя, -1

Конт считал, что социология должна рассматривать общество как некий обладающий собственной структурой организм, действующий в соответствии с жестокими законами, каждый элемент которого должен исследоваться с точки зрения полезности для общественного блага. В связи с этим всю социологию Конт разделял на социальную статику и социальную динамику и допускал применение законов механики к изучению общества и его основных элементов.

О. И. Фидорович, Социология. Шпаргалки, 2013

В качестве упругих свойств элементов рассматривается реакция этих элементов на прогиб и раскрутку, последние, как известно из теоретической механики, характеризуются модулем упругости Е и коэффициентом Пуассона М. Допуск на них определяется количеством уравнений, характеризующих систему.

М. А. Бабаев, Приборостроение, -1

Теоретическая механика – это наука о механическом движении твердых материальных тел и их взаимодействии. Механическое движение понимается как перемещение тел в пространстве и во времени по отношению к другим телам, в частности, к Земле.

Аурика Луковкина, Техническая механика. Шпаргалка, 2009

Анализ (от греч. análysis – разложение, расчленение), процедура мысленного, а часто также и реального расчленения предмета (явления, процесса), свойства предмета (предметов) или отношения между предметами на части (признаки, свойства, отношения); процедурой, обратной анализу, является синтез, с которым анализ часто сочетается в практической или познавательной деятельности. Аналитические методы настолько распространены в науке, что термин «анализ» часто служит синонимом исследования вообще как в естественных, так и в общественных науках (количественный и качественный анализ в химии, диагностический анализ в медицине, разложение сложных движений на составляющие в механике, функциональный анализ в социологии и т. д.).

С. Ю. Махов, Аналитика безопасности, 2013

Существующие детекторы уже вплотную подошли к интересной для астрофизиков области параметров. Каков же все-таки смысл в поиске гравитационных волн, для чего их можно «использовать»? Можно представить, что если бы журналисты спросили в свое время у создателей квантовой теории, какая в будущем будет польза от квантовой механики, то вряд ли они предвосхитили открытие транзисторов и оптических квантовых генераторов-лазеров. Но прошли десятилетия и появилась прикладная квантовая электроника, квантовая оптика и квантовая радиофизика. Очень трудно предсказать конкретные приложения фундаментальной теории, но ее будущий вклад в технику и инженерную физику несомненен.

О. О. Фейгин, Взрыв мироздания, 2016

Возникновение понятия о рефлексе есть результат внедрения в психофизиологию схем, сформировавшихся под воздействием взглядов оптики и механики. Распространение на динамичность организма физических категорий позволило осмыслить ее детерминистски, вывести ее из-под мотивированного влияния души как особой сущности.

Н. В. Анохина, История психологии. Шпаргалка, -1

Проникновение в механизмы мозга открывает широкие перспективы его использования и дает объяснение необычным проявлениям его работы. В клетках мозга существуют такие процессы, которые обеспечивают дистанционное взаимодействие между различными системами мозга. Эти процессы могут оказаться основой взаимодействия мозга с внешним миром и, в частности, с мозгом других людей. О реальности таких процессов говорят исследования, направленные на использование квантовой механики при анализе работы мозговых клеток и их систем: в мозге человека разыгрываются квантомеханические процессы. То есть можно утверждать, что высшие психические процессы человека имеют волновой характер.

Ксения Разумовская, Тайны мозга, 2013