Связанные понятия
Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.
Подробнее: Механическое движение
Мeханическая работа — это физическая величина — скалярная количественная мера действия силы (равнодействующей сил) на тело или сил на систему тел. Зависит от численной величины и направления силы (сил) и от перемещения тела (системы тел).
Си́ла ине́рции (также инерционная сила) — многозначное понятие, применяемое в механике по отношению к трём различным физическим величинам. Одна из них — «даламберова сила инерции» — вводится в инерциальных системах отсчёта для получения формальной возможности записи уравнений динамики в виде более простых уравнений статики. Другая — «эйлерова сила инерции» — используется при рассмотрении движения тел в неинерциальных системах отсчёта. Наконец, третья — «ньютонова сила инерции» — сила противодействия...
Ине́рция (от лат. inertia — бездеятельность, синоним: инертность) — свойство тела оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий, а также препятствовать изменению своей скорости (как по модулю, так и по направлению) при наличии внешних сил.
Эта статья о физическом понятии. О более общем значении термина, см. статью СкалярСкалярная величина (от лат. scalaris — ступенчатый) в физике — величина, каждое значение которой может быть выражено одним действительным числом. То есть скалярная величина определяется только значением, в отличие от вектора, который кроме значения имеет направление. К скалярным величинам относятся длина, площадь, время, температура и т. д.Скалярная величина, или скаляр согласно математическому энциклопедическому словарю...
Подробнее: Скалярная величина Упоминания в литературе
Движение в механическом мире было механическим перемещением материальных точек или абсолютно твердых тел. Сложные движения в механике описывались как сумма простых перемещений из одной точки пространства в другую. Для описания этих движений применялись открытые Ньютоном законы. Механика ввела в науку понятие массы и
силы , причем масса считалась для конкретного тела постоянной и выражала его инертность, а сила понималась как причина изменения механического движения и причина деформации. Любое движение согласно законам Ньютона можно было описать с точки зрения применения данной силы к некой массе. Позднее Декарт ввел понятие количества движения (произведения массы на скорость). Декарт воспринимал окружающий мир как математическую данность: материю он рассматривал как простую протяженность с геометрическими характеристиками, которая существует, поскольку существует движение. Декарту принадлежит формулировка физического понятия импульса силы и закона, который гласит, что импульс силы, равный произведению приложенной силы на время ее действия F · dt, дает постоянство количества движения m · V, то есть m · V = F · dt. В этом определении единственная, способная изменяться, величина – длительность (при неизменной массе, равномерных скорости и силе). Воспринимая материальный мир как математическую модель, Декарт разработал известную всем систему координат (X, Y, Z), которая получила его имя.
Исследование субатомного мира не закончилось открытием атомных ядер и электронов. Сначала атомная модель была расширена до трех «элементарных частиц» – протона, нейтрона и электрона. По мере совершенствования техники эксперимента и создания новых приборов число частиц продолжало расти, в настоящее время они исчисляются сотнями. В ходе экспериментов стало ясно, что завершенная теория субатомных явлений должна включать не только квантовую физику, но и теорию относительности, так как скорость частиц часто близка к скорости света. Согласно Эйнштейну, масса никак не связана с веществом, а является формой энергии; их соотношение выражено в его знаменитом уравнении: Е = мс2. Потрясающим следствием теории относительности явилось экспериментальное подтверждение того, что материальные частицы могут создаваться из чистой энергии и опять превращаться в чистую энергию при обратном процессе. Теория относительности коренным образом повлияла не только на концепцию частиц, но и на картину силовых взаимодействий между ними. Взаимное притяжение и отталкивание частиц при релятивистском описании рассматривается как обмен другими частицами. Следовательно, истоком
силы и материи теперь считаются динамические паттерны, называемые частицами. Известные в настоящее время частицы не могут подвергаться дальнейшему делению. В физике высоких энергий, где используются процессы столкновения, материя может делиться многократно, но не на более мелкие части; осколки являются частицами, созданными из энергии процесса столкновения. Субатомные частицы являются, таким образом, разрушимыми и неразрушимыми одновременно.
Теперь позвольте рассмотреть второй способ, каким можно ввести использование терминов «масса» и «вес». Он отталкивается от того же пункта, что и первый, – от количественного измерения понятия «
силы » при помощи пружинных весов. Далее «масса» вводится в виде того, что сегодня называется «гравитационной массой». Соответствующее описание сущности мира наделяет студентов понятием «гравитации» как универсальной силы притяжения между парами материальных тел, величина которого пропорциональна массе каждого. Восполняя отсутствующий аспект «массы», вес можно объяснить как относительное свойство, силу, являющуюся результатом гравитационного притяжения.
1. Прошло полстолетия со времени великого открытия Р. Майера. С тех пор общая физика неустанно работала как эмпирически, так и теоретически над формулировкой понятия «энергия» как такой величины, которая во всех явлениях природы составляет физическую реальность их. Физика XVII столетия, исходя из положений механики, вывела в виде постоянного фактора понятие массы из процессов движения. Математическое естествознание стремилось поэтому формулировать явления как величины, при помощи единиц пространства, времени и массы (сантиметр, грамм, секунда). Но чем более теплота, химизм, электричество, магнетизм, лучи всякого рода развивались в особые области со своими самостоятельными методами исследования, тем более искусственными стали казаться попытки сведения их специфических единиц к массе. Ибо величиной, при помощи которой устанавливается эквивалентность между действиями этих различных «
сил природы», является не масса, а энергия. По мере того как энергетика развивалась в самостоятельную общую теорию энергии1, значение массы падало и, наконец, свелось к отношению, имеющему значение только в механике. Наконец, В. Оствальд2сделал последний важный шаг, вполне определенно упразднив значение массы как третьей общей физической единицы и заменив ее единицей энергии. Место грамма занял эрг. Эрг есть двойное количество той энергии, которою обладает один грамм массы, двигаясь со скоростью одного сантиметра в секунду. Количество энергии, в миллион раз большее, называется мегаэрг.
Состояние покоя и инерционного движения периодически чередуется с состоянием активного возбуждения, связанного с безопорным вращением вокруг своей оси и орбитальным движением относительно источника излучения информации и энергии, при строгой ориентации своего пространственного положения. Физический смысл ускорения тела содержится в организованном росте массы и размеров тела. Первоначальное ускорение сменяется замедлением роста и его прекращением, что и отражено во втором законе Ньютона: ускорение пропорционально действующей
силе и обратно его массе. В механике берётся дискретный момент действия сил, но смысл самого закона остаётся. И, наконец, тело достигает своего полного совершенства, его рост и развитие прекращаются, поскольку оно стало полностью соответствовать внешнему информационному воздействию в зеркальном отражении. Этот момент соответствует третьему закону Ньютона в его современном чтении: сила действия равна силе противодействия – сигнал полностью восстановил свои силы.
Связанные понятия (продолжение)
Физическое тело (те́ло в физике или физический объект; англ. physical body) — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела. Широко используется в классической механике.
Зако́н сохране́ния эне́ргии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда закономерность, его можно именовать не законом, а принципом сохранения...
Абсолю́тно твёрдое те́ло — второй опорный объект механики наряду с материальной точкой. Механика абсолютно твёрдого тела полностью сводима к механике материальных точек (с наложенными связями), но имеет собственное содержание (полезные понятия и соотношения, которые могут быть сформулированы в рамках модели абсолютно твёрдого тела), представляющее большой теоретический и практический интерес.
Физическая система — объект физических исследований, такое множество взаимосвязанных элементов, отделённых от окружающей среды, что взаимодействует с ней, как целое. При этом под элементами следует понимать физические тела или другие физические системы. Взаимодействие физической системы с окружением, а также связь между отдельными составляющими физической системы реализуется с помощью фундаментальных физических взаимодействий (гравитация, электромагнитное взаимодействие, сильное взаимодействие, слабое...
Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) — закон, утверждающий, что векторная сумма импульсов всех тел системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, равна нулю.
Вре́мя — форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения. Одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах и самих процессов, изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором развиваются в теории относительности.
По́ле в физике — физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных). Другими словами, физическое поле представляется некоторой динамической физической величиной (называемой полевой переменной), определённой...
Физи́ческая величина ́ — измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления, общее в качественном отношении для класса материальных объектов или процессов, явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Физические величины имеют род, размер, единицу(измерения) и значение.
Механи́ческое равнове́сие — состояние механической системы, при котором сумма всех сил, действующих на каждую её частицу, равна нулю и сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно любой произвольно взятой оси вращения, также равна нулю.
В физике, при рассмотрении нескольких систем отсчёта (СО), возникает понятие сложного движения — когда материальная точка движется относительно какой-либо системы отсчёта, а та, в свою очередь, движется относительно другой системы отсчёта. При этом возникает вопрос о связи движений точки в этих двух системах отсчета (далее СО).
Подробнее: Сложное движение
Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, движущаяся с ускорением или поворачивающаяся относительно инерциальной. Второй закон Ньютона также не выполняется в неинерциальных системах отсчёта. Для того чтобы уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта по форме совпадало с уравнением второго закона Ньютона, дополнительно к «обычным» силам, действующим в инерциальных системах, вводят силы инерции.
Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, его вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «ньютоновой механикой».
Сплошна́я среда ́ — механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы. Её движение в пространстве, в отличие от других механических систем, описывается не координатами и скоростями отдельных частиц, а скалярным полем плотности и векторным полем скоростей. В зависимости от задач, к этим полям могут добавляться поля других физических величин (концентрация, температура, поляризованность и др.)
Поступа́тельное движе́ние — механическое движение системы точек (абсолютно твёрдого тела), при котором отрезок прямой, связывающий две любые точки этого тела, форма и размеры которого во время движения не меняются, остаётся параллельным своему положению в любой предыдущий момент времени. При поступательном движении все точки тела описывают одну и ту же траекторию (с точностью до постоянного смещения в пространстве) и в любой данный момент времени имеют одинаковые по направлению и абсолютной величине...
Моме́нт ине́рции — скалярная физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).
Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια — действие, деятельность, сила, мощь) — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.
Дина́мика (греч. δύναμις «сила, мощь») — раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, момент импульса, энергия.
Вну́тренняя эне́ргия — принятое в физике сплошных сред, термодинамике и статистической физике название для той части полной энергии термодинамической системы, которая не зависит от выбора системы отсчета и которая в рамках рассматриваемой проблемы может изменяться. То есть для равновесных процессов в системе отсчета, относительно которой центр масс рассматриваемого макроскопического объекта покоится, изменения полной и внутренней энергии всегда совпадают. Перечень составных частей полной энергии...
Зако́ны сохране́ния — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени. Являются наиболее общими законами в любой физической теории. Имеют большое эвристическое значение.
Сте́пени свобо́ды — характеристики движения механической системы. Число степеней свободы определяет минимальное количество независимых переменных (обобщённых координат), необходимых для полного описания состояния механической системы. Строгое теоретико-механическое определение: число степеней свободы механической системы есть размерность пространства её состояний с учётом наложенных связей.
Си́ла упру́гости — сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть его в исходное (начальное) состояние.
Центробе́жная си́ла — составляющая фиктивных сил инерции, которую вводят при переходе из инерциальной системы отсчёта в соответствующим образом вращающуюся неинерциальную. Это позволяет в полученной неинерциальной системе отсчёта продолжать применять законы Ньютона для расчёта ускорения тел через баланс сил.
Уравне́ние движе́ния (уравнения движения) — уравнение или система уравнений, задающие закон эволюции механической или динамической системы (например, поля) во времени и пространстве.
Ма́сса — скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света.
Враща́тельное движе́ние — вид механического движения. При вращательном движении материальная точка описывает окружность. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела все его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Ось вращения в данной системе отсчёта может быть как подвижной...
Тре́ние — процесс механического взаимодействия соприкасающихся тел при их относительном смещении в плоскости касания (внешнее трение) либо при относительном смещении параллельных слоёв жидкости, газа или деформируемого твёрдого тела (внутреннее трение, или вязкость). Далее в этой статье под трением понимается лишь внешнее трение. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.
Инвариа́нт в физике — физическая величина или соотношение, значение которого в некотором физическом процессе не изменяется с течением времени. Примеры: энергия, компоненты импульса и момента импульса в замкнутых системах.
Упругая деформация — деформация, исчезающая после прекращения действий на тело внешних сил. При этом тело принимает первоначальные размеры и форму.
Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение.
Одноро́дность простра́нства - одинаковость свойств пространства во всех его точках. Она означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки пространства равноправны. Все физические явления в одних и тех же условиях, но в различных местах пространства протекают одинаково.
Разме́рность физической величины — выражение, показывающее связь этой величины с основными величинами данной системы физических величин; записывается в виде произведения степеней сомножителей, соответствующих основным величинам, в котором численные коэффициенты опущены.
Механической связью называют ограничения, накладываемые на координаты и скорости механической системы, которые должны выполняться на любом её движении.
Подробнее: Механическая связь
Центростремительное ускорение — компонента ускорения точки, характеризующая быстроту изменения направления вектора скорости для траектории с кривизной (вторая компонента, тангенциальное ускорение, характеризует изменение модуля скорости). Направлено к центру кривизны траектории, чем и обусловлен термин. Термин «центростремительное ускорение» эквивалентен термину «нормальное ускорение». Ту составляющую суммы сил, которая обуславливает это ускорение, называют центростремительной силой.
Вес — сила, с которой тело действует на опору (или подвес, или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести.
Теоре́ма о сложе́нии скоросте́й — одна из теорем кинематики, связывает между собой скорости материальной точки в различных системах отсчёта. Утверждает, что при сложном движении материальной точки её абсолютная скорость равна сумме относительной и переносной скоростей.
Сила F, действующая на точку P, называется центральной с центром в точке O, если во всё время движения она действует вдоль линии, соединяющей точки O и P.
Магнитоста́тика — раздел классической электродинамики, изучающий взаимодействие постоянных токов посредством создаваемого ими постоянного магнитного поля и способы расчета магнитного поля в этом случае. Под случаем магнитостатики или приближением магнитостатики понимают выполнение этих условий (постоянства токов и полей — или достаточно медленное их изменение со временем), чтобы можно было пользоваться методами магнитостатики в качестве практически точных или хотя бы приближенных. Магнитостатика...
Враще́ние — круговое движение объекта. В плоскости объект вращается вокруг центра (или точки) вращения. В трёхмерном пространстве объект вращается вокруг линии, называемой осью. Если ось вращения расположена внутри тела, то говорят, что тело вращается само по себе или обладает спином, который имеет относительную скорость и может иметь момент импульса. Круговое движение относительно внешней точки, например, вращение Земли вокруг Солнца, называется орбитальным движением или, более точно, орбитальным...
Термодинамическая система — тело (совокупность тел), способное (способных) обмениваться с другими телами (между собой) энергией и (или) веществом; выделяемая (реально или мысленно) для изучения макроскопическая физическая система, состоящая из большого числа частиц и не требующая для своего описания привлечения микроскопических характеристик отдельных частиц, «часть Вселенной, которую мы выделяем для исследования». Единицей измерения числа частиц в термодинамической системе обычно служит число Авогадро...
Изотропность пространства означает, что в пространстве нет какого-то выделенного направления, относительно которого существует «особая» симметрия, все направления равноправны.
Релятивистская механика — раздел физики, рассматривающий законы механики (законы движения тел и частиц) при скоростях, сравнимых со скоростью света. При скоростях значительно меньших скорости света переходит в классическую (ньютоновскую) механику.
Ве́кторная величина ́ — физическая величина, являющаяся вектором (тензором ранга 1). Противопоставляется с одной стороны скалярным (тензорам ранга 0), с другой — тензорным величинам (строго говоря — тензорам ранга 2 и более). Также может противопоставляться тем или иным объектам совершенно другой математической природы.
Безма́ссовые части́цы (люксо́ны) — частицы, масса покоя которых равна нулю. Не имеют аналога в нерелятивистской механике.
Диссипа́ция энергии (лат. dissipatio «рассеяние») — переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т. п.) в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте — в теплоту. Системы, в которых энергия упорядоченного движения с течением времени убывает за счёт диссипации, переходя в другие виды энергии, например в теплоту или излучение, называются диссипативными. Для учёта процессов диссипации энергии в таких системах при определённых...
Упоминания в литературе (продолжение)
Физикам сейчас известны 3 основных типа взаимодействий: гравитационное (оно отвечает за движение материи в космосе, за притяжение тел к планетам и т. п.), сильное (отвечает за процессы в ядрах атомов), электрослабое (отвечает за электромагнетизм, например, свет и радиоволны, а в виде слабого взаимодействия за некоторые процессы на уровне ядра атома). В привычном нам мире все известное нам сущее пронизано взаимодействиями разной
силы и интенсивности. Однако любой акт взаимодействия может быть рассмотрен как акт передачи сигнала между объектами-участниками взаимодействия, сигнала разной степени силы. Между тем всякий сигнал, в свою очередь, может быть интерпретирован как некая информация. С другой стороны, всякий сигнал в известном нам мире возможен только потому, что порождающее его взаимодействие несет в себе энергию, а значит и связанную с ней массу. Эта масса может быть перенесена как непосредственно веществом (например, соударение бильярдных шаров), так и излучением. Излучение изымает долю массы у излучившего объекта и передает его принимающему (вспомним: E = mc2). Впрочем, на глубинном уровне (мы уже говорили об этом в первой книге серии) никакой твёрдой материи нет. Есть, условно говоря, локализованные поля – частицы и «растянутые» нелокализованные поля. Поэтому можно говорить о сигнале и взаимодействиях, как о переносе энергии посредством полей – по-разному конфигурированных Богом собственных энергий.
Последний пример, который мы дадим, близко сходен со вторым, но имеет особый интерес. Легкое тело, подвешенное на длинной тонкой нити и находящееся в равновесии, часто употребляется физиками для измерения слабых
сил , отклоняющих его от этого положения, то есть для измерения электрических, магнитных или гравитационных сил, прилагаемых так, чтобы повернуть его вокруг вертикальной оси (легкое тело должно быть, конечно, выбрано надлежащим образом для каждой специальной цели). Продолжающиеся попытки повысить точность этого весьма часто употребляемого приспособления «крутильных весов» столкнулись с любопытным пределом, который чрезвычайно интересен сам по себе. Выбирая все более и более легкие тела и более тонкую и длинную нить, чтобы сделать весы чувствительными ко все более слабым силам, достигли предела, когда подвешенное тело стало уже чувствительно к ударам теплового движения окружающих молекул и начало выполнять непрерывный неправильный «танец» вокруг своего равновесного положения, танец, весьма сходный с дрожанием капли во втором примере. Хотя это поведение не ставит еще абсолютного предела точности измерений, получаемых с помощью подобных весов, оно все-таки кладет практический предел. Неподдающийся контролю эффект теплового движения конкурирует с действием той силы, которая должна быть измерена, и лишает значения единичное наблюдаемое отклонение. Вы должны проделать свои наблюдения много раз, чтобы нейтрализовать эффект броуновского движения вашего инструмента. Этот пример, я думаю, является особенно иллюстративным, ибо наши органы чувств, в конце концов, представляют собой тоже род инструмента. Мы можем видеть, как бесполезны они были бы, если бы стали слишком чувствительны.
Сразу отметим два интересных момента в законе Кулона. Во-первых, по своей математической форме он повторяет закон всемирного тяготения Ньютона, если заменить в последнем массы на заряды, а постоянную Ньютона – на постоянную Кулона. И для этого сходства есть все причины. Согласно современной квантовой теории поля, и электрические и гравитационные поля возникают, когда физические тела обмениваются между собой лишенными массы покоя элементарными частицами-энергоносителями – фотонами или гравитонами соответственно (рис. 22). Таким образом, несмотря на кажущееся различие в природе гравитации и электричества, у этих двух
сил много общего.
Сегодня существует достаточно оснований считать, что регулирование нелокальной согласованности космического пространства обусловлено влиянием особых частиц квантов. Выявлено при экспериментах, что сверхмалые частицы могут проявляться как дискретная частица, обладающая массой, так и, как волновая энергия – свет или, как
сила . Одновременно связаны энергетическими полями некоторые кванты могут иметь физические свойства материи, другие могут обладать электромагнитными, волновыми или световыми свойствами. Но кванты обладают свойством, побывав, однажды в одинаковых условиях друг с другом, они остаются навсегда взаимосвязанными на больших расстояниях.
В рамках описанной схемы можно дать следующую интерпретацию процессов, протекающих в неживой природе. Тенденции к разрушению организации и развитию хаоса (повышению энтропии) препятствует ряд противоположных тенденций. Это прежде всего законы сохранения. Но не они одни препятствуют разрушению организации. Принцип минимума диссипации энергии не только отбирает из тех движений, которые допускаются законами физики (им не противоречат), наиболее «экономные», но и служит основой «метаболизма», то есть содействует процессу возникновения структур, способных концентрировать окружающую материальную субстанцию, понижая тем самым локальную энтропию. Так, в стохастической среде, способной порождать явления типа странного аттрактора, когда исходные малые различия состояний могут породить в последующем сколь угодно большие различия, в пространстве состояний возникают области, отвечающие локальным минимумам функционала, характеризующего рост энтропии. Эти области возможных состояний оказываются «областями притяжения» в
силу принципа минимума диссипации. И в них складываются условия для возникновения локальных структур, чья квазиустойчивость определяется их способностью использовать энергию и вещество из окружающего пространства. Указанные выше локальные минимумы и определяют те каналы эволюции, о которых уже шла речь в предыдущей главе.
Все материальные объекты обладают энергией. В том числе электромагнитные волны, то есть и свет. В современном представлении объекты, несущие энергию, искривляют пространство-время, что является одним из основных положений общей теории относительности Эйнштейна. В свою очередь, в искривленном пространстве-времени, в отличие от плоского, физические тела, на которые не действуют никакие другие
силы , двигаются неравномерно и непрямолинейно. Поэтому, например, луч света, проходящий мимо такого гравитирующего тела, как планета или звезда, претерпевает искривление, как изображено на рис. 1.
Энергия (др.-греч. ?ν?ργεια – действие, деятельность,
сила , мощь), по утверждению современной науки, – скалярная (не обладающая направлением) физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Считается, что если физическая система замкнутая, то ее энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой.
Пронизывающая Вселенную ритмическая согласованность – это вынужденная замена утраченного в результате Большого Взрыва холономного единства. Благодаря ритмическим скрепам всеобщей когеренции фрагментарность и автономность «разбегающихся» онтологий всегда оказывается относительной, неполной. Так, «реликтовая память» о холономном сингулярном состоянии, указывает на модус бытия, определяемый интегративноцентростремительной
силой . Говоря о центростремительности, я не имею в виду стремление к некоему центру, точно фиксированному во времени и пространстве. Речь идёт о присущей всем, какие ни есть во Вселенной, локальным образованиям интенции к центрообразованию, т. е. структурированию по принципу центр – периферия, где фокус интенциональных связей (центр) уравновешивает силы разбегания и бесконечного дробления (квантовая картина этих процессов будет вкратце представлена ниже).[38]Процесс фокусировки здесь может быть представлен как образование интерференционных узлов – точек «турбуленции», возникающих в результате столкновения и наложения волн с разными частотными ритмами и тем самым из интенционального «ничто» порождающих субстанциональное нечто. Образующиеся в таких точках «вихри», относительно устойчивые во времени (собственно, благодаря вихревому «торможению» интенциональных потоков в таких «точках турбулентности» и возникает само время), образуют интерференционный узор – точечный костяк глубинного уровня становящегося бытия.
Количество движения. В физике масса определяется как количество материи, из которой состоит предмет. Если предмет находится под воздействием
силы гравитации, то его массу можно заменить термином вес. Масса тела, кроме того, является мерой инерции предмета. Инерция означает способность предмета сопротивляться изменению движения. Чем тело массивнее, тем его инерция больше. Это важный момент для концепции силы в боевом выживании, поскольку того бойца, который обладает большей массой, много труднее остановить противнику меньшей массы.
Для исчерпывающего представления о деятельности по накоплению фактов в нормальной науке следует указать, как я думаю, еще на третий класс экспериментов и наблюдений. Он представляет эмпирическую работу, которая предпринимается для разработки парадигмальной теории в целях разрешения некоторых оставшихся неясностей и улучшения решения проблем, которые ранее были затронуты лишь поверхностно. Этот класс является наиболее важным из всех других, и описание его требует аналитического подхода. В более математизированных науках некоторые эксперименты, целью которых является разработка парадигмы, направлены на определение физических констант. Например, труд Ньютона указывал, что
сила притяжения между двумя единичными массами при расстоянии между ними, равном единице, должна быть одинаковой для всех видов материи в любом месте пространства. Но собственные проблемы, поставленные в книге Ньютона, могли быть разрешены даже без подсчета величины этого притяжения, то есть универсальной гравитационной постоянной, и никто в течение целого столетия после выхода в свет «Начал» не изобрел прибора, с помощью которого можно было бы определить эту величину.
Исследования процесса превращения теплоты в работу и обратно, осуществленные в XIX в. С. Кално, Р. Майером, Д. Джоулем, Г. Гемгольцем, Р. Клаузиусом, У. Томсоном (лордом Кельвином), привели к выводам, о которых Р. Майер писал: «Движение, теплота… электричество представляют собой явления, которые измеряются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам»[3]. Г. Гемгольц обобщает это утверждение Р. Майера в вывод: «Сумма существующих в природе напряженных и живых
сил постоянна»[4]. Уильям Томсон уточнил понятия «напряженные и живые силы» до понятий потенциальной и кинетической энергии, определив энергию как способность совершать работу. Р. Клаузиус обобщил эти идеи в формулировке: «Энергия мира постоянна». Так совместными усилиями сообщества физиков был сформулирован фундаментальный для всего физического знания закон сохранения и превращения энергии.
И, следовательно, ньютоновское описание движения частиц в микромире становится невозможным. По этой причине пришлось отказаться от понятия «
силы » как мерила взаимодействия. Какие уж тут «силы», если взаимодействующие частицы не связаны между собой силовыми связями, а просто обмениваются фотонами, примерно как баскетболисты мячом на площадке, которую не могут покинуть, пока идет игра (своеобразное взаимное притяжение).
Наша уверенность в существовании начальных условий С основана либо на данных, полученных путем наблюдения, либо менее непосредственно – на предположении, что возникновение С само по себе обладает большой предварительной вероятностью и объяснительной
силой . Именно основание второго вида заставляет нас предположить существование таких ненаблюдаемых сущностей, как очень отдаленные от нас планеты. Мы наблюдаем, как далекая звезда движется по определенной траектории, и можем объяснить это, предположив, что близко от нее находится большая планета, которая, в соответствии с законами Ньютона, влияет своим притяжением на траекторию ее движения. Если мы предполагаем, что законы Ньютона действуют (для чего существует множество оснований, о которых я скажу чуть ниже в примечании), описывая движение звезды, мы можем просто предположить, что существует по крайней мере одно ненаблюдаемое тело, которое влияет на эту звезду посредством гравитационной силы. В противном случае такое движение было бы невозможно5. Очевидно, что проще предположить, что существует только одно такое тело, и потому это предположение обладает максимальной предварительной вероятностью и объяснительной силой.
Думаю, что в символическом контексте повествования полезно обратить внимание на следующий момент. На микрокосмическом уровне физической реальности гравитационные аспекты «любви» носят завуалированный (тайный) характер. Проявления гравитационных
сил при взаимодействии элементарных частиц оказываются потрясающе «тонкими» и неуловимыми. Например, силы электрической природы кулоновского отталкивания («ненависти») между двумя «однополыми» электронами оказываются примерно в миллион миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов раз (1 с сорока двумя нулями) большими сил их взаимного гравитационного притяжения (противоположно направленных сил «любви») по причине незначительной массы этих частиц. Чтобы лучше прочувствовать этот важный для нас момент, разберём один известный физический пример.
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.
Далее, привычные способы мышления порождают еще такой вопрос: можно ли говорить вообще о «расхождении» комплексов и без того совершенно различных? Могут ли еще возрастать такие, напр., различия, какие имеются, положим, между двумя химическими элементами? И если атомы водорода и кислорода, соединенные в частице воды, будут разлучены
силою гальванического тока, поведет ли это к их «расхождению» по свойствам, к увеличению разницы между ними, – не останется ли она, скорее, тою же разницею двух элементов, какая была до этого?
Китайцы называют их «инь» (сила земли, направленная вверх) и «ян» (сила неба, направленная вниз). Недавние исследования в области физики показали, что любая материя в своей основе состоит из энергии, направление которой задают четыре
силы : 1) гравитация – сила притяжения массы к Земле; 2) гео– и электромагнитная сила, которая вызвана вращением планеты вокруг своей оси и инициирует движение масс от Земли; 3) сильное взаимодействие, благодаря которому материя может соединяться; 4) слабое взаимодействие – участвует в распаде материи.
А во-вторых, трудность понимания вызывалась сравнительной сложностью человека. Даже противоречивостью. Ибо его энергопреобразующая мощь связана с его огромной энергетической автономией в окружающей среде. И огромным адаптационным и мотивационным ресурсом его психики. Таким образом, каждый отдельный человек в каждый отдельный момент времени может делать что угодно, в том числе поступать вопреки общему движению Истории. На произвольно малых отрезках времени произвольно малая единица движущей
силы может двигаться в любом направлении без исключения. Это следствие закона автономии монад в системе. Но – суммирующее действие монад в системе всегда соответствует движению системы и суть само это движение.
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).
Необязательно знать уравнения Максвелла, чтобы понять, что имеет в виду Эддингтон (просто для вашего сведения – эти уравнения описывают природу света, электричества и магнетизма). Основная идея заключается в том, что второй закон термодинамики математически описывает рассеивание энергии в окружающее пространство в любой системе. Этот закон имеет фундаментальное значение для функционирования всего мира природы. Поскольку энергия непрерывно рассеивается, любой процесс постепенно будет сводиться на нет, и так до полной его остановки. Вероятно, теперь вы понимаете, почему креационисты утверждают, что второй закон не дает эволюции никаких шансов на усложнение форм жизни. Разве живая система могла бы оставаться системой, если бы все ее движущие
силы постоянно рассеивались и растворялись в безбрежном сумраке Вселенной?
И массовые, и поверхностные
силы могут быть внешними, которые действуют извне и приложены к какой-то частице или каждому элементу жидкости; внутренними, которые являются парными и их сумма равна нулю.
Как же отвечает на него современная наука? Когда протозвезда сожмется до таких размеров, что температура в ее недрах станет достаточно высокой и пойдут ядерные реакции, она перестанет сжиматься и будет долгое время находиться в равновесном состоянии. Это равновесие осуществляется в каждом элементе ее объема под действием двух равных и противоположно направленных
сил : гравитации и разности газового давления. Первая сила стремится сжать звезду, вторая – расширить.
Закон сохранения момента импульса. Если суммарный момент всех внешних
сил , действующих на тело, равен нулю, то момент импульса этого тела остается постоянным. Этот закон справедлив не только для абсолютно твердого тела. Так, для системы, состоящей из N тел, вращающихся вокруг общей оси, закон сохранения момента импульса можно записать в форме:
Такое поведение Вселенной можно было предсказать на основе ньютоновской теории гравитации в XIX или XVIII столетиях и даже в конце XVII века. Но вера в стационарность Вселенной была столь сильна, что эта концепция просуществовала до начала XX века. Даже Эйнштейн, когда сформулировал общую теорию относительности в 1915 г., был уверен в том, что Вселенная должна быть стационарной. Поэтому он модифицировал свою теорию, введя в уравнения так называемую космологическую постоянную. Это была новая
сила «антигравитации», которая, в отличие от других сил, не имела конкретного источника, но была встроена в саму ткань пространства-времени. Эта космологическая постоянная наделяла пространство-время внутренней тенденцией к расширению и позволяла уравновесить взаимное притяжение всей материи во Вселенной и сделать возможным существование стационарной Вселенной.