Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Значение теории А.Вейника для проблемы систематизации величин

СОДЕРЖАНИЕ.
1. А.Вейник − основатель энергодинамики.
2. А.Вейник − создатель учения о формах движения.
3. Основа систематизации величин – обобщенное уравнение состояния А.Вейника.
4. А.Вейник возродил тепловую форму движения.
5. Трудная судьба А.Вейника и его научных идей.
6. Отмечаемые недостатки идей А.Вейника.
7. О применения идей А.Вейника в метрологии.
8. Общие выводы о теории А.Вейника.

Имя А.Вейника уже полвека вызывает самые различные комментарии и отзывы со стороны людей науки. В большом количестве его смелых научных идей много такого, что не воспринимается многими современной учеными. Однако, когда читаешь отрицательные и даже осмеивающие А.Вейника отзывы, возникает ощущение, что его критики выискивают и цитируют только неудачные его высказывания, к тому же, вырванные из контекста, не замечая или не желая замечать чрезвычайно ценные научные идеи, ряд из которых подтвержден экспериментально.

Далее мы выскажем свое мнение относительно того, какое влияние оказали идеи А.Вейника на решение рассматриваемой на данном сайте проблемы обобщения и систематизации физических величин.

1. А.Вейник − основатель энергодинамики.

А.Вейник разработал в трудах 1956 – 1968 г.г. теорию, названную им “Общей теорией” и опубликованную в завершенном виде в монографии “Термодинамика” (1968). После опубликования ее третьего издания по указанию АН СССР его монографию запретили к применению в качестве учебника, основной тираж книги сожгли, а имеющиеся в различных библиотеках экземпляры потребовали переместить в запасники. И только в 1991 г., когда повеяло свободомыслием, А.Вейнику удалось издать за свой счет новую монографию “Термодинамика реальных процессов” с переосмысленной и усовершенствованной Общей теорией. В ней А.Вейник показывает, что многие основные законы классической физики являются частными случаями предложенного им основного постулата, состоящего, в свою очередь, из пяти постулатов.

Полвека исследований различных ученых в области систематизации физических закономерностей и физических величин, как правило, не знакомых с трудами А.Вейника, показали, что они приходят к тем же результатам, к которым пришел ранее А.Вейник, и это обстоятельство служит косвенным доказательством верности его Общей теории. С точки зрения систематизации физических величин наиболее важно то, что его “Общая теория“ дает теоретическое обоснование обобщенного уравнения состояния в его наиболее общей форме записи, из которого вытекает закон сохранения энергии.

Поскольку А.Вейник базировался на законе сохранения энергии, он предложил всю совокупность наук, базирующихся на применении этого закона, назвать энергодинамикой. Он высказал мнение о том, что физика, химия, биология и другие естественные науки являются составными частями энергодинамики. Именно А.Вейник четко обозначил наличие многоуровневости в физике, о чем заговорили в полный голос лишь в конце ХХ века, когда возникло новое научное направление, называемое уровневой физикой. Он, в частности, ввел классификацию систем по признаку уровня структуры материи, на котором они исследуются, рассматривая отдельно поведение систем в субмикромире, микромире, макромире и субмакромире.

2. А.Вейник − создатель учения о формах движения.

А.Вейник создал учение о существовании элементарных форм движения, понятие о которых положено в основу его “Общей теории”. Процитируем главный постулат этой теории: “Для каждой элементарной формы движения материи существует (и может быть найден) характерный параметр (выделено нами, И.К.), который с качественной и количественной стороны однозначно определяет эту форму движения, а, следовательно, и все (макроскопические и микроскопические) свойства (состояния) материи в той мере, в какой они связаны с этой формой движения”. Этот параметр назван А.Вейником обобщенным зарядом с указанием на то, что в науке его называют также координатой состояния.

Этот главный постулат является, по сути дела, распространением на все разделы физики принципа виртуальной работы в механике, сформулированным без доказательства швейцарским механиком Д.Бернулли в начале XVIII века, а затем четко изложенным и доказанным в 1788 г. французским физиком Ж.Лагранжем. Этот принцип и до сих пор успешно применяют для практических расчетов в механике. А первым распространил этот принцип на немеханические формы движения в 1838-1842 г.г. русский физик М.Остроградский. Только в этом принципе не говорится о формах движения.

А.Вейник высказал утверждение, что число форм движения в произвольно взятой физической системе неограниченно. А если оно и ограничивается, то только априорно. Количество форм движения в системе равно количеству внутренних степеней свободы системы.

3. Основа систематизации величин – обобщенное уравнение состояния А.Вейника.

С точки зрения метрологии особенное значение имеет то, что основной физической величиной в “Общей теории“ А.Вейника является энергия. Это мнение высказывал еще в начале ХХ века французский физик А.Пуанкаре. Тогда же единица энергии заменила единицу массы в естественной системе единиц М.Планка. Всю свою “Общую теорию” А.Вейник построил на этом. И этот шаг в решении проблемы обобщения и систематизации физических величин оказывается революционным, предсказывающим, в том числе, и последующие варианты решения проблемы другими авторами. К большому сожалению, проблема замены массы в качестве основной физической величины энергией сознательно отвергается до сих пор практической метрологией.

В основу систематизации форм движения А.Вейник (1968) положил калорическое уравнение состояния (приводится в символике автора с добавлением знака суммы):

dU = i (∂U/∂Ei )Ein dEi , ( 1 )

где dU – элементарное приращение внутренней энергии системы; dEi – элементарное приращение координаты состояния i-ой формы движения; i – количество форм движения, в которых происходят приращения заряда при изменении внутренней энергии; ∂U/∂Ei – частная производная от приращения внутренней энергии системы при неизменности (инвариантности) зарядов остальных форм движения, что указывает нижний индекс Ein (потенциал формы движения). Очень важно то, что уравнение состояния (1) у А.Вейника связывает между собой приращения физических величин, а не их абсолютные значения.

Если иметь в виду, что заряд А.Вейника аналогичен по содержанию обобщенной координате состояния Ж.Лагранжа, то можно сделать вывод о том, что “Общая теория“ А.Вейника подтвердила распространение принципа виртуальной работы на любую форму движения в любом разделе физики.

4. А.Вейник возродил тепловую форму движения.

А.Вейник (1968) ввел понятие “термический заряд”, благодаря чему стало возможным включить в процесс систематизации физических величин тепловую форму движения и отказаться от терминологии, присущей теории теплорода. Это позволило ему модифицировать закон теплопроводности Фурье, предложить изменение единиц измерений теплоёмкости, термического сопротивления и показать на многочисленных примерах, что все эти нововведения приводят к естественной и понятной трактовке целого ряда явлений в термодинамике. А.Вейник резко выступил против той роли, какую играет в современной термодинамике понятие “энтропия“, что, по его мнению, тормозит развитие не только термодинамики, но и всей физики.

А.Вейник отделил упорядоченную тепловую форму движения, являющуюся такой же элементарной формой движения, как и все прочие (как механическая, гидравлическая, электрическая и т.д.), от неупорядоченной тепловой формы движения диссипации, в которую переходят все формы движения в реальных необратимых процессах вследствие наличия сопротивления трения.

Не встретив понимания своих основных идей в области термодинамики, в частности, по отношению к термину “термический заряд“, А.Вейник (1991) сменил терминологию. “...чтобы подчеркнуть специальный физический смысл, вкладываемый Общей теорией в термические явления, я предлагаю принять для них новое наименование вермические явления. Оно происходит от немецкого слова die Waеrme - теплота, тепло, жар“. Однако у автора данного сайта сложилось впечатление, что этот шаг не помог, а лишь усложнил ситуацию.

Безусловно революционной с точки зрения метрологии является модификация А.Вейником закона Фурье в теории теплопередачи. Она позволила заново пересмотреть всю метрологию тепловой формы движения (И.Коган, 1998, 2012, 2015, Д.Ермолаев, 2004, 2008). Было бы справедливо, если бы единицу теплового заряда, введенного в термодинамику А.Вейником под названием термон, назвали бы со временем его именем.

5. Трудная судьба А.Вейника и его научных идей.

Трудно даже перечислить то количество новых плодотворных идей, которые предложил внести этот ученый в современную физику и которые еще ждут своего признания и использования. К сожалению, по поводу оригинальных работ А.Вейника в СССР с 1969 по 1983 г.г. велась оживленная дискуссия, но примерно в том же стиле, в каком она велась в тот же период в советской науке вокруг генетики и кибернетики. Это была скорее не дискуссия, а травля ученого. На основании вырванных из контекста цитат, никак не увязанных с предыдущими идеями автора, к А.Вейнику надолго приклеили ярлык лжеученого. Например, М.Волькенштейн (1975) приводит цитату из первой страницы введения в книге А.Вейника (1968), как бы не замечая последующие пять страниц, на которых всё разъясняется.

Подобная травля привела к остракизму по отношению к А.Вейнику со стороны официальных академических кругов примерно на 15 лет, в течение которых он практически не имел возможности публиковать свои научные труды, а точнее, публиковался в Самиздате. К тем же трудам, что уже были опубликованы, доступ был закрыт для массового читателя, его книги осели в запасниках библиотек, и были даже случаи их публичного сожжения. И это оказалось одной из причин того, что сейчас появляются новые исследования, авторы которых высказывают идеи, аналогичные идеям А.Вейника, но не ссылаются на него, поскольку попросту ничего о них не знают. А те, кто знает, не всегда бывают объективны. Например, В.Эткин (2008) указывает, что для теории А.Вейника “характерен отказ от чисто термодинамического (основанного только на опытных фактах и их следствиях) построения теории необратимых процессов, что лишает эту теорию основного достоинства классического термодинамического метода - непреложной справедливости его следствий“. Однако, в работах А.Вейника описаны результаты многочисленных экспериментов, подтверждающих его теорию и никем не опровергнутых.

За последние 25 лет появилось много статей, как осуждающих, так и поддерживающих многочисленные идеи этого безусловно выдающегося ученого, с которыми можно ознакомиться на сайте http://www.veinik.ru/. И этот факт подтверждает значимость его творчества.

6. Отмечаемые недостатки идей А.Вейника.

В работах А.Вейника действительно много необычных высказываний и спорных моментов, особенно в тех, которые появились в последние годы его жизни (конец ХХ века). Много споров вызывает его идея о том, что время является координатой состояния в введенной им хрональной форме движения. Переход А.Вейника в конце жизни в религию и его активность на этом поприще плохо вяжутся у многих с образом ученого-физика.

Монографии А.Вейника при всей логической стройности его “Общей теории“ не обладают высокой степенью наглядности и доступности, которая характерна, например, для монографий одного из создателей и популяризатора теории физических аналогий Г.Ольсона, особенно для людей, воспитанных на иных традициях. Да и название его основной монографии “Термодинамика“, возможно, ограничило круг интересующихся специалистами по термодинамике, хотя речь в монографии шла обо всей физике и даже шире. А.Вейник ввел в термодинамику совершенно новую терминологию, которая не способствует популяризации его идей.

7. О применения идей А.Вейника в метрологии.

Для применения “Общей теории“ А.Вейника в метрологии с целью систематизации физических величин его калорическое уравнение состояния должно быть дополнено обобщенным уравнением динамики. Такое дополнение привело И.Когана (1998) и Д.Ермолаева (2004) к созданию систем физических величин, независимых от существующих систем единиц.

Для метрологии важно раздельно систематизировать две такие важные, но разные модели, как физическая система и физическое поле. Физическое поле характеризуется зарядом, а физическая система характеризуется координатой состояния. Поэтому такие понятия, как координата состояния и заряд, не являются синонимами. А у А.Вейника понятие "заряд" применяется взамен понятия "координата состояния". Методологически неверно также ставить на первый план форму движения, а на второй − координату состояния, ибо именно выбор координаты состояния определяет форму движения, а не наоборот.

Приходилось также слышать, что признание А.Вейником энергии в качестве одной из основных физических величин непрактично, так как невозможно создать измерительный эталон единицы энергии. Но при систематизации физических величин нет необходимости опираться на измерительные эталоны, тем более в настоящее время при переопределении единиц по фундаментальным физическим константам. При систематизации физических величин энергия должна быть принята в качестве основной величины, что и показано впоследствии в работах И.Когана (1993, 1998, 2006, 2015), Д.Конторова (1999) и Д.Ермолаева (2004, 2008).

8. Общие выводы о теории А.Вейника.

Главный вывод сделан самим А.Вейником в его монографии 1991 г. (с. 76). В приведенной ниже цитате ОТ − “Общая теория“, ОТС это “Общая теория систем“, под теорией подобия (и размерностей) следует следует понимать теорию физических аналогий.

"Основное содержание ОТ составляет специфический универсальный метод, одновременно сочетающий в себе обобщенный подход, который оперирует количественными мерами одинаковой размерности, и конкретный подход, оперирующий величинами неодинаковой размерности, но которые либо прямо соответствуют, либо в определенной комбинации приводятся к размерностям обобщенного подхода. Благодаря такой постановке вопроса идея единства природы и её законов получает конкретное количественное выражение, в равной степени справедливое для самых различных дисциплин, которые ранее рассматривались независимо друг от друга. Здесь уместно подчеркнуть принципиальную разницу, существующую между ОТ (и ОТС) и известной теорией подобия (и размерностей). Первые пекутся главным образом о выявлении наиболее общих, глубинных законов природы, а вторые занимаются в основном формальным обобщенным представлением имеющихся закономерностей."

Отдельные отмечаемые выше недостатки “Общей теории“ А.Вейника не должны мешать осмыслению многих его оригинальных научных идей. Приведенные различными авторами недостатки в работах А.Вейника (недостатки, разумеется, по мнению этих авторов) не должны являться поводом для того, чтобы “вместе с водой выплескивать из ванны ребенка”, как это пыталась делать официальная советская наука. Автор данного сайта считает, что многие идеи А.Вейника, и, особенно, идеи, помогающие решить проблему обобщения и систематизации физических величин, просто значительно опередили свое время. С точки зрения решения этой проблемы главной заслугой А.Вейника является то, что он показал вариант обобщения определяющих уравнений физики. Размерности же физических величин вытекают из их определяющих уравнений. Поэтому “Общая теория“ А.Вейника стала одним из главных научных обоснований для решения проблемы обобщения и систематизации физических величин.

Именно А.Вейник привел убедительные доказательства того, что методы, положенные им в основу систематизации определяющих уравнений физики, имеют под собой глубокие общенаучные основы, что они не только формализуют законы материального мира, но могут дать и весомый выход на практику. Последнее, к слову, было доказано им и его учениками путем проведения многочисленных экспериментов, не опровергаемых, к слову, его критиками.

Литература

1.Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.
2. Вейник А.И. 1991, Термодинамика реальных процессов. – Минск: «Навука i технiка», 576 с. (см. также http://www.veinik.ru/lib/books/1/4.html)
3. Волькенштейн М.В., 1975, Трактат о лженауке. – “Химия и жизнь”, 10.
4. Ермолаев Д.С., 2004, Обобщенные законы физики применительно к теплофизике. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7442.html
5. Ермолаев Д.С., 2008, Тепловой заряд и обобщение теплофизики. -М: «Компания Спутник+», Актуальные проблемы современной науки, №4(43), с.89, (см. также http://icreator.ru/physics/tz0807.htm)
6. Коган И.Ш., 1993, Основы техники. Киров, КГПИ, 231 с.
7. Коган И.Ш., 1998, О возможном принципе систематизации физических величин. – “Законодательная и прикладная метрология”, 5, с.с. 30-43.
8. Коган И.Ш., 2006, Обобщение и систематизация физических величин и понятий. – Хайфа, Изд. Рассвет, 207 с.
9. Коган И.Ш., 2012, Метрология тепловой формы движения. – “Законодательная и прикладная метрология”, 2, с.с. 45-53.
10. Коган И.Ш., 2015, Альтернативный путь к Новой СИ (Часть 2. О необходимости изменения набора основных величин). – “Законодательная и прикладная метрология“, 2, с.с. 34-48
11. Коган И.Ш., 2015, Альтернативный путь к Новой СИ (Часть 3. Кельвин - вариант единицы количества объектов). – Законодательная и прикладная метрология, 3, с.с. 45-56
12. Конторов Д.С., Михайлов Н.В., Саврасов Ю.С., 1999, Основы физической экономики. (Физические аналогии и модели в экономике.) – М.: Радио и связь, 184 с.
13. Эткин В.А., 2008, Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). – СПб.: Наука, 409 с.


© И. Коган Дата первой публикации 12.02.2008
Дата последнего обновления 26.03.2015

Оглавление Предыдущая Следующая