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.

Условие отсутствия абстракций в физике при систематизации величин

АННОТАЦИЯ. Поддаются систематизации прежде всего физические величины, входящие в закономерности, в которых отсутствуют абстракции. Приведены наиболее часто применяемые абстракции в физике (прямолинейная форма движения, материальная точка, твердое тело, несжимаемая жидкость, равновесный процесс, вектор силы, мгновенная скорость, эквивалентность гравитационной и инертной массы).

В чем состоит условие отсутствия абстракций.

Условие отсутствия абстракций (условие реальности) отделяет формальный подход, присущий математике, от рационального подхода, учитывающего реальное физическое содержание явлений. Поэтому содержание условия реальности конкретно: систематизации поддаются те физические величины и понятия, которые не искажают реальное физическое содержание явлений. Мы полагаем, что под этим условием при систематизации физических величин следует подразумевать не только внутреннюю непротиворечивость, но и ограничение учета при систематизации физических величин математических абстракций, вводимых в физику. Впервые нечто подобное под названием “критерий корректности“ ввел в свою “Общую теорию“ А.Вейник (1980), подразумевая под ним внутреннюю непротиворечивость теории.

Выполнение этого условия не означает отказ от применения математических абстракций вообще. Математические абстракции позволяют решить множество практических задач, не требующих, однако, учета всех обстоятельств. Но составлению непротиворечивых систем физических величин они препятствуют. О том, что при математизации физики существует опасность отхода от реального физического содержания, свидетельствует, например, введение принципа физичности в такое научное направление, как системотехника. Принцип физичности сформулирован у А.Вейника так: "Всякой системе (независимо от ее природы) присущи физические законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование. Никаких других законов (кроме физических) для объяснения действия систем любой природы (в том числе живых) не требуется." Соблюдение условия реальности соответствует соблюдению принципа физичности.

Сами математические абстракции вводятся в физику несколькими путями. Можно выделить два пути:
1. формализм, вносимый в физику математикой,
2. несовершенство теоретической метрологии.

Более опасен первый путь. Убедительно сказано об этом в работе О.Репченко (2006): "В современной физике почти все ключевые концепции и теории так или иначе оказываются перегруженными математикой и в конце концов "тонут" в ней. Нередко суть этих теорий совсем отрывается от физической реальности и сводится к математическим манипуляциям." О.Репченко (2005) положил условие реальности в основу развиваемой им направления, названного полевой физикой.

Наиболее часто встречающиеся абстракции в физике

1. Прямолинейная траектория движения тела. Прямолинейным является только кратчайшее расстояние между двумя точками. А прямолинейная траектория движения тела является частным случаем траектории движения по дуге окружности, центр которой удален на достаточно большое расстояние. Правда, В.Коновалов (2006) считает, что исходным видом движения является движение по винтовой спирали с прямолинейной осью. Но как тогда расценивать движение по спирали по поверхности тора, у которого не прямая, а круговая ось симметрии?

В статье об орбитальной форме движения приведено уравнение для определения элементарного пути, пройденного по орбите, ds = R>dφ, где R – радиус-вектор соприкасающейся с орбитой окружности, а dφ – угловое перемещение центра масс движущегося по орбите тела. При R → ∞ и dφ → 0 орбитальное перемещение ds становится неопределенностью типа ∞·0. В этом случае формально ничто не мешает говорить о прямолинейной траектории и пренебречь угловым перемещением радиус-вектора. Вращательная форма движения является составной частью орбитальной формы движения. Упорное стремление ряда физиков и метрологов ограничить применение единицы углового перемещения (радиан) только рамками угловой скорости и углового ускорения вызывает недоумение.

2. Материальная точка. Это понятие применяется к телу, у которого пространственные размеры условно сведены к нулю. Последнее означает, что при движении материальной точки не может возникнуть внешнее сопротивление трения, лишаются смысла рассуждения о жесткости и о деформировании, о собственном вращении тела. Всё это резко сокращает возможности систематизации физических величин. К сожалению, такой фундаментальный закон, как второй закон Ньютона, относят именно к понятию “материальная точка“. В статье, поясняющей обобщение второго закона Ньютона, понятие “материальная точка“ не фигурирует. Заметим, что в физике имеется понятие, которое может в отдельных случаях заменить материальную точку. Это “физически бесконечно малый объем“, но это понятие применяют лишь в тех случаях, когда не хотят, чтобы проявилась дискретность вещества.

3. Твердое тело. Применение этого понятия лишает движущееся тело возможности деформироваться. СТО А.Эйнштейна в начале ХХ века объяснила сокращение размеров движущихся тел при скоростях, близких к скорости света, с помощью введения понятий внешнего наблюдателя, относительности времени и четырехмерного пространства-времени. Теория единого поля С.Кадырова (2001), предложенная в конце ХХ века, объясняет тот же эффект деформацией тела при увеличении скорости до значений, близких к скорости света. Согласно теории С.Кадырова применение понятия “твердое тело“ допустимо только при скоростях, рассматриваемых в классической физике.

При достаточно малых размерах тела применяют понятие “частица“. Но частица – это тоже материальный объект, имеющий свои размеры. В понятии “элементарная частица“ слово “элементарная“ означает, что частица имеет очень малые размеры. С точки зрения макромира это действительно элементарная частица, но в микромире эти элементарные частицы могут отличаться друг от друга по размерам на несколько порядков.

4. Равновесный процесс. Его отсутствие исчерпывающе обосновал В.Эткин (2008): “Переход к рассмотрению реальных процессов требует также отказа от идеализации процессов, заключенной в понятиях «квазистатический», «обратимый», «равновесный» и т.п. процесс. Понятие «процесс» как последовательность изменений состояния объекта исследования и понятие «равновесие» как состояние, характеризующееся прекращением каких бы то ни было макропроцессов, являются взаимоисключающими. Устранение этого противоречия требует признания того, что любой нестатический (протекающий с конечной скоростью) процесс связан с нарушением равновесия и потому необратим.

5. Вектор силы. В математике под вектором понимают направленный отрезок, у которого указаны точка приложения и размер. Если иметь в виду такое определение, то в природе вообще нет векторов, так как отрезок не является физической величиной. В природе имеются физические величины, характеризуемые направлением и именуемые векторными величинами. Но тогда непонятно, почему такие величины, как расход жидкости и электрический ток, не считаются в современной физике векторными величинами. Это недоразумение разъяснено в статьях об условии направленности и об “электрическом токе“.

Представление силы в виде вектора, приложенного в точке, также абстрактно. В реальности имеется интегральная сумма произведений сил на площадь поверхности, на которую действуют эти силы. Отказ от применения при систематизации физических величин понятия “материальная точка“ приводит к необходимости пересмотра определения “силы“. Силу можно определить, как частную производную по площади от давления. При таком определении силы отпадает необходимость в понятии “точка приложения силы“.

6. Несжимаемая жидкость. Практическое применение понятия “несжимаемая жидкость“ обширно, но при систематизации физических величин допущение недеформируемости и отсутствия диссипации накладывает серьезные ограничения на возможность обобщения, особенно когда это касается явлений переноса в жидкостях и процессов распространения волн в жидкостях.

7. Мгновенная скорость. Понятие “скорость“ подчиняется соотношению неопределенностей. Об этом убедительно говорится в работе В.Пакулина (2004): “Утверждают, что соотношение неопределенностей — только для микромира. Но даже при малых скоростях в каждый данный момент времени тело находится и не находится в данной точке и правильно говорить об интервале Δх, в котором находится тело… Чтобы определить скорость тела, надо наблюдать за его движением на расстоянии Δs за промежуток времени Δt.“ Мгновенной скоростью изменения величины называют отношение бесконечно малых величин, стремящихся к нулю. Но нулем они стать не могут, ибо тогда скорость невозможно будет измерить. Говорить о скорости в данное мгновение бессмысленно, ибо объект должен пройти пусть и бесконечно малый, но путь за какой-то промежуток времени, в течение которого можно было бы замерить пройденный путь.

8. Мощность, плотность, частота. Всё, что говорилось о мгновенной скорости, можно применить и к этим физическим величинам, определяемым в виде производных по времени, по расстоянию, по площади, по объёму. Конечно, без применения этих величин физика немыслима, но четкое понимание того, что эти величины являются не более чем удобными математическими абстракциями, должно быть заложено в сознание обучающихся с самого первого момента их применения.

9. Принцип эквивалентности гравитационной и инертной масс. Справедливость этого принципа ограничена макромиром. Поэтому эксперименты, проведенные в земных условиях, и свидетельствуют с высокой точностью о его справедливости. Имеются свидетельства, как теоретические, так и экспериментальные, о том, что применимость этого принципа в микромире не оправдана. Имется веские доказательства того, что понятие “инертная масса“ следует вообще изъять из физики и любую массу считать гравитационной, что подробно освещается в статье, посвященной понятию масса.

10. Все системы единиц условны. Современная метрология сосредоточилась на совершенствовании различных аспектов систем единиц и, прежде всего, СИ. Эта система единиц настолько вошла в жизнь, что при разговоре с физиком или инженером о систематизации физических величин первым вопросом во многих случаях бывает следующий: “А разве они не систематизированы?“. И удивляются, услышав отрицательный ответ. Единицы физических величин во всех системах единиц унифицированы, а не систематизированы, поскольку во всех системах единиц единицы ряда основных физических величин выбираются условно (А.Чертов, 1990). Поэтому и сами системы единиц применимы только на планете Земля.

Анализ поисковых систем в Интернете, проводившийся автором в течение последних лет, показал, что при поиске по ключевым словам “физические величины“ практически все ссылки еще недавно относились только к СИ и к пособиям, популяризующим СИ. Подобная ситуация особенно заметна в англоязычных поисковых системах, там даже не заметна разница между понятиями “система величин“ и “система единиц“. Лишь в русскоязычных поисковых системах недавно появились ссылки именно на системы величин. Систематизация физических величин и унификация их единиц – совершенно различные процессы (И.Коган, 1998, 2003, 2004, 2007). Но инерция отождествления систем величин с системами единиц еще работает в полную силу. А условности, закладываемые в системы единиц, приводят к пренебрежению условием реальности.

Литература

1. Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.
2. Вейник А.И. 1980, Общая теория природы. – М., Сб. "Петрозаводское диво 20 сент. 1977 г.", вып. 7", Самиздат, стр. 122-209, а также http://www.veinik.ru/sitemap.html.
3. Кадыров С.К., 2001, Всеобщая физическая теория единого поля. – Бишкек: “Кыргыз Жер“, №1, также http://www.newphysics.h1.ru/Kadyrov/Kadyrov-contents.htm.
4. Коган И.Ш., 1998, О возможном принципе систематизации физических величин. – “Законодательная и прикладная метрология”, 5, с.с. 30-43.
5. Коган И.Ш., 2003, Пути решения проблемы систематизации физических величин. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7073.html
6. Коган И.Ш., 2004, “Физические аналогии” – не аналогии, а закон природы. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7438.html
7. Коган И.Ш., 2007, Системы физических величин и системы их единиц – независимые друг от друга понятия – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8792.html
8. Коновалов В.К., 2006, Основы новой физики и картины мироздания. 4-ое изд. http://www.new-physics.narod.ru
9. Пакулин В.Н., 2007, Структура поля и вещества. – Санкт-Петербург, а также Структура материи. 2004 – http://www.valpak.narod.ru
10. Репченко О.Н., 2005, Полевая физика или как устроен Мир? - М.: Галерия, 2005. - 320 с.
11. Репченко О. Н. , 2006, Сущность Полевой физики. – http://www.fieldphysics.ru
12. Чертов А.Г., 1990, Физические величины. – М.: Высшая школа, 336 с.
13. Эткин В.А., 2008, Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). – СПб.: Наука, 409 с.



© И. Коган Дата первой публикации 01.03.2008
Дата последнего обновления 18.01.2011

Оглавление раздела Предыдущая Следующая