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?

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая размерность         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     О природе размерности


Системный подход в экономике

История проблемы

Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Новые страницы сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

О символьной бессистемности в физике и технике

АННОТАЦИЯ. Высказывается мнение о существовании символьной бессистемности в физике и технике и приводятся ее примеры. Обращается внимание на трудности при преподавании, связанные с подобной бессистемностью. Делается вывод о необходимости систематизации символов и индексов к ним.

Ничуть не лучше, чем с понятиями, складывается положение с применением символов для обозначения физических величин. Единая система конструкторской документации (ЕСКД), являющаяся одним из важнейших конструкторских и метрологических стандартов, запрещает применение одних и тех же букв для обозначения разных физических величин в одной и той же публикации. Однако нарушения этого требования практически неизбежны и существуют почти во всех монографиях и учебных пособиях.

Далеко не единственной причиной этого является ограниченность количества букв в латинском и греческом алфавитах вместе взятых по сравнению с количеством физических величин. Более существенной причиной является нежелание физиков глубоко проработать проблему унификации обозначений, она представляется многим не стоящей внимания по сравнению с проблемой унификации единиц измерений. И весьма удручающей причиной является стремление метрологов стандартизировать наиболее часто применяемые в научной литературе обозначения без попыток их унифицировать.

В рамках одного раздела физики еще можно как-то избежать повторов, но в книгах или справочниках, охватывающих несколько разделов, особенно в справочниках по физике и метрологии, сделать это пока не удается. Но и стремления избежать этого тоже не заметно.

Примеры символьной бессистемности

Согласно метрологическим стандартам буквой A следует обозначать работу механической силы, амплитуду колебаний, векторный потенциал магнитного поля и иногда площадь сечения, буквой S – площадь сечения, энтропию и импульс силы, буквой T – термодинамическую температуру, период колебаний, крутящий момент и кинетическую энергию, буквой L – момент количества движения, механическую работу (в теплотехнике) и индуктивность (в электротехнике), буквой p – механическое давление, импульс и электрический момент диполя, буквой v – скорость и удельный объём.

Метрологические стандарты часто просто возводят в ранг закона мнения отдельных групп ученых. Как еще можно объяснить тот факт, что символ М, к которому привыкают в качестве символа для обозначения вращающего момента, становится символом и для обозначения момента импульса вместо привычного для этой цели символа Lz (величины с другой размерностью) и даже для обозначения намагниченности, вместо часто применяемого для этой цели символа J.

При преподавании эта ситуация выглядит особенно разочаровывающе. Не успел студент привыкнуть к тому, что в одном из разделов физики или в одной из технических дисциплин какая-то буква обозначает определенную физическую величину, как в следующем учебном семестре он должен привыкать к другому применению этой же буквы, никак не связанному с тем, к чему он уже привык в предыдущем семестре.

Автор специально привел примеры одинакового обозначения совершенно разных и в то же время часто применяемых физических величин. Но этот разнобой хоть как-то скрадывается тем, что одни и те же приведенные в качестве примера символы обозначают разные физические величины в разных разделах физики. А вот когда не то, что в одном разделе, а в одной той же главе учебного пособия один и тот же символ буквально через страницу круто меняет свое физическое содержание, то тут уж точно студентам не позавидуешь.

Приведем примеры из достаточно популярного учебника по физике И.Савельева (2005, кн. 2). Чуть ли не в одном параграфе символ ρ обозначает то объемную плотность электрического заряда, то удельное электрическое сопротивление проводника. Расстояние между зарядами обычно обозначается символом r, но при рассмотрении электрического диполя оно обозначается уже символом l, а буквально через несколько страниц при рассмотрении магнитного поля проводника с током символ l обозначает уже длину проводника с током. Еще через несколько страниц символ l обозначат уже длину контура, по которой определяют циркуляцию вектора магнитной индукции, а вскоре уже – и длину соленоида. И все это без всякой дополнительной индексации.

Впрочем, с индексацией в учебнике тоже не все в порядке. В параграфе о потенциале заряд, создающий электрическое поле, обозначен символом q, а точечный заряд в этом же поле - символом . На следующей странице под точечным зарядом понимается уже пробный заряд, обозначаемый символом qпр , и с помощью этого символа выводится формула для определения потенциала поля. Через страницу по этой формуле выводится уравнение для определения потенциальной энергии, но индекс в обозначении заряда qпр уже пропадает.

В векторной алгебре, без которой физика не может обойтись, единичный вектор векторной величины принято обозначать символом e с нижним индексом, соответствующим этой величине. Но из этого правила почему-то сделано одно исключение: единичный вектор, направленный нормально к плоскости, в которой лежит физическая величина, обозначается символом n без всякого нижнего индекса. Так ли уж это необходимо? А если уж он введен, то почему без индекса? Ведь плоскости, к которым этот орт перпендикулярен, бывают разные.

Несогласованность между стандартами, справочниками и учебниками

Отличный пример такой несогласованности показан на странице, посвященной физическим характеристикам электромагнитного поля в веществе, когда восприимчивость и проницаемость вещества обозначаются то одними символами, то другими. Короче говоря, студенту-заочнику или студенту, пропустившему соответствующие лекции, можно только посочувствовать .

Чересполосица с символами и индексами связана и с естественной несогласованностью ученых-первоткрывателей, каждый из которых предпочитал собственный набор символов. Эти символы обычно привязывались к первым буквам терминов. Но сами термины ученые придумывали, кто как хотел, к тому же термины брались из разных языков: английского, немецкого, французского, греческого, латыни. Авторов современных учебников, справочников и, в особенности, стандартов это обстоятельство оправдывать не должно.

Автор подсчитал, что несовпадающих по начертанию заглавных и строчных букв в латинском алфавите – 50, а в греческом алфавите – 32. Но даже 82 букв явно недостаточно, ведь количество производных физических величин исчисляется сотнями. И нет другого выхода, кроме как пользоваться индексами. Но, к сожалению, и для процесса подбора индексов характерны те же самые недостатки, что и при подборе самих символов. Иногда пользуются двухбуквенными символами, например, при обозначении критериев подобия, а в химии – для обозначения химических элементов. Но широкому распространению двухбуквенных символов в физике мешает то, что запись в уравнении двух букв подряд может быть расценено, как произведение двух разных физических величин.

Автор старается не нарушать метрологические стандарты в отношении символики. Но ему подчас приходится идти на это, ведь это нарушается и в самих метрологических справочниках и стандартах.

Возможный выход из положения

Автор настолько замучился с проблемой символики при систематизации физических величин, особенно относящихся к величинам физического поля, что начал работать над собственной системой символов и индексов для этого раздела физики. Результаты этой работы можно увидеть в Таблице величин физического поля и в левой части всех таблиц ЭСВП, где расположены обобщенные физические величины. При этом автор на собственном опыте почувствовал, насколько облегчается при систематизации символики решение проблемы обобщения и систематизации физических величин и ее понимание. Более того, систематизация символики позволяет не допускать ошибки при записи определяющих уравнений.

Наука и практика уже давно нуждаются в необходимости международной систематизации и унификации символов и индексов при максимально возможном устранении их дублирования. Будем надеяться, что это произойдет в не очень далеком будущем.

Литература

1. Савельев И.В., 2005, Курс общей физики (в 5 книгах). – М.: АСТ: Астрель



© И. Коган Дата первой публикации 1.06.2006
Дата последнего обновления 27.11.2009

Оглавление раздела Предыдущая