מכל מלמדײ השכלתי (duchifat) wrote,
מכל מלמדײ השכלתי
duchifat

Category:

так что же такое механика?

Каков статус механики как научной дисциплины, является ли она частью физики? На этот счет есть разные мнения. Например, есть такое "экстремистское" мнение, что механика - это не раздел физики, потому что механика и физика пользуются разными методами. Физика -- наука экспериментальная, а механика - дисциплина математическая. То есть то, что для физики является фальсифицируемым, т.е. экспериментально проверяемым положением, для механики может быть аксиомой. В принципе, подобная ситуация бывает. Mне приходит в головy грамматика и лингвистика, что в одной -- постулат, в другой -- опровергаемое положение (вроде трехсогласия семитского корня).

Тут еще вот какая вещь: в механике или физике всегда имеет место определенная цепочка рассуждений, основанная на принятых положениях. Скажем, вы измеряете при помощи определенного метода массу Земли и Солнца и расстояние между ними, потом подставляете данные в закон всемирного тяготения и получаете силу гравитации, потом высчитываете величину ускорения земли на орбите, потом устанавливаете, как вам измерить эту величину. Одни из этих положений можно считать определениями, а другие законами природы. Но какие именно - определениями, а какие законами, можно решить по разному. Taк, можно сказать, что второй закон Ньютона - это з-н природы (в этом случае силу придется определять отдельно и постулировать из законов вроде з-на всемирного тяготения). А можно считать второй з-н Ньютон определением силы (тогда з-н тяготения оказывается содержательным). Поэтому одна из линий аргументации состоит в том, что механика исследует только неопровержимые экспериментально "законы-определения".

Наиболее "фундаменталистскую" точку зрения на различие методов механики и физики я встречал у покойного проф. П.А. Жилина (и у его ученицы Елены Грековой, о чем я как-то писал уже под этим тэгом http://duchifat.livejournal.com/565799.html). Здесь я в сложной ситуации, потому что соответствующие тексты замечательного П. А. Жилина выглядят несколько фриково, и сейчас на меня набросятся физики с разоблачениями. Могу только сказать, что по жизни он был крайне серьезным исследователем (скажем, он никогда не высказывался в духе отрицания СТО или, не про нас будет сказано, в пользу "торсионных полей"). Он честно пытается посмотреть на ситуацию в физике глазами ученого конца XIX века (но с учетом позднейших математических достижений) абстрагируясь от последующих находок и идей в физике. Что по-моему, очень ценно, так как мало кто способен это сделать.

"Механика - это не теория какого бы то ни было явления Природы, но метод исследования Природы. В основе механики нет ни одного закона, который хотя бы в принципе мог быть опровергнут экспериментально. В фундаменте механики лежат логические утверждения, выражающие условия баланса неких величин и которые сами по себе не достаточны для построения замкнутых теорий."

И вот он приводит аж семь положений, в которых, по его мнению, метод механики кардинально отличается от физики. Процитирую их (с сокращениями) без комментариев:


"После этих кратких замечаний о методе механики полезно сравнить современные позиции механики и новейшей физики, возникшие через 70 лет после объявления физикой о “решительном разрыве с классической механикой”. Краткую сводку исходных положений механики можно найти в работе [4], не претендующей на формальную строгость, но отражающую существо вопроса.

a) Системы отсчета. Это краеугольное понятие в механике характеризуется К.Трусделлом [5, с.33] как “чистый холст, на котором можно рисовать картины Природы. Этот холст должен быть выбран художником прежде, чем он примется за работу. Холст накладывает некоторые ограничения на искусство художника, но никоим образом не определяет те картины, которые художник будет рисовать”. Аналогичный взгляд отстаивал А.Пуанкаре [6]. Прямое несогласие с этой позицией высказывает А.Эйнштейн [7]. Например, в работе [3, с.280] он пишет: “теория вводит два рода физических предметов, а именно: 1) масштабы и часы (т.е. системы отсчета. П.Ж.), 2) все остальное, например, электромагнитное поле, материальную точку и т.д. Это в известном смысле нелогично; собственно говоря, теорию масштабов и часов следовало бы выводить из решений основных уравнений, а не считать ее независимой от них”. Иными словами, согласно А.Эйнштейну, нужно сначала нарисовать картину, а только потом подбирать для нее холст. Именно так и поступают в общей теории относительности, причем смысл координат, включающих и время, остается принципиально неопределенным. Как видим, взгляды механики и новейшей физики по этому пункту диаметрально противоположны и несовместимы.

b) Принцип инерции Галилея (GPI). В механике GPI принимается безоговорочно и отказ от него разрушает все здание механики. Принятие GPI позволяет ввести в рассмотрение инерциальные системы отсчета. Жаль, что этот факт был окончательно осознан и введен в формальные структуры только к 1940г. Однако на интуитивном уровне он принимался в механике с 1638г. Так что логические основы механики были укреплены, но сущностное тело механики менять не пришлось. С концепциями новейшей физики GPI принципиально не совместим, ибо он впрямую противоречит специальной теории относительности — см. [8,9]. Отсюда ясно, что отвергается в физике и понятие инерциальной системы отсчета [10, с.490]. Вместе с тем, А.Эйнштейн и за ним остальные физики используют понятие неускоренной системы отсчета, не определяя этого понятия, т.е. ИСО все-таки вводятся. Не следует думать, что это просто упущение. Такова действительно необходимая для новейшей физики постановка вопроса, ибо GPI впрямую противоречит принципу относительности, основанному на преобразовании Лоренца, а обойтись без привлечения неускоренных систем отсчета не удается.

c) Равномерность хода времени. И.Ньютон был первым, кто попытался дать определение понятия времени, причем он просто постулировал равномерность хода времени. Как определить понятие равномерности Ньютон не указал, но предположил, что в Природе имеются процессы, позволяющие это сделать. Ниже в п.3 мы еще вернемся к этому вопросу. Детальному обсуждению понятие времени было подвергнуто А.Пуанкаре в 1898г. — см. [11,6]. Основной вывод А.Пуанкаре гласит [6, с.63]: “Не существует абсолютного времени; утверждение, что два промежутка времени равны, само по себе не имеет смысла и можно применять его только условно”. Этот вывод обоснован А.Пуанкаре весьма обстоятельно, но, к сожалению, А.Пуанкаре в принципе неправильно понимал GPI и возводил его в ранг физического закона, причем необоснованного (еще одно условное соглашение). На самом деле это не так, что и было показано С.Зарембой [8,4,9], но это важное событие произошло только в 1940г. Если принять GPI, то время в механике вводится с точностью до линейного преобразования t→kt+t0. Важно подчеркнуть, что формальное обоснование равномерности хода времени в механике с практической точки зрения ровным счетом ничего не изменило в ней, т.к. при этом не изменилось ни одного закона и ни одного уравнения. А вот новейшей физике упомянутое обоснование наносит невосполнимый логический урон. В новейшей физике требование равномерности хода времени игнорируется и подменяется рассуждениями о синхронизации часов в разных точках системы отсчета. Однако эти рассуждения не имеют отношения к требованию равномерности хода времени. Как бы ни синхронизировали часы, но, прежде всего, они должны идти равномерно. В противном случае такие понятия, как скорость и ускорение вообще теряют объективный смысл [4]. Таким образом, и в этом пункте механика и новейшая физика не могут быть приведены в соответствие друг с другом.

d) Принцип относительности. В механике этот принцип выполняется автоматически. Если в какой-либо теории он не выполняется, то такая теория заведомо содержит ошибки. Никакой существенно новой информации из применения принципа относительности в механике извлечь не удается. Это и не удивительно, ибо взгляд на системы отсчета как на холст, на котором рисуются картины Природы, немедленно приводит к требованию, чтобы выбор холста не влиял на содержание картины. В частности, для этого необходимо, чтобы в механике использовались исключительно инвариантные дифференциальные операторы, т.е. операторы, не зависящие от выбора системы координат.
[с полной производной d/dt, а не с частной производной ∂/∂t ]

e) Формальная логика. В механике формальная логика не доводится до уровня математической строгости, но явные нарушения формальной логики считаются недопустимыми. В новейшей физике формальная логика объявлена предрассудком, а ее законы часто подменяются рассуждениями о красоте получаемых уравнений. П.Дирак пишет [12, с.52]: “..мне бы хотелось подчеркнуть новую точку зрения, принадлежащую А.Эйнштейну. Он считал необходимым качеством фундаментальных уравнений присущую им красоту. Эйнштейн впервые высказал эту мысль и больше чем кто бы то ни было, подчеркивал важность красоты основных уравнений. Вы, конечно, можете спросить: почему уравнения должны обладать необыкновенной красотой? Я не могу ответить на это определенно. Можно лишь сказать, что этот принцип оказался чрезвычайно успешным”....
Другой пример: перенормировка. П.Дирак пишет [12, с.152]: “Таким образом, большинство физиков совершенно удовлетворены сложившейся ситуацией. Они считают, что квантовая электродинамика стала вполне совершенной теорией и о ней нечего больше беспокоиться. Должен сказать, что мне это в высшей степени не нравится, потому что в такой “совершенной” теории приходится пренебрегать в уравнениях бесконечностями, причем пренебрегать совершенно безосновательно. Это просто бессмысленно математически. В математике величину отбрасывают только в том случае, если она оказывается слишком малой, а не из-за того, что она бесконечно велика и от нее хотят избавиться!”. Для механиков отмечу, что перенормировка относится к числу важнейших принципов физики, а приведенные выше слова произнесены 15 сентября 1975г., т.е. относительно недавно и отнюдь не в первые годы существования квантовой физики. Отношение к формальной логике разделяет механику и новейшую физику трудно преодолимым барьером.

f) Спинорные движения. B рациональные науки спинорные движения были введены только Л.Эйлером, да и то не в полной мере. В механику спинорные движения начали интенсивно внедряться во второй половине XX века (см. [4]), причем указанное внедрение оказалось чрезвычайно естественным и органичным. Если внимательно изучать старые теории эфира, прекрасно описанные в книге Г.Лоренца [13], то бросается в глаза, что во всех этих теориях содержится попытка ввести спинорные движения. К сожалению, делается это неправильно. В то время единственным способом восприятия спинорного движения являлось представление о нем, как о роторе вектора скорости. ... Специальная теория относительности запрещает спинорные движения, на что указал П.Эренфест сразу же после появления работы А.Эйнштейна 1905г.

g) Экспериментальная проверка результатов теории. Все получаемые в механике результаты должны соответствовать данным эксперимента. Конечно, это трудно и есть немало экспериментов, результаты которых механика не может корректно описать в настоящее время. Например, ни одна теория пластичности не может правильно описать опыты Треска по экструзии свинца. Существует множество других проблем, не поддающихся в настоящее время теоретическому анализу. Но это не повод для того, чтобы кричать “караул” и выворачивать теорию наизнанку...

Приведенных примеров вполне достаточно, чтобы сделать вывод о том, что механика уже не является частью физики, как это было сто лет назад."

" С точки зрения механики никаких законов сохранения в общем случае не существует, но есть уравнения баланса неких величин... Механика и физика исследуют весьма ограниченные материальные системы, которые могут обмениваться со своим окружением чем угодно, например, зарядом. Только в очень узком классе изолированных систем появляются законы сохранения. "

http://teormeh.spbstu.ru/Zhilin_New/pdf/Zhilin_Reality_rus.pdf

Я, конечно, далек от того, чтобы сомневаться в СТО, но некоторый любопытный взгляд на механику как самостоятельную от физики дисциплину в рассуждениях ПАЖ содержится.

Tags: mechanics
Subscribe

  • (no subject)

    Нефть практически достигла 80 за баррель, а некоторые не верили, рассказывали разные истории про возобновляемую энергию, сланцевую нефть, фракинг и…

  • (no subject)

    Subject: brent Нефть продали пока была по 55? Ради контрасту см. фейсбук за 3 года: http://www.nasdaq.com/symbol/fb/interac tive-chart?timeframe=6m…

  • (no subject)

    Бензин на той заправке, где я обычно заправляюсь, вчера был по $1.37 за галлон. Таких низких цен (если с поправкой на инфляцию) на моей памяти…

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 4 comments