Три механики. Вам какую?

 

 

ТРИ МЕХАНИКИ ─ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СОВРЕМЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ НАУКИ

 

Юровицкий В.М.

Все знают школьную механику с первым, вторым, третьим законом Ньютона и законом всемирного тяготения.

Каковы при этом главные, фундаментальные механические характеристики? Их три. Расстояние, время, сила. Все остальные производные.

Но есть и другая механика. Это квантовая механика, которая исследует движение микрообъектов. И в этой механике сил нет. В ней появляется вместо силы новая фундаментальная характеристика - энергия. Это уже фактически иная механика.

Что отсюда следует? Что нет единой механики. Что механика определяется масштабами. В микромеханике одни фундаментальные характеристики. В классической механике, связанной с антропными (человеческими) масштабами, уже иные. Можно назвать ее поэтому макромеханикой. Заметим, что энергия есть в макромеханике, но это вторичный выводимый из первичных фактор.

Но есть еще и третий пространственный масштаб. Это масштаб космонавтики, астрономии, галактической и космологической механики. Имеет ли этот масштаб собственную механику?

Современная теоретическая механика считает, что в этом масштабе действует прекрасно ньютоновская макромеханика.

Но внимательно обдумывая, мы приходим к заключению, что этот третий масштаб, мегамасштаб нуждается в собственной механике.

Действительно, силы в мегамеханике теряют свой смысл. Есть закон всемирного притяжения, который определяет гравитационные силы. Но кто-нибудь знает, чему равны гравитационные силы, действующие между галактиками? А между звездами? Кто-нибудь хоть по порядку величины скажет?  Да даже между планетами и лунами? Никто не знает. И даже знать не нужно. В небесной механике сначала запишут закон всемирного тягогетения с силами. Но уже на следующем шаге их ликвидируют, и ни в одном решении задачи небесной механики силы не фигурируют.

Говоря словами древних схоластов, сила есть невидимая сущность и бритва Оккама как раз для нее.

Итак, нужно создавать новую механику - механику мегамасштабов, мегамеханику. Причем важность тут уже не просто теоретическая. Ведь большая часть космических действий происходит на пространстве мегамасштабов, т.е. механика космической деятельности принадлежит в существенной части к мегамеханике. Так что здесь уже и серьезная экономика, а не только чисто научный интерес.

Но встает вопрос: если сила не может служить фундаментальной динамической характеристики, то какая характеристика должна быть?

Очевидно, что и энергия не может быть такой характеристикой. Ведь чему равна энергия Солнца или галактики - вопрос не представляющий интереса.

И рассматривая все известные механические характеристики классической механики, мы не видим ни одной, которая могла бы сыграть роль фундаментальной в мегамеханике.

Значит надо создать новую фундаментальную характеристику для мегамеханики.

Рассматривая опыт космонавтики, мы замечаем, что именно космонавтика обнаружила новый, не известный ранее в классической механике механический феномен. Этот феномен есть "механическое состояние механического объекта". Например, мы говорим, что космонавт на орбите находится в невесомом состоянии. А космонавт на Земле или на ракете с включенными двигателями находится в некоем "не-невесомом состоянии". Для этого состояния используется в настоящее время термин "перегрузка". Перегрузка есть сверх-грузка. Но что же такое "грузка"? И почему косомнавт на активном участке должен обязательно находиться в сверхгрузке?

Мы видим, что за этим нелепым темином скрывается нечто действительно важное в космонавтике. И наша задача выявить эту сущность.

И в качестве такой сущности предлагается использовать понятие "весомости". Тогда мы можем сказать, что космонавт на орбите находится в невесомом состоянии, а на Земле или в ракете на активном участке в весомом состоянии. И для количественной характеристики весомого состояния предлагается характеристика, которой можно дать имя "весомость". Невесомое состояние есть весомое состояние с нулевой весомостью. И чем более интенсивно работает ракетный двигатель тем выше весомость. Чем сильнее гравитационное поле, тем больше весомость тел на нем.

Измерительное устройство для измерения весомости хорошо известно и используется в космонавтике и других сферах механики давно. Эти приборы в настоящее время носят совершенно неадекватное название "акселерометры". Но скорость и ускорение есть кинематические понятия. Они зависят от наблюдателя и от его системы отсчета. Определить на самом теле каково будет ускорение нашего тела в той или иной системе отсчета невозможно. Как, находясь на ракете, мы можем предугадать каково наше ускорение у земного наблюдателя или у лунного или у другого космонавта. Это невозможно. Ведь даже имея в качестве начала отсчета Землю, можно ввести неограниченное количество систем отсчета. Находясь на теле можно определить собственную характеристику тела или его состояния, но не его движения. Поэтому мы и принимаем, что акселерометры вовсе не есть акселеро(ускорение)метры, а это весомометры. Они измеряют именно весомость тела, как характеристику его механического состояния. И весомость есть вектор (аксиальный вектор), характеризуемый абсолютной величиной и направлением.

И для того, чтобы сохранить связь с классической механикой, мы введем уравнение состояний, определяющее уже силу.. Оно имеет вид: F=-mW.

Отсюда сразу вытекает для весомости размерность Н/кг. Для этой единицы предлагается название Галилео, сокращенно Гл. Весомость на Земле равна в среднем 9,81 Гл.

Итак, мы нашли фундаментальную характеристику для мегамеханики, которая действительно важна в космонавтике. Но на самом деле эта характеристика имеет в мегамеханике самое большое значение. Дело в том, что механическое описание в мегамеханике основывается на использовании системы отсчета, образом которой является твердое тело. В гравитационном поле в этом твердом теле имеются напряжения между элементами. Другими словами, каждый элемент системы отсчета находится под силовым воздействием, т.е. является весомым. И поле весомости координатных тел и характеризует само гравитационное поле и одновременно является определяющей характеристикой движений в этом поле.

Итак, мы выработали фундаментальную характеристику для третьей механики, механики мегамира. Эта характеристика есть весомость. И стоит задача создания новой, механики, мегамеханики на базе трех фундаментальных параметров -- расстояние, время, весомость. И это уже будет другая механика, которая в чем-то может совпадать с классической механикой, а в чем-то и нет. 

Современная механическая наука должна состоять из трех механик – микромеханики (квантовой механики), макромеханики (ньютоновской или классической механики) и мегамеханики (космической механики). И создание космической механики есть наиболее неотложная проблема ввиду важности предстоящих задач космонавтики.