CC BY
49
УДК 50+53
ХРОНИКА РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О РОТАЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ ДВИЖЕНИЯХ
А.В. Викулин (ИВиС ДВО РАН)
Приводится сводка материалов с древнейших времен до наших дней, раскрывающих становление и развитие естественнонаучных представлений о движении материи.
The article gives a summary of materials from ancient times until today, which describe formation and evolution of ideas of substance matter motion.
20 тыс. лет назад. Эпоха неолита. Для поимки зверей человеком изобретены ловушки, использующие потенциальную энергию упругих элементов (ветви, целые деревья). Дальнейшее усовершенствование автоматических охотничьих устройств происходило по пути увеличения накапливаемой энергии и уменьшения их размеров и веса, для чего использовались скрученные сухожилия животных, лианы, лыко и др. Создавались и «крупнокалиберные» крутильные ловушки, предназначенные для добычи крупных хищников.
С очень большой долей вероятности можно считать, что, используя ловушки, человек перенес принцип накопления потенциальной энергии и ее преобразования в кинетическую энергию на создание разнообразных метательных орудий. В неолите, не владея, разумеется, математической формой этого фундаментального закона, человек, по сути, реализовал его на практике.
8—6 тыс. лет до н. э. Ранний неолит. С появлением коловорота человек научился делать отверстия в кости и камне: механический момент обеспечивался оригинальной формой деревянного стержня с приспособлением для прижима рабочего микролита (резца) из кремня. На смену вращательному движению достаточно быстро пришло поступательно-вращательное движение с маховиком для «накопления» кинетической энергии вращательного движения и элементами автоматизации процесса. В результате изобретен способ добывания огня путем трения вращения. Именно с появлением искусственных («крутильных») источников огня многие исследователи и связывают начало истории человечества.
5 тыс. лет до н. э. В Месопотамии появился гномон - солнечные часы, которые считаются первым астрономическим инструментом. Практически одновременно с солнечными часами были изобретены водяные, представляющие собой прозрачные сосуды с нанесенными на них временными метками. Интересно отметить, что при цилиндрической форме сосуда метки были нанесены не равномерно, а с учетом изменения гидростатического давления, определяемого высотой столба жидкости по формуле, полученной несколько тысячелетий спустя Э. Торричелли (1608-1647).
4 тыс. лет до н. э. Первые зафиксированные наблюдения за движением Солнца на фоне звездного неба. На Древнем Востоке изобретено колесо в виде деревянного диска.
35 в. до н. э. Изобретение гончарного круга, что фактически означало практическое овладение свойством трения качения.
3 тыс. лет до н. э. Шумерские астрономы определили начало нового года - день весеннего противостояния - по вступлению Солнца в созвездие Тельца. Шумер - древняя страна в Южном Двуречье (ныне юг современного Ирака).
Из древнекитайских летописей узнаем, что они содержали в том числе и астрономические сведения: начиная с 2296 г. до н. э. древние ученые наблюдают и описывают кометы. В 2137 г. до н. э. астрономы Поднебесной научились вычислять периоды затмения Солнца и Луны. Именно из этих наблюдений стало известно появление в 1301, 1145, 1066, 989 гг. до н. э. кометы, которая много позже была названа именем Галилея. Китайским астрономам первым удалось описать вспышку сверхновой звезды в созвездии Тельца в 1054 г.
2 тыс. лет до н. э. В Ассирии появилось колесо со спицами и гнутым ободом. Такое изобретение значительно уменьшило момент инерции колеса и тем самым существенно повысило быстроходные качества повозок, в частности колесниц, использовавшихся для военных действий в армии. Все это и предопределило «спецификацию» Ассирийского государства на ближайшие столетия, т. е. его «милитаризацию», проведение активных военных действий.
7 в. до н. э. В Китае активно начали развиваться физические учения (науки), что впоследствии позволило ему стать одним из двух научных центров мировой цивилизации. Эти два центра -Древний Китай и античная Греция - существовали практически в одно и то же время, развивались независимо друг от друга и без взаимного общения. Полученные ими научные результаты и найденные оригинальные инженерные решения являются одинаково выдающимися.
5-4 вв. до н. э. Развитие идей «первоначала» было проведено Левкиппом (ок. 500-440 лет до н. э.), выдвинувшим идею пустоты, разделяющей все сущее на множество элементов, свойства которых зависят от их величины и формы движения.
В конце V в. до н. э. Демокрит из Абдери (ок. 470 или 460 лет до н. э. - ум. в глубокой старости), ученик Левкиппа, создал теорию античной атомистики. По Демокриту, существуют только атомы и пустота. Атомы - неделимые элементы материи, вечные, неразрушимые, непроницаемые; различаются формой, положением в пустоте, величиной; движутся в различных направлениях; из их «вихря» образуются как отдельные тела, так и все бесконечные миры; невидимы для человека. Обсуждая проблему бесконечного, Демокрит разрабатывал учение о движении как о «вихрях», создающих наблюдаемое разнообразие природы.
Сам Демокрит не приписывал себе авторства атомизма, упоминая, что атомизм заимствован им у мидян, в частности у магов - жреческой касты, одного из шести племен, населявших Мидию (северо-западные области Иранского нагорья).
Платон (428/427-347 лет до н. э.) - ученик Сократа - поставил задачу о создании модели Вселенной, которую решил Евдокс Книдский (ок. 408 - ок. 355 лет до н. э.), сконструировав модель Солнечной системы из 27 концентрических сфер, в центре которых была Земля.
Аристотель (384-322 лет до н. э.) - «учитель учителей» - наиболее совершенным движением признавал круговое. Вращательное движение небесных сфер, по Аристотелю, является вечным, но оно предполагает действие некоего перводвигателя. Аристотель пользовался понятиями скорости и сопротивления среды.
Как видим, идеи атомарного мира, вихревых движений и эфира возникли в античности одновременно как единая, по сути, концепция, являющаяся основой диалектического метода познания окружающего нас мира.
450-250 гг. до н. э. Китайскими философами впервые введено понятие силы. Известна им была и сила тяжести, а также идея прямолинейности движения.
318 г. до н. э. Император Сюань основал первую в Китае академию, где на постоянной основе работали крупнейшие мыслители того времени со своими учениками из разных школ.
Ок. 280 лет до н. э. Аристарх Самосский (кон. IV в. - 1-я пол. III в. до н. э.) разработал первую гелиоцентрическую систему. Солнце находится в центре сферы неподвижных звезд, а Земля, Луна и планеты движутся вокруг Солнца.
Сер. III в. до н. э. Архимед (ок. 287-212 лет до н. э.) изобрел винт для подачи воды, получивший впоследствии его имя.
В Древнем Китае широкое распространение в I в. до н. э. получил так называемый цепной насос, представлявший собой замкнутую цепь с прямоугольными деревянными лопатками, которые захватывали воду, а при необходимости и сыпучие материалы.
II в. до н. э. Гиппарх из Никеи ((190)180-125 лет до н. э.) создал теорию движения Луны, составил таблицы движения Солнца и Луны; применил эксцентрические круги и эпициклы для объяснения движения Солнца, Луны и планет.
II в. В окончательном виде геоцентрическая система мира с Землей в центре была развита Клавдием Птолемеем (100-178 гг.), который, исходя из шарообразности Земли и следуя Гиппарху из Никеи, применил эксцентрические круги и эпициклы для объяснения движения Солнца, Луны и планет.
XII—XIII вв. В Европе появляются и распространяются ветряные мельницы - второй после водяных мельниц важный источник механической энергии.
Ок. 1320 г. Уильям Оккам (ок. 1285-7.04.1349) поставил проблему движителя, отказавшись от динамической теории Аристотеля. Считал возможным вращательное движение Земли. Изложил методологический принцип научного исследования («бритва Оккама»), отрицающий очевидность всего, что неизвестно само по себе, не доказано опытом или основано на авторитете.
Кон. XV - нач. XVII вв. Работами Н. Коперника (1473-1543), И. Кеплера (1571-1630) и Г. Галилея (1564-1642) - «последнего из могикан эпохи Возрождения» - была построена новая гелиоцентрическая модель Солнечной системы с Солнцем в центре, которая оказалась более удобной по сравнению с геоцентрической моделью. В определенном смысле еще дальше пошел Леонардо да Винчи (1452-1519), который «не считал Землю центром не только мира, но и Солнечной системы».
В. Гарвей (1578-1657) создал учение о кровообращении - работе сердца и циркуляции крови «от сердца к сердцу».
1543 г. Вышел в свет труд Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», в котором изложена гелиоцентрическая система.
1592-1610 гг. Г. Галилей заложил основы динамики: исследовал свободное падение тел, падение тел по наклонной плоскости, движение тел, брошенных под углом к горизонту. Он сконструировал телескоп (1609) и приступил к систематическому наблюдению над планетами и звездами.
1600 г. Сожжен на костре Д. Бруно (1548-1600) - «великий мученик науки».
1609-1619 гг. И. Кеплер (1571-1630) выводит три закона движения планет.
1632-1638 гг. Г. Галилеем сначала опубликована книга «Диалог о двух главнейших системах мира», в которой в условиях инквизиции очень тонко обсуждается вопрос о взаимоотношении геоцентрической и гелиоцентрической систем: молчать уже нельзя, но и говорить на эту тему страшно. Затем им предложен и обоснован принцип относительности движения и заложены основы учения о сопротивлении материалов.
Первая половина XVII в. П. Гассенди (1592-1655) считал, что все явления природы происходят в пространстве и времени, но они могут быть измерены лишь в связи с телами: пространство измеряется их объемом, время - их движением. Вслед за Демокритом полагал, что тела состоят из множества мельчайших атомов - неделимых (неразрезаемых), но измеримых; атомы разделены пустым пространством. Оказал влияние на И. Ньютона.
1644 г. Выход в свет книги Р. Декарта (1596-1650) «Начала философии», в которой автор, по сути, предложил первую модель образования Солнечной системы. Согласно модели Декарта, в соответствии с представлениями античных мыслителей причиной возникновения системы стало вихревое движение - единственно устойчивая форма движения. Из первоначального хаоса (эфира) благодаря взаимодействиям частиц образуются вихри. Из первичных вихрей возникло Солнце. Более массивные частицы вытесняются к периферии, сцепляются и из вторичных вихрей образуются тела планет. Каждая планета вовлекается своим вихрем в круговое движение около центрального светила. Кометы, представители самых далеких миров, имеют такую же структуру, как и планеты, принадлежат к переходящим, пограничным вихрям, переходя из одного мира в другой. В этой же книге Р. Декартом сформулирован принцип сохранения количества движения.
Развитие идеи о материи, движении и космосе как грандиозном механизме распространяются Декартом и на живую природу, на мир организмов. Исходя из предпосылок своей теории Декарт пришел к убеждению, что биология - не больше как усложненная физика, а организмы - в такой же мере сложные механизмы: растения - великолепно сконструированные машины, а животные - блестяще сооруженные и эффективно действующие автоматы.
Вторая половина XVII в. Имела место в буквальном смысле слова «жестокая» борьба между последователями двух великих ученых, претендовавших на роль единственного лидера в мировой науке: ньютонианцами и картезианцами (последователями Р. Декарта). Эта борьба для первых - последователей Ньютона - окончилась полной победой. Картезианцы же были разгромлены и «истреблены» морально и физически. В результате вихревая идея Декарта была практически полностью забыта более чем на два века.
Эта борьба, недостойная двух величайших личностей, навеянная, по-видимому, негативными и совсем недавними «примерами» инквизиции, а возможно, и спровоцированная ею, тем не менее является одним из самых печальных событий в науке за всю ее историю. Эта борьба, как увидим в дальнейшем, по сути, продолжается и в настоящее время.
1673 г. Х. Гюйгенс (1629-1695) развил учение о колебаниях, решил задачу о центре качаний.
1674 г. Р. Гук (1635-1703) высказал идею закона всемирного тяготения. Впоследствии Р. Гук усовершенствовал микроскоп, первым установил клеточное строение тканей, ввел термин «клетка» и определил ее размеры.
1687 г. Выходит в свет работа И. Ньютона (1643-1727) «Математические начала натуральной философии», в которой было дано строгое научное описание мира.
Согласно классической механике Ньютона, время и пространство существуют независимо друг от друга. Физические тела движутся во времени и пространстве. Время и пространство являются абсолютными категориями, которые своим существованием не обязаны чему бы то ни было в мире. Ходу времени подчиняются все тела природы, все физические явления. Время однородно. Это свойство времени, а не того, что в нем происходит. Пространство по своим свойствам - однородное, изотропное, евклидово, не зависит от всего, что в себя вмещает, и остается всегда и везде одинаковым и неизменным.
Ньютон первый понял, что с помощью закона всемирного тяготения можно исследовать не только движение небесных тел, но и саму их форму. Он поставил знаменитую задачу о равновесной форме гравитирующей жидкой массы, имеющей вращение вокруг оси, и первым определил сжатие однородной Земли (в = 1/229), что явилось несомненным успехом в познании Земли и других планет. Эта задача и положила начало теории фигур равновесия, являющейся и в наше время одной из центральных задач геодинамики.
В 1717 г. на 75-м году жизни Ньютон ставит вопрос об атомистическом строении эфира.
XVIII в. Длительный период накопления знаний об электричестве и магнетизме, начатый в XVII в., завершается великолепными исследованиями, выполненными Б. Франклином (1706-1790), М.В. Ломоносовым (1711-1765), Г.В. Рихманом (1711-1753), Ш. Кулоном (1736-1806) и многими другими учеными. Решающее значение имело как для этих, так и для последующих исследований создание А. Вольта (1745-1827) первого «непрерывного» источника тока.
Ок. 1740 г. А. Клеро (1713-1765) первым понял, что в задаче Ньютона о фигуре равновесия вращающейся Земли все дело заключается в существовании тесной взаимосвязи между сжатием планеты и распределением вещества внутри нее. Он фактически впервые доказал, что эллиптический сфероид является фигурой равновесия вращающейся жидкости.
1742 г. К. Маклорен (1698-1746) не только открывает равновесные жидкие сфероиды, носящие теперь его имя, но и доказывает, что внутри них полная сила тяжести всегда направлена по нормали к поверхности постоянного значения давления и полного потенциала.
1784 г. Дж. Уатт (1736-1819) изобрел шарнирный параллелограмм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.
1796 гг. П. Лаплас (1749-1827) на основе космогонической гипотезы И. Канта построил свою небулярную гипотезу, которая, по существу, до настоящего времени находится в центре космогонических дискуссий. В 1982 г. Н.А. Шило построил свою космогоническую модель. Во всех этих моделях и работах вихревое движение (вращение) вещества, так же как и у Р. Декарта, являлось принципиальным и важнейшим компонентом.
1821-1895 гг. Выходят в свет работы, в которых в совокупности с работами Л. Эйлера завершается формулировка основных принципов механики и сплошной среды. Л. Навье сформулировал основные уравнения математической теории упругости. У. Гамильтон (1805-1865) сформулировал принцип наименьшего действия в механике, что независимо от него в 1836 г. сделал и М.В. Остроградский (1801-1862). Г. Кориолис (1792-1843) ввел понятие полного ускорения, состоящего из суммы трех ускорений - относительного, переносного и добавочного (кориолисо-ва). Г. Гельмгольц дал математическую трактовку закона сохранения энергии. Дж.У. Рэлей
(1842-1919) изложил основы математической теории колебаний; А.П. Котельников (1865-1944) разработал основы винтового исчисления в евклидовом и других пространствах.
1834 г. Новый толчок к развитию теории фигур равновесия дал математик Якоби, указавший на возможность существования однородной фигуры равновесия в форме трехосного эллипсоида - эллипсоиды Якоби.
1860 г. Выходит в свет работа П. Дирихле. Математик Дирихле внес настолько революционный вклад в основы теории фигур равновесия, что раздвинул границы этой дисциплины. Поставленная Дирихле проблема такова. Дана однородная несжимаемая масса гравитирующей жидкости. Допускают ли законы гидродинамики такое движение этой массы, чтобы ее форма в любой момент оставалась эллипсоидальной, а поле скоростей жидкости - линейным по координатам? Дирихле поставил задачу и получил уравнения движения такого эллипсоида.
Если до Дирихле говорили исключительно о фигурах равновесия, то теперь вопрос поставлен значительно шире: существуют ли однородные эллипсоиды с внутренними течениями? Фигуры же относительного равновесия - всего лишь частный случай стационарных фигур в проблеме Дирихле. Ключевым в этой проблеме является условие линейности внутреннего поля скоростей в эллипсоидах - только она делает решаемой трудную динамическую задачу учета сил Кориолиса. В итоге поля сил гравитации и Кориолиса, а также центробежной силы в эллипсоиде оказываются линейными. Суперпозиция этих силовых полей, без которой проблема Дирихле вообще не имела бы смысла, и порождает обширное семейство возможных конфигураций движений.
Ю.В. Дедекинд отметил особую, присущую уравнениям движения эллипсоида Дирихле симметрию, которая указывает на возможность существования во вращающихся средах вихревых течений.
Самый значительный вклад в разработку идеи Дирихле внес великий математик Б. Риман. Он впервые рассмотрел стационарные фигуры равновесия и открыл класс двухпараметрических равновесных эллипсоидов, у которых вектор угловой скорости и вектор вихря внутренних течений совпадают с одной из главных осей симметрии фигуры - ^-эллипсоиды Римана. Еще более удивительными являются эллипсоиды Римана с наклонным вращением. У таких фигур (например, Земли) ось вращения и вихря не совпадают с главными осями эллипсоида, что значительно расширяет спектр возможных решений и их применения к задачам геодинамики: оси вращения Земли и магнитная не совпадают.
Как видим, задача Дирихле явилась, по сути, дальнейшим, на более высоком уровне, развитием идеи Декарта о вихревых движениях материи как системы мира.
1865, 1879, 1888 гг. Основаны Московское, Харьковское и Американское математические общества.
1880-1881 гг. Ф. Энгельсом опубликована работа «Формы движения материи», ставшая впоследствии частью его знаменитой «Диалектики природы». В этой работе Ф. Энгельс приходит к выводу: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
1889, 1905-1906, 1912-1913 гг. Н.Е. Жуковский приступил к исследованиям в области теории полета тяжелых тел, вывел формулу определения подъемной силы крыла и предложил вихревую теорию гребного винта.
Вторая половина XIX в. Ботаником Шимпером (1803-1867) создана теория листорасположения, в которой нашла свое объяснение присущая врожденная тенденция расположения листьев на стебле и ветвях, близкая к спирали. Такими закономерностями интересовались еще Плиний Старший (23/24-79) и Альберт Великий (1193-1280).
Ботаник А. Браун (1805-1877) пытался развить и углубить учение Шимпера. Спиральное расположение листьев на стебле, чешуек и листочков в почке, лепестков в бутоне, а также спиральные сосуды, открытые ботаником М. Мальпиги (1628-1694), спиралью свернутые усики и гибкие стебли некоторых растений - вот факты, на которые он опирался. Остановив свое внимание на спиральном расположении листьев, А. Браун придал ему математическую формулировку, что произвело большой фурор среди ботаников. Получилась такая картина, будто природа действует не только по эстетическим нормам, но и согласно математическим закономерностям.
1892-1897 гг. Сначала А.М. Ляпунов (1857-1918) опубликовал работу «Общая задача об устойчивости движения», которая является основополагающей работой в теории устойчивости механических систем. В теории фигур равновесия равномерно вращающейся жидкости им впервые
доказано существование фигур равновесия однородной и слабонеоднородной жидкости, близких к эллипсоидальным.
Через несколько лет А. Пуанкаре (1854-1912) опубликовал трактат «Новые методы небесной механики», в котором, в частности, доказал существование фигур равновесия, отличных от эллипсоида, кольцеобразных и грушевидных фигур.
Таким образом, Ляпунов и Пуанкаре независимо друг от друга открывают целый класс новых неэллипсоидальных фигур равновесия, отдаленно напоминающих по форме то груши, то рубчатые дыни, волнистые патиссоны и другие фрукты и овощи, которые, как оказалось, в виде фигур относительного равновесия существуют в окрестности определенных сфероидов Макло-рена и эллипсоидов Якоби. Строгое доказательство существования неэллипсоидальных форм дано в начале XX в. Ляпуновым.
Все последующие астрономические наблюдения, включая и полеты космических аппаратов, доказали правильность теоретических выводов А.М. Ляпунова и А. Пуанкаре о существовании несимметричных фигур равновесия вращающихся космических тел.
XIX - нач. XX вв. Теория эфира. Развитие представлений об эфире (уже в наше время) происходило следующим образом.
Согласно теории О. Френеля (1788-1827) - одного из основоположников волновой оптики, создателя теории дифракции света - эфир представляет собой сплошную упругую среду, в которой находится вещество частиц атомов, в общем никак не связанных с этой средой. Роль эфира -передача механических колебаний и волн.
Майкл Фарадей (1791-1867), уверенный в существовании эфира («мирового эфира»), представлял его как совокупность неких силовых линий. Фарадей категорически отрицал возможность действия на расстоянии («action in distance») через пустоту - точка зрения многих физиков того времени. По мнению Фарадея, магнетизм является более универсальным явлением, нежели электричество. При этом он считал криволинейность магнитных силовых линий признаком того, что сила является результатом процесса.
Джеймс Максвелл (1831-1879) - создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики - в своих работах делает вывод о распространении возмущений от точки к точке в мировом эфире, по сути - о близкодействии. При этом «в каждой точке среды существует нечто такое, что имеет природу угловой скорости относительно оси, направленной вдоль магнитной силы».
1845 г. Д. Стоксом (1819-1903), автором фундаментальных работ по гидродинамике, была высказана мысль об увлечении Землей окружающего эфира.
Г. Герцем (1857-1894), экспериментально доказавшим существование электромагнитных волн, была выдвинута идея о полном захвате эфира материей.
Эфир Френеля - это абсолютно неподвижный эфир. Эфир Герца обладает свойством быть абсолютно захваченным движущимся телом. Эфир Максвелла - это идеальная жидкость, в которой действуют законы вихрей Гельмгольца. Максвелл не обратил внимания на то, что, по Гельмгольцу, вихри, а по Максвеллу, магнитное поле - это вихревые образования эфира, которые не могут ни образовываться, ни исчезать в идеальной жидкости, что явно противоречит опытам. Таким образом, идеализация свойств эфира сразу же обрекает все подобные теории на противоречия и тем самым на поражение.
1824-1830 гг. Параллельно с описательными концепциями эфира развивались и некоторые гипотезы, пытавшиеся «нащупать» строение эфира.
1824-1830 гг. Теория эфира как упругой среды предложена Л. Навье (1785-1836), С. Пуассоном (1781-1840) и О. Коши (1789-1857). Навье рассматривал эфир как несжимаемую жидкость, обладающую вязкостью. Коши рассматривал эфир как сплошную среду и оперировал напряжениями и деформациями в каждой точке пространства.
Д. Грин (1793-1841) считал эфир сплошной упругой средой, на основании чего, исходя из закона сохранения энергии, он рассмотрел отражение и преломление света в кристаллических средах. В своих работах К. Нейман (1832-1925) исходил из предположения о постоянстве плотности эфира во всех средах.
В математических работах Мак-Куллаха (1809-1847) эфир рассматривается как среда, в которой потенциальная функция является квадратичной функцией углов вращения. Хотя теория Мак-Куллаха является теорией упругой среды и ни о каком электромагнетизме в ней нет ни слова, полученные им уравнения, как отмечает Х. Лоренц (1853-1928), по существу, совпадают с уравнениями электромагнитной теории Максвелла.
В. Томсоном (лордом Кельвином, 1824-1907) было предложено несколько моделей эфира. Модель квазилабильного эфира требует закрепления граничных условий, что противоречит представлениям о беспредельном и безграничном пространстве Вселенной. Кроме того, Кельвин пытался рассмотреть эфир как жидкость, находящуюся в турбулентном движении. Он показал, что турбулентное движение сопровождается колебательным движением.
1849-1867 гг. Дальнейшее развитие теория получила в работе Кельвина «О вихревых атомах» (1867), где эфир представлен как совершенная несжимаемая жидкость без трения. Кельвин показал, что атомы являются тороидальными кольцами Г. Гельмгольца (1821-1894). Эта идея несколько ранее выдвигалась Раннигом в работе «О молекулярных вихрях» (1849-1850), где автором рассматривались некоторые простейшие взаимодействия.
1880-1928 гг. Школа Дж. Дж. Томсона (1856-1940) продолжила эту линию. В работах «Электричество и материя», «Материя и эфир», «Структура света», «Фарадеевы силовые трубки и уравнения Максвелла» и других Дж. Дж. Томсон последовательно развивает вихревую теорию материи и взаимодействий. Он показал, что при известных простых предположениях выражение квантового вихревого кольца совпадает с выражением известного закона Планка, связывающего энергию с частотой: Е = Ну . Томсон, исходя из вихревой теории эфира, показал, что Е = тс2. Авторство этой формулы приписывается А. Эйнштейну, хотя Дж. Дж. Томсон получил ее в 1903 г., задолго до А. Эйнштейна, а главное, из совершенно других предпосылок, чем А. Эйнштейн, исходя, в частности, из наличия эфира.
Дж. Дж. Томсон создал весьма стройную теорию, единственным недостатком которой является, пожалуй, идеализация свойств эфира, представление о нем как о сплошной идеальной несжимаемой жидкости, что привело эту теорию к некоторым существенным противоречиям.
Таким образом, В. Томсон (лорд Кельвин) и Дж. Дж. Томсон рассматривали единую материю -эфир, а различные ее проявления обусловливали различными формами ее кинетического движения.
Несколько теорий эфира были созданы и в России.
1854 г. Идеи Эйлера (1707-1783) о свойствах мирового эфира оказали влияние на Б. Римана (1826-1866), который в своей лекции «О гипотезах, лежащих в основаниях геометрии» (1854) изложил концепцию мирового пространства, разрешив некоторые затруднения, с которыми встретился Эйлер.
М.В. Ломоносов отвергал все специфические виды материи - теплоту, свет, признавая лишь эфир, с помощью которого он, в частности, объяснял тяготение как результат подталкивания планет частицами эфира за счет разности давлений.
Большой интерес представляла попытка Д.И. Менделеева (1834-1907) определить химические свойства эфира, который был включен им в таблицу химических элементов в «нулевую» строку и назван «ньютонием» (впоследствии эта строка была изъята из таблицы).
1870-1880 гг. И.О. Яровским предложена теория газоподобного эфира.
XX вв. В более поздние времена, когда теория относительности была уже широко известна, некоторые советские и зарубежные ученые отстаивали механическую теорию эфира, становясь при этом на точку зрения вихревой модели. Среди этих работ необходимо отметить работы К.Э. Циолковского (1857-1935), З.А. Цейтлина, Э. Уайтекера (1873-1956) и др.
1901-1929 гг. Экспериментальные данные, полученные в 1901-1905 гг. Э. Морли, в 19211925 гг. Д. Миллером и в 1929 г. А. Майкельсоном (1852-1931), свидетельствуют не только о факте существования в природе эфира, но и его газоподобной структуре.
1910-1924 гг. В работе «Принцип относительности и его следствия» А. Эйнштейн писал, что «нельзя создать удовлетворительную теорию, не отказавшись от существования некой среды, заполняющей все пространство». Позже А. Эйнштейн изменил свою точку зрения относительно существования эфира, однако это обстоятельство малоизвестно и оно не повлияло на отношение к эфиру со стороны большинства физиков-теоретиков.
1930-1934 гг. В работах советского академика В.Ф. Миткевича (1872-1951) не только отстаивается необходимость признания факта существования эфира, но и предлагается модель, в которую фактически заложены идеи Дж. Дж. Томсона. Он писал: «Абсолютно пустое пространство, лишенное всякого физического содержания, не может служить ареной распространения каких бы то ни было волн».
1960-1980 гг. Советский академик Я.И. Френкель (1894-1952) категорически отрицал существование мирового эфира, сравнивая поиск свойств эфира с «богоискательством и богостроительством», и отстаивал принцип дальнодействия.
Вторая половина XX - начало XXI вв. В многочисленных работах приведены обзоры по истории развития эфирных концепций и современных взглядов на природу «физического вакуума», а также построение его теории.
Описанная выше дискуссия есть фактически спор о том, нужно ли искать материальную основу внутреннего механизма явлений или достаточно найти подходящий математический аппарат для внешнего описания явлений. Это спор между динамикой и феноменологией.
Вихревая динамика. Задача прогноза погоды и, как следствие, проблема построения теории атмосферных циклонов привели в середине XIX в. к возрождению интереса к вихревой динамике. Труды Г. Гельмгольца, В. Томсона (лорда Кельвина), Г. Кирхгофа (1824-1887), П. Дирихле (1805-1859), Ю. Дедекинда (1831-1916), Б. Римана, А.М. Ляпунова (1857-1918), Ж. Пуанкаре (1854-1912) и других исследователей привели к появлению существенно новых гидродинамических результатов. Теория вихревого движения развивалась следующим образом.
1858 г. Выходит в свет замечательная работа Г. Гельмгольца «Об интегралах уравнений гидродинамики, соответствующих вихревым движениям», в которой доказаны основные теоремы, положившие начало современной вихревой теории. В этой работе Гельмгольцем был обоснован во всей полноте принцип сохранения вихрей и указано правило определения скоростей движения вихревых шнуров, находящихся в идеальной несжимаемой жидкости, и тех частей жидкой массы, где отсутствуют вихри.
Все последующие работы являются, по существу, расширением и обобщением основных результатов, добытых Гельмгольцем.
1867 г. Следуя общей идее XIX в., согласно которой объяснения различных физических феноменов следует искать в подходящих механических интерпретациях, лорд Кельвин предложил теорию вихревых атомов. В этой теории мир понимается как некий эфир (аналог идеальной жидкости), в котором взаимодействуют вихри Гельмгольца, подобные атомам, образующим молекулы. Вихри в этой теории объясняли гравитацию. Идеи Кельвина так и не были реализованы и вскоре были вытеснены атомной и квантовой механикой.
Вихревая теория атомов, созданная В. Томсоном, не получила признания и развития. Только в 20-е гг. XX в. немецкий гидродинамик А. Корн попытался вновь воскресить идеи В. Томсона, но применительно не к атомам вещества, а к толкованию природы (спина) электрона.
Несколько позже Н. Кастерин сделал попытку построения вихревой теории элементарных частиц. Однако идеи А. Корна и Н. Кастерина были встречены с большим недоверием широкой научной общественностью, вследствие чего они оказались изолированными и невостребованными, хотя в работах этих ученых содержится немало интересных соображений.
1876 г. В своих «Лекциях по математической физике» Г. Кирхгоф вывел общие точные уравнения движения ^-точечных вихрей, указал их гамильтонову форму, а также получил для них четыре интеграла (закона сохранения).
1877 г. Основываясь на уравнениях Кирхгофа, В. Гребли (1852-1903) в своей диссертации подробно проанализировал интегрируемую задачу о движении трех вихрей на плоскости. Он анализирует взаимодействия вихревой пары с единичным вихрем, рассматривает частные случаи четырех вихрей.
1876-1883 гг. О. Рейнольдс (1842-1912) экспериментально установил критерий перехода ламинарного течения в цилиндрических трубах в турбулентное течение и далее в вихревое.
1877-1878 гг. Гринхилл рассмотрел задачи о движении вихрей в жидкости, ограниченной цилиндрическими поверхностями. Пользуясь методом изображений, он решил задачи о плоском движении одного и двух вихрей внутри и вне поверхности круглого цилиндра, а также в пространстве, ограниченном поверхностью прямоугольной четырехугольной призмы. В это же время учеными были решены многочисленные частные задачи вихревого движения.
1894 г. Н.Е. Жуковский (1847-1921) решил задачу о движении вихря вблизи острия клина, погруженного в жидкость. Рассматривая траектории вихря, он показал, что вихревой шнур всегда уклоняется от подносимого к нему ножа. Впоследствии Жуковский разработал теорию так называемых «присоединенных» вихрей, имеющую фундаментальное значение для многих приложений.
Начало XX в. С развитием авиации ученые натолкнулись на необходимость изучения вихревых образований при обтекании твердых тел. В этом отношении особого внимания заслуживают работы Т. Кармана (1881-1963) и Н.Е. Жуковского. Первый весьма подробно изучал поведение так называемой дорожки Кармана.
1927 г. Выходит работа С. Озеена о движении вихрей в вязкой жидкости.
1934 г. Публикуются работы А.А. Фридмана (1888-1925), в которых дана постановка задач относительно движения вихрей в сжимаемой жидкости. Идеи Озеена и Фридмана еще ждут своего продолжения.
По-видимому, интенсивное развитие квантовой механики, использующей в своей основе концепцию спина - волчка с собственным моментом, «переключило» на себя основное внимание и силы и тем самым «затормозило» так бурно начавшееся в середине XIX в. развитие вихревой гидродинамики и эфиродинамики.
1905-1916 гг. А. Эйнштейн (1879-1955) сформулировал сначала специальную, а впоследствии и общую теорию относительности.
Согласно теории относительности, нельзя разделить наше четырехмерное пространство-время на трехмерное пространство и одномерное время. Пространство - время порождается материей и теряет свое самостоятельное существование. Структура четырехмерного пространства зависит от распределения и движения материи - частиц и полей. В новой физике время теряет свою абсолютность и, как следствие, не выполняется закон сохранения энергии. Более того, полная энергия и полный угловой момент для замкнутой Вселенной не могут быть определены -они являются бессмысленными понятиями. Сам темп времени зависит теперь от движения и потому становится относительным. Наконец, время оказывается подверженным действию тяготения, которое влияет на его темп: там, где имеются силы тяготения, время течет медленнее, чем в отсутствие этих сил. Например, вблизи «черной дыры» темп времени так сильно замедляется, что оно как бы останавливается там в своем беге.
1915 г. А.Л. Чижевским (1897-1964) установлено влияние солнечной активности на биосферу. Уже во второй половине XX в. было показано, что и сама солнечная активность, а следовательно, и биологическая активность всего живого, в свою очередь, определяется моментной динамикой всей Солнечной системы, в основном динамикой Юпитера.
1918 г. А. Нетер (1882-1935) показала, что в рамках классической механики законы сохранения энергии, импульса и момента импульса связаны с симметриями времени и пространства.
Несмотря на завершение всего два года назад теории относительности, физический мир в течение еще многих десятилетий продолжал жить исключительно по законам классической механики Ньютона.
1923-1931 гг. Н.Е. Кочин (1901-1944) показал в синоптике возможность движения сжимаемой жидкости под действием консервативных сил с образованием вихрей при отсутствии притока энергии извне. Он дал решения уравнений движения сжимаемой жидкости на вращающейся Земле, определил условия образования на поверхностях раздела воздушных масс волны, переходящей в циклон - воздушный вихрь, перемещающийся в атмосфере.
Полная теория смерчей, тайфунов, ураганов и циклонов в атмосфере пока так и не создана. Имеется несколько интересных подходов к проблеме вихревых движений в атмосфере, в целом достаточно полно объясняющих многие стороны явления. Интересной является работа А.Г. Иван-чина (2004), в которой, по-видимому, впервые в полном объеме решена проблема работы вихревого механизма, создающего атмосферные смерчи и ураганы с такими гигантскими энергиями. Основная идея решения сводится к тому, что при формировании газового вихря происходит самопроизвольное преобразование потенциальной энергии давления окружающего вихрь газа в кинетическую энергию вращения вихря. При этом соблюдается закон постоянства момента количества движения, и чем сильнее сжато тело вихря, тем больше в него закачивается энергии из окружающей среды. Тороидальный вихрь окружен пограничным слоем газа, в котором температура и вязкость понижены по сравнению с температурой и вязкостью окружающей среды. Это обеспечивает устойчивость вихревого тороида и длительность его существования. Винтовой тороидальный вихрь газа в процессе образования концентрирует в себе энергию окружающей среды и является, таким образом, природным механизмом по преобразованию потенциальной энергии газовой среды в кинетическую энергию вращения вихря.
1925-1928 гг. Заложены основы квантовой механики: В. Гейзенбергом (1901-1976) разработана теория матриц, Э. Шредингером (1887-1961) развита волновая механика - сформулировано носящее его имя основное волновое уравнение квантовой механики.
1925 г. Американские ученые Дж. Уленбек (1900-1974) и С. Гаудсмит (1902-1979) для теоретического объяснения экспериментальных данных предположили, что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок» с собственными механическим и магнитным моментами.
Таким гипотетическим образом в физику и был введен спин - собственный момент количества движения микрочастицы, величина чисто квантовой природы, не связанная с движением частицы как целого.
Как видим, во-первых, спин является одним из специфических понятий квантовой механики, отражающих саму ее суть, и в то же время спин является таким же «первым» свойством частицы, как и ее «вполне классические» параметры (масса, заряд). Во-вторых, при таком определении спина становится несущественным вопрос о его происхождении, поэтому собственный момент может быть приписан частице вне зависимости от того, является ли она «элементарной» или «сложной». В-третьих, большое количество экспериментального материала показывает, что спиновые свойства элементарных частиц играют огромную роль как в области микропроявлений, так и в поведении макроскопических тел, поскольку спин непосредственно определяет статистические свойства систем.
Такие свойства спина, с одной стороны, предопределили введение формализма квазичастиц (слабых возбуждений всего тела - «почти» элементарных частиц), с другой - позволили предположить существование собственного момента у макроскопических по размерам частей тела.
После того как в начале XX в. были сформулированы основные принципы и уравнения квантовой механики, физики-теоретики разделились на две группы: группу А. Эйнштейна - «детерминистскую» («Бог не играет в кости!»), в которую входили М. Планк (1858-1947), А. Эйнштейн, Л. де Бройль (1875-1960), Э. Шредингер, и группу Н. Бора - «вероятностную»: Н. Бор (1885-1962), В. Гейзенберг, М. Борн (1882-1970), П. Дирак (род. 1902). Сам факт возникновения этих групп характеризует собой глубокий кризис в понимании физической реальности, который длится вот уже более полувека.
Согласно одной из гипотез, вероятностный характер описания квантовой теории связан с тем, что материя представляет собой имеющие конечные размеры сгустки поля инерции, которые, по сути, представляют собой поля кручения. Итак, в очередной раз круг замыкается, и мы опять возвращаемся к идее об абсолютности вращательного движения: свободные вихри античных мыслителей (Декарта), взаимодействующие вихри (Гельмгольца), вихревые атомы (Кельвина), квантовая механика - спин, инерционные поля кручения!
1928 г. Начало «вихревого» этапа в геологии и тектонике: выход в свет пионерской работы китайского геолога Ли Сы-гуана, в которой впервые были выделены и описаны вихревые структуры в геологических разрезах Китая. Это были преимущественно вихревые структуры с горизонтальной осью вращения. Запрет на учение о влиянии ротационного фактора на геологические и тектонические процессы был нарушен благодаря созданию к этому времени достаточно точных геологических карт, проведению детальных геологических исследований и выполнению высокоточных геодезических измерений на больших базах.
1933 г. Экспериментально подтвержден вращательный характер движения блоков земной коры в работе японских исследователей, которая подготовлена на основе данных результатов повторных геодезических работ в 1884-1889 и 1924-1925 гг., проведенных в японской провинции Канто, в районе очага катастрофического землетрясения 01.09.1923 г. В этой работе впервые формулируется вывод о вращательном движении блока земной коры, в котором располагался очаг землетрясения Канто.
1986-2003 гг. В последующем вывод о вращательном движении блоков земной коры, в том числе являвшихся очагами сильнейших землетрясений вблизи Алеутских островов, Колумбии, Эквадора и других регионов планеты, подтверждается многочисленными работами других исследователей.
1948 г. Г.А. Гамовым (1904-1968) предложена модель Большого взрыва.
1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик, впоследствии нобелевские лауреаты, предложили модель строения основной молекулы жизни - молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в форме двойной спирали. Спиральную форму имеют и некоторые бактерии (спириллы, менее скрученные и похожие на запятую, и спирохеты, сильнозакрученные и напоминающие штопор), и большое количество куколок, раковин и др. Следует отметить, что раковины, скелеты, ветвистые растения и способность организмов строить несимметричные молекулы оказали заметное влияние на ход эволюции.
Вторая половина XX в. Главная особенность белков, которая имеет решающее значение для их функционирования, - это способность самопроизвольно формировать пространственную структуру, свойственную только данному белку, или так называемая самоорганизация структу-
ры. Сам механизм, реализующий программу синтеза молекулы белка за 1-2 мин., удивительно изящен. При построении белков живая природа использует только 20 вполне определенных аминокислот, которые получили название канонических. Этот набор универсален. Замена одной аминокислоты в белке может полностью нарушить его функции и привести к гибели организма.
В «белковой» проблеме еще много неясного. К примеру, все белковые соединения, входящие в состав живого вещества, имеют «левую асимметрию». Что это значит? Когда происходит лабораторный синтез такого соединения, «правые» и «левые» формы всегда присутствуют в одинаковом количестве, так как наращивание молекул путем присоединения атомов и атомных группировок происходит случайным образом. Почему же в «живых» органических соединениях всегда присутствуют только «левые» формы аминокислот и «правые» молекулы сахаров, тогда как их зеркальные изомеры в биосфере полностью отсутствуют? В каком виде белковая молекула получает команду на сворачивание «единственным и неповторимым» образом? С помощью какого поля белковой молекуле передается в буквальном смысле слова «живородящий» момент «левой» ориентации? Какую природу имеют вращательные движения, продолжением которых является такой момент?
Еще микробиолог Л. Пастер (1822-1895) - «герой мысли», «человек со всеохватывающим полетом мысли», как говорили о нем современники, - указал, что «асимметричный синтез» может происходить при наличии какого-нибудь природного асимметричного фактора.
Одним из таких асимметричных факторов или движений, которые могли бы способствовать зарождению «молекулы жизни» - белка, может быть вращение. Имеющиеся геохронологические ряды данных, по-видимому, указывают на однократное возникновение жизни на Земле. В таком случае, если предположить, что жизнь на Земле возникла закономерно, а не случайно (к примеру), то либо такое «асимметричное вращение» в момент зарождения жизни должно было быть неким особым, либо механическое вращение оставалось «обычным», но сопровождалось «асимметричным» изменением другого геофизического поля (например, аномальной пере-полюсовкой магнитного поля планеты).
1959 г. Выходит в свет работа М. Стоваса, в которой автор показал, что при изменении ротационного режима вращения Земли возникают широтные, меридиональные и радиальные напряжения в ее коровом слое, что и является причиной особого напряженного состояния в широтных зонах между 30 и 40° в обоих полушариях - зоны перемена знака главных напряжений. Эти же широты и в атмосфере являются особыми - ревущими штормовыми.
В последующем о важности ротационных движений писали многие ученые: П.С. Воронов,
В.Г. Бондарчук, О.И. Слезнак, Б.Л. Личков, К.Ф. Тяпкин и многие другие.
Сейчас можно считать общепринятым важность ротационного фактора.
1961 г. Выходит в свет работа геолога А.В. Пейве, в которой автор, во-первых, обосновывает блоковое строение земной коры; во-вторых, анализируя ее структуру и движение, приходит к новому, фантастическому по тем временам механизму движения коры - собственному источнику движения блока. При этом главной особенностью тектонических движений является то, что каждый блок обладает как бы самостоятельной «движущей силой», заключенной в нем самом.
Развивая эту концепцию, ученики А.В. Пейве пришли к выводу о том, что геологическая среда является нелинейной и самоорганизующейся. Вследствие этого ее движение может быть представлено в виде тектонического течения с неоднородными деформациями, ненулевыми дивергенциями и вихрями. С учетом этих данных самостоятельной движущей силой блока может быть только его собственный момент.
1968 г. Выходит в свет фундаментальная работа В.В. Шулейкина, в которой автор среди прочего описал пропеллерное движение хвоста и всего тела дельфина при его движении и показал, что для компенсации вредного вращающегося момента служит асимметрия его черепа. Как видим, более совершенный движитель, позволивший дельфину (и зубатым китам) выжить в ходе эволюции и подняться на более высокую ступень эволюционной лестницы, способствовал «приобретению» асимметрии черепа, но «научил» управлять трением при движении.
Разработана теория динамики стаи рыб (и птиц), в которой пространственное расположение птиц и рыб отвечает минимуму затрат энергии, расходуемой на трение при их передвижении.
В 1980-1990-е гг. установлено, что в процессе эволюции «научились управлять» трением и другие живые существа. Например, змеи, черви и моллюски движутся за счет образования дислокаций. Движение дождевого червя начинается с образования «растягивающей» дислокации вблизи шейки, тогда как движение большинства змей осуществляется путем образования «сжимающих» дислокаций у хвоста и их перемещения по направлению к голове.
Такого рода комплексные приведенные выше данные показывают, что к объяснению физики трения как процесса чисто механического можно подойти, на первый взгляд, с несколько необычной - «социальной» - точки зрения, позволяющей на макроуровне использовать «самоор-ганизационные» свойства вращательных (вихревых) микроскопических движений.
1970-е гг. Немецкий физик Г. Хаген предложил заложить принципы самоорганизации живой природы в основу новой науки - науки о теории самоорганизации всех явлений независимо от их природы.
1972 г. Выходит в свет работа геолога О.И. Слензака, развивающая на новом качественном уровне «вихревые» представления Ли Сы-гуана. Автор в результате проведенных им в 19501970 гг. исследований доказал существование крупных, превышающих 1000 км в диаметре вихревых структур. Сделан вывод о «самостоятельности крупной вихревой системы как типа тектонической структуры литосферы, который не может быть создан внешними источниками движения в виде дрейфующих материков или смещений по планетарным разломам». При этом породы, слагающие вихревые структуры, формировались «в твердом состоянии на месте и за счет вещества верхней мантии и с самого начала формировались как дугообразные, а не механически изгибались из первоначально прямолинейных структур».
Отмечено, что «перекрытие вихревых систем» приводит к «образованию систем меньшего размера, соединяя в новые вихри отрезки больших дуг крупных систем», «иерархическая сопод-чиненность тектонических структур связывает в неразрывную цепь ... самостоятельные тектонические формы и геологические тела складчатых областей и их обрамления». Другими словами, системы вихревых структур связаны в единую иерархическую тектоническую планетарную структуру.
Обсуждение генезиса вихревых структур автор начинает знаковыми для всей этой сводки данных словами Р. Декарта: «Материя неба должна вращать планеты не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси». Продолжая эту мысль, можно сказать, что А.В. Пейве и его последователи, как отмечалось выше, показали, что вокруг своей оси вращаются и планетарные блоки и плиты.
Далее О.И. Слезнак обращает внимание на то, что «вихревые системы литосферы в преобладающем большинстве случаев имеют симметрию циклонов Северного полушария» и имеют большое сходство с морскими и океаническими течениями, и констатирует: «Вращательное движение Земли создает вихри литосферы. расположение которых контролируется симметрией вихревой системы».
1979 г. Выходит в свет работа камчатского геолога И.В. Мелекесцева, в которой была предложена вихревая вулканическая гипотеза и рассмотрены некоторые вытекающие из нее следствия.
1981 г. Присуждение американскому нейрофизиологу Р. Сперри Нобелевской премии за работу в области исследования функциональной специализации полушарий головного мозга человека. Среди ученых распространено мнение, что асимметрия организма и головного мозга у живых существ, включая и человека, является результатом эволюции. Эти данные фактически визуализируют процесс взаимодействия умов как отдельно взятых людей, так и групп людей (коллективы ученых античного мира и Древнего Китая), имеющий место вследствие асимметричного строения мозга человека.
Несимметричное строение головного мозга человек, по сути, «унаследовал» от дельфина, череп которого в связи с «жизненной» необходимостью уменьшить вихревые (турбулентные) потери при его движении в воде имеет асимметричное строение. Вместе с тем полученные в работе уникальные данные убедительно показывают, что все явления, происходящие в социуме, коррелируют с величиной солнечной активности, определяемой, в свою очередь, моментной динамикой всей Солнечной системы, в основном динамикой Юпитера, период обращения вокруг Солнца которого составляет около 11 лет. Есть что-то, не ощущаемое каждым индивидом, но проявляющееся в их самоорганизующемся (с помощью вихревых полей?) коллективном поведении, уменьшающем «социальное трение».
1983 г. Получение С. Чандрасекхаром Нобелевской премии за цикл работ, посвященных динамике звезд и выполненных в рамках проблемы Дирихле.
Полученные данные позволили модифицировать классическую для идеальной жидкости задачу Дирихле и тем самым применить ее к движению реальных сред. Представляется, что вихревые решения модифицированной проблемы Дирихле будут в большей степени соответствовать движениям, наблюдаемым в реальных средах, включая и геофизическую среду, которая, как
известно, содержит большое количество разномасштабных вихревых геологических структур и вихревых геофизических движений.
08.12.1988 г. Произошло разрушительное землетрясение с очагом вблизи г. Спитак (Армения). Многочисленные свидетельства крутильных колебаний поверхности грунта при землетрясении отчетливо проявились массовыми поворотами архитектурных памятников, надгробных камней и характерными разрушениями торцевых и центральных частей зданий и сооружений. Такие же поворотные движения наблюдались и при землетрясениях в других местах планеты.
1999 г. Положено начало инструментальной «вихревой» сейсмологии: впервые в мировой практике приборами были зарегистрированы крутильные колебания грунта в ближней зоне очага землетрясения Chi-Chi на Тайване с М№ = 7,6.
23.03.2003 г. Начался новый виток вихревой геодинамики. В Институте вулканической геологии и геохимии ДВО РАН в Петропавловске-Камчатском состоялся, по-видимому, первый тематический научный семинар «Вихри в геологических процессах». По результатам семинара в 2004 г. вышел в свет одноименный сборник научных работ.
2003 г. Выходит в свет геолого-геофизический атлас Тихого океана, в котором на основании данных многолетних детальных инструментальных исследований различных геофизических полей показывается, что расположенные в юго-западной части Тихого океана плиты Пасха и Хуан-Фернандос (размеры в поперечнике составляют 300-400 км) вращаются. Плита Пасха за время своей жизни (около 5 млн лет) повернулась почти на 90°, что позволяет такое движение плит считать непрерывным (в геологическом смысле). При этом изолинии всех геофизических полей, отражающих такое поворотное движение этих плит, представлены спиральными линиями.
2007 г. Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова (геологический факультет) и Институтом вулканологии и сейсмологии ДВО РАН выпущен второй «вихревой» тематический сборник «Ротационные процессы в геологии и физике» под редакцией академика Е.Е. Милановского. В этом сборнике вихревые движения рассмотрены широко: анализировалась их роль в процессах, протекающих в микромире, во Вселенной, галактиках, планетах Солнечной системы, геофизике, геологии, включая зарождение жизни и развитие социума.
27.01—03.02.2007г. 40-е совещание по тектонике, многие доклады которого были посвящены проблемам ротационных и вихревых тектонических движений, а также влиянию космических факторов на геодинамические процессы, протекающие на Земле.
В ряде сообщений были представлены оригинальные подходы к построению новой, по сути, вихревой парадигмы геологии.
Заключение: 40 веков истории развития человечества
Именно использование крутильных ловушек для зверей и «освоение» механического момента для получения огня и предопределило формирование из homo sapience человека. Вихревые движения, «зашитые» в спиральных структурах раковин и крутильных движениях тел зубатых китов и рыб, впоследствии «перешедшие» в асимметрию черепа сначала дельфина, а затем строения мозга человека, «позволившие» социуму развиваться с минимальным «социальным» трением, интуитивно воспринимались человеком как основные движения окружающего нас мира. Это и предопределило появление у античных мыслителей представлений о вихревых движениях как основных (атомарных, «неразрезаемых») процессах, протекающих в окружающем нас мире.
Приведенный обзор показывает, что в дальнейшем представления о вихревых движениях развивались по «сложной» спирали, изгибы которой фиксировались «победами» соответствующей научной части социума. Действительно, такие представления, активно подхваченные в середине XVII в. Р Декартом, были побеждены несомненными научными успехами теории Ньютона, а сторонники Декарта «истреблены» ньютонианцами, большая часть которых к науке имела весьма отдаленное отношение. Идея важности вихревых движений, начавшая бурно развиваться в середине XIX в., была вновь «побеждена» научными достижениями квантовой механики и опять забыта, так как в то время наука стала уже производительной и достаточно высоко оплачиваемой отраслью общества.
В настоящее время наблюдается очередное, по большому счету, уже четвертое в истории увеличение интереса к проблеме вихревых движений. При этом имеющиеся данные показывают, что вихревые движения являются основными движениями, наблюдаемыми в природе в различных по физическому составу средах и на разных масштабных пространственно-временных уровнях: от Вселенной в целом до элементарных частиц, включая жизнь, ее возникновение и социум.
Отличительными особенностями нынешнего этапа являются следующие два обстоятельства. Во-первых, вихревые (вращательные) движения являются основными как тектоническими, так и, по-видимому, геодинамическими движениями, наблюдающимися на разных масштабных уровнях, в том числе и в пределах «твердой» коры и литосферы, в течение всей геологической истории. Во-вторых, проблема возникновения жизни и развития социума является квантовомеханической - спиновой по сути и вихревой геофизической (макроскопической) по содержанию.
Дальнейший прогресс в развитии представлений о вихревых движениях возможен только при условии объединения усилий квантовой механики и макрофизики. Поэтому можно ожидать, что новый наступивший этап развития представлений о вихревых движениях станет последним заключительным «переломным» этапом, после которого проблема будет развиваться по «обычной» эволюционной спирали.
Литература
1. Боголюбов А.Н. Математики. Механики: Библиографический справ. - Киев: Наук. думка, 1983. - 640 с.
2. Борисов А.В., Мамаев И.С., Соколовский М.А. Фундаментальные и прикладные проблемы теории вихрей. - М.: Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2003. - 704 с.
3. Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. - М.: Наука, 1991. - 271 с.
4. Вихри в геологических процессах / Под ред. А.В. Викулина. - Петропавловск-Камчатский: ИВГиГ ДВО РАН, 2004. - 297 с.
5. ДжуаМ. История химии. - М.: Мир, 1966. - 452 с.
6. Диоген Лаэртский. О жизни, учениях и изобретениях знаменитых философов. - М.: Мысль, 1979. - 622 с.
7. Исаков А.Я. Пионеры цивилизации. Очерки по истории естествознания, техники и технологий. - Петропавловск-Камчатский: Новая книга, 2004. - 232 с.
8. Кудрявцев П. С. История физики. Т. 1, 2. - М.: Учпедгиз, 1956.
9. Лункевич В.В. От Гераклита до Дарвина. Т. 1, 2. - М.: Учпедиз РСФСР, 1960.
10. Ротационные процессы в геологии и физике / Под ред. Е.Е. Милановского. - М.: Дом-Книга, 2007. - 528 с.
11. Советский энциклопедический словарь. - М.: Сов. энцикл., 1979. - 1600 с.
12. Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов. энцикл., 1983. - 928 с.
13.ХрамовЮ.А. Физики: Биографический справ. - М.: Наука, 1983. - 400 с.
