CC BY
187
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
Величина ^т представляет собой доходность базисного актива. Формула (2) говорит о том, что
— dS
изменение цены опциона определяется двумя переменными - доходностью базисного актива — и квадратом
доходности (~^)2. Первая случайная величина распределена нормально, вторая - по закону хи-квадрат, то
есть посылка нормальности распределения, используемая в аналитической модели, нарушается. Если гамма опциона имеет большое значение - опцион ATM, или до истечения которого осталось мало времени, - то данный факт может исказить оценку за счет значительного влияния распределения хи-квадрат. При изменении цены базисного актива гамма также изменяется, поэтому дельта-гамма оценка будет содержать ошибку для существенных движений курса. Список использованной литературы:
1. Беврани Х., Аничкин К. «Оценка параметров распределения с тяжелыми хвостами с помощью эмпирического распределения», 2001
2. Меньшиков И.С., Шелагин Д.А. «Рыночные риски: модели и методы», 2000
© Гетте А.С., 2016
УДК 53.01
А.В. Емельянов
д.т.н., профессор Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана
СИЛЫ ИНЕРЦИИ И ЗАКОНЫ ДИНАМИКИ
Представлен русский оригинал статьи: Alexander V. Emelyanov. Inertial Forces and the Laws of Dynamic.
International Journal of Fundamental Physical Sciences (IJFPS). Vol 5, No 2, pp 43 - 53, June, 2015. (http://fundamentalj ournals.org/ij fps/downloads/85_IJFPS_June_2015_43_53.pdf)
Аннотация
Анализируются основные понятия и законы классической динамики с позиций их адекватности физической природе материальных тел и динамическим процессам. Обнаружено, что абсолютное неподвижное пространство Ньютона - это мировой эфир, генерирующий любые силы дальнодействия, в том числе силы инерции, накладывающие ограничения на величину ускорения. Выяснена физическая природа инерциальных систем отсчета и принципа относительности. Доказано, что принцип относительности справедлив пока справедливо динамическое уравнение Ньютона. Представлены новые формулировки четырех законов динамики. Они содержат понятия эфира и сил инерции. Эти законы независимы между собой и каждый из них выражает только одну элементарную истину.
Ключевые слова
Инерциальная система отсчета, принцип относительности, два класса сил.
Введение. Фундаментальные основы динамики, состоящие из небольшого числа законов и понятий, в которых эти законы изложены, всем нам представляются простыми и вечными истинами, потому что нам прививают их в том юном возрасте, когда мы ещё не способны к критическому восприятию столь ответственной информации.
Но если мы обратимся к истокам физических основ механики и попытаемся реконструировать процесс развития идей, сопутствующих становлению одного из законов, то неожиданно обнаружим, что эти простые с виду истины чрезвычайно сложны и могут быть поняты лишь ценой необычайно высокой концентрации
международный научный журнал «инновационная наука»
№1/2016
issn 2410-6070
внимания и большого напряжения мысли. При этом математика оказывается совершенно невостребованной, потому что она в принципе не может ни подтвердить, ни опровергнуть ни одну из основополагающих физических идей механики.
Ньютон заложил надёжные основы математического моделирования не только в механике, но вообще во всех точных науках. Но законы, носящие его имя, очень долго подготавливались трудами его предшественников, среди которых в первую очередь должны быть названы Аристотель (384-322 до н.э.), Архимед (287-212 до н.э.), Птолемей (100-178), Коперник (1473-1543), Бенедетти (1530-1590), Гильберт (1544-1603), Тихо Браге (1546-1601), Стевин (1548-1620), Галилей (1564-1642), Кеплер (1571-1630), Роберваль (Персон) (1602-1675), Борелли (1608-1679), Гюйгенс (1629-1695), Гук (1635-1705).
Особенно велика роль Гука, который на протяжении четырёх десятилетий был главным генератором научных идей в Королевском обществе и в словесной форме выразил содержание закона всемирного тяготения. Физическая интуиция Гука была уникальной по своей глубине и мощи.
После Ньютона в механике обозначился сильный крен в сторону математического формализма, который начал уводить ее все дальше от метода физических рассуждений, завещанного нам Галилеем и Гуком. Особенно резкий поворот в сторону математики произошел после блестящих аналитических работ Лагранжа. Незаметно сложилось ошибочное мнение о том, что физические основы механики установлены окончательно и остается только развивать ее математический аппарат.
Между тем первый закон Ньютона представляет собой частный случай второго. Силам инерции, о которых много нового и полезного сказано в «Principia» [4], не нашлось места в законах динамики. Мы до сих пор не понимаем физическую природы инерциальных систем отсчета и принципа относительности.
Ньютон оставил нам очень краткое и не вполне ясное доказательство закона сложения сил. В этом доказательстве считается, что действие силы не меняется в присутствии других сил. Но силы, зависящие от ускорения, не подчиняются этому правилу. В монографии [1] приведено достаточно примеров таких сил. Например, демонстрационная модель ракеты, взлетающая вертикально под воздействием водяной струи, выталкиваемой сжатым воздухом, движется силой, возрастающей при увеличении ускорения ракеты.
В решении сложнейшей проблемы сил инерции Ньютон сделал большой шаг вперёд по сравнению с предшественниками, но должной ясности не достиг, оставив проблему не только неразрешённой, но и с противоречиями. После Ньютона было много дискуссий на эту тему, но они только усугубили запутанность проблемы.
Разбирая следы давно забытых сражений из-за сил инерции, мы обнаруживаем в них много категорических утверждений при почти полном отсутствии продуманных неопровержимых суждений. Между тем вопрос о силах инерции чрезвычайно трудно разрешим именно потому, что решающие доводы неуловимы и их очень мало.
Крах мифа об инертности массы
Представьте себе просторный холл, пол которого - точно выполненная плоскость из полированного гранита. На пол опирается цилиндр массой 100 тонн (рисунок 1). В центральной области основания цилиндра имеются пористые вставки, через которые медленно вытекает сжатый газ, заполняющий полость внутри цилиндра. Между основанием цилиндра и полом образуется тонкий слой сжатого газа, делающий трение цилиндра о пол столь незначительным, что его можно не принимать во внимание. Вы прижимаете ладони к боковой поверхности цилиндра и толкаете его с силой 100 ньютонов. Легко подсчитать, что ускорение оси цилиндра окажется равным 0,001м/с2 и через 17 секунд ось приобретет скорость, равную примерно одному метру в минуту. Теперь, чтобы остановить цилиндр силой в 100 ньютонов, его придется тормозить в течение 17 секунд. Толкая цилиндр, вы будете ощущать своими ладонями и всем телом противодействие вашим усилиям. Это противодействие и есть сила инерции Ф, которая равна по величине и противоположна по направлению
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
развиваемой вами силе. С другой стороны, в соответствии со вторым законом Ньютона эта сила инерции определяется выражением
Ф = -mw, (1)
где m - масса тела, а w - ускорение его поступательного движения.
Итак, в соответствии с законом равенства действия и противодействия силу инерции можно назвать силой противодействия по отношению к той силе F, которая вызывает ускоренное движение тела. Но мы понимаем, что всякая сила должна иметь физически ясное происхождение. По Ньютону сила инерции - это сопротивление материальных тел их ускоренному движению относительно абсолютного пространства, представляющее собой «врожденное свойство материи». Но можем ли мы в течение 17 секунд давить руками на цилиндр, не отталкиваясь при этом ногами от пола? Конечно нет! А как же цилиндр, сделанный из мёртвой материи, может все эти 17 секунд давить на наши ладони, не взаимодействуя при этом с каким-то третьим объектом?!
Существует мнение, что термин Ньютона «сила инерции» введен по недоразумению, поскольку речь идет о силе противодействия [2, с.15,16].
Рассмотрим это возражение. Сказать, что «это сила противодействия, а не сила инерции» - все равно, что заявить: «этот шкаф книжный, а не дубовый». Перед нами подмена неоднородных понятий. Речь идет о силе, являющейся и силой инерции, и силой противодействия одновременно. Говоря о силе противодействия, мы акцентируем внимание на принадлежности этой силы диаде действие-противодействие. С точки зрения физической природы сил термин «противодействие» неинформативен и пуст. Это противодействие не могло бы возникнуть, если бы мир был устроен иначе и при ускоренном движении тела не возникала сила, пропорциональная ускорению и противонаправленная ему. Это и имеется в виду, когда говорится о силе инерции. Таким образом, термин «сила инерции» имеет совсем другую смысловую нагрузку - он указывает на физическую природу силы. Мы не можем удовлетвориться формальным «сила противодействия», не задумываясь о механизме реализации этого противодействия.
Приписав материи «врождённую силу» сопротивления любым изменениям скорости относительно «абсолютного пространства», Ньютон тем самым наделил все тела, в том числе и камни, двумя нереальными свойствами:
1. Способностью контролировать изменения скорости движения относительно «абсолютного пространства». Действительно, без этой способности тела не могут противиться любым изменениям их абсолютной скорости.
2. Генерировать силы инерции, противонаправленные абсолютному ускорению тела, при отсутствии силового взаимодействия между «абсолютным пространством» и телом. Заметим, что это свойство приписывается каждому атому тела, поскольку это частицы материи, наделённые определённой массой.
Каждый, кто способен сконцентрировать своё внимание на этих двух свойствах и соотнести их с реальной сущностью объектов мёртвой материи, должен признать абсурдной саму мысль о существовании таких свойств у тел неживой природы, ибо речь идёт об объектах, которые по своей сути обречены сохранять полное безразличие к тем движениям, в которое их вовлекают.
Приведенные доводы против инертности массы неоспоримы. Но их кажущаяся простота обманчива. Почему они не попали в поле зрения великого Ньютона? Потому что их и сегодня можно прочесть, сразу же забыть и продолжать думать по-прежнему, апеллируя к инерционным свойствам тел. Ложность хрестоматийных понятий трудноисправима.
Истоки мифа об инертности массы начинаются с весьма древнего суждения о «косности материи». В трудах Бенедетти (1530-1590) - великого предшественника Галилея - инерция тел свойственна уже не только состоянию покоя, но и движению. Это был прогресс по сравнению с Аристотелем, утверждавшим, что тело останавливается, как только прекращается действие движущей силы. Кеплер - прямой предшественник в этом понятии Гука и Ньютона - трактовал инерцию только как сопротивление движению, но зато связывал это свойство с количеством материи. Так что в «Principia» [4] сделан существенный шаг вперёд толкованием инерции и как «сопротивление», и как «напор» материи.
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
Миф об инертности массы по своему происхождению сродни двум древним и давно отвергнутым суждениям: считать ускоренное падение тел на Землю как и криволинейное движение планет просто естественными движениями. Великий Галилей считал эти воззрения абсолютно верными и только Гук обнаружил их полную несостоятельность. Такие суждения освобождали от размышлений над причинами ускоренного падения тел и криволинейного движения планет и были нужны, чтобы не сойти с ума от неспособности догадаться о существовании гравитационных сил. Точно так же суждение об инерционных свойствах тел освобождает от мучительных размышлений над физической природой загадочного объекта, генерирующего силы инерции. Всё это можно понять как исторически временную точку зрения, продиктованную необычайной сложностью проблемы.
Физическая природа сил инерции
Итак, обнаружено, что само тело, имеющее ускорение w относительно ньютонова «абсолютного пространства», не может создавать силу инерции. А это значит, что существует неизвестный нам материальный объект, от которого исходит сила инерции, приложенная к самому телу.
Существует весьма распространённое утверждение, что силы инерции фиктивны, потому что у них нет источников и они не подчиняются закону действия и противодействия (в последнем аргументе просматривается суждение Ньютона о том, что сила инерции исходит от самого тела, движущегося с ускорением). А тот, кто под влиянием суждений Маха полагает, что силы инерции исходят от далёких звёзд, заблуждается. Действительно, сила инерции материальной частицы реагирует на любое изменение ускорения немедленно, без малейшего отставания, а это возможно только в том случае, если сила инерции исходит от материального объекта, находящегося там же, где находится ускоренно движущаяся материальная частица.
Но здесь мы снова, как и при обсуждении природы гравитационных сил, приходим к выводу о том, что весь мир, в том числе и все межатомные и межмолекулярные пространства, не пусты, а заполнены эфиром -средой, имеющей очень тонкую структуру, созданной из совершенно отличной от известных нам видов материи. Отличие это состоит в первую очередь в том, что эфир, генерирующий гравитационные силы и силы инерции, сам должен быть невесомым и (если пользоваться языком Ньютона) безынерционным. Последнее означает, что если материя эфира и допускает какие-то структурные микросмещения, эти смещения могут происходить очень быстро, поскольку нет сил инерции, замедляющих их. Подтверждением этому служит высокая скорость распространения света в эфире. Эфир многофункционален.
Но нам предъявляют ещё одно возражение [3, с.112], смысл которого таков:
Если сила F, вызывающая ускорение w у тела, и сила инерции Ф = -mw приложены к одному и тому же телу, то эти две силы взаимно уравновешены. А это значит, что само тело должно покоиться или двигаться равномерно и прямолинейно, в то время как оно в действительности движется с ускорением
w = F/m. (2)
Это противоречие, казалось бы, доказывает фиктивность силы инерции. Однако приведённое рассуждение ошибочно. И повод для ошибки дал сам Ньютон, определив силу так:
«Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения» [4].
Противоречивость Ньютона очевидна: согласно приведённому определению введённая им ранее сила инерции не является силой.
Разрешается это недоразумение принятием следующей классификации сил:
Все силы в динамике следует разделить на два существенно разных класса. Одни являются причинами ускоренного движения тел и могут быть названы ускоряющими силами. К этому классу относятся все силы, за исключением сил инерции: это активные силы, реакции связей и силы сопротивления. Второй класс составляют силы инерции, которые возникают вследствие ускоренного движения тел. Хотя силы инерции производят те же деформации и напряжения в телах, как и любые массовые силы, их динамический эффект не только не эквивалентен эффекту ускоряющих сил, но прямо противоположен ему: они не вызывают
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
ускоренное движение тел, а, напротив, накладывают ограничения на величину ускорения. Что касается термина «силы», то за ним следует сохранить собирательный смысл, как того требует лингвистика.
Попутно заметим, что гравитационная сила и сила инерции относятся к разным классам и потому ни о какой эквивалентности этих сил не может быть и речи.
Предвидим возражение: «Ускоренное движение тел может быть вызвано только активными силами, поэтому реакции связей нельзя называть ускоряющими силами». Ответ на это возражение может быть таким: на столе покоится книга, в то время как на неё действуют две ускоряющие силы (гравитационная и реакция стола), каждая из этих сил вызывает ускорение книги, но векторная сумма этих ускорений равна нулю.
Отсутствие термина «ускоряющие силы» ведет к двусмысленности термина «силы»: чаще всего за ним сегодня стоят все силы, кроме сил инерции, но иногда - все силы, включая силы инерции. Например, мы записываем уравнение
mW = Щ=1 Fk (3)
и говорим, что произведение массы материальной частицы и ее ускорения равно сумме всех сил, действующих на частицу. Но это совершенно неверно, потому что в правой части уравнения (3) представлены только ускоряющие силы. Само же уравнение (3) выражает равновесие между ускоряющими силами и силой инерции, отраженной в его левой части с обратным знаком.
Статическое равновесие - это равновесие под действием уравновешенной системы только ускоряющих сил. Это видно и из уравнения (3): w = 0 в том и только в том случае, когда ускоряющие силы уравновешены между собой. Если же речь идет об уравновешенной системе сил, содержащей силу инерции, то это динамическое равновесие сил, соответствующее ускоренному движению материальной частицы.
Таким образом, упомянутое возражение, отрицающее воздействие сил инерции на само ускоренно движущееся тело, совершенно несостоятельно, потому что в нем силе инерции неявно приписывается свойство ускоряющей силы.
Ситуация с объявлением сил инерции фиктивными, т.е. существующими только в нашем воображении, поучительна как характерный пример отклонения от истины. В то время как опытные факты позволяли всего лишь признать существование трудностей с распознанием объекта, генерирующего силы инерции, и тем самым обозначить фундаментальную проблему, ждущую своего решения, научное сообщество соблазнилось более лёгким путём.
Этот путь порождён извечной склонностью человечества к сильному преувеличению степени изученности Вселенной. Каждое поколение считает, что в природе не осталось ни одного объекта, скрытого от проницательных умов людей науки. Объект, генерирующий силы инерции, визуально не различим и приписываемые ему свойства совсем не похожи на свойства обычной материи, «данной нам в ощущениях». Поэтому выбор пал на самое простое, но ложное, решение: такого объекта в природе нет, а потому нет и сил инерции.
Логика нашего поиска истины прямо противоположна. При анализе опытных фактов мы обнаруживаем силы инерции. А эти силы с наибольшей достоверностью указывают нам на неподвижный, всепроникающий мировой эфир. И сколь непривычными не представлялись бы нам его удивительные свойства, мы принимаем их на основе анализа опытных фактов. И это правильно, потому что физика, построенная без эфира, оказывается явно или неявно в плену мистицизма.
Возвращаясь к термину Ньютона «абсолютное неподвижное пространство», мы находим его неудачным, но только из-за слова «пространство». Пустое пространство не может влиять на характер движения тел, который определяется только действующими силами, а в пустоте никаких сил быть не может.
Если же мы признаём, что пространство Ньютона заполнено эфиром, то он и является главным объектом, в то время как пространству отводится роль простого вместилища.
Поэтому Ньютоново «абсолютное неподвижное пространство» мы заменим более подходящим термином «эфир». Эфир действительно неподвижен в том смысле, что одни его части не могут перемещаться относительно других. Если бы это было не так, то свободное тело при проходе участков, где одни области эфира движутся относительно близлежащих, двигалось бы неравномерно и в общем случае - не прямолинейно. Так что свойством неподвижности мы наделяем эфир на основании опытных фактов.
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
Распространённое суждение о том, что эфир никак не проявляет своего присутствия и потому сам факт его существования вызывает большие сомнения, абсолютно несостоятельно.
Действительно, когда мы находимся в движущемся транспорте и при быстром наборе скорости нас прижимает к спинке сидения, а при резком торможении наше тело неудержимо наклоняется вперёд - это результат прямого воздействия на наше тело сил инерции, приложенных со стороны эфира. Итак, мы постоянно ощущаем прямое воздействие на нас эфира, но по привычке видим в этом лишь ньютонову «инертность массы».
Движение земной лаборатории относительно эфира обнаружено в экспериментах [10,11,8,9,12] и подтверждено теоретическим анализом различных опытных данных [5,6].
В настоящее время известно [5,6], что Солнце вместе с Солнечной системой движется относительно эфира с постоянной скоростью около 250 км/с или несколько больше, но не свыше 300 км/с. Направлена эта скорость почти ортогонально плоскости эклиптики - примерно на звезду Z в созвездии Дракона (точка Миллера). Уточнение этих данных сдерживается отсутствием современных сведений о прециссионном вращении орбит Венеры, Земли, Марса и астероида Атен [5]. Радарные методы определения координат небесных тел, освоенные наблюдательной астрономией полсотни лет назад, давно позволяют сделать это с необходимой точностью.
В истории науки предлагались различные модели эфира. Декарт полагал, что эфир газоподобен. Гук думал, что свет - это поперечные колебания эфира, подобные механическим колебаниям, распростроняющимся в твердых упругих телах. Эти представления абсолютно несостоятельны, потому что речь идет о субстанции совершенно иной материальной природы. Пока мы можем говорить только о некоторых свойствах эфира, следующих из опытных фактов.
Что касается структуры эфира, то мы о ней ничего не знаем кроме того, что она сложна, поскольку эфир многофункционален. Максвелл предполагал, что эфир молекулярен. Но если атомы молекул и сами молекулы известной нам материи удерживаются на определенных расстояниях друг от друга эфиром, то что же контролирует и обеспечивает определенные межмолекулярные расстояния в эфире?
Нам очень трудно представить, что планеты солнечной системы беспрепятственно движутся через неподвижный эфир. И это для большинства людей - главное препятствие к признанию реальности эфира. Но мы должны понимать, что наши интуитивные представления зиждутся на свойствах той материи, которая доступна нашим ошущениям. И эти свойства мы подсознательно переносим на совершенно другую и более сложную материю эфира, что абсолютно неправомерно.
Роль сил инерции в динамике
Представим себе космический корабль, находящийся за пределами Солнечной системы и вдали от больших масс. Двигатели корабля отключены и он не вращается относительно звезд, представляя собой инерциальную систему отсчета. Внутри корабля два космонавта, прислонившись спинами к противоположным стенкам корабля, перебрасываются свинцовым шаром массой в 100 кг. Когда космонавт ловит шар, он прикладывает силу, чтобы погасить скорость шара. Затем он продолжает отталкивать шар, заставляя его двигаться ускоренно в сторону второго космонавта. Отделившись от рук космонавта, шар движется прямолинейно и равномерно вплоть до соприкосновения с руками второго космонавта.
Сформулируем два вопроса, которые возникают по существу этого примера.
Первый вопрос. Почему под действием определенной силы шар приходит в движение с вполне определенным ускорением относительно эфира? Как достигается точная заданность этого ускорения, а не меньшая и не большая его величина?
Ответ. Если мы подумаем над смыслом и логичностью этого вопроса, то придем к единственно верному выводу. Никакого иного механизма реализации точного соответствия между ускоряющей силой и вызываемым ею ускорением, кроме силового, тут быть не может. Поясним суть этого механизма.
Если бы под действием силы F центр шара получил ускорение меньше, чем F/m, то сила инерции, действующая на шар со стороны эфира, оказалась бы меньше силы F. При этом ускоряющее действие силы
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
F продолжилось бы до тех пор, пока ускорение не достигло бы значения F/m, при котором сила инерции полностью уравновесила бы ускоряющую силу F.
Если бы ускорение оказалось больше, чем F/m, то преобладало бы противоускоряющее действие силы инерции, что привело бы к падению ускорения до нужной величины. Но мы должны исходить из представлений, что сила инерции, уравновешивающая ускоряющую силу, возникает без запаздываний, если признаем универсальность закона равенства действия и противодействия, сформулированного Ньютоном.
Второй вопрос. Почему центр шара устойчиво сохраняет прямолинейное и равномерное движение на пути от одного космонавта к другому?
Ответ. Это возможно только при условии, что есть силы, стабилизирующие это движение. И такие силы действительно есть. Они являются силами инерции. Первым признаком отклонения центра шара от прямолинейного и равномерного движения является возникновение отличного от нуля ускорения центра масс. Но при этом немедленно возникают силы инерции, равнодействующая которых приложена к центру шара и направлена против ускорения. Если бы не было сил инерции, противостоящих ускоренному движению материальных тел относительно эфира, то любые случайно возникшие отклонения от прямолинейного и равномерного движения разрушали бы устойчивость свободного, или так называемого инерционного движения.
Рассмотрим ещё несколько вопросов, относящихся к обсуждаемой теме.
Вопрос. Мы привыкли видеть различие между статикой и динамикой в том, что в статике силы уравновешены, а в динамике - нет. Теперь оказывается, что силы уравновешены всегда. Чем же тогда отличается механизм реализации ускоренного движения от механизма реализации покоя?
Ответ. Если материальная частица покоится или движется прямолинейно и равномерно относительно инерциальной системы отсчета (а значит и относительно эфира), то на нее действуют только ускоряющие силы, которые между собой уравновешены. Ускоренное движение материальной частицы возникает, когда равнодействующая ускоряющих сил не равна нулю. В этом случае ускорение частицы относительно эфира устанавливается равным равнодействующей ускоряющих сил, разделенной на массу частицы. И устанавливается это ускорение благодаря силе инерции, уравновешивающей ускоряющие силы и тем самым прекращающей дальнейший рост ускорения.
Вопрос. А как выглядела бы динамика, если бы в природе не было сил инерции?
Ответ. Вопросы подобного рода не вполне правомерны, потому что мы должны соотносить наши суждения с реальным миром, который дан нам в одном варианте и только с силами инерции. Но именно этот вопрос нельзя назвать совершенно праздным, потому что на него можно дать разумный ответ. Мы должны исходить из факта: силы инерции всегда противостоят ускоряющим силам и уравновешивают их. Если представить, что это равновесие нарушилось вследствие падения ускорения, то действие ускоряющих сил станет преобладать над противоускоряющим действием сил инерции. Это приведет к росту ускорения до установления полного равновесия между силами. Теперь мы легко можем представить динамику тел в виртуальном мире без сил инерции. Совершенно очевидно, что в этом случае любая ускоряющая сила будет вызывать бесконечно большое ускорение у материальной частицы, поскольку это то же самое, что движение частицы без массы в нашем реальном мире, как это видно из выражения силы инерции (1).
Вопрос. Механика, построенная без упоминания о силах инерции как реальных силах, действующих на ускоренно движущиеся материальные объекты, позволяет решать практически любые задачи науки и техники, причем никаких отклонений от опыта не наблюдается. Поэтому многим кажутся ненужными споры о природе и роли сил инерции.
Ответ. Задачи науки состоят не только в том, чтобы вычислять, добиваясь хорошего соответствия расчетов опытным данным, но и в том, чтобы иметь неискаженные знания о законах природы и процессах, которыми эти законы управляют. Кроме этого, науки должны стремиться к простоте и ясности, а этим требованиям никогда не отвечают теории, построенные на ложных представлениях. Геоцентрическая модель Вселенной, развитая Птолемеем, тоже позволяла решать все задачи небесной механики до времён Тихо Браге. Но гелиоцентрическая модель Солнечной системы, развитая Коперником, является более правильной и более простой. И совершенно ошибочная теория
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
теплорода тоже позволяла правильно решать задачи теплообмена. Так что правильные числа могут соседствовать с совершенно неправильными представлениями о процессах, стоящих за этими числами. В понимании физических процессов, лежащих в основе мироустройства, необходимо достигать полной ясности, потому что любое недопонимание в столь ответственных вопросах рано или поздно оборачивается целым набором самых серьезных ошибок.
Что касается весьма распространенного суждения о том, что не стоит спорить по пустякам, когда можно заняться более полезным делом, то это обычная реакция на проблему, к которой не знаешь, как подступиться, потому что ее как бы и нет, в то время как в действительности силы инерции повседневно напоминают нам о своей реальности.
Перед нами не просто одна из сложных, а самая сложная проблема динамики. Ее пытался разрешить Ньютон. Но он сделал лишь первые шаги в нужном направлении и остановился, впав в заблуждение и заявив, что силы инерции генерируются самими телами, движущимися с ускорением. Тем самым он создал иллюзию ясности там, где ее не было; и проблема сил инерции оказалась законсервированной, не будучи решенной.
Но мы не должны ставить в вину Ньютону неразрешённость проблемы сил инерции, потому что она и сегодня, т.е. через три столетия с четвертью, очень сложна для восприятия.
Полезно не забывать о том, что на любом этапе развития цивилизации Человечество старалось представить научное знание более завершенным и безошибочным, чем это было в действительности. И это сильно тормозит развитие науки. Нельзя допускать, чтобы любая невыясненность в фундаментальных основах науки маскировалась наукообразными измышлениями, либо объявлялась малозначащей. Напротив, люди науки обязаны честно различать и выделять все не совсем ясные физические процессы и понятия и постоянно возвращаться к их переосмыслению по мере накопления знаний.
Силы в неинерциальных системах отсчёта
На рисунке 2 представлены две системы отсчета: инерциальная, или условно абсолютная система ^nZ; и неинерциальная, или относительная, система xyz. В соответствии с теоремой Кориолиса абсолютное ускорение w материальной частицы складывается из ее относительного ускорения wr, переносного w e и ускорения Кориолиса w c.
w = wr + we + wc. (5)
Подставив выражение (5) в формулу силы инерции (1), получим
ф = фг + фе + фс, (6)
где
фг = -mwr, Фе = -mwe, Фс = -mwc, (7)
Фг - относительная, Фе - переносная, Фс - кориолисова силы инерции.
С учетом соотношений (5 - 7) уравнение (3) преобразуется к виду mwr = Р+Фе+Фс, (8)
где под F следует понимать равнодействующую всех ускоряющих сил, приложенных к материальной частице массой m.
Равенство (8) есть уравнение движения материальной частицы в неинерциальной системе отсчета. Оно означает, что произведение массы частицы и ее относительного ускорения равно сумме всех ускоряющих сил, действующих на точку, плюс переносная и кориолисова силы инерции.
Если левую часть уравнения (8), представляющую собой отражение относительной силы инерции (с обратным знаком), воспринимать просто как произведение массы и ускорения, то получается, что силы, действующие на материальную точку, зависят от системы отсчета наблюдателя, что противоречит
международный научный журнал «инновационная наука»
№1/2016
issn 2410-6070
физическому понятию силы. Силы в механике проявляются в возникновении измеряемых и независимых от системы отсчета наблюдателя эффектов их статического или динамического воздействия на материальные тела.
Например, если некоторая ускоряющая сила F вызывает ускоренное движение деформируемого стержня, действуя вдоль стержня, то стержень удлиняется, если сила F приложена к его переднему концу (рисунок 3а); если же сила F приложена к заднему концу стержня, то стержень укорачивается (рисунок 3Ь).
Рисунок 3. Два случая деформации стержня под действием ускоряющей силы F и сил инерции молекул стержня: а)
растяжение; б) сжатия
В этом примере деформация стержня вызвана действием сосредоточенной силы I7 и непрерывно распределенной по длине стержня силы инерции. Длина стержня зависит и от точки приложения силы I7, и от абсолютного ускорения стержня УУ. В классической механике наблюдатели, находящиеся в любых системах отсчета, будут фиксировать одну и ту же длину стержня. А это значит, что сила есть понятие, не зависящее от системы отсчета наблюдателя.
Рассмотрим теперь движение материальной частицы массой т под действием ускоряющей силы I7 в абсолютной системе отсчета ^п^ и в неинерциальной системе xyz, движущейся поступательно и прямолинейно (рисунок 4). Пусть ускорение УУе подвижной системы отсчета остается все время сонаправленным абсолютному ускорению материальной частицы УУ, причем УУе возрастает от нуля, приближаясь к УУ. В этом случае уравнение (8) примет вид тУУг = Р+Фе, (9) где Фе = -тУУе.
Рисунок 4. Силы, действующие на материальную частицу в неинерциальной системе отсчета (ху7), движущейся поступательно и прямолинейно
Наблюдатель, находящийся в неинерциальной системе отсчета xyz, обнаружит неуклонный рост силы Фе по мере приближения УУе к УУ. Но этот рост Фе будет сопровождаться уменьшением левой части уравнения (9), причем сила Фе будет увеличиваться ровно на столько, на
сколько будет уменьшаться произведение тУУг. Умного наблюдателя это должно привести к пониманию левой части уравнения (9) как отражения относительной силы инерции, действующей на материальную частицу и составляющей вместе с переносной силой инерции Фе одну и ту же абсолютную силу инерции Ф (1), которая не зависит от системы отсчета наблюдателя. Если же наблюдатель в системе xyz не признает, что в левой части уравнения (9) находится относительная сила инерции Фг, записанная с обратным знаком, то он должен прийти к абсурдному выводу о том, что силы, действующие на материальную частицу, должны зависеть от того, с каким ускорением движется он сам. В последнем случае нельзя избавиться от ощущения неполноценности силы Фе. А отсюда уже недалеко до объявления понятия силы продуктом умозрительных построений, а не отражением объективной реальности.
Понятие силы относится к фундаментальным категориям механики и без него нельзя составить верную картину механических процессов и понять их. Попытки изгнать из механики понятие силы или выхолостить его никогда не продвинут нас вперед, потому что механика без сил - все равно, что термодинамика без температуры. Ньютон не случайно определил механику как «учение о движениях, производимых какими бы
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений, точно изложенное и доказанное».
Теперь мы сделаем последнее, весьма существенное, пояснение к силам инерции в произвольных системах отсчёта.
Хотя в любой неинерциальной системе отсчёта сумма относительной Фг, переносной Фе и кориолисовой Фс сил инерции всегда равна абсолютной силе инерции Ф, которая не зависит от способа введения системы отсчёта, сами составляющие векторы Фг, Фе и Фс могут иметь множество вариантов, соответствующих разным способам введения системы отсчёта. В этом смысле относительная, переносная и кориолисова силы инерции условны, как условны составляющие любого вектора при его разложении по трём произвольно выбранным направлениям.
Например, в птолемеевой системе отсчёта, жёстко связанной с Землёй, численные значения Фг, Фе и Фс неограниченно возрастают по мере увеличения расстояния между небесным телом и Землёй, в то время как их векторная сумма, представляющая абсолютную силу инерции, уравновешивающую гравитационную силу, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Так получается потому, что в птолемеевой системе отсчёта движение небесных тел оказывается искусственно усложнённым и противоестественным. В коперниковой системе отсчёта движения небесных тел получают ту простоту и ясность, какие обычно сопутствуют истине.
Пересмотр некоторых понятий классической механики
Те функции, которые Ньютон возложил на «абсолютное пространство», на самом деле может выполнять только эфир.
Определение. Неподвижная среда, генерирующая силы инерции и гравитационные силы, называется эфиром.
Эфир является средой, через которую передаются электрические, магнитные и ядерные силы.
Эфир заполняет всю Вселенную и представляет особый вид материи с очень тонкой структурой, поскольку он пронизывает все тела, заполняя в них все межмолекулярные и межатомные пространства. Эфир не оказывает сопротивления прямолинейному и равномерному движению в нем материальных объектов, но при движении с ускорением он создает силы, противонаправленные ускорению.
Можем ли мы утверждать, что эфир порожден всей известной нам материей Вселенной? Такое утверждение абсолютно беспочвенно. Мы вообще ничего не знаем о происхождении эфира и той материи, структура которой частично изучена. Поэтому мы не должны вдаваться в спекулятивные рассуждения о том, может ли один вид материи переходить в другой, или мир устроен так, что это абсолютно невозможно. Мы еще слишком мало знаем об устройстве Вселенной, и истинная мудрость состоит в том, чтобы чаще вспоминать об этом и не создавать впечатления, что человечество уже приблизилось к разгадке последних тайн Мироздания.
Определение. Система отсчета, неподвижная относительно эфира, называется абсолютной.
Определение. Любая система отсчета, движущаяся относительно эфира поступательно, прямолинейно и равномерно, называется инерциальной.
Теорема о сложении ускорений позволяет сформулировать основное свойство инерциальных систем отсчета. Ускорение материальной частицы относительно любой инерциальной системы отсчета совпадает с ее ускорением относительно эфира.
Если материальная частица движется прямолинейно и равномерно относительно эфира, то ее движение в любой инерциальной системе отсчета является тоже прямолинейным и равномерным.
Заметим, что в трудах Ньютона никаких систем отсчёта нет. Понятие инерциальной системы было введено Штрейнцем (1848-1892) в 1883 году, но под другим названием. Современное название ввели в обращение двумя годами позже.
Мы полагаем, что Гильберт (1544-1603) и Ньютон правы в своем определении массы как меры количества материи, если под материей здесь подразумевать всё, кроме эфира. Действительно, гравитационная сила между двумя телами зависит не от химического состава этих тел, а от суммарного
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
количества содержащегося в них вещества. Присутствие электрических зарядов и магнитных руд тоже не влияет на гравитационные силы. Это значит, что создаваемые эфиром гравитационные силы и силы инерции пропорциональны какой-то самой общей характеристике материи. На роль такой характеристики мы не видим альтернативы количеству материи. Впрочем, если кто-то сочтет эти доводы малоубедительными, он может расценивать определение Ньютона как гипотетическое, которое сегодня нельзя ни доказать, ни опровергнуть в форме, способной удовлетворить запросы блюстителей научной строгости.
Маниакальная приверженность строгости никогда не считается с ограниченностью наших знаний об устройстве Вселенной и со здравым смыслом. Как бы там ни было, ньютоново определение массы предпочтительнее и глубже релятивистской трактовки этого понятия как величины, зависящей от относительной скорости материального объекта, а следовательно, и от системы отсчета наблюдателя. Масса, понимаемая как мера количества материи, не может зависеть от скорости. Но есть основания надеяться, что при высокой скорости движения в эфире сила инерции зависит не только от абсолютного ускорения, но и от абсолютной скорости [5].
Известно много попыток дать строгое определение силы. Все они, но по разным причинам, неудовлетворительны, а некоторые из них просто абсурдны. Сегодня достаточно иметь правильное понятие силы, охватывающее не только ускоряющие силы, как это делалось до сих пор, но и силы инерции тоже.
Силы - это те воздействия, присутствие которых полностью определяет величину и направление ускорения материальной частицы относительно эфира. Силы не могут передаваться через пустоту. Они могут присутствовать только в материальных объектах, к которым относится и эфир.
Механика оперирует только реальными силами. Никаких фиктивных сил и псевдосил в ней нет. Силы характеризуются величиной и направлением, а их векторная природа должна рассматриваться как опытный факт, отражающий одно из свойств реального мира.
Реальность сил в механике проявляется в возникновении измеряемых и независимых от системы отсчета наблюдателя эффектов их статического или динамического воздействия на материальные тела.
Все силы в динамике делятся на два принципиально разных класса:
1. Класс ускоряющих сил, являющихся причиной ускоренного движения материальных частиц и тел. Все заданные и так называемые активные силы, а также реакции связей и силы сопротивления являются ускоряющими силами.
2. Класс сил инерции, возникающих вследствие ускоренного движения материальных частиц и тел. Силы инерции генерируются эфиром, воздействуют на сами ускоренно движущиеся материальные объекты и накладывают ограничения на величину абсолютного ускорения материального объекта. Силы инерции было бы правильнее именовать антиускоряющими силами.
Законы классической динамики в новых формулировках
То, что мы выяснили до сих пор, позволяет нам взглянуть на систему законов механики физически более ясно. Такая точка зрения приводит к другой формулировке двух первых законов и к редакционным поправкам в двух других. При этом система законов выигрывает и в полноте, и в целостности, и в физической выразительности.
Первый закон, или закон силы инерции. Материальная частица, движущаяся с ускорением w относительно эфира, испытывает с его стороны воздействие силы инерции Ф, противонаправленной ускорению и равной произведению массы частицы и ускорения.
Ф = -mw. (10)
Второй, или основной, закон. Ускоряющая сила F сообщает материальной частице такое ускорение w относительно эфира, при котором сила инерции Ф уравновешивает силу F.
Отсюда следует частное уравнение Ньютона
F + Ф = 0, или mw = F. (11)
Следствие. Материальная частица, свободная от воздействия ускоряющих сил, движется относительно эфира и любой инерциальной системы отсчета прямолинейно и равномерно.
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
Третий закон, или закон сложения сил. Одновременное действие на материальную частицу нескольких ускоряющих сил F1; F2,..., Fn эквивалентно действию одной силы F, равной их векторной сумме.
F = F1 + F2 + ... + Fn. (12)
Замечание: Силы инерции включать в этот закон не нужно, так как векторная природа сил инерции вытекает из векторной природы ускорения, следующей из кинематики.
Совместное рассмотрение соотношений (11) и (12) приводит к общему уравнению Ньютона
En=i Fk + Ф = 0, или тУУ = Щ=1?к, (13)
которое означает, что при любом состоянии движения или покоя материальной частицы действующие на нее силы взаимно уравновешены.
Если материальная частица движется ускоренно относительно эфира или, что то же самое, относительно любой инерциальной системы отсчета, то действие на нее ускоряющих сил уравновешено силой инерции. Если же частица покоится или движется относительно эфира равномерно и прямолинейно, то взаимно уравновешены приложенные к ней ускоряющие силы и справедливо уравнение
Zn=i Fk = 0. (14)
В неинерциальной системе отсчета
w = wr + we + wc, (15)
поэтому второе уравнение (13) может быть представлено в форме
mwr = En=1 Fk — mwe — mwc. (16)
Все члены этого уравнения - силы, поэтому оно не провоцирует рассуждений об относительности сил и о фиктивности некоторых из них.
Четвертый закон, или закон действия-противодействия. Силы, с которыми взаимодействуют две материальные частицы, равны по величине и направлены по одной прямой в противоположные стороны.
Здесь третий закон Ньютона перенумерован в четвертый. Как известно, Ньютон не включил правило сложения сил в свою систему законов, полагая его простым следствием двух первых его законов. Если бы он заметил логическую неполноценность своего доказательства и признал закон сложения сил самостоятельным, то вне всякого сомнения поместил бы его сразу после основного закона, оставив свой закон равенства действия и противодействия, по-прежнему, на последнем месте. Это диктуется логикой следования уравнения (13) сразу после уравнения (11). Пояснения к законам классической механики
Эти законы нельзя называть аксиомами, ибо физические законы - это плод обобщения опытных фактов. А тот, кто создает физические теории, в которых исходные гипотезы именуются аксиомами, хочет, чтобы эти гипотезы воспринимались как истины, не нуждающиеся ни в каких обоснованиях и объяснениях. Физические законы мы можем и должны время от времени подвергать проверке на предмет их полного соответствия опытным фактам. А аксиомы - это понятия чистой математики, принимаемые без доказательств и недоказуемые как простейшие истины. Физика сложнее математики в том отношении, что кажущееся очевидным и аксиоматическим сегодня может завтра оказаться заблуждением. В истории развития физики это прослеживается как неизбежность, а отнюдь не как случайность.
Следует иметь в виду, что уменьшение числа законов за счет объединения некоторых из них (например, первого и второго, второго и третьего) не является достижением и недопустимо, поскольку каждый закон должен выражать только одну элементарную физическую истину.
Иногда говорят, что в динамике нужна аксиома освобождения от связей. Это неверно. После введения в рассмотрение реакции связи нет никакой необходимости устранять связь, поскольку никакого иного воздействия, кроме силового, в механике быть не может. Связь влияет на движущийся объект только посредством реакции. Не следует также забывать о том, что сама идея освобождения от связи есть надуманная умозрительная операция, а не физический закон природы. Ее происхождение вызвано незрелыми представлениями о том, что законы динамики якобы формулируются для свободной материальной частицы, а потому операция освобождения от связей необходима, чтобы иметь право применять эти законы в динамике связанных тел. Это примитивный взгляд на законы динамики. Эти законы изначально должны
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
быть пригодны для построения всех разделов механики. Если они не удовлетворяют этому требованию, то система законов неполноценна. Поэтому, если на каком-то этапе развития механики обнаружатся задачи, для которых существующая система законов или понятия, в которых сформулированы эти законы, чего-то не содержат, придется пересмотреть, уточнить и может быть расширить формулировки базовых законов и содержание основных понятий, но не изобретать корректировочные аксиомы. Именно поэтому, формулируя законы динамики для материальной частицы, мы обязаны допускать, что на нее могут действовать любые силы, встречающиеся в механике, в том числе и реакции связей, а не ограничивать класс действующих сил примерами, представленными Ньютоном три столетия назад.
Если кто-то станет утверждать, что астероид небольших размеров движется как свободное тело в искривлённом пространстве, мы поправим его по двум пунктам:
1. Характер движения тел определяется только действующими на него силами. Любой другой механизм влияния на движение тел, кроме силового, относится к разряду вымыслов мистического характера.
2. Устойчивость орбитального движения астероида обеспечивают силы инерции. Гравитационные силы для этой роли не годятся.
Заметим, что понятие материальной точки, введенное после Ньютона, не вполне удачно. Ньютон рассматривал движения только материальных тел. Но тела могут вращаться, что делает изложение не всегда корректным.
Однако материальная точка - это объект с бесконечной плотностью, поскольку масса есть, а объёма нет. Помимо того что плотность материальных объектов всегда ограничена теми значениями, какие встречаются у известных химических элементов, это создаёт неудобства при распространении механики точки на механику твёрдых, жидких и газообразных тел. Мы выделяем элемент объёма и отождествляем его с материальной точкой, что абсолютно неверно.
Но дело не только в этом. Элементарные частицы, обладающие конечными размерами и плотностью, движутся по законам квантовой механики. Корпускулярно-волновой дуализм следует рассматривать как единственно возможный способ перемещаться в эфире частицам столь малых размеров. И здесь материальная точка выглядит совершенно чуждым и надуманным объектом.
Перечисленные сложности исчезают, если вместо материальной точки использовать понятие материальной частицы, размеры которой сколь угодно малы в сравнении с размерами макротел, но вместе с тем они имеют разумную плотность и содержат в себе достаточно атомов, чтобы не подчиняться законам квантовой механики.
О принципе относительности
Этот принцип был введён Галилеем. Мы изложим суть принципа относительности своими словами, сохранив содержание идей первоисточника. Если корабль движется по спокойному морю с постоянной скоростью, не меняя курса, то внутри корабля все механические процессы протекают так же, как если бы корабль был неподвижен. Например, играющие на бильярде в салоне корабля не будут обнаруживать каких-либо аномалий в движении шаров. Эта иллюстрация принципа относительности по Галилею очень наглядна, но не совсем верна, потому что корабль, вращающийся вместе с Землёй, да к тому же движущийся по сферической поверхности, не представляет собой инерциальную систему отсчёта.
Современная иллюстрация сути принципа относительности должна выглядеть несколько иначе. Космический корабль с заглушенными двигателями движется относительно эфира поступательно, прямолинейно и равномерно. Влиянием ближайших небесных тел можно пренебречь вследствие их удалённости. В этом случае все механические процессы внутри космического корабля должны протекать точно так же, как если бы корабль покоился относительно эфира.
Со времён Маха принято рассматривать принцип относительности отдельно от законов классической механики и воспринимать его не только как самостоятельный, но и как более общий физический закон. Эйнштейн говорит, что во всех инерциальных системах отсчёта все физические процессы протекают одинаково. На самом деле этот принцип представляет собой следствие законов классической механики. Действительно, левая часть уравнения Ньютона зависит от ускорения относительно эфира. Но ускорение относительно космического корабля совпадает с абсолютным ускорением. Поэтому при одних и тех же ускоряющих силах и одних и тех же начальных условиях любой материальный объект внутри корабля будет
международный научный журнал «инновационная наука»
№1/2016
issn 2410-6070
двигаться одинаково, независимо от абсолютной скорости корабля. Можно сказать, что принцип относительности справедлив до тех пор, пока справедливо уравнение Ньютона (13).
Если теперь напомнить, что уравнение Ньютона справедливо до тех пор, пока справедливо выражение (10) для силы инерции, то мы можем сказать, что принцип относительности представляет собой следствие первого закона, или закона силы инерции, классической механики (в новой формулировке).
Перечислим те положения, незнание которых и приводит к заблуждению относительно границ применимости принципа относительности. Во-первых, это приписывание инерциальным системам отсчёта статуса особых объектов, определяющих «физические свойства пространства». На самом деле то, что воспринимается как «физические свойства пространства», представляет собой проявление физических свойств эфира. Само же пространство не может быть носителем физических свойств. Инерциальные системы отсчёта - это не более чем системы, движущиеся поступательно, равномерно и прямолинейно относительно эфира. Во-вторых, это невыясненность физического смысла силы инерции (10), которая на самом деле приложена к самому ускоренно движущемуся материальному объекту со стороны эфира.
Как только уравнение Ньютона (11) заменяется уравнением релятивистской динамики, ускорение одной и той же материальной частицы оказывается разным в разных инерциальных системах отсчета, и принцип относительности теряет справедливость.
Известно, что точность механики Ньютона весьма велика, но все же ограничена. Впервые это было обнаружено при наблюдениях за вращением орбиты Меркурия. Где же источник погрешности классической механики и каковы перспективы ее уточнения? Если прогнозы теории [5] подтвердятся наблюдательной астрономией, то в изложенных законах классической динамики уточнению подлежит только закон силы инерции, который будет выглядеть так: Материальная частица, движущаяся со скоростью V относительно эфира, испытывает с его стороны воздействие силы инерции, определяемой выражением
Это уравнение отличается от уравнения релятивистской динамики тем, что, во-первых, скорость V в новом уравнении (18) - это скорость относительно эфира, а не относительно рядовой инерциальной системы отсчета; во-вторых, масса частицы в уравнении (18) представлена символом т, а не выражением
Можно сказать, что по мере роста V в уравнении (18) сила инерции возрастает быстрее, чем в механике Ньютона. Но масса т частицы не зависит от ее скорости.
Основные результаты и выводы
1. Понимание физической природы сил инерции с наибольшей определённостью указывает на существование неподвижного всепроникающего мирового эфира, играющего ключевую роль в устройстве Вселенной.
То, что Ньютон назвал абсолютным неподвижным пространством, таинственное влияние которого лежит в основе динамических процессов во Вселенной, на самом деле представляет собой неподвижный эфир. Пустое пространство никакого влияние на движение тел оказывать не может.
2. Ньютон приписал «неподвижному абсолютному пространству» решающее влияние на динамические процессы при отсутствии силовой связи между ним и материальными объектами, движущимися с ускорением. Это ошибка. На самом деле законы движения тел в динамике определяются эфиром, воздействующим посредством сил инерции на материальные объекты, изменяющие свою скорость движения относительно эфира.
3. Ньютон наделил материальные объекты способностью генерировать силы инерции, затрудняющие любые изменения абсолютной скорости тел. Он называл это «врождённым свойством материи». Однако это суждение неявно приписывает камням способность распознавать любые попытки изменить их абсолютную
(17)
где с - скорость света в эфире.
Уравнение Ньютона (11) заменяется более точным
(18)
m/^1 — v2/c2.
международный научный журнал «инновационная наука» №1/2016 issn 2410-6070
скорость и вырабатывать силы, противонаправленные абсолютному ускорению. Тела мёртвой природы такими свойствами обладать не могут, поскольку они по своей сути обречены сохранять полное безразличие к тем движениям, в которые их вовлекают внешние силы. Силы инерции приложены к самим телам, движущимся с ускорением, со стороны эфира.
4. Все силы в динамике подразделяются на два принципиально разных класса: ускоряющие силы, к которым относятся все активные силы, реакции связей и силы сопротивления; и силы инерции. Ускоряющие силы - это причины ускоренного движения тел. Силы инерции ограничивают рост ускорения, уравновешивая действие ускоряющих сил при строго определённом ускорении. Поэтому их можно было бы назвать антиускоряющими силами, а не силами инерции.
5. Понятие неподвижного эфира полностью разрешает проблему невыясненности физической природы инерциальных систем отсчёта. Любая система отсчёта, движущаяся относительно эфира поступательно, прямолинейно и равномерно, является инерциальной. Особая простота законов движения в инерциальных системах отсчёта объясняется точным совпадением относительного ускорения в них с абсолютным ускорением в неподвижном эфире.
6. Физическая природа принципа относительности такова: поскольку ускорение материальной частицы в любой инерциальной системе отсчёта совпадает с её абсолютным ускорением по отношению к неподвижному эфиру, то и уравнение Ньютона
mw = F, (19)
где F - равнодействующая ускоряющих сил, справедливо в любой инерциальной системе. Поэтому при одних и тех же начальных условиях движение тел во всех инерциальных системах отсчёта будет одинаковым. Но как только уравнение (19) заменяется уравнением релятивистской динамики, принцип относительности перестаёт выполняться.
Список использованной литературы:
1. Емельянов А.В. Новый взгляд на физическую природу динамических процессов во Вселенной. М.:Изд-во «Дом Надежды», 2011. 332 с.
2. Ишлинский, А.Ю. О преподавании теоретической механики в высшей школе. Препринт №268 Института проблем механик АН СССР, 1986.
3. Кирпичёв, В.Л. Беседы о механике. М.-Л.: ГИТТЛ, 1951.
4. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Петроград: Известия Николаевской Морской Академии, 1915-1916. 620с.
5. Emelyanov, A. (2014). The problem of correcting the Newtonian mechanics. IJFPS, Vol 4, No 4, pp 127-135.(Русский оригина: Емельянов А.В. Проблема уточнения механики Ньютона. Международный научный журнал «Инновационная наука», 2015, №12, часть 3, с. 14-28).
6. Emelyanov, A., Emelyanov. I. (2015). Retrospective analysis of the well-known experiments. IJFPS Vol 5, No
I, pp 1-11. .(Русский оригина: Емельянов А.В., Емельянов И.А. Ретроспективный анализ хорошо известных экспериментов. Международный научный журнал «Инновационная наука», 2015, №11, часть 3, с. 20-35).
7. Michelson, A. The effect of the earth's rotation on the velocity of light. Part.I. The Astrophys. J. V. LXI 1925. №5 pp.137-139.
8. Michelson, A. Gale, H. The effect of the earth's rotation on the velocity of light, Part.II. The Astrophys. J. V. LXI 1925. №5, pp.140-145.
9. Miller, D. The ether-drift experiment and the determination of the absolute motion of the earth. Reviews of modern physics. 1933. V.5 pp.203-242.
10.Sagnac, G. L'ether lumineux de ontre ar l'effect du vent relatif d'ether dans un interfe ome re en rotation uniforme. Comptes Rendus 1913. 157 pp.708-710.
II.Sagnac, G. Sur la preuve de la re lite de l'ether lumineux par l'expérience de l'interferographe tournant. Comptes Rendus. 1913. 157 pp.1410-1413.
12.Shtyrkov, E. Observation of ether drift in experiments with geostationary satellites. In: Proc. the NPA 12th Annual Conf., Storrs CT, USA, 2005. V.2 pp.201-205.
© Емельянов А.В., 2016
