2.4. О некоторых особенностях современной теоретической механики 71
происходящих, и никакой квантованности материи, пространства или времени в ньютоновской механике нет.
В ньютоновской механике причины предшествуют следствию, всякое событие возникает не само по себе, а как результат некоторых предшествующих событий.
Ньютоновская механика предполагает детерминированность событий и случайность рассматривает только как меру нашего незнания, а не как принцип устройства мира. Поэтому все недостатки современной теоретической механики следует рассматривать не как органически ей присущие несообразности, как это имеет место в теории относительности Эйнштейна или в квантовой механике, а как некоторые методические недоработки, которые могут быть в принципе устранены.
На некоторых из них имеет смысл остановиться.
1. В ряде формул ньютоновской механики целесообразно было бы подчеркнуть существование причинно-следственных отношений путем введения в формулы вместо знака «=», означающего равенство, знак «=»>, показывающий не только равенство левой и правой частей формул, но и направление действия от причины (в данном случае в левой части формулы) к следствию (в правой части формулы).
Так, например, в отличие от функциональных выражений, в которых причина и следствие могут меняться местами, во Втором законе Ньютона сила всегда выступает как внешняя причина ускорения тела, а ускорение тела всегда является следствием приложения внешней силы. Нельзя, придав телу ускорение, получить воздействующую на него силу. Поэтому логичнее было бы вместо знака «=» в формуле ставить знак «=>», имея в виду последовательность воздействия причины на следствие:
F => mw
или
_ с/К d(m\) dm
F =>-= —-- = mv + v-.
dt dt dt
В Третьем законе Ньютона силы воздействия двух тел друг на друга численно равны и направлены в противоположные стороны:
F = -F ,
Р а
где Fa - действующая извне сила, af - сила реакции.
Но с учетом изложенного выше правильнее было бы написать:
F -F .
Д Р
поскольку действие есть причина, а противодействие - следствие.
2. Законы механики, отражающие инвариантность массы, пространства и времени, а также движения, можно полагать строгими и не подлежащими ника-
кой ревизии. Но следует заметить, что если инвариантность массы сформулирована в виде закона сохранения массы, то законы сохранения пространства и времени не сформулированы.
Закон сохранения пространства должен отражать непрерывность в пространстве частей любого явления, передачу воздействий от точки к точке путем непосредственного соприкосновения взаимодействующих частей, включая промежуточную среду (близкодействие). Закон сохранения времени должен отражать непрерывность физических процессов, в том числе происходящих в соприкасающейся среде, переходящих друг в друга.
Что касается законов сохранения движения, то они сформулированы в виде закона сохранения количества движения, неправильно называемого импульсом (в движущемся теле нет ни силы, ни времени ее взаимодействия с другим телом, а есть масса и скорость движения), и закона сохранения энергии. Первая мера есть мера движения, передаваемого от одного тела к другому, вторая есть мера «уничтожаемого» движения, на самом деле движения, необратимо переходящего в теплоту. Но физический механизм этого обстоятельства раскрыт до настоящего времени недостаточно. Мало того, сохранение массы и энергии должно учитывать все иерархические уровни строения материи, тогда такой термин, как «дефект массы» в ядерной физике, т.е. «уничтожение массы», потеряет смысл, поскольку реально никакого уничтожения массы в природе не существует.
3. В некоторых случаях в формулировках законов механики утрачен первоначальный физический смысл. Например, так называемая функция Лагранжа (лагранжиан) есть разность между кинетической и потенциальной энергиями и является функцией обобщенных координат. В обычном виде функция Лагранжа имеет абстрактно-математический характер. Между тем разность кинетической и потенциальной энергий есть потери энергии системой, поскольку потенциальная энергия тратится на создание кинетической энергии и на покрытие потерь. Минимизация функции Лагранжа означает поиск путей минимизации энергетических потерь системой.
Необходимость восстановления физического смысла многих математических выражений физики является актуальной проблемой теоретической механики.
4. Решение практических задач гидроаэромеханики в различных отраслях техники производится как экспериментальными, так и теоретическими методами, и в этом плане гидроаэромеханика накопила огромный теоретический и экспериментальный материал. Однако нет основания считать саму теорию гидроаэромеханики завершенной, поскольку многие ее задачи решаются полуэмпи-рическим путем, а ряд задач, имеющих прикладное значение, остается нерешенным. К таковым относятся задачи, связанные со становлением новой области физики - эфиродинамики. Это, в частности, задачи вихреобразования в особо разреженной сжимаемой вязкой среде, структура винтовых вихрей, в том числе и тороидальных, процессы в пограничных слоях вихрей, включая теплообменные, взаимодействие винтовых потоков и газовых струй, взаимодействие разреженных вихрей и многие другие.
Как известно, количественно вихревое движение в каждой точке вихря мож
