Смирнов А.П.
Международный клуб ученых. Санкт-Петербург. Россия
E – mail: smirnov@shaping.org
Сформулированы аксиомы и законы динамики реальных процессов и
установлен Принцип Порядка, определяющий эволюцию систем из
взаимодействующих элементов.
Fundamental law connecting cause and effect in interaction processes is
formulated. Principle of Order – concept of real systems organization is obtained.
РОКОВАЯ ОШИБКА В ПЕРЕВОДАХ КЛАССИЧЕСКОГО НАСЛЕДИЯ
В 1632 году были опубликованы “Диалоги” Г.Галилея [ 1 ], в которых
изложены принципы восприятия Мира и его законов движения. Но уже в 1633 году наложен запрет на чтение “Диалогов”, и человечество было лишено возможности узнать, как следует представлять наблюдаемые явления и процессы. Вышедшие в 1686 году “Математические начала натуральной философии И.Ньютона” [ 2 ] содержали аксиомы и законы движения, которые должны быть основой динамики реальных процессов. Но неприятие научным сообществом этих представлений в течение длительного времени, а затем неверные переводы и трактовки принципов и законов классиков точного естествознания не позволили человечеству сформировать логику познания реальных процессов, исказив в сознании восприятие реально наблюдаемого.
Последующие этапы развития физики как науки об общих законах Природы лишь усугубили трагедию неверных переводов и трактовок основ естествознания, направив науку на путь познания свойств модели Мира, в котором ничего не происходит и происходить не может, кроме хаоса случайностей в отсутствии взаимодействия. Прокрустовым ложем в этой модели оказались законы сохранения, которые утверждают неразличимость причины и следствия, исключая тем самым из рассмотрения процессы, эволюцию систем, Бытие как таковое. И даже мощный математический аппарат не смог преодолеть уйму противоречий, которые встречались на пути решения даже, казалось бы, простых задач.
УСВОЕННЫЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ
И действительно, в основе нашего сознания закрепилась установка на восприятие Мира, учитывая заложенные в аппарат физики законы механики.
Используя выражение силы F как F = M A ( M – масса, A – ускорение ), мы убеждены, что сила действия Fд всегда равна и противоположно направлена силе противодействия Fп по третьему закону И.Ньютона:
Fд = - Fп. Выполняются законы сохранения импульса Pд = - Pп при взаимодействии и энергии Eд = - Eп. Не было обращено внимания на то, что часто приводимые в учебниках примеры проявления этих законов для столкновения двух тел с одинаковыми массами Mд = Mп – это единственно возможный частный случай их проявления, при котором оказываются одинаковыми и скорости и ускорения взаимодействующих двух тел, то есть причина и следствие неразличимы по своим параметрам.
В действительности принципы и законы в классическом наследии имеют в оригинале совершенно иные формулировки и принципиально другой смысл.
ТОЧНЫЕ ЗАКОНЫ ДИНАМИКИ РЕАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
Рассмотрим внимательно содержание законов И.Ньютона в переводах с латинского академика А.Н.Крылова.
I ЗАКОН. “Всякое тело сохраняет состояние покоя и
равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку внешние силы не
понуждают изменить это состояние”.
Фактически это определение, аксиома состояния покоя и равномерного и прямолинейного движения как состояний инерции, изменить которые можно только с помощью приложения внешних сил. Неизменность таких состояний без приложения внешних сил дает основания утверждать, что центр инерции любой системы может служить точкой опоры. Отсюда следует и крайне необычный для восприятия вывод о том, что лежащее на столе яблоко не давит на стол ( пример Г.Галилея ), поскольку оно находится в покое, поэтому нет и приложенных к нему сил, в том числе и силы тяжести F = Mg, так как нет ускорения g . “Cила проявляется только в действии, и по прошествии действия в теле не остается, и тело удерживает новое состояние благодаря инерции”. Понимание причины изменения состояния излагается во втором законе.
II ЗАКОН. “ Изменение количества движения пропорционально приложенной действующей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует”.
И.Ньютон определяет количество движения, импульс P как произведение массы тела M и скорости V, то есть P = M V . И самое существенное в понимании сути законов: “Приложенная сила есть действие”, то есть сила F, приложенная с определенной скоростью V, и есть действие Д = F V, ибо действие, повторяет И.Ньютон, следует оценивать произведением силы действия на скорость действия. И тогда под действием приложенной силы и происходит изменение количества движения d P / d t = Mп Aп пропорционально приложенной действующей силе Fд Vд: Mп Ап ~ Fд Vд.
Как мы увидим из третьего закона, изменение количества движения и обратно пропорционально значению скорости противодействия Vп. И тогда математическая форма представления этого закона: Vп Mп Aп = Fд Vд, или Pп Aп = Pд Aд .
Фактически это тоже определение, аксиома, раскрытие сути процесса изменения состояния как результата действия приложенной силы.. Как видно из этого соотношения, при взаимодействии тел закон сохранения импульса не выполняется в общем случае. Смысл этого явления будет понятен при рассмотрении третьего закона – фундаментального закона взаимосвязи причины и следствия в процессах взаимодействия.
III ЗАКОН. “
Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, или
взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в
противоположные стороны”.
Учитывая определение действия как произведения действующей силы Fд на скорость действия Vд, а противодействие рассматривать как реакцию на это действие, которая равна произведению силы реакции Fр на скорость реакции Vр, тогда математическая форма записи третьего закона имеет вид:
Fд Vд = - Fр Vр ( 1 )
И его следует понимать как закон взаимосвязи причины и следствия в форме передачи действия от одного тела, среды к другому телу, среде при равенстве действия и реакции, противодействия. Знак минус и отражает этот характер направленного действия: одно тело передает действие, а другое получает.
Формально F V – мгновенная мощность, а фактически действие определяет величину затрат энергии за время свершения этого действия. Эта характеристика взаимодействия носит название креатон. По существу, этот фундаментальный закон взаимодействия является законом сохранения креатона, который отражает и закон сохранения энергии в процессе взаимодействия.
Этот закон утверждает, что процесс перехода причины в следствие сопровождается изменением качества энергии, которое проявляется в изменении величины силы, Сила, по определению, является градиентом потенциала, то есть отражает изменение пространственной характеристики концентрации энергии, изменение ее потенциала.
Этот закон является математической формой записи закона действия рычага Архимеда, который явно демонстрирует трансформацию силы, то есть изменение концентрации энергии, изменение ее потенциала. Легко видеть, что по закону действия рычага Архимеда происходит “творение” импульса силы, так как импульс силы f t , действующий на большое плечо рычага, порождает большой импульс силы F t на малом плече рычага за то же время действия t, благодаря чему мы и можем поднимать большие грузы при малых усилиях ( домкрат, полиспаст, ворот и т.п. ). “Проигрываем в скорости – выигрываем в силе” – таков смысл формулировки закона действия рычага самим Архимедом.
Этот закон и является “философским камнем” самой физики, который утверждает специфику происхождения антиэнтропийных, алхимических процессов, идущих с возрастанием потенциала энергии. Благодаря этому закону можно уточнить смысл общеизвестных законов диалектики, раскрыть содержание таких понятий, как “борьба противоположностей”, “ переход количества в качество”, “ единство во множестве” и других положений философии, которые находят отражение в этом фундаментальном законе.
В этом законе развития элементарного акта перехода причины в следствие проявляется специфика нелинейности в реальных процессах.Элементарный акт в явлениях разной природы сопровождается фактически всегда изменением качества энергии, изменением ее потенциала.
Фундаментальный закон взаимосвязи причины и следствия является и законом реального фотоэффекта, отражая специфику взаимодействия электромагнитного поля с веществом на микроуровне. Из него вытекает чрезвычайно важное следствие: малая сила света f ( малая амплитуда напряженности электромагнитного поля в световой волне ), распространяющегося с большой скоростью света С, в веществе с малой скоростью реакции s может вызвать силу F, достаточную для разрушения вещества и даже атомов: f C = - F s. Такого рода процессы происходят в громадном большинстве опытов, которые сейчас носят название туннельных эффектов. Их можно наблюдать и в химических и в ядерных реакциях, особенно широко – в биологических процессах в живом.
А как реализуется этот закон в реальных
процессах в системе из взаимодействующих элементов ?
ПРИНЦИП ПОРЯДКА
Прецизионные исследования процессов фазовых переходов показали, что в фазовых переходах разной природы процесс развития системы происходит многостадийно, и на каждой стадии количество новой фазы M меняется с изменением количества старой фазы ( Mo - M ) при исходном количестве вещества Mo по универсальному закону с изменением внешнего воздействия D, роль которого выполняет температура T, давление P, магнитное поле H и т.д. :
Ln M / ( Mo – M ) - Ln Mp / ( Mo – Mp ) = Bp I( D – Dp ) / Dp I k / 2 ( 2 )
где Bp, Mp, Dp, k – характеристики вещества на каждой p – той стадии, причем k = 1,2,3. Это макроскопическое уравнение фазового перехода. Поскольку M ~ n, числу частиц, изменивших состояние в этом процессе, а ( Mo – M ) ~ ( N – n ), числу частиц старой фазы, то можно написать микроскопическое уравнение фазового перехода [ 3 ] :
Ln n / ( N – n ) – Ln np / ( N – np )
= Bp I ( D – Dp ) / Dp I k / 2 (
3 )
Эта математическая форма представления эволюции реальных систем из взаимодействующих элементов носит название Принципа Порядка [ 4 ].
Моделью такого процесса является упорядоченный переход частиц последовательно из одной подсистемы в другую с учетом изменения объема на частицу в соответствующей фазе. Следует подчеркнуть, что такой почастичный упорядоченный характер процесса фазового перехода ( да и любого процесса изменения состояния системы ) отражает проявление минимума действия в каждом элементарном акте изменения состояния частицы и системы в целом и, соответственно, ход всего процесса эволюции системы по принципу минимума действия ( но действия по И.Ньютону ).
Все элементарные акты изменения состояния частиц индивидуальны по своим параметрам, индивидуальны по своим параметрам и атомы и молекулы, составляющие систему взаимодействующих частиц. Так по Принципу Порядка реализуется процесс фазового перехода и любой процесс изменения состояния системы из взаимодействующих частиц, элементов. Он содержит в себе и специфику проявления взаимодействия зарядов, закона Кулона, для которого известно описание изменения состояния системы из двух зарядов в элементарном акте изменения положения зарядов “e” и “e” друг относительно друга при изменении расстояния между ними от r = ¥ до r = ro: E = e2 / r ; F = e2 / r 2 , так что E2 / F = e2 = a h c / 2p , где Е – энергия, F – сила. И отсюда следует, что 2πE2=αhFc, или 2p E2 / a F c = h ( 4 ). Здесь постоянная Планка h выступает как размерный коэффициент в уравнении взаимосвязи меры действия и меры энергетического обеспечения этого действия в реальных процессах, но действия по И.Ньютону, свидетельствуя о глубокой взаимосвязи энергетических и силовых характеристик процессов с пространственно-временными параметрами в электромагнитных явлениях.
Принцип Порядка представляет собой результат суммирования последовательности элементарных актов изменения состояния элементов системы, где каждый последующий n + 1 акт зависит от предыдущего n – ного акта, который, в свою очередь, зависит от ( n – 1 ) – го акта, и т.д. В этом суммировании учитываются все произошедшие акты во всей последовательности, что существенно отличается от результатов использования общеизвестной теоремы цепей Маркова без последствий.
Описание процесса развития фазового перехода идет с использованием дискретной математики конечных дискретных множеств с учетом в каждом элементарном акте оставшегося ресурса системы. Фактически уравнение Принципа Порядка является решением проблемы многих тел в системе взаимодействующих элементов, частиц с изменением внешнего воздействия, давая детерминированное описание процесса эволюции системы с изменением внешних условий. Опыт и здравый смысл свидетельствуют, что температура, давление, магнитное поле и другие агенты воздействия играют роль внешних факторов, определяющих эволюцию реальных систем.
Принцип Порядка констатирует изменение параметров организации системы благодаря учету упорядоченной последовательности элементарных актов внешнего действия на элементы системы, в результате которых трансформируются параметры этих действий, воспринимаемых системой.
Предложенный подход позволяет дать ответы на многие вопросы и решить проблемы, принципиально не решаемые в рамках общепринятой парадигмы. Для наглядности, воспользуемся лишь одним примером проявления творения нового качества энергии в хорошо известном, казалось бы, явлении кипения воды. Фазовые переходы первого рода ( плавление, кипение, парообразование, испарение и т.п. ) ярко демонстрируют специфику антиэнтропийных процессов, сопровождающихся концентрацией энергии, изменением ее качества в результате фазового перехода.
Со школьной скамьи известно, что для того,
чтобы перевести 1 Кг
воды в пар при температуре кипения
100OC, необходимо затратить
539 килокалорий энергии. Но это
означает, что на перевод одной молекулы воды в пар потребуется энергии
13 k To, то есть в 26 раз
больше, чем энергия на одну степень свободы
1/2 k To в воде при температуре кипения To. Иными
словами, молекула воды в паре существенно более энергетична, чем молекула воды в воде при той же
температуре To. Опыт показал, что при конденсации пара эта теплота
фазового перехода выделяется в микроволновом диапазоне 1,3 мкм
и 2,1 мкм ! При фазовом переходе
произошло преобразование энергии фазового перехода в энергию существенно более
высокой частоты, чем частота поглощенной энергии при температуре фазового
перехода To. Именно эта энергия и обжигает тело в парилке русской
бани. Именно поэтому перед грозой тепло, так как при конденсации пара в
атмосфере в капли воды выделяются миллионы киловатт энергии. Подобное явление
происходит при конденсации паров металлов, при затвердевании веществ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Фундаментальный закон взаимосвязи причины и следствия и Принцип Порядка необходимы и достаточны для понимания и описания реальных процессов в эволюции систем из взаимодействующих элементов. Они отражают другую логику сознания в постижении реальности, в которой следствие принципиально отличается от причины, поскольку в каждом таком элементарном акте происходит творение нового качества энергии, изменение ее концентрации, ее потенциала. Это свойство отсутствовало в аппарате традиционной физики и в сознании физиков. Предоставляется возможность развития и принципиально новых технологий, основанных на реализации алхимических антиэнтропийных процессов, происходящих в соответствии с фундаментальным законом взаимосвязи причины и следствия, – законом действия рычага Архимеда.
Из предложенного анализа и подхода к
описанию явлений следует, что действие, креатон является причиной изменения
движения, а не сила и энергия, как это принималось в физике. Именно поэтому
традиционно используемые описания процессов с использованием либо силовых, либо
энергетических характеристик состояний не отражают истинного течения процессов.
Именно действие, креатон определяет творение
в Природе при переходе причины в следствие по закону сохранения
креатона ( 1 ), творение нового качества
энергии, изменение ее концентрации, ее потенциала. Упорядоченная
последовательность таких элементарных актов творения и определяет эволюцию
систем и Мироздания по Принципу Порядка в Бытии.
Экспериментальный материал и логика фундаментального закона взаимодействия и Принципа Порядка свидетельствуют о том, что Вселенная существует в чрезвычайно широком частотно-волновом диапазоне полевых структур, эволюционирующих по одному фундаментальному закону взаимосвязи причины и следствия и одному Принципу Порядка в организации систем, формируя структуру при реализации цели – творения. Они могут служить основанием в развитии точного естествознания.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1.
Галилей Галилео. Избранные труды в 2 томах. “Наука”.
Москва.
2. Ньютон Исаак. “Математические начала натуральной философии”. Перевод академика А.Н.Крылова. “Известия” Николаевской Морской Академии. Выпуск IV, V. Петроград. 1915 – 1916 гг. Книги I,II,III. 620 стр.
3. Смирнов А.П. “Реальные фазовые переходы и принципы их описания”. // “Системы особых температурных точек твердых тел”. “Наука”. Москва.
4. “Принцип Порядка”.СмирновА.П.“Физика реальности”.ПрохорцевИ.В.
“Метафизика реальности” ЗАО“ПиК”.Санкт-Петербург.2002 г. 296 стр.