ФИЗИКА

I 

a.  Физика - наука, изучающая строение и законы движения материи, наиболее общие закономерности природы. Важнейшим элементом физики является математика - это один из способов описания мира. Фундаментальные законы, управляющие поведением вещества, являются научной физической концепцией, в рамках которой обнаруживается математическое описание реальности.

b.  Все известные явления при изучении всякого круга явлений можно объяснить, а также предсказать новые, с помощью которых можно установить основные принципы или законы из рассматриваемого круга. Такой подход получил название метода принципов непосредственно применяемый к изучению явлений природы. В физике его основоположником является великий Ньютон (1643-1727). Великий физик Эйнштейн (1879-1955) был также и непревзойдённым мастером метода принципов.

c.  Основные законы или принципы сами по себе не могут быть доказаны логически. Опыты являются критерием их доказательств. Опыт, в котором проверяется вытекающее из него следствие, имеет основное значение при непосредственной проверке самих принципов, но не только опыт. В этом смысле обобщения опытных фактов являются основой принципа. Измерения всегда сопровождаются ошибками, в которых могут протекать явления, а всё разнообразие условий никогда не охватывают никакие опыты. Поэтому с ограниченной точностью и в ограниченных пределах справедливость принципов можно установить, но лишь опытным путём (а другого пути нет). Эти пределы могут расшириться и при расширении круга изучаемых явлений и повышением точности. Но вне определённых границ может случиться, что основа принципа перестанет быть справедливой. Тогда новые принципы, имеющие более широкую область применимости необходимо возникают в их замене или обобщении. Своего значения при этом не утратят старые принципы, только воспользоваться  ими  можно будет внутри установленной области применимости. Но, конечно, с той точностью, с которой были выполнены эксперименты и в пределах тех границ, в которых основа принципа доказана экспериментально, в чём проявляется достоверность. Это сила и привлекательность метода принципа — весь материал, полученный из основы принципа математическим и логическим путём.

II

 a.  Механика получила развитие раньше других разделов физики. Наука о равновесии и движении тел есть механика. Всякое изменение материи в широком смысле слова есть её движение. Однако под перемещением тела относительно других тел понимается только простейшая форма, а именно её движение в механике. В 1687 г. вышло первое издание основного сочинения Ньютона "Математические начала натуральной философии", в котором впервые были сформулированы его принципы механики. Гюйгенс (1629-1695), Галилей (1564-1642), Кеплер (1571-1630), Архимед (ок. 287-212 до н. э.) и много прочих крупных предшественников Ньютона имели немало решений, правда частных, вопросов статики и отчасти динамики. Однако полную систему принципов механики первым сформулировал Ньютон тот, кто воздвиг на их основе и стройное здание этой науки. Непререкаемый научный авторитет Ньютона, а также громадные достижения его механики отвлекли внимание учёных почти на 200 лет от недостатков его системы механики. Лишь во второй половине XIX века к механике Ньютона возникло серьёзное критическое отношение.

b.  Механика быстро развивалась после Ньютона. Однако и совершенствование математических методов механики до начала XX века шло в основном в развитии новых областей знания этого направления, применения её законов ко всему новому. Основу принципа и содержание физических представлений механики Ньютона оно не затрагивало. Положение не изменялось вплоть до XX века, когда в физические основы механики было внесено нечто принципиально новое.

c.  Хотя медленные движения макроскопических тел и покоятся на прочном фундаменте механики Ньютона, однако все они относятся  к  фактам экспериментальным. Обычные тела окружающие нас называют макроскопическими, т. е. тел, состоящих из атомов или молекул    громадное   количество. Под движением, скорость которого по сравнению в вакууме со скоростью света очень мала (c = 300 000 км/с) понимают движение нерелятивистское или медленное.  Скорости, которые приближаются в вакууме к скорости света, называют движениями релятивистскими или быстрыми. Космический корабль или спутник движущийся  со скоростью (v = 8 км/с) в этом смысле является ещё очень медленным. Движения планет Солнечной системы относительно Солнца их спутников и комет, являются в том же смысле очень медленными движениями. Объяснить и предсказать их движения удалось, применяя к таким телам в полном соответствии с наблюдениями принципы механики Ньютона. Это явилось первым доказательством справедливости механики Ньютона и притом наиболее убедительным. Движение космических кораблей и искусственных спутников на основе механики Ньютона, производится также в полном соответствии с необходимыми расчётами.

III

a.  Можно ли экстраполировать экспериментально  принципы механики Ньютона, на случай быстрых движений  макроскопических тел установленные для медленных движений? Можно ли применять, к явлениям микромира, которые происходят с отдельными молекулами, нейтронами, протонами, атомами, электронами, и прочими «элементарными частицами», явно основные принципы и понятия механики Ньютона? Ответить на эти вопросы логически нельзя. Ответ на них дать могут только опыты с электронами, отдельными атомами и пр. а также опыты с телами быстро движущимися. Только в XX столетии были поставлены такие опыты. Они показали в общем, что на оба вопроса следует дать отрицательный ответ.

b.  К частицам, скорости которых в вакууме близки к скорости света, не может быть применима механика движения Ньютона,  что предсказала теория относительности Эйнштейна,  а опыт это предсказание подтвердил.  Новая механика была создана на основе теории относительности, сколь угодно применимая и к быстрым движениям, но не только к медленным. Называется она механикой теории относительности, или релятивистской механикой. В принципе скорость тела, до которой можно ускорить из состояния покоя,  согласно механике Ньютона ничем не ограничена.  Через определённый предел, равный в вакууме скорости света (с) не может перейти согласно релятивисткой механике значение скорости ускоряемого тела.  Скорость света (с) в этом смысле является предельной. В принципе скорость тела её достигнуть не может, но может сколь угодно близко к ней подойти. Можно получать в современных ускорителях протоны, скорости которых меньше скорости света лишь на несколько сотых или десятых процента. Можно получать скорости электронов, которые на несколько метров, десятков метров в секунду меньше скорости света. Протоны, величина скорости которых всего на 10^-8 см/с меньше скорости света порядочно регистрировались в космических лучах. К таким быстрым частицам совершенно неприменима нерелятивистская механика движения Ньютона. То обстоятельство, что ускорители работают в согласии с расчётами релятивисткой механики Эйнштейна, рассчитываются они на основе прямых экспериментов и является одним из подтверждений правильности релятивисткой механики и наиболее убедительным.

Альнитак. г. Екатеринбург. ‎20 июня 2012 г.