Гений Ньютона неоспорим. Но даже гении могут допускать просчеты. И здоровый скептицизм к его законам он вряд ли осудил. Ведь Ньютон и сам был скептиком. Взять хотя бы его сомнения (подтвержденные фактами) относительно официально принятой мировой истории (в особенности хронологии событий), которые так и небыли восприняты современниками. Все течет, все меняется. Может уже пришла пора по-другому посмотреть на основы классической теории. Возьмем, к примеру, ІІІ закон Ньютона.
Закон действия и противодействия по типу "тяни-толкай"
Третий закон Ньютона сформулировано так: "Действию всегда существует равное противодействие, иначе говоря, силы действия двух материальных точек друг на друга одинаковые по величине и противоположные по направлению".
Это когда выражение самого автора: "Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе говоря, взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны" усовершенствовали. Согласно современного варианта: "Силы взаимодействия двух материальных точек равны по величине, противоположно направлены, и действуют вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки». (Согласно "Wikipedia").
"Тела действуют друг на друга с силами, направленными по абсолютному значению и противоположными по направлению". (Согласно школьных учебников).
Эти формулировки хотя и с некоторыми отличиями, но сводятся к одному и тому же содержанию - тела действуют друг на друга с одинаковыми силами, но с разными - противоположными направлениями.
Спрашивается, отражено ли в данной формулировке закона исчерпывающую суть действия между двумя телами? Дает ли нам этот закон полное понимание причинности и наследственности? Ведь мы должны придерживаться того неписаного закона природы, что наследственность и причинность - это единое целое, где друг без друга никогда не существует. Раз есть наследственность, то и должна быть причинность. Раз есть причинность, то и должно быть наследственность. Именно последнее и касается закона действия и противодействия.
Положительного ответа никак нельзя дать. Причины общего характера как в построении, так и в применении этого закона на практике следует рассматривать отдельно. Всестороннее рассмотрение и анализ этой формулировки, что со временем стала классической, требует соответствующего подхода по конкретным фактам действия и противодействия между телами. Ведь не все так гладко происходит между ними, как это простенько сказано в формулировке. И именно это обобщающее в формулировке не применимо к конкретной специфики разновидности взаимодействия между телами. И именно это вызвало так много сомнений и нестыковок в понимании сути этого закона, когда стоял вопрос применить его на практике.
В этом законе под один шаблон подогнано все: действие и противодействие, и взаимодействие, и всякие, даже самые разнообразные силовые отношения между двумя телами, обобщенно одним термином "действия".
Тела действуют друг на друга. А как действуют? Какой конкретный механизм такого действия, никого это не беспокоит, как вроде бы это все очень хорошо понятно всем ученым и простым, потому что очень ясно сказано. Когда же вникнуть в суть вещей, то одним термином "действие" никак нельзя заменить всей разновидности силовых отношений между телами. Еще хуже обстоят дела, когда такие силовые отношения обозначают термином "взаимодействие", как будто бы в равномерно-идентичной степени любые тела и в любой комбинации действуют взаимно друг на друга. Авторы таких мыслей даже лишний раз подчеркивают, что и природа сил тоже одинакова и т.д. Но так оно будет правильно, реально?
Разная семантика одного и того же термина
Если подойти к этому вопросу самокритично, разве не заслуживает внимания такая постановка вопроса: одинакового ли семантического значения будет иметь термин "действие" в таких конкретных примерах: кузнец кует железо и рабочий отвозит нагруженную вагонетку? В обоих случаях человек действует на какие-то тела, не упоминая уже о мнимом и фиктивном действии этих одухотворенных тел на человека. Одинакового ли семантики значение будет иметь и в следующих примерах: спортсмен поднимает штангу, и рыбалка подтягивает лодку к берегу. Здесь тоже человек действует на какие-то конкретные тела. Можно ли все эти примеры подтасовать под какой-то один закон действия и противодействия. Огульно - можно, а конкретно - нет. Почему до сих пор не найдено правильного объяснения сути подъемной силы крыла, полета аппарата с реактивным двигателем? Согласно одной причине: всю разновидность подтасовано под один термин с единственным пониманием его семантики в любых конкретных примерах из явлений... Это, с одной стороны. А с другой, никто не придает значения роли земного притяжения, в плену которого мы все время находимся.
Ньютоновский закон равенства действия и противодействия рассматривает конкретные примеры так, как будто бы нигде и не существует такой повсеместной силы - как сила гравитации. Как видно, для нее все равно, что воздействовать на тело в земных условиях, а что в состоянии невесомости или на поверхности какого-то спутника с более слабой силой тяжести.
Чтобы понять, какой смысл различий в приведенных примерах, начнем еще с одного неписаного закона природы, который так верно служит человеку, но нет ни признания, ни упоминания о нем. Формулируется он так. С какой силой одно тело притягивает или отталкивает от себя другое тело, с такой же силой оно отталкивается или притягивается к нему. Практически этим законом природы ежедневно пользуется всякий житель планеты.
Именно такой практический эксперимент проводил Ньютон с двумя челноками, на основе которого формулировал свой ІІІ закон механики. Практически то провел, а вот теоретически он его сам не понял и не обосновал так как это нужно было бы.
Рассматривая свой опыт, Ньютон заметил только одну особенность взаимности между телами. Но желая узаконить замеченное, он без детального разбора надлежащего ряда еще других конкретных примеров делает этот частный случай как общим и типичным для всех остальных. Вот и получилось то, что к этому времени в сути этого закона научный мир не может свести толку. Как сам Ньютон, так и никто из его последователей не придавали значения ни характеру действия, что действовать на тело в окружающем поле притяжения перпендикулярно его силовым линиям, а что параллельно за ходом или против них - это не одно и то же. Не одна и та же наследственность будет вытекать при одной и той же причинности. Формулировка закона Ньютона этого не признает. Она признает только равное противодействие на прилагаемое действие, то есть с какой силой подействовало первое тело на второе, с такой силой должно откликнуться второе и подействовать на первое.
Этот закон, откровенно говоря, не отражает действительный закон природы, а скорее навязывает ей свое желание. Вот он и хочет, чтобы везде, где имеет место действие одного тела на другое, возникало противодействие равного значения, равных силы только в противоположном направлении.
Сопротивление – форма активная или пассивная?
Ньютон не рассматривал понятие сопротивления, как проявление взаимности между материальными образованиями, как проявление врожденных свойства любых тел. Сопротивление он воспринимал как настоящее противодействие действию не в пассивной, а в активной форме. Проявление сопротивления он наделял такими же свойствами, что и проявление силы действия. И вместо того, чтобы указать на естественное проявление во время действия силы тела на другое, он указывал на появление ниоткуда, тоже активной супротивной силы действия, которая отвечала на проявление истинной силы действия, не давая себе отчета или по естественному, правильно ли так будет. Что давит человек пальцем на камень, а что камень давит на палец - это для него было одно и то же, не давая себе разумного отчете, возможно ли такое, чтобы неживое тело могло давить, как живое. Так поняли его последователи и так они учат об этом и сегодня.
И в подавляющем большинстве так хорошо это усвоили понятие, что даже категорически заявляют: одностороннего действия не бывает, между двумя телами существует действие только двустороннее. А это значит, если человек вознамерился подействовать на какое-то тело, то и тело, угадав намерения человека, приготовилось подействовать на человека с такой же силой. А вот почему произошло движение при такой ситуации, такого закон не признает, а человек, скованная этим законом, никак не может дать правильного ответа, когда при взаимодействии между телами происходит движение или не происходит при всех попытках.
Чтобы не вспоминать еще раз этих неполадок между формулировкой закона и объективной действительностью, то лучше поведем разговор по сути дела, об одной из важных сторон закона действия и противодействия, как бы сказать об нейтральной стороне в поле тяжести. А такой будет та, когда направление действия будет перпендикулярным к направлению силы тяжести.
В подтверждение того, что III закон Ньютона и на самом деле отражает действительность в природе, приводит пример движения железного и намагниченного брусков на поплавках или перетягивание двух людей, стоящих на низких легко подвижных колясках и натягивают веревку, двигаясь навстречу друг другу.
Спрашивается, какой из двух предложенных формулировок соответствует приведенный пример? Только той, где сказано, что с какой силой одно тело притягивает к себе второе тело, с такой же силой оно притягивается само к нему. Так сколько активно действующих сил принимает участия в данном примере?
Конечно, в угоду формулировки III закона Ньютона можно сказать, что две одинаковые силы, или оба мужчины одинаково работают и тянут друг друга. На самом деле здесь выполняет работу по сближению только одна сила действующая, и вторая - противодействующая, ибо только ради величины противодействующей, и вынуждена возникать противодействующая. Если действуют оба мужчины, то это еще не значит, что имеет место только две активно действующих силы в данном силовом процессе и исчезает куда-то противодействующая. Последняя как была, так и остается при своей функции не как третья, а как вторая. А первая, как активно действующая, так и осталась одной лишь с разделением на два источника энергии.
Если один из мужчин перестанет тянуть, разве движение тележек на сближение прекратится? Нет. Изменится только скорость движения тележек. И уменьшится наполовину, если оба мужчины прикладывали одинаковую силу. А чтобы сохранить величину скорости движения тележек, одному из мужчин нужно будет прикладывать усилия в два раза больше.
А что если бы на одной из тележек человек просто сидел и не касался руками каната, то разве не происходило бы такое же движение на сближение? Это прекрасно понимают и авторы учебника по физике для ВУЗов: "...Так же два человека, стоящих на низких легко подвижных тележках и натягивают веревку, движутся навстречу друг другу, независимо от того, тянет за веревку один из них или оба вместе. В любом случае тележки находятся под действием равных и противоположно направленных сил, а ускорение их движений и пройденные пути обратно пропорциональны их массам».
Данный пример взаимодействия между двумя телами не так-то уж и просто расшифровывается на самом деле, как этого требует действительность. Он скорее всего удачно подтасовывается под неудачную формулировка III закона Ньютона. В законе говорится о двух равных силах - вот тебе и "яркий" пример перетягивание на тележках, где наглядно показано две и только две и при том одинаковые силы. И не ставится вопрос, против чего же противостоят эти две силы? Друг против друга? Отнюдь этого на можно сказать, потому что направление действия таких не соответствуют.
Если бы мужчины не притягивались на подвижных тележках, а перетягивались, стоя неподвижно, то еще такой пример мог бы немного послужить формулировке закона. А раз мужчины прикладывают силу для того, чтобы сблизиться на подвижных тележках, то каждый из них прикладывает силу не до такой же активно действующей силы, а к силе сопротивления имеющейся массы к движению, независимо то ли своей или чужой.
Раз величина проявленной силы является преобладающей над величиной силы сопротивления, которую создает масса обоих вместе взятых взаимодействующих тел, то она и приводит их в движение независимо будут ли они вместе или разрозненными.
Закреплённые массы на свободно подвижных тележках одна по отношению к другой являются независимыми и не скреплены с какими-то другими массами тел. Поэтому согласно приложенной силы они в равной степени реагируют и подвергаются движения тоже в равной степени. С какой силой одно тело притягивает к себе второе, то с такой же самой силой оно само притягивается к нему. Как же так может быть, чтобы тело - источник активно действующей силы прикладывало силу к массе другого тела, а масса его самого не испытывала какого-то влияния своей собственной силы? Если бы сила так хорошо разбиралась, где своя масса тела, а где чужая, то и комар мог бы посоревноваться со слоном.
Почему "ускорения их движений и пройденные пути обратно пропорциональны их массам»? Потому что для предоставления определенной скорости определенному количестве массы нужна и определенная величина силы. В этом отношении, по всей видимости, в природе существует строгая закономерность, как коэффициент пропорциональности. Если величина силы больше него, тело под действием такой силы приобретает ускорение, но тоже до определенного предела, после которого под действием той же величины силы движется равномерно. Если происходит валовое взаимодействие между двумя телами неодинаковой массы при постоянной величине одной действующей силы, то, конечно, тело меньшей массы будет приобретать ускорение быстрее и скорость его движения будет выше настолько, насколько масса его меньше по сравнению со вторым взаимодействующим телом. Разве не говорит это конкретный факт о существовании некоего еще неизвестного закона природы регулирующего такую пропорциональную зависимость?
Силы активные, силы пассивные
Говорит, да только осмысливаем ли мы то, о чем эти говорят факты? А таким и есть закон инертности и надлежащее понимание разделения сил на пассивные и активные, а не восприятие их огульно под одним термином и одним пониманием. Если бы такое разделение сил было осмысленно еще Ньютоном или хотя бы позже него, то по-другому находило бы свое отражение законов в природе и по-другому объяснялись бы соответствующие явления природы, которые в настоящее время кажутся понятными, а на самом деле содержание их еще не раскрыто. Например, такое явление, как реактивное движение объясняется законом сохранения импульса силы, а если вникнуть в суть такого объяснения, то за сложностью толкований совсем не видно обычной простоты: с какой силой реактивный двигатель выталкивает из себя массу горючих газов, с такой же самой силой он и отталкивается от них.
Если взять с количественной стороны, то в науке существуют соответствующие законы и при чем реальные. А с качественной стороны это еще не находит своего объяснения. mv = m1v1. Правильнее: F (mv) = F (m1v1). V = F1-F. Практически мы определяем величину силы газов, что вытекают, по их скорости и по массе за определенный промежуток времени. Но мы не задумываемся над тем, какое нужно огромное давление внутри камеры сгорания, чтобы придать этим газам такую огромную скорость движения. И именно с этого нужно было бы начинать, чтобы раскрыть содержание поступательного движения целого аппарата.
А содержание здесь логически простое: с какой силой давления выталкиваются газы сгорания из камеры реактивного двигателя, с такой же силой и отталкивается от них сама камера сгорания, а заодно и вся система, жестко закрепленная с ней. Если условно представить себе газы, которые отдельно вытекают и тело реактивной установки, то на границе между ними (точнее, в самом узком сечении сопла) происходит сила проталкивания, которая толкает газы в одну сторону, а массу установки - в противоположную.
Если нам известна конкретная масса всей установки на первом начале движения, когда она еще не так заметно уменьшена и известно сечение узкой части сопла всех работающих двигателей, то мы можем точно определить, какой величины должно быть давление на каждый квадратный сантиметр в сечении сопла, чтобы, например, космический корабль начал стартовать.
Даже трудно себя заставить согласиться с таким положением, чтобы обычные горючие газы могли создавать такое большое давление. И удивляться тут нечему, потому что именно благодаря возникшему давлению и создается сила тяги (правильнее было бы: сила отталкивания), которая поднимает тысячетонные массы и придает им большого ускорения против сил земного притяжения и сил инертности общей массы всей системы. Кажется, что именно из таких соображений нужно было бы начать поиски путей к количественному решения принципа движения тел переменной массы.
Начать решать проблему пытались с количественной стороны. Но возможно ли было бы добиться успеха, когда исследователю не будет в совершенстве известная качественная сторона данного явления движения? Как-никак, а порядок есть порядок - и природа его придерживается тщательно. И если человек желает понять суть явления полностью, то он сначала должен понять его качественную сторону и только на основе такой отыскивать ее количественную сторону, а не наоборот. Именно этим правилом и наибольше пренебрегают естествоиспытатели, особенно те, которые обожествили точные науки.
Перевод с Сумніви щодо ІІІ закону Ньютона
