Теоретические проблемы классической механики.

В. Н. Гуськов

«Классическая механика является самосогласованной

теорией, ….. в ее рамках не существует утверждений,

противоречащих друг другу». (Википедия)

Противоречивость законов классической механики.

Второй закон Ньютона утверждает — «изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует».(П. С. Кудрявцев «Курс истории физики» стр.107). Этот закон о действии движущей силы потому и считается главным законом динамики, что в нем нашел отражение (в соответствующем понимании) процесс передачи, перехода движения от одного (действующего) объекта к другому — воспринимающему воздействие.
Если определить причинно-следственные отношения между этими двумя объектами, то обнаружится, что движение действующего объекта выступает в качестве причины изменений (ускорения) объекта воздействия, а следствием действия причины, будет приобретение объектом воздействия того движения, которое имел до этого действующий объект. Таким образом, действие движущей силы, это и есть процесс передачи движения от одного объекта к другому.
Движущая сила всегда существует в динамике, в процессе, до начала своего действия её нет, как нет её и после завершения передачи движения.
Математическая величина движущей силы выражаемая в произведении массы объекта на его ускорение, не зависимо от того, что это за объект (действующий или воспринимающий воздействие), это результат действия одной и той же силы,только в разных объектах. Второй закон механики отслеживает и фиксирует процесс «передачи» движения от одного физического объекта к другому. Объекты в этом процессе как сообщающиеся сосуды, в которых движение как своеобразная «жидкость» перетекает из одного в другой. Что мы собственно и наблюдаем по изменяющимся характеристикам объектов — один объект получает отрицательное ускорение (движение от него, из него, уходит), другой получает положительное ускорение (движение к нему, в него, приходит).
Динамика изменений происходящих в обоих объектах взаимосвязана — без одного изменения невозможно другое. Поэтому движение через действующую силу не «порождает» следствие, не вызывает его, сохраняясь где-то в стороне от следствия — оно само переходит в него. Проявлением этого перехода и будет изменение (ускорение) как действующего так и воспринимающего воздействие объектов. Процесс ускорения объектов связанных этим «силовым» переходом движения от одного к другому не делим на две самостоятельные составляющие. Нет и не может быть ускорения (изменения движения) одного объекта без соответствующего ускорения (изменения движения) другого. Это не сопутствующие процессы, а стороны одного целого.
Данное утверждение согласуется не только с принципом причинности, но и с принципами сохранения движения (энергии, импульса), согласно которым движение никуда не исчезает и не появляется ни от куда. Таким образом, второй закон механики, отражающий динамику силового ускорения одного объекта другим, основан на физической взаимосвязи ускорений двух объектов: действующего и воспринимающего действие. Никакое силовое действие не может быть произведено без того чтобы два объекта не получили соответствующие ускорения. В ускорениях объектов, происходящих в процессе силового воздействия, как в стереоизображенииодного явления, полученного с двух позиций, находит выражение единый процесс перехода движения от одного объекта к другому. Движения объектов неразрывно связаны ускорением каждого из них и в этих двух ускорениях состоит собственно процесс действия движущей силы.

Динамика второго закона захватывает весь реальный физический процесс происходящий между объектами. Невозможно отрицать, что структура (логическое построение) реализации второго закона механики предполагает, что за движущей силой (действием) стоит наличное движение действующего объекта, которое, в ходе действия силы, становится принадлежностью объекта воздействия.

Перейдем теперь к третьему закону классической механики. «Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны». (П. С. Кудрявцев «Курс истории физики» стр.107). В основе третьего закона механики лежитпостулат о наличии двух встречных (параллельных) сил. И только затем, исходя уже из этого постулата, Ньютон обосновывает логическими рассуждениями, на примере тяготеющих друг к другу пространственно разделенными телами, равенство этих сил. Следует иметь в виду, что силы взаимных действий в третьем законе равны не только между собой, но каждая из них количественно равна движущей силе из второго закона, которая как мы выше показали определяет величину происходящего ускорения только одного объекта. То что происходит при этом с другим объектом остается «за кадром».
В математическом виде третий закон механики безупречен. Поскольку величина силы действия, в проявлении его на одном объекте, известна из второго закона, топостулат обязательного наличия встречного действия автоматически обеспечивает действиям количественное равенство.

А теперь задумаемся над тем как эти два закона согласуются между собой. Если исходить из второго закона, то следует считать, что между физическими объектами, по крайней мере, в отдельных случаях, может быть реализовано одностороннее воздействие, которого вполне достаточно для передачи движения от одного объекта к другому. Согласно третьему закону механики такой вариант развития физических событий абсолютно исключен. Каким же образом можно совместить эти взаимоисключающие точки зрения на одни и те же физические явления в одной теории? Ответ очевиден — две исключающие друг друга точки зрения на одни и те же физические явления совместить непротиворечиво в одной теории невозможно. И здесь, осуществляя логически обоснованный выбор между вторым и третьим законами механики, мы должны признать безусловное преимущество второго закона, поскольку реализация в физической действительности процессов предусмотренных третьим законом в принципе невозможна!

Парадокс действий (сил) в третьем законе механики.

Приведенное выше логическое обоснование физического содержания воздействия, осуществляемого согласно второму закону механики, показало, что изменения происходящие в обоих объектах не могут не соответствовать друг другу. Но, это только подтверждает, то, что движение (энергия, импульс) не может ни появиться ни от куда, ни исчезнуть в никуда и всякие изменения (ускорения) объектов причинно обусловлены и взаимосвязаны.
Постулируемое Ньютоном утверждение о том, что всякое действие в обязательном порядке сопровождается параллельным встречным (не важно даже, равным ему или нет) противодействием, вступает в противоречие с логическим обоснованием физического процесса «передачи» движения, от объекта к объекту, соответствующего второму закону.
С позиции второго закона вся полнота содержания физического процесса протекающего между объектами исчерпывается осуществлением одностороннего действия. Для реализации еще одного (встречного) действия ничего физически значимого в этом процессе не остается.
Выделение части (половины) этого физического процесса для реализации еще одного (встречного) действия требует соответствующего изменения взглядов на природу процесса протекающего между объектами. Необходимо внести изменения в представления о линейной причинно-следственной связи и иначе понимать принципы сохранения движения. Это значит, нужно сформировать иную мировоззренческую концепцию, отличную от той которой мы придерживались объясняя развитие событий между объектами, согласно второму закону механики.
Ничего этого не было сделано ни самим Ньютоном, ни его последователями вплоть до наших дней. Все опытные данные используемые в качестве доказательства осуществления встречных параллельных действий нельзя рассматривать в качестве серьезных аргументов. Так, считается, что достаточно между взаимодействующими объектами поместить не один, а два динамометра и мы, обнаружив равенство их показаний, сразу же убедимся в том, что есть два равных противоположно направленных действия сил. Тогда, рассуждая логично, мы должны признать, что показание третьего динамометра расположенного между двумя, регистрирующими величины двух противоположно направленных сил (действий), должно быть в два раза больше их показаний. Ведь, к среднему динамометру будут прилагаться две противоположно направленные силы. Этого, как известно, не происходит и показания всех приборов оказываются равными. Но, из этого следует (если придерживаться логики обоснования существования двух равных сил равными показаниями двух приборов), что количество сил, будет равно количеству приборов и будет меняться от двух до бесконечности. Такой вывод вряд ли кого может устроить и он не соответствует положению третьего закона о обязательном наличии между объектами только двух сил (действий).

Далее, поскольку с механизмом одностороннего действия (логикой, причинностью и соответствию его принципам сохранения движения), более или менее, все ясно, то остается проследить, как должны развиваться события между объектами, согласно постулату о обязательном наличии между ними встречных действий.
Тут мы обнаруживаем, что попытка логично объяснить физический процесс взаимных действий, в том виде, который предполагается третьим законом, оказывается в принципе физически не осуществим. Предполагаемое этим законом развитие процесса противоречит принципу причинности. И дело не в том, что вместо одной линейной причинно-следственной связи появляется две, события в которых развиваются во встречных направлениях. А в том, что каждое из этих предполагаемых причинных звеньев не может иметь логического завершения или (что не лучше) собственного начала. Выясняется, что причина или следствие в каждой из них физически отсутствует. Получается, что если мы видим две величины движущих сил, там, где ранее имели одну, то мы должны обнаружить и физические следствия действия этих сил. Должны увидеть — где и во что физическое движение одного объекта, через ускорение, воплотилось в другом объекте. Но, кроме уже обозначенных ранее физических изменений (ускорений) которые связаны с реализацией одностороннего действия силы, ничего добавочного обнаружить не удастся. А, поскольку теперь (согласно третьему закону), все изменения в каждом объекте, мы приписываем его собственному действию или (что в принципе, не важно) действию другого объекта, то и причинно-следственная связь между ускорениями объектов разрушается.
Выясняется, что есть: либо действующие силы, либо результат их действия. В первом случае, имеются физически реальные причины (действующие силы),но нет физических следствий, т. к. обнаружить признаков воплощения движения одного объекта в другом объекте не получится — все ускорения, которые происходят с каждым объектом, есть проявление его собственной движущей силы.
Во втором случае, имеются реальные физические следствия, в виде ускорений каждого объекта, но нет физических причин. Причин не абстрактных, которые вызывают, «порождают», так сказать, следствие, а реальных, которые в виде физического движения сами воплощаются в следствии.
Представляется наполовину реальная, наполовину фантастическая картина происходящего во взаимных действиях — есть реальные движущие силы которые ничего не двигают, ничего не производят и ни в чем реальном не воплощаются. Или, наоборот, есть физически реальные следствия возникающие неизвестно откуда, из ничего, без физически значимых причин. В этом собственно и состоит парадокс действий (сил) в третьем законе классической механики.

Подводя итоги, напомним, сначала мы пришли к выводу о различном пониманииодних и тех же физических явлений на базе которых были сформулированы второй и третьи законы классической механики. Затем, обнаружили парадоксальность в механизме реализации действий (сил) согласно третьему закону механики.
В заключение этой статьи важно отметить — наличие указанных проблем в классической механике позволяет утверждать, что, поскольку механика является частью общей физической теории, то и она, следовательно, внутренне не согласована и содержит в себе противоречия.
Можно ли разрешить обозначенные здесь проблемы теоретической физики и каким образом — об этом в следующей статье. («Законы классической механики в новой интерпретации» — предположительное название статьи.)