5.1. ЗА ОСНОВИТЕ НА МЕХАНИКАТА

Най-интересното нещо в материалната природа са нейните закони, най-невероятното нещо в живата природа е насочената еволюция на видовете, най-поразителното нещо в съзнаващата природа са прозренията на ума [1]. Исак Нютон е един от хората, чиито прозрения станаха основа на човешката цивилизация. Тук ще бъдат разгледани само две оспорвани негови прозрения, а именно:

а) Прозрението му да формулира първия принцип на динамиката така, че в него да се разкрива фактическият смисъл на тясно свързаните една с друга величини маса m на частицата и действуващата й или проявявана от нея сила F .

б) Прозрението му, че съществува абсолютно привилегирована отправна система, въпреки привидната равностойност и на останалите равномерно и праволинейно движещи се спрямо нея инерциални отправни системи.

В съвременните енциклопедии и учебници по физика се казва, че между формулираните от Нютон принципи на динамиката основен е вторият принцип, който се изразява с формулата

При това първият принцип на динамиката обикновено се свежда до твърдението, че когато на частица не действува сила, векторът скорост v на движението й остава постоянен, т.е. че в уравнение (1) от F = 0 следва m v = const и съответно v = const [2] , [3] , [4] . И понеже такова твърдение е изказал още Галилей, често се казва, че първият принцип на динамиката е формулиран от Галилей [5] , [6] . Според Хайкин, Нютон е формулирал първия принцип като отделен от втория само защото тогава хората трудно приемали, че може да има движение без сила. Но този слаб аргумент не може да оправдае обособяването на едно следствие като отделен принцип. Толкова повече, че до идеята за движение без сила е стигнал навремето и Аристотел “Никой не може да каже защо приведено в движение тяло някъде ще спре, понеже на какво основание то би трябвало да спре тук, а не там ? Следователно, за него е необходимо или да бъде в покой, или вечно да се движи, стига да не му попречи нещо по-силно.”[7] .

За разлика от Хайкин, други автори виждат в обособения от Нютон първи принцип не само следствие от втория принцип, но и едно твърдение, което играе ролята на постулат за съществуването на инерциални отправни системи [8], [5], [9] . Обаче и това разбиране на първия принцип на динамиката е несъстоятелно, защото:

а) Вторият принцип на динамиката също може да се разглежда и като постулат за съществуването на инерциални отправни системи, при което пак не се вижда нуждата от първия принцип.

б) Нютон въвежда съществуването на абсолютно привилегирована отправна система с определенията си за абсолютното време и за абсолютното пространство преди да формулира принципите на динамиката.

Посочената неразбория изчезва при запознаване с оригиналния труд на Нютон Математични принципи на естествената философия или с добър негов превод, какъвто е този на А.Н. Крилов. Там веднага се вижда, че най-напред Нютон дава съдържателни определения за използваните по-нататък основни физични величини, после въвежда съществуването на абсолютно привилегирована отправна система, формулира правата и обратната задачи на динамиката и едва тогава излага съдържанието на нейните принципи. Нютоновата формулировка на първия принцип гласи "Всяко тяло устоява състоянието си на покой или на равномерно праволинейно движение дотогава и доколкото някаква приложена сила не го промени.”. Тук думата устоява е превод на латинската дума perseverare, която означава както “упорствам”, така и “продължавам”. В описването на това именно особено свойство на телата упорито да запазват състоянието си на покой или на равномерно праволинейно движение дотогава и доколкото някаква приложена върху тях сила не го промени, се състои несводимостта на първия принцип към втория принцип. Защото във втория принцип става дума само за връзката между приложения вектор сила F и бързината и посоката на изменението на вектора импулс на тялото p = m v , смисълът на които трябва преди това да е определен. А от съвременна гледна точка фактическият смисъл на величините маса и сила в динамиката най-добре се определя като така описаното свойство на телета се приеме за емпиричен факт. Понеже това свойство наричаме инерция и велиината маса характеризира инертността на тялото, а величината сила в случая характеризира причината за промяна на състоянието на покой или на равномерно праволинейно движение на тялото. Тясната връзка и неотделимост на понятията маса и сила в динамиката проличава още в дадените от Нютон определения на основните физични величини, където величината маса е означена с термина “количество материя”. В тези термини третото определение гласи “Вродена сила на материята е присъщата й способност на съпротивление, вследствие на която всяко отделно взето тяло, доколкото е предоставено само на себе си, устоява състоянието си на покой или на равномерно праволинейно движение.”.

Още по-поразително и далече отиващо е прозрението на Нютон, че между привилегированите инерциални отправни системи трябва да има една абсолютно привилегирована отправна система. Сто години преди Коперник, в трактата си За научното незнание от 1440 г. Николай Кузански пише "За нас вече е ясно, че нашата Земя в действителност се движи, макар ние това да не забелязваме, понеже възприемаме движението само при съпоставяне с нещо неподвижно. В действителност, ако някой на кораб във водата не знае, че тя тече и не вижда брегове, как той би забелязал движението на съда?". В книгата си Диалог за двете главни системи на света - птолемеевата и коперниковата от 1632 г. Галилей ясно и пределно широко формулира твърдението за равностойност на привилегированите инерциални отправни системи относно протичането на всички явления както в материалнта, така и в живата и в съзнаващата природа [10]. От възникването на инерчни сили в неинерциалните отправни системи обаче Нютон прави извода, че въпреки равностойността на равномерно и праволинейно движещите се една спрямо друга инерциални отправни системи, трябва да съществува абсолютно движение спрямо някаква абсолютно привилегирована отправна система в нашия свят. Но по онова време не се е знаело, че във всяка инерциална отправна система трябва да съществува и най-голяма възможна скорост на разпространяване на локалните изменения, каквато е скоростта на разпространяване на фотоните в нея. Като не отчитат този факт, тогавашните физици безкритично свеждат пределно широката галилеева формулировка за равностойност на инерциалните отправни системи само до валидност на нютоновата механика в тях. Поради това, в началото физиците се опитват да обяснят с нютоновата механика и електромагнитните явления, при което са очаквали да измерят скоростта на абсолютното движение по разликата в скоростта на протичането им в движещи се една спрямо друга инерциални отправни системи. Като анализира неуспешните опити в тази насока, Поанкаре пръв вижда назряващото коренно преустройство на механиката [11] и връзката на това преустройство със създаването на една по-точна теория на гравитацията. При изграждането на новата гранична механика той получава главните й резултати преди Айнщайн и Минковски. За означаване на наново обобщеното твърдение за равностойност на инерциалните отправни системи обаче Поанкаре предлага неуместния термин "принцип за относителност", вместо да речем принцип за еквиност (от еквивалентност + инерциален ), който термин никого не би подвел. Понеже с "принципа за относителността" не е възможно да се обяснят инерчните сили, Поанкаре не го приема като универсален принцип, с което не изключва възможността за съществуването на абсолютно движение. Тогава именно Айнщайн категорично абсолютизира "принципа за относителността" и в работите си обосновава граничната механика върху тази доведена до крайност гледна точка. По такъв начин удивлението от далечните от непосредствения опит следствия на граничната механика и объркването от подвеждащото название на изходната й предпоставка се смесиха с възхищението от простотата на получената логическа система. Тогава се заговори за "принцип на Айнщайн за относителността" като за "обобщение на принципа на Галилей за относителността" и Айнщайн получи славата на човека, развенчал теорията на Нютон за абсолютното движение. Съответно и граничната механика на Поанкаре беше наречена "теория на относителността на Айнщайн", като по-късно беше доуточнена с названието "специална теория на относителността на Айнщайн". Но усърдието, с което Айнщайн се заема да обобщава "принципа за относителността" и за неинерциалните отправни системи показва, че той скоро е осъзнал затрудненията на Поанкаре и затова търси начин да потвърди независимостта на законите на материалната природа от произволни преобразувания на координатите t, x, y, z. Поради използването на неподходящия термин "относителност" [11], [12], [13] , тази насока на абсолютизиране е наречена "релативизъм" вместо инвариантизъм. А основаната на инвариантизъм по-точна теория на гравитацията на Хилберт и на Айнщайн [14] получава названието "обща теоря на относителността на Айнщайн".

Светът от размерите на човека ще наричаме мезосвят (от mesoV - среден, централен), за разлика от микросвета - светът от атомите надолу и от мегасвета - светът от галактиките нагоре. Най-общи инвариантности на мезосвета са:

а) равностойност на моментите t по оста на еволюцията на нашата вселена

б) равностойност на точките r на пространството

в) равностойност на посоките в пространството

г) равностойност на инерциалните отправни системи.

Абсолютизирането на всяка от тези равностойности може съответно да наречем принцип за:

а) еквимоментност, от който при транслиране по оста t следва законът за запазване на енергията Е

б) еквипунктност, от който при транслиране по пространствена ос x следва законът за запазване на вектора импулс p

в) еквидирекционност, от който при въртене в евклидова равнина следва законът за запазване на вектора момент на импулса L

г) еквиност, от който при въртене в псевдоевклидова равнина следва законът за запазване на граничната скорост c .

В работата си Основи на релативната гравитация от 1985 г. А. Логунов и М. Мествиришвили обръщат внимание, че приетата риманова геметрия в "общата теория на относителността" изключва валидността на законите за запазване и възможността да се разглежда гравитационното поле като класческо поле, подобно на електромагнитното поле. Като се основават на законите за запазване, в [15] Логунов и Мествиришвили строят по-обща инвариантна теория на гравитацията, при което разглеждат гравитационното поле като класическо поле. Макар такова разглеждане на гравитационното поле да не е основателно, тяхната теория може да има известни предимства, поради опората си в законите за запазване. От съвременна гледна точка обаче всяка основана на инвариантизъм теория на мегасвета е обречена. Защото общият произход на известните ни космични обекти води до съществуването на някакъв суперобект Метагалактика. А Метагалактиката е неповторима както спрямо своята еволюция, поради нейната необратимост, така и по отношение на размерите си, поради различната определеност на микрообектите, на мезообектите и на мегаобектите в нея. Неповторимостите на Метагалактиката са в разрез с инвариантизма и в съгласие с идеята на Нютон за съществуването на абсолютно привилегирована отправна система.

Материалният мезообект се описва най-просто с хронопространствените координати t, x, y, z на изграждащите го частици в собствената отправна система на обекта, спрямо която той е неподвижен. Откъм малките размери хронопространственото описание има смисъл до микрочастиците, които за краткост ще наричаме темети от qemeqla - основа, подножие, дъно. Най-малките обекти, на които все още може да се припише собствена отправна система, са теметите с маса в покой различна от нула. Такива отправни системи ще наричаме темеотправни системи. А собствената отправна система на Метагалактиката е възможно най-голямата собствена отправна система в хронопространствения свят, вън от която губят смисъл познатите ни хронопространствени определености. Като хоризонт на собствените отправни системи на всички крайни обекти тази метаотправна система

следва да бъде абсолютно привилегирована за тях. Във всеки момент t на дадено място r за най-добро локално приближение на абсолютно привилегированата метаотправна система

сега може да се приеме собствената отправна система

на местното реликтно лъчение. Измерено е, че Слънчевата система се движи в посока към съзвездието Лъв със скорост около  400km/s спрямо местната реликтна отправна система

Неравностойността на крайна инерциална отправна система

спрямо метаотправната система

трябва да се проявява най-забележимо при сравняване протичането на явления в практически пределно бързо движеща се инерциална темеотправна система

с протичането им в

Примери за такива явления са анихилирането на позитрони с електрони и разпадането да речем на миони или на неутрони. Така при двуфотонна анихилация на движещ се в лабораторна отправна система

позитрон с покоящ се в

електрон, полученият по-енергетичен фотон с енергия

се разпространява в посока на движението на позитрона, а фотонът с по-малка енергия

се разпространява в обратната посока. Основаните на законите за запазването пресмятания показват, че с увеличаване на енергията

на връхлитащия позитрон, енергията

на обратно разпространяващият се фотон трябва да клони към

а според експерименталните данни тази енергия клони към

[16], [17], [18], [19], [20]. `Получената разлика следва да изразява някакво нарушаване на принципа за еквиност в разглеждания екстремален случай на анихилиране в съвсем близката до пределно малката и почти пределно бързо движещата се отправна система

на центъра на масите на анихилиращите позитрон и електрон - вж. фиг.1. Нарушаването

може да се обясни като се предположи наличието на съответно неравенство между енергията

на фотона, излъчен в посока на движението на

спрямо практически съвпадащата с

лабораторна отправна система

и енергията

на фотона, излъчен в обратната посока.

Нека граничната механика да е строго валидна само за местната реликтна отправна система

а в движещата се с вектор скорост

спрямо нея лабораторна отправна система

енергията на поражданите фотони да зависи от посоката на тяхното излъчване. Тогава векторът скорост

или образно казано метагалактичният вятър, ще може да се измери с експерименталната уредба показана на фиг.2, където B е подходящ излъчител на фотони,а D е неподвижно

разположен спрямо него детектор за измерване на енергията на фотоните. На фигурата са дадени различните ориентации на посоката източник-детектор спрямо посоката на вектора скорост

при двете последователни измервания. Ако енергетичните измервания се правят с безоткатен излъчител B на фотони и с безоткатен техен поглътител D, точността може да се окаже достатъчна за измерване на

по този начин.

Но метагалактичният вятър би трябвало да може да се определи и ако е вярно само предположението, че граничната механика е строго валидна само за

Тогава забавянето на процесите в отправната система

която се движи със скорост u спрямо

трябва да бъде абсолютно. Това е така, защото представлява забавяне спрямо еволюцията на Метагалактиката като цяло, а вън от тази еволюция хронопространството губи установения си в мезосвета смисъл. Затова например мионите следва да се разпадат по-бавно, когато се движат по отношение на

със скорост

в посока на вектора скорост

отколкото когато се движат по отношение на

със скорост

в обратната посока на вектора

     В таблица 1 са дадени резултати от оценъчни пресмятания за

продължителността на живот

в първия случай и на

във втория случай, при скорост u = 400km/s за няколко различни енергии

на мионите спрямо

В последната колонка е дадено приблизителното процентно отношение на разликата на съответните продължителности към тяхното средноаритметично

В аналогична таблица 2 са дадени резултати от оценъчни

пресмятания за продължителностите на живот

и

при такива измервания с неутрони.

ОТПРАТКИ:

1. Манев Х.С., Естествената структура на дисциплината физика, Годишник на ВИАС, София, 1983-1984, т.31, св.12, с.130.

2. Физический энциклопедический словарь, Государственное научное издательство Советская энциклопедия, М., 1960, т.1, с.561.

3. Большая советская энциклопедия, Издательство Советская энциклопедия, М., 1972, т.8, с.268.

4. Хайкин С.Э., Физические основы механики, М., 1971, с.107.

5. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М., Берклеевский курс физики, Наука, М., 1975, т.1, Механика, с.85.

6. Физика, прев. от Манев Х.С. и др., Техника, София, 1972, с.301 и с.308.

7. Аристотел, Физика, ІV, 8, 215А.

8. Орир Дж., Физика, Мир, М., 1981, т.1, с.53.

9. Маленов Р., Кюркчиев Р., Александров В., Теоретична механика, Техника, София, 1986, с.88.

10. Льоцци М., История физики, Мир, М., 1970, с.75.

11. Принцип относительности, (Сборник работ по специальной теории относительности - составитель Тяпкин А.А.), Атомиздат, М., 1973, с.43, с.173.

12. Фок В.А., Теория пространства, времени и тяготения, Государственное издательство технико-теоретической литературы, М., 1955, с.14.

13. Синг Дж.Л., Общая теория относительности, Издательство иностранной литературы, М., 1963, с.8.

14. Тодоров И., Физика и математика, Физико-математическо списание, София, 1980-1981, т.23(56), кн.4.

15. Logunov A.A., Mestvirishvili M.A., Relativistic Theory of Gravitation, Found. Phys. 1, 1-26 (1986).

16. Джилавян Л.З., Кузнецов В.Л., Кучер Н.П., Недорезов В.Г., Никитина Н.В., Юрченко В.С., Препринт ИЯИ АН СССР, П-0121, 1979.

17. Jupiter C.P., Hansen N.E., Shafer R.E., Fultz S.C., Phys. Rev., 121, 1961, p.866.

18. Audit G., De Botton N., Tomas G., Beil H., Bergere R., Veyssiere A., Nucl. Instr. and Meth., 79, 1970, p.203.

19. Джилавян Л.З., Препринт ИЯИ АН СССР, П-0099, 1978.

20. Hayward E., Dode W.R., Patrik B.H., Nucl. Instr. and Meth., 159, 1979, p.289.

2000-07-14, 1.

ОБСЪЖДАНЕ НА 5.1.