pro
Начинающий
|
     
О МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ В ФИЗИКЕ
Н.А. Умов совершенно чётко и ясно высказывал свои взгляды и на методы исследования физических явлений. Метод моделей и аналогий, метод математического анализа количественных отношений природы — каждому из них он отдавал должное. Умов не рассматривал механические модели и аналогии, как адекватное отображение соответствующих явлений. Он не был последователем английской школы механистов во главе с В. Томсоном (лорд Кельвин). Для него метод моделей и аналогий имел лишь эвристическое значение, позволяющее использовать в творческом акте нашу способность мыслить наглядными образами.
Он писал: «Остроумные воображаемые или действительно построенные модели, своими зубчатками, блоками, ремнями и проч. воспроизводящие даже электрический эфир, конечно, не имеют ничего общего с механическим или картезианским мировоззрениями. Они дают для построения теорий сложный и своеобразный символ, устанавливающий символическою речью соотношения между величинами, подлежащими наблюдению...».
Но наряду с методом моделей и аналогий, используемым при анализе физических явлений, Умов считал необходимым применять метод математического анализа. По его мнению, изображение явлений системой дифференциальных уравнений есть не менее сильное орудие в рассмотрении наших знаний о природе. В статье «Современное состояние физических теорий» он говорит: «Физическое объяснение может заключаться лишь в том, что последовательность двух явлений представляется как необходимое следствие некоторого верховного «общего» закона. Так как из такого верховного закона должны быть извлекаемы логические следствия, то он должен быть изображаем математически: применение математики, которая должна во всеоружии находиться в служении познаванию природы, охраняет точность и строгость выводов и соединяет наибольшую продуктивность мысли с наибольшей экономией умственной работы».
Однако он предостерегает от крайнего увлечения математическим анализом, часто приводящим к сугубому формализму, который уже в силу этого может стать тормозом для развития науки. Именно в этом смысле он упрекает французского математика Пуанкаре, у которого часто математическая струнка покрывает и отстраняет натуралистическую. Все эти мысли привели Умова к постановке одного из существенных вопросов теории познания, именно — вопроса о соотношении относительной и абсолютной истины. Ставя вопрос о достоверности, о непреложности научных теорий и гипотез, Умов отмечал, что они являются только ступенями бесконечного приближения к истине.
Н.А. Умов был решительным врагом фетишизации тех или иных теорий. «Орудие научной мысли, работающей на пути искания истины, — говорит он, — обоюдоострое: создавая новое или останавливаясь на старом, оно непрестанно испытывает их своими лезвиями. Научные системы падают; но, разрушаясь, они не исчезают бесследно: на их обломках строятся теории более совершенные и долговечные». По его мнению, основой для теории является опыт. Поэтому он настойчиво советует учёным «не делить между собою теории и опыта, помня, что их нераздельное соединение есть необходимое условие широкого служения естествознанию».
БОРЬБА С ИДЕАЛИЗМОМ
Диссертация Н.А. Умова о движении энергии в телах имеет значение не только для истории физики, но она сохраняет свою ценность и по настоящее время, как строго материалистическое произведение, дающее эффективные методы разработки динамики континуума и теории поля.
“Своим материалистическим учением о движении энергии Умов нанес удар и по современным физическим идеалистам, которые, идя по стопам махистов, стремятся доказать "исчезновение материи", конечность вселенной, "опровергнуть" материалистический взгляд на энергию. Великий сын русского народа Умов и сегодня является нашим соратником, нашим современником в борьбе против всех реакционных идеалистических теорий ученых лакеев империализма, против физиков-идеалистов, которые преднамеренно фальсифицируют и искажают крупнейшие открытия науки, протаскивают бога в естествознание, используют махизм в качестве оружия в борьбе против марксизма-ленинизма, против лагеря мира, демократии и социализма” [1].
Умов первый поставил перед собой задачу построить такую общую теорию движения, основанную на наиболее общих свойствах материи, в которой бы не было намёка на сведение одного вида движений к другому. Эта задача является наиболее актуальной задачей современной науки. К сожалению, только спустя семьдесят с лишним лет обращено внимание на эту замечательную попытку выдающегося русского физика.
ОТНОШЕНИЕ К КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ
Большое значение Умов придавал созданию теории квант, которая, по его мнению, знаменовала собой настоящий переворот во взглядах на энергию. Он доказывал, что в системе, состоящей из частиц и электромагнитной среды, принцип равномерного распределения энергии невозможен и недопустим. Должна существовать какая-то прерывность, говорил он, которая препятствовала бы беспредельному высасыванию энергии из материи…[1].
В работе "Возможный смысл теории квант" [2, 3] Умов высказывает следующие оригинальные идеи: "Неудачи, постигшие попытки вывести законы излучения и удельных теплот, исходя из максвеллова распределения энергии в системе молекул или осцилляторов, привели, как известно, Планка к его гипотезе квант. Но причина этих неудач осталась невыясненной, и, пока не воспоследует соответственное объяснение, нельзя считать гипотезу квант единственной разрешающей задачу. Важность вопроса побуждает меня высказать здесь ту точку зрения, которая может, как объяснить бесплодность прежних попыток, так и указать тот путь, который приводит к принятым в настоящее время наукой законам, исходя и в тесной, не формальной, связи с максвелловым распределением энергии и минуя гипотезу излучения порциями или квантами ".
Хорошо известно, что и сам Планк не считал данную задачу решенной совершенно правильно и до конца, поскольку несколько раз довольно неудачно пытался изменить свою комбинированную теорию и вдохнуть в нее как можно больше классики [4] (авт.).
Фактически, Умов предлагает решить задачу Планка на излучение абсолютно черного тела полностью в рамках классической статистической физики, минуя какое-либо искусственное и туманное квантование абстрактных осцилляторов Планка. Взамен этого, Умов предлагает применить распределение Максвелла к реальным атомам и молекулам, а не к абстрактным осцилляторам или элементам энергии по Планку неизвестного происхождения (авт.).
Изложенная концепция позволила Н.А. Умову, пользуясь только законом распределения Максвелла, установить формулу для средней энергии резонатора Планка без какой-либо ломки основных представлений классической физики.
Не обошел вниманием Умов и вопросы, связанные с неопределенностями в атомном мире. В своей работе «Возможный смысл теории квант» [2, 3], вышедшей в свет за 12 лет до появления основных идей волновой механики, Н.А. Умов пишет следующее:
«Электромагнитное поле по отношению к неупорядоченным движениям частиц обладает различной степенью чувствительности». Другими словами: нельзя иметь совершенно точное количественное выражение взаимодействия между электромагнитным полем и неупорядоченным движением частиц; мы можем составить себе представление лишь о средних величинах, определяющих состояние системы. А это и есть основная задача классической статистической физики [4] (авт.).
Таким образом, мы видим, насколько близко Умов подходил уже тогда к современным воззрениям волновой механики. По сути дела, он первый в истории развития теории квант осмелился сказать о приближённом характере измерений параметров, определяющих состояние системы.
По его мнению, не существует аппарата, который бы обладал такой степенью чувствительности к определению всякого рода взаимодействий, какою обладает демон Максвелла. Только этот аппарат обладает бесконечной чувствительностью; всякий же другой регистрирует явление с известным и конечным приближением. Если воспользоваться электрическим полем как средством оценки взаимодействия скрытой среды и «видимой" материи, то чувствительность этого аппарата тоже должна быть конечна. Этот аппарат по отношению к неупорядоченным движениям молекулярных систем обладает некоторой средней чувствительностью. Величина этой средней чувствительности должна наложить свой отпечаток на все средние величины, с которыми мы встречаемся в процессе познавания природы. За меру средней чувствительности электромагнитного поля как аппарата, с помощью которого мы познаём явления природы, Н.А. Умов принимает величину, равную 1/ hv, где v есть повторяемость (частота) естественных колебаний молекулы системы, a h — постоянная, зависящая от свойств эфира и потому универсальная.
Здесь Умов впервые очень близко подошел к физическому смыслу постоянной Планка. Как показали дальнейшие исследования [4], эта постоянная действительно определяется фазовым объемом для функции распределения электронов по координатам и импульсам при их квазиброуновском движении в физическом вакууме-эфире (авт.).
Высказанные Умовым соображения обозначают ни больше, ни меньше как следующее [5]:
DE ³ hv, или DE t ³ h ,
где DE означает минимальную порцию энергии, которая может быть измерена реальным прибором, а t характерное время измерения.
Советские физики в своих исследованиях творчески применяют и развивают дальше идеи Умова. Так, А.С. Предводителев в свете положений умовской теории исследовал вопрос о тепловом движении в конденсированных средах [1]. Исходя из основного уравнения движения энергии, он получил выражение для коэффициента теплопроводности жидкости. В.Н. Кессених применил идеи Умова к исследованию вопроса о распределении энергии в акустическом поле, к разработке теории излучающих и энергопроводящих систем, играющей важную роль в современной радиофизике и акустике. Он справедливо указал, что идеи Умова ценны не только для истории физики, но являются источником эффективных методов разработки динамики континуума и теории поля.
Советский народ чтит память замечательного русского ученого-материалиста. В 1951 г. в Москве сооружен памятник, на котором высечены слова:
Выдающийся русский ученый
НИКОЛАЙ АЛЕКСЕЕВИЧ УМОВ, 1846-1915
Основатель учения о движении энергии
Полный текст: http://s6767.narod.ru
Литература
1. Компанеец А.И. Борьба Н.А. Умова за материализм в физике. – Изд-во АН СССР, Москва, 1954.
2. Умов Н.А. Возможный смысл теории квант. «Вестник опытной физики и математики», 1914, с. 50. См. также Избранные сочинения, 1913.
3. Умов Н.А. Метод истолкования теории Планка. Архив АН СССР, ф. 320, оп. 1, № 49, лл. 1-33.
4. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Введение в классическую электродинамику и атомную физику. Второе издание, переработанное и дополненное. Екатеринбург, Изд-во Учебно-метод. Центр УПИ, 2006, 490 с.
5. Умов Н.А. Избранные сочинения. Классики естествознания. Математика. Механика. Физика. Астрономия. (Под ред. чл.-корр. АН СССР проф. А.С. Предводителева), Гостехиздат, М.-Л. 1950, стр. 66.
|
Форум
О приоритете Умова в фундаментальной теорфизике-3
