МЕХАНИКА

МЕХАНИКА (от греч. mechane—машина), наука о движении. До 17 века познания в этой области почти ограничивались эмпирическими наблюдениями, часто ошибочными. В 17 веке свойства движения впервые стали выводиться из немногих основных принципов математически. В 18 веке принципы механики были обобщены так, что их удалось свести к одной системе уравнений, и М. стала чисто математической наукой. В 20 в. тонкие физ. эксперименты заставили уточнить эти принципы, и классическая М. претерпела существенные изменения (релятивистская М. теории относительности и квантовая М.). Впрочем непосредственные практические применения находит до сих пор только классическая М. Ее принципы, установленные в 1687 году Ньютоном, таковы: 1) всякое материальное тело, предоставленное самому себе, остается в покое или продолжает двигаться равномерно и прямолинейно, пока какая-нибудь внешняя причина (т. е. сила) не изменит этого состояния тела; 2) изменение количества движения тела (т. е. скорости, умноженной на массу) в еди – ницу времени равно действующей силе и направлено по этой последней; 3) действие силы всегда сопровождается противодействием, ей равным; 4) любые два материальных тела действуют друг на друга силами, пропорциональными их массам и обратно пропорциональными квадрату их взаимного расстояния; коеф. этой пропорциональности для всех тел один и тот же. Все законы классической М. остаются неизменными, будем ли мы считать, что пространство, в котором происходят изучаемые движения, неподвижно или что оно само движется прямолинейно и равномерно. В релятивистской М., предложенной в 1916 г. Эйнштейном, принципы М. обобщены так, что законы М. остаются неизменными, будем ли мы считать, что пространство, в к-ром происходят изучаемые движения, неподвижно или что оно само движется как угодно. Квантовая М., создающаяся в наст, время работой ряда ученых, считает возможными в действительности не все движения, к-рые согласуются с принципами классической или релятивистской механики. Она допускает только движения, связанные с определенными величинами механического действия (т. е. количества движения, умноженного на пройденный путь). Классическая механика обычно подразделяется на следующие три дисциплины: кинематику—учение о формах движения независимо от причин, вызывающих движе-ние (т. е. сил), статику—учение о равновесии сил и динамику—учение о движении под действием сил. Несколько особое положение занимает статистическая механика. Она изучает явления, связанные с движением большого количества движущихся независимо друг от друга тел (молекулы, звезды). Статистическая механика опирается на теорию вероятностей. Будучи создана лишь во второй половине 19 века, статистическая механика еще не обладает такими же совершенными методами, как наука о движении отдельных тел. В. Гливенко. Механика волновая по современным физ. представлениям управляет внутриатомными и внутримолекулярными движениями, словом движениями, происходящими в весьма малом масштабе. Толчком к возникновению волновой М послужили затруднения, связанные с двойственностью природы света: одна группа оптических явлений (интерференция, диффракция) может быть объяснена исключительно как следствие волновой природы света, в то время как другая (фотоэффект, эффект Комптона) с такой же необходимостью заставляет приписать свету природу корпускулярную (см. Квантов теория). Кроме того развитие теории строения атомов и молекул привело физиков (после многих неудач) к твердому убеждению в том, что законы классической М. даже и с поправками, внесенными теорией относительности, к микроскопическим (внутриатомным) процессам строго не применимы. В поисках выхода из всех этих затруднений де Бройль (de Broglie) в 1925 году высказал смелую гипотезу, состоящую в том, что дуализм корпускулярных и волновых свойств является универсальным и в равной мере присущ как свету, так и материи. Совершенно так же,, световой луч обладает не только волновыми свойствами, проявляющимися в интерференции и диффракции, но и свойствами корпускулярными, проявляющимися в явлениях, связанных с обменом энергии, так и всякий электрон обладает не только» свойствами частицы, но и свойствами волны. Какова природа волнового процесса, связанного с частицами материи,—этот вопрос де Бройль оставил открытым, и таким же он продолжает быть и поныне; однако допустив существование «волн материи», легко можно было показать, что их длина должна выражаться след. формулой: Я =■= •— , где т — масса частицы, v — ее ско
рость и h = — 6,57 X Ю-27, так называемая «постоянная-Планка».—Гипотеза де Бройля при всей своей парадоксальности оказалась весьма плодотворной и очень скоро получила блестящее экспериментальное подтверждение. Оказалось, что совершенно так же, как и свет, частицы материи могут испытьшать интерференцию, причем длина волны, определяемая из интерференционной картины волн материи, в точности совпадает с вычисленной по формуле де Бройля. Если де Бройлем было положено основание «волновой теории материи», то законченная система волновой М. была создана Шредингером (Schredinger). Опираясь на идеи де Бройля, Шредингер развил аналогию-между оптическими и механическими явлениями, указанную еще в пятидесятых годах прошлого столетия Гамильтоном (W. Hamilton). Элементарные явления геометрической» оптики (отражение и преломление) могут быть одинаково хорошо объяснены в терминах как волновой, так и корпускулярной теории. Обобщая эту аналогию, можно показать, что уравнения, описывающие движение частиц с точки зрения классической М.,. формально совпадают с уравнениями геометрической оптики, и обратно. Но законы геометрической оптики применимы строго лишь тогда, когда размеры объектов значительна превосходят длину волны. Когда же мы переходим в область микроскоп, объектов, та наблюдаемые явления осложняются диф-фракцией световых пучков, к-рая может быть объяснена лишь с точки зрения волновых представлений. Шредингер высказал блестящую идею о том, что совершенно аналогичное положение имеет место и в области М. Пока мы оперируем с макроскоп, объектами,, законы классической М. должны иметь строгое применение; но как только мы переходим в область явлений микроскопических (внутриатомные процессы), классическая М. оказывается недостаточной и совершенно также, как в случае оптики, необходимо пользоваться волновыми представлениями. Все-оптические явления в наиболее общем случае могут быть рассчитаны при помощи т. н. «волнового уравнения». По аналогии с этим Шредингер дал «волновое уравнение материи», из к-рого сразу автоматически были получены все результаты, полученные прежней квантовой теорией при помощи весьма искусственных и произвольных предпосылок. Помимо этого уравнение Шредингера позво – лило решить большое количество новых вопросов, к-рые прежде были недоступны для решения, ив наст, время это уравнение является одним из наиболее прочно установленных и всеобъемлющих уравнений математической физики. При всей своей плодотворности волновая М. пока еще остается хотя и исключительно мощным, но формально математическим методом, физич. содержание которого далеко не ясно. Ошибочно было бы сближать «волны материи» с обычными электромагнитными волнами оптики. Достаточно указать, что только для случая одного единственного электрона можно представлять себе распространение волн де Бройля в обычном трехмерном пространстве; для нескольких электродов волны следует относить к фиктивному Многомерному «пространству конфигурации».—Помимо разрешения чисто физ. вопросов, волновая М. выдвинула ряд важных философских проблем. Среди них наибольшую роль играет т. н. «принцип неопределенности» Гейзенберга (Heisenberg), в силу которого мы принципиально не в состоянии с абсолютной точностью одновременно определить положение и скорость частицы. Увеличение точности в определении положения частицы связано с уменьшением точности определения скорости, и обратно, причем произведение неточностей той и друг, величины не может быть меньше постоянной Планка h. Если принять во внимание, что порядок величины h есть Ю-27, то ясно, что эта неточность никакого практического значения не имеет. Тем не менее важность принципа Гейзенберга весьма значительна, так как предписываемая им неточность не связана с каким-либо временным несовершенством наших приборов, но глубоко заложена в самой природе окружающего нас мира, э. шпольский. Лит.: Б лох В., Кинетическая теория газов, М. — Л., 1925; Гааз А., Волны, материи, М. •—Л., 1930; Дарроу К., Введение в волновую механику Шредингера, Успехи физических наук, т. IX, выпуск 4, 1929; Эйнштейн А., О специальной и общей теории относительности, П., 1921; De Вго-glie L., Einfuhrung in die Wellenmechanik, Lpz., 1929. См. также лит. к ст. Физика.

Изучайте:

  • ОЛИ ГО МЕНОРЕЯ
    ОЛИ ГО МЕНОРЕЯ, наступление менструаций через более длительные по сравнению с нормой промежутки. Зейц (Seitz) считает б...
  • ЭСТРОГЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА
    ЭСТРОГЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА (от греч. oistros— страсть, течка), вещества, вызывающие в половых органах самки процессы, образую...
  • АППЕНДИКОПАТИЯ
    АППЕНДИКОПАТИЯ (от лат. appendix-придаток и греч. pathos—страдание), комплекс болезненных ощущении различной интенсивно...
  • BLEPHAROTIC
    BLEPHAROTIC (синонимы: blepharoclo-nus, spasmus nictitans или nictitatio), клонические судороги musculi orbicularis ocu...
  • ЧЕРНИ ОПЕРАЦИЯ
    ЧЕРНИ ОПЕРАЦИЯ (Leopold Czerny) применялась для фиксации матки к брюшной стенке при выпадениях матки, отклонениях и заг...