Работа посвящена исследованию, пожалуй, самого главного понятия физики – «действия». Оно повсеместно проявляется в процессах зарождения и развития материальных форм и в зависимости от состояния его структуры приводит к многообразию природы. Показано, что действие связано с внутренним содержанием процесса развития форм и отражается в едином порядке осуществления фазовых переходов. В связи с этим уделяется внимание формальному представлению определения действия по Ньютону и дается предложенная автором статьи классификация простых технических устройств по признаку трансформации ими энергии пространства; формируется правило взаимодействия материальных тел (сред). В статье приводится известное современное представление о принципе стационарного действия, у истоков формирования которого, стояли Лейбниц, Мопертюи, Лагранж, Гамильтон и др. В работе предложена модель структуры механического действия, объединяющая ньютоновское определение понятия действие с определением Лагранжа; обращается внимание на возможность использования указанной модели для описания трансформации кванта действия.

Keywords: процесс развития формы, "действие", трансформация и энергия пространства, принцип стационарного действия, взаимодествие материальных тел и сред

По единому Закону взаимодействия Н/R=α (1.1), выведенного из диалектического принципа бытия «А есть (не есть) не-А» [1], в природных процессах непрерывно происходят взаимопроникновения качественно разных потоков Н и R с весьма простыми темпами пошагового поступления их содержания в зону непосредственного контакта. В гармонической точке их сопряжения в пространстве действие одной противоположности вызывает реактивный отклик другой. Полнота потенциала активного действия в полюсе Н (рис.1) соответствует полному отсутствию реакции в полюсе R в исходной позиции перед началом процесса зарождения форм. По мере поэтапного внедрения потока энергии Н в зону проявления формы противоположный полюс потенциально «замаскированной» не проявляющейся энергии реактивного R отвечает внедрением своей «ничтойности» в активный поток Н, сокращая его исходную мощность на каждом последующем этапе.

Рис. 1. Унитарная модель формы

Так, например, в автономном, условно замкнутом, процессе движения ракеты исходное количество горючего постепенно уменьшается одинаковыми мерными порциями до момента полного опустошения аппарата от горючего (Н). Но пустота в исходной позиции R – это и есть то самое «ничто», как важное перманентное качество реактивного (пассивного) начала. Оно поглотило отмеренное количество энергии активного Н и родило, в соответствии с Законом взаимодействия, определенную конкретную форму. В данном случае само R, как инерция массы разгоняемого тела, наращивает кинетическую энергию движения, а значит и потенциал действия, с ростом скорости движения.

Энергия выходящей струи продуктов сгорания превращается в энергию движения и воздействия на внешнее препятствие, сопротивление внешней среды. При этом мы получаем аналитически выраженную «чистую» форму фазового перехода с кусочно-гладкой функцией в виде графика на рисунке 2.

Другим примером «чистой» формы взаимодействия противоположностей является геометрия внешнего очертания капли жидкости в момент отрыва ее от источника. Здесь масса однородной жидкости, вытекающей из источника в однородном поле гравитации (Н), взаимодействует с силами поверхностного натяжения жидкости (R). В результате рождается динамическая форма капли. От отмеренной по «проекту» начальной величины активной энергии Н_н, необходимой на образование формы капли, энергия расходуется мерными порциями (квантами), постепенно с ростом формы.

В обоих примерах образования «чистых» форм действие Н характеризуется постоянством, независимостью от внешних факторов, равномерным поэтапным расходованием энергии из объема начальной «проектной» величины, необходимой для образования формы. Скорее всего, процесс такого расходования активного начала идет при фиксированной постоянной скорости вплоть до полного исчерпания Н_н.

Поведение реактивного начала R при этом характеризуется постепенным наращиванием мощности от нулевого значения в начале процесса формообразования до величины полного «проектного» объема энергий, втянутых в участки зон, объемов и областей «материнского начала». Возможно, такое участие противоположности R в процессе формообразования носит характер прямолинейной зависимости при образовании линейных форм, криволинейной – при образовании плоских (кратно квадрату радиуса) или объемных форм (кратно кубу радиуса). В любом случае при этом величина обратная R, как мультипликация Н в составе следствия α, будет выражаться криволинейным графиком. Подчеркнем еще раз, что речь здесь идет об образовании так называемых «чистых» форм, моделируемых фигурой, приведенной на рисунке 1.

В реальных процессах формообразования, обремененных сложными обстоятельствами воздействий факторов целеполагания и планирования, а также влияния окружающей среды, участие энергетических потоков Н и R будет отличаться от взаимодействия в идеальных случаях «чистого» формообразования. Оно может приобретать характер действия пульсирующих нагрузок Н на находящиеся в состоянии колебаний различные среды реактивного R. Скорее всего, это обстоятельство приводит к образованию сложных плоских форм типа листьев растений, имеющих замысловатые, не повторяющиеся сетки прожилок, или объемные формы крон деревьев, уникальные в каждом конкретном случае. Однако неизменными остаются общие принципы полярной ориентации форм в пространстве взаимодействия активного начала Н и реактивного (пассивного) начала R.

Особый интерес представляет внутреннее содержание процесса взаимного перехода противоположностей друг в друга (причина – следствие) в рамках геометрии материальных форм и математической формы его выражения. Справедливо надеяться на то, что это внутреннее содержание процесса перехода причины в следствие подчиняется простому единому природному принципу превращения вещества и энергии. Эта надежда основывается на общности и всесущности единых начал процесса проявления и становления форм природы и практической деятельности человека.

Одним из оригинальных предложений в этом направлении является результат строго логически выверенного, обобщающего обширный объем экспериментальных данных исследования отечественных ученых [2], раскрывших некие общие представления о развитии реальных процессов перехода причины в следствие. В связи с особой важностью нового мировоззрения ниже приводится анализ основных положений и выводов указанного исследования.

Принцип Порядка реального процесса формообразования

В разного рода физических явлениях при фазовых переходах и быстрых превращениях вещества на микро- и макроуровнях отмечаются общие закономерности реального поведения веществ в условиях разнообразного внешнего воздействия: температуры, давления, освещения, магнитных полей и т.д. Обнаружение и анализ этих универсальных закономерностей дало основание авторам упомянутой выше работы выдвинуть предложение о существовании в природе общего принципа творения сущего, который был назван Принципом Порядка. Это, своего рода, Единый Проект, включающий единое технологическое правило, по которому зарождается и развивается бесконечно ветвящееся Древо Реального.

Общий Принцип явился основой раскрытия универсального закона взаимодействия исходных начал и взаимосвязи причины и следствия в зонах быстрых переходов качеств вещества, при сменах существующих до фазовых переходов форм новыми. Точнее сказать – превращений при пошаговом движении от одного этапа развития формы к другому с соблюдением правил «квантования» перемен в поведении причины и следствия в рамках общих законов диалектики. «Принцип Порядка неизменно воспроизводит конформное отображение Сингулярности и поддерживает собой подобие его результатов» [2]. Возможно, правильнее было бы сказать – конформное отображение проявленных зон Сингулярности, ведь она подобна эзотерическому Ничто, бесконечному «матьматьмать…». Здесь Сингулярность – все то, что существует вне реального мира и как бы противостоит Реальности (Сознанию). Она бесконечная и безмерная потенция всех форм Реальности, форм пока еще не проявленных до срока осуществления всего «запроектированного» Разумом Бытия и Сознанием. А подобие результатов делает наш реальный мир квазиголографическим в рамках глобальной динамической симметрии структурного содержания творящих процессов.

Если предположить возможность отклонений и изменений в Принципе Порядка, то они могут происходить только по правилам самого Принципа Порядка. Он как бы замкнут сам на себя. Поэтому, по нашим соображениям, можно заключить, что если все формы по определенному признаку подобны, то в структурном построении Проекта заложен этот признак как Принцип Единого Порядка, как указания своего рода ГОСТа, имеющего неограниченную верховную власть. Поэтому общий принцип формообразования должен быть универсальным как во внешнем проявлении, так и во внутреннем, а стало быть, и на границе их сопряжения, в зоне перехода качеств систем, где Природа вершит великое действо превращений и развития.

В связи с этим ставится задача: «…получить представление о закономерности развития фазовых переходов в явлениях разной природы с целью выявления общего универсального закона эволюции реальных процессов и нахождения фундаментального закона, который мог быть заложен в основание анализа реально происходящего» [2].

При обработке и анализе большого массива экспериментальных данных исследования фазовых переходов профессором Смирновым А.П. было отмечено, что поведение определенного класса характеристик опытных образцов имеет одинаковую форму графического выражения в виде S – образной кривой, названной учеными логистической (рис.3).

Рис. 3. Кривая фазового перехода первого рода

Графики фазовых переходов разной природы в полях температурных, силовых, магнитных и т.п. воздействий походили между собой настолько, что не было сомнений в существовании некоего универсального закона поведения веществ в ходе образования новой и исчезновения старой исходной фаз. Свойства вещества в области фазового перехода, несомненно, зависели как от количества новой фазы, так и от остаточного количества старой фазы. А их количественное содержание, в свою очередь, зависело на каждом этапе эксперимента от состояния внешнего воздействия на данный момент.

Так было выведено математическое выражение реального процесса фазового перехода, как соотношение новой и остатка старой фаз и их зависимости от мерной части внешнего воздействия на систему (вещество). В логарифмическом масштабе указанная зависимость представляется кусочно-гладкой линией графика, отражающей факт многостадийности процесса:

ln (М/ (М_о – М)) – ln (М_р / (М_о – М_р)) = α_р ((D – D_р) / D_р)^к/2 (1.2),
где М – характеристика новой фазы;

М_о – М – характеристика старой фазы;

М_р – характеристика новой фазы в начале р-той стадии;

М_о – М_р – характеристика старой фазы в начале р-той стадии;

D – внешнее воздействие, роль которого выполняет температура Т, давление Р, магнитное поле Н и т.д.;

D_р, α_р, к – соответствующие параметры на р-той стадии, с к = 1,2,3 при соответственно разной мерности фазового пространства [3].

Формула (1.2) фактически является макроскопическим уравнением процесса фазового превращения в точке перехода. Однако, если допустить пропорциональность М ~ n, числу частиц системы в новой фазе, и М_о ~ N, общему числу частиц в системе, то выражение (1.2) можно представить в виде микроскопического уравнения взаимодействия микрочастиц:

ln ( n / (N – n)) – ln( n_р / (N – n_р)) = α_р ((D – D_р)/ D_р)^к/2 (2)

Оно – элементарное звено процесса творения нового, которое олицетворяет собой сквозную «работу» принципа наименьшего действия в последовательности переходных фазовых актов. А это наводит на мысль, что реальные процессы в основном происходят по принципу наименьшего действия. Уравнение (2) предлагается рассматривать как условие квантования. Для каждой конкретной системы из N частиц процесс эволюции состоит в последовательном переходе элементов системы из одного состояния в другое под действием внешних условий. Причем, каждый акт изменения состояния тесно связан со всей предысторией процесса эволюции системы взаимодействующих элементов.

Такая модель существенно отличается от модели систем, использующих для описания процесса так называемые цепи Маркова [4], не учитывающих влияние остатков старого фазового содержания системы. В указанной модели, предложенной А.П.Смирновым, многоступенчатый переход частиц из подсистемы одного фазового состояния в подсистему другого сопровождается суммированием результатов всех элементарных актов, как в новой, так и старой частях системы:

∑ ( 1/N + 1/ (N – 1) + … + 1/ (N – n)) + ∑ ( 1 + 1/2 + 1/3 + … + 1/ n) =

= ln n/ (N – n) + ln N + э (3),
где э – постоянная Эйлера.

Это и есть, как указывает Смирнов А.П., значение энергетических затрат (в относительных единицах), которое требуется для реализации n-го факта, то есть свершения n-го акта изменения состояния многочастичной системы. Смена состояний от начала р-ой стадии, когда в одной подсистеме N – n_р частиц, а в другой – n_р частиц, до конца выделенной стадии, когда соответственно в одной подсистеме N – n, а в другой n частиц, выражение (3) примет вид, подобный уравнению (2):

∑(1/(N –1)+1/n) –∑(1/(N –1)+1/n)=ln(n/N –n)–ln(n_р/N – n_р) ~ Е (4),
где Е – энергетические затраты, определяемые конкретным процессом, выраженные в относительных единицах (см. (2)).

Именно эта универсальная закономерность, которой следуют процессы фазовых переходов и превращений в веществах, как в многочастотных системах, названа в работе [2] Принципом Порядка, отражающим то упорядоченное правило действа, которое, как утверждают авторы исследования, происходит в Природе повсюду. «Это указывает на принципиальность Проявления Природы в своих деяниях. И трудно представить, что все могло быть иначе, и Природа руководствовалась бы обилием принципов и законов, обрекая себя на «свободу выбора» для действия того или иного закона…». Действительно, соглашаясь с указанным высказыванием, следует признать, что внутреннее существо и общее содержание процессов проявления и развития материального мира рационально и «экономично» основывать на одновариантной «проектной» разработке, которую легко контролировать, управляя процессами творения по принципу наименьшего действия.

Числовое содержание процесса фазовых превращений

В подтверждение логики данных суждений проанализируем обобщение результатов многочисленных экспериментов в области фазовых превращений веществ, выраженное уравнением (1.2). В нем задействованы относительные величины характеристик (свойства) новой и старой фаз, которые в каждом конкретном процессе фазового перехода имеют свои размерности. Однако, всегда и однозначно, на любых графиках и диаграммах результатов опытов эти величины характеристик фаз являются мерными частями общей стартовой величины исследуемого свойства.

Так, в (1) М = М_о k₁, М_р = М_о k₂ , а D_р = D k₃.,
где коэффициенты k_i – числа бесконечного ряда дробей между 1 и 0. И это осмысленная контролируемая, не «дурная», бесконечность между Единицей-Всем и Нулем-Ничем. Причем, k₁ изменяется в пределах эксперимента от 0 до 1, как новое рождающееся из Ничто, а k₂ – от 1 до 0, как уходящее в небытие. Под знаками логарифмов в выражении (1.2) расположатся функции чисел k₁ и k₂ поэтапного свершения процесса:

f₁ = k₁ / (1 – k₁) (5) – новая фаза,

f₂ = k₂ / (1 – k₂) (6) – старая исходная фаза.

Элементарные преобразования относительных характеристик зависимости (1.1) приводят к важным обобщениям. Во-первых, реальными процессами преобразования форм правят числа, не имеющие никакого отношения к размерностям конкретных физических величин, проявляя абсолютную «верховную» власть (правление) в переходных процессах любой природы. Хотя эта природа явления в исходной позиции может быть обозначена вполне определенными качественными характеристиками. Например, это линейные отрезки пути пройденного в метрах и оставшиеся пройти. Либо – объемы частей сосуда заполненного и еще пустого. Тот же факт устанавливается и уравнением (2), в котором задействованы числовые значения количества составных частиц старой и новой фаз состояния вещества. Во-вторых, отмечается важное структурное тождество исходных отношений характеристик и числовых функций (5) и (6) фазовых состояний процессов, в которых дробные числа соответствуют текущим значениям характеристик, а единица – стартовым значениям характеристик вещества, фактическому, реальному для старой фазы и проектируемому, «мнимому» – для новой.

Графики функций (5) и (6) – гиперболы с асимптотами, в роли которых выступают оси координат (рис. 4).

В логарифмическом масштабе эти графики будут теми самыми логистическими кривыми, которые отражают процессы фазовых превращений на каждом шаговом этапе переходов. А характер поступления в зону физического действия потока внешнего воздействия будет диктовать образование огромного многообразия реальных форм многомерного пространства. Во многих процессах внешнее воздействие, очевидно, будет выступать как внутренний потенциал, «упакованный» в атомных и молекулярных структурах веществ, способный в химических реакциях проявиться различными формами энергии в роли внешнего воздействия в процессах следующих уровней.

Особое значение в процессах формообразования, связанных с явлениями фазовых переходов, имеют скорости взаимодействия активных внешних факторов и реактивных сопротивляющихся сред. Вполне очевидно, что смена темпа внешнего воздействия в ходе эксперимента приведет к изменениям очертаний форм и результирующих графиков типа тех, что указаны на рисунке 4.

Здесь исключительно важно обратиться к удивительному в своей простоте и убедительности прозрению по поводу понятия «действие», которое осенило автора труда [2], внимательно ознакомившегося с подлинником знаменитой работы И.Ньютона [5]. Но прежде необходимо ознакомится с историей развития знаний об одном из главных в научной практике понятий действие и, следовательно, производных от него выражений: «действительность», «воздействие», «взаимодействие», «деяние», «содействие» и др.

Свойства физического действия

Наиболее часто применяемое в различных областях науки понятие «действие» до сих пор не исследовано с той глубиной и обстоятельностью, которые оно заслуживает по праву ведущей научной категории. И это, возможно, потому, что оно многогранно, общенаучно, большей частью носит антропоморфный характер. До сих пор содержание слова действие лишено необходимой наглядности и определенности, присущих таким общим понятиям, как масса, пространство, объем, сила, энергия и т.д. Среди пяти самых главных сущностей: Идея, живое существо, природа, время и деятельность, последняя не является вечной. Ведь действие – это и работа, и влияние, эффект и событие, акт, поступок, поведение и т.п. Оно, как правило, имеет отдельное единичное проявление, кратковременное или длительное. А действительность – это существование предмета, вещи или идеи не в смысле сущего в возможности, а в смысле осуществления в процессе действия и после него. Материя в действительности начинает приобретать или уже имеет форму. При этом источником действия может быть только нечто материальное.

Одни из первых упоминаний о свойствах и особенностях действия мы находим в «Метафизике» и «Физике» Аристотеля [6,7]. Так, о сопряженности действия с движением он говорит: «В самом деле, каким образом может начало движения или благо как таковое существовать для неподвижного, раз все, что есть благо, само по себе и по своей природе есть некоторая цель и поскольку причина, постольку ради него существует другое, цель же и «то, ради чего» – это цель какого-нибудь действия, а все действии сопряжены с движением?». Действительно существующее – это пребывающее в действии, в движении, без которого нет действия.

Относительно возникновения и действия, как относительно всякого изменения, необходимо знать начало движения. Ни одно из действий, имеющих предел, не есть цель, а все они направлены на цель. Они могут быть законченными или продленными. Определяя понятие «обладание или свойство» (hexis), Аристотель высказал весьма важную мысль: обладание – есть «…проявление некоторой деятельности того, что обладает, и того, чем оно обладает – как бы некоторое действие или движение (ведь когда одно делает, а другое делается, деяние находится посредине (подчеркнуто– П.В.) и так же между тем, кто обладает одеждой, и той одеждой, которой он обладает, посредине находится обладание)»[7].

Важнейшие различия между телами заключены в различиях их свойств, действий и способностей, существующих у каждого естественного тела. И в различиях сущностей по особенностям их действий основным является разделение тел на группы по признаку активности и реактивности (пассивности) их поведения, с выделением в процессах движения делающих причин в движущем и реакций движимого.

В «Физике» (кн.7, гл.5) Аристотель, судя по трудам его предшественников, первым попытался формально представить суть понятия механического действия, рассуждая о поведении взаимодействующих движущего А и движимого В, проходящих путь Г за время Δ. Из трех анализируемых состояний системы (все величины полные; А уменьшено наполовину; А и В уменьшены наполовину каждая) следует, что зависимость между величинами должна быть:

А ~ В Г/ Δ (7).

Если считать, что А – действие активного начала процесса, то оно пропорционально произведению реакции движимого В на скорость движения Г/Δ. Предлагаемая здесь зависимость (7) не выведена в трудах Аристотеля и его современников, возможно, потому, что в то время отсутствовало формальное представление о скорости движения как отношении пути ко времени. Однако логический вывод из анализа состояний движения тел приводит именно к такому результату:

А = к В Г/ Δ (8),
где к – некий коэффициент пропорциональности.

Темп и ритм внешнего воздействия на многочастную систему

Известно, что в настоящее время в механике укоренилось мнение, возведенное в ранг относительной истины, о проявлении действия силы в величине пути, прошедшем телом вдоль вектора силы. При этом присутствие времени, как абсолютной меры длительности в процессе движения, чаще всего только подразумевается, и оно отсутствует в явном виде в формулах законов динамики.

В построениях известных плоских графиков, к примеру, деформаций упругого тела, временная ось мнится установленной перпендикулярно плоскости используемого координатного поля с условием, что на ней фиксируется равномерный темп развития (секунды, минуты и т.д.) процесса загружения тела. Причем, время выступает одной мерной величиной, как для ритма внешнего действия силы, так и для проявляющейся деформации (пути) тела. То есть темпы, как скорости осуществления загружения и появления деформаций, будут одинаковыми, но качественно разными. Именно поэтому, возможно, впоследствии ученые просто «забыли» о безусловном присутствии времени в процессах и перешли к рассмотрению череды мгновенных состояний загружаемых систем. Возможно, и основоположник современной аналитической динамики великий Леонардо Эйлер пренебрег присутствием в формулах движения точки вселенского хода времени в явном виде. Этим самым он обратился к рассмотрению динамического процесса только в характеристиках состояний движущейся системы в условных временных срезах, фактографиях процесса [8]. Динамика остается без действующей, приложенной с определенной скоростью силы, но с силой, скованной рамками мгновения между прошлым и будущим.

У Л.Эйлера, на основе перевода с латинского «Начал» И.Ньютона [5], именно эта сила мгновения приняла качество причины, а путь – качество результата действия, качество следствия. Здесь Л.Эйлер как бы негласно сокращает время одинаково ритмично присутствующее и у силы, и у пути, как материального сопротивляющегося объекта, и тем самым отходит от фундаментального знания, отражающего истинные законы И.Ньютона. Вот уж действительно, на этапном повороте пути развития науки Ее Величество История поспособствовала тому, чтобы события шли своим чередом от статики к динамике, от точки к линии, затем к плоскости, объему и т.д.

Однако, справедливости ради, следует отметить, что, например, в гидродинамике, науке о движении жидкости, невозможно было обойтись без учета скоростей и энергетических составляющих процессов. И в ней, хотя и без особого акцентирования, присутствует ньютоновское действие как величина, пропорциональная произведению силы на скорость. Ниже будет показано формальное представление одного из примеров перемещения потока жидкости в трубе переменного диаметра. Жидкость, в отличие от твердого тела, «зримо» меняет в движении свое положение в пространстве быстро и явно, что привело к неизбежному включению времени в математические модели, описывающие процессы гидродинамики.

Аналогичным образом обстояло дело и в газодинамике, где описание состояний потоков газов сопровождалось наличием энергетических характеристик мощностей и понятий действия по Ньютону.

Вот как звучит последний абзац главы «Аксиомы или законы движения» из труда Ньютона [5]: «… Если действие движущей силы оценивать пропорционально произведению этой силы и скорости, и подобно этому противодействие сопротивлений оценивать для каждой части в отдельности пропорционально произведению ее скорости и встречаемого ею сопротивления, происходящего от трения, сцепления, веса и ускорения, то во всякой машине действие и противодействие будут постоянно равны, и поскольку действие передается машиною и, в конце концов, прилагается к сопротивляющемуся телу, то это последнее его значение будет обратно значению противодействия…».

Таким образом, определяется одно из важнейших понятий науки – действие (воздействие, взаимодействие) как величина, пропорциональная произведению силы на скорость, с которой сила прилагается к телу:

D ~ F V (9).

Сила проявляется только в движении с определенной скоростью, в действии, и при его исчерпании не остается в теле (среде), на которое действовала сила. В определении действия в виде характеристики мощности заложена сущность представления процесса передачи этого действия от одного тела к другому, описание динамического процесса перехода от причины-действия к следствию-противодействию, как реакции тела, на которое направлено действие [2]:

F_d k_dp V_d = - F_p V_p (10).

Коэффициент пропорциональности k_dp учитывает особенности конкретных процессов перехода причинного начала к следствию.

С учетом производства действия в различных средах закон (9) предлагается уточнить введением показателей степеней у скоростей взаимодействия, поскольку последние меняют свою значимость в зависимости от плотности среды, в которой происходит движение:

F_d(k_dpV_d)^d ≥ - F_p V_p^p (11).

Указанное выражение (11) дает представление именно о динамике процесса передачи мощности от тела (среды), выступающего в роли созидающей причины, к другому телу (среде) с реактивным сопротивлением, порождающему форму-следствие. Для объяснения причины появления знака неравенства в (11) проведено специальное исследование, суть которого не удается раскрыть в данной работе. Неравенство (11) в корне отличается от формулы общепринятой трактовки третьего закона Ньютона, записанного в школьных учебниках как

F₁ = - F₂ (12),
– тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению. Как оказывается, выражение (12) является частным случаем зависимости (11) в положении относительного покоя системы взаимодействующих тел или в мгновение гармонического равенства их как противоположностей, когда показатели d и p равны нулю. На бесконечно малых расстояниях между взаимодействующими объектами разница между плотностями сред становится исчезающе малой. А движение и вместе с ним действие в состоянии покоя не пропадают, а переходят в качественно новое положение.

Относительность покоя вытекает, например, из акта определения величины энергии, необходимой для удержания тела в таком положении [9], когда это «неподвижное» состояние рассматривается как микроколебательный процесс относительно некоторой заданной изоплоскости. Такое утверждение справедливо для груза, подвешенного к вертолету, и для тела, лежащего на столе, совершающего микроколебания относительно плоскости стола, фиксируемой до загружения, и для здания на «неподвижном» фундаменте.

Силы всегда имеют одну физическую природу и системно внутренне не уничтожают друг друга. Однако же, в задачах о движении и о внешнем поведении системы двух взаимодействующих тел, эти силы можно не учитывать. А вот в рамках правила (10) мы вынуждены будем всегда учитывать внутреннее по отношению к системе двух тел взаимодействие сил, изменяющее количество движения этой системы.

Действие в системе рычага

Достоин внимания удивляющий в рамках обсуждаемой темы факт, что закон действия рычага определен Архимедом в оригинале выражением: «Сколько проигрываем в скорости, столько выигрываем в силе». А это значит, что выражение (10) как закон функционирования действия было известно почти за 250 лет до новой эры. Вполне вероятно, что этот вопрос волновал умы человечества задолго до Архимеда. Примерно за сто лет до него сведения о движущем начале (в нашем понимании – о действии) появились в трудах Аристотеля, о чем было сказано выше.

Такое определение действия в полной мере соответствует предложению Ньютона, выраженному зависимостью (9). Однако ученые нашей эры увидели в движущем только движущую силу и тем самым лишили действие той скорости, с которой должна была бы прикладываться эта сила. Ведь на стрелу, пущенную из лука, сила натяжения тетивы подействовала с определенной скоростью: чем больше скорость, тем дальше полет. До такого заключения не дошел и сам Аристотель, предложивший взамен сомнительную надуманную теорию так называемого антиперестасиса, согласно которой движущее подействовало не только на движимое, но и на среду, например, воздушную, окружающую движимое. Именно возбужденная среда продолжает двигать стрелу после схода ее с лука. А это означает, что в вакууме стрела не полетит. Остается только удивляться тому, как прост был ответ на вопрос о свершении указанного действия. До следующего предложения по определению действия Архимедом останется впереди еще сто лет.

Знак минус у одного из произведений в рычаге Архимеда, как в выражении (10), мог означать указание на разное направление изгибающих моментов относительно шарнирной опоры рычага. Строго говоря, скорости в законе Архимеда должны быть угловыми ω = 2π(1/t), что необходимо учитывать в точных решениях механических задач. Но вот, однако, вездесущее и не устранимое планетарное время было сокращено на концах рычага и до нас дошли лишь крутящие моменты точечных равновесных состояний. Проигнорирован процесс творения нового качества энергии, ее концентрированной трансформации в ином, нежели в точке приложения активной силы, месте пространства.

Неужели человечество до сего времени было не готово к пониманию огромной важности оригинального аристотеле-архимедовского определения действия и столько веков пользовалось его упрощенной тенью? Удивительно, что оно пропустило и вторую великую подсказку из уст досточтимого сэра Ньютона и упорно отошло от процесса в сторону описания точечных равновесных состояний систем. А ведь великое правило (10) способно дать ответы на многие современные важнейшие вопросы науки из свода неразрешимых проблем. Примером служит, как показано в работе [2], случай воздействия на вещество малой силы f световой волны, распространяющейся с большой скоростью С. С другой стороны, скорость реакции вещества v будет значительно меньше скорости С, но реактивная сила F окажется достаточной для разрушения вещества даже на уровне атомных и молекулярных связей:

fС = - Fv (13), или F/f = С/v >> 1. В этом и заключается суть реального фотоэффекта, способного творить чудеса.

Возможно, подобным образом происходит необъяснимое до сих пор действие силы «невесомой» мысли, распространяющиеся с мгновенными сверхсветовыми скоростями движения информации, на материальные части организмов и неорганических тел, в которых реактивные силы при малых скоростях реакций достигают существенных значений, способных вызвать различные экстрасенсорные эффекты на физическом плане. В этом случае, учитывая универсальность действия во всех частотных диапазонах сущего, открывается реальная возможность рассчитывать параметры этих «чудодейственных» процессов, используя, например, формулу:

α_м f_м Č = - α_rF_rv_r (14).
где f_м – силовая составляющая поля, как склонны считать в последнее время ученые, материальной мысли; α_м – коэффициент формирования векторности действия силы f_м в направлении адресата;

Č – скорость дальнодействия при распространении информации в «эфире» ноосферы космоса, имеющая значение, как полагают некоторые ученые, в десятки и сотни раз превышающее скорость света;

F_r – сила реакции, например, организма на клеточном или молекулярно-белковом уровне;

α_r – коэффициент восприимчивости сигнала реактивной (пассивной) стороной;

v_r– скорость процесса проявления указанной реакции.

Поразительно, что сам Ньютон, определивший действие в механике движения, не пошел далее по пути обобщений в рассмотрении иных случаев применении этого понятия, заявляя: «Мы обнаруживаем у себя способность двигать свои тела посредством своих мыслей, но законов, определяющих эту способность, мы не знаем» [5]. Очевидно, в то время этому не было предпосылок, и наука не располагала сведениями о том, что мысль материальна и имеет силу действия из области энергий супервысокочастотной реальности.

Импульсы взаимодействий в процессах развития форм

В своем труде И.Ньютон определил количество движения как величину, пропорциональную массе и скорости Р ~ МV (15), изменение которой, по Ньютону, пропорционально действию: ΔР ~ D = FV (16). В связи с этим, в оригинале второго закона Ньютона речь идет о переходе действия (причины) от одного тела (мы бы сказали активного) к другому (реактивному), вызывающего проявление следствия ΔР как результат преобразования всей системы в целом.

Если в (15) знак пропорциональности заменить на знак равенства Р=МV, как это сделал Л.Эйлер, то этим самым диалектически фиксируется состояние гармонии в точке графика движения, в пункте B (см. рис.1), по принципу А есть не-А, на границе равенства разных качеств. Тем же способом, заменяя знак пропорциональности в (16) на знак равенства, получаем гармоничное выражение импульса силы. Тогда Р следует трактовать как p – импульс тела (массы), равный импульсу силы:

p = (mv) = FΔt (17).

Формула изменения этого импульса в пределах «размеров» точки ПРК как Δp/Δt и есть F = М А (18)
- предложенное И.Ньютоном равенство, уравнение движения, каковым его считают со времен Эйлера. Возможно, в теории динамики точки его позволительно так назвать в пределах импульсных взаимодействий. Но в целом, в процессе изменения форм движения механических систем участвуют энергетические характеристики действующих активных факторов, которые отсутствуют в уравнении (17). Пожалуй, только действие в форме (9), как мгновенная мощность, определяет изменение энергетического состояния процесса за время «работы» силы в элементарном акте взаимодействия противоположностей. Именно поэтому в динамике механического движения активным действием должна выступать величина пропорциональная произведению силы на скорость, с которой сила вступает в акты взаимодействия. Эта скорость может быть постоянной или переменной, меняющейся плавно либо ритмичным темпом. От характера передачи и приложения силовых факторов (причины), выраженного сменой их скоростей, зависит структура и геометрия форм (следствие), отвечающих на это действие реакцией своего отклика.

Вернемся к упомянутому выше примеру, связанному с построением диаграммы растяжения стального образца. Современник И.Ньютона, и в некоторых вопросах его оппонент, естествоиспытатель Роберт Гук искал зависимость деформаций от напряжений по состояниям образцов в условных временных срезах кривой развития процесса загружения. Он имел дело только с плоской, в координатах σ (механическое напряжение) – ε (относительное удлинение), проекцией пространственной кривой диаграммы растяжения, к примеру, стального образца:

σ = Е ε (19),
где Е – модуль упругости стали как коэффициент прямой пропорциональной зависимости σ - ε на участке диаграммы от нуля до площадки текучести стали, до точки фазового перехода качества вещества, из которого выполнен образец.

Общая же функциональная зависимость, в пространстве трех координат, включая координату времени, дает диаграмму растяжения образца в виде пространственной кривой, выраженной формулой:

F ( l / t₁ ) = А Е ( Δl/ t₂ ) или F V₁ = А Е V₂ (20).

l – слабо меняющаяся длина образца, которую упругая волна нагрузки проходит за определенное время на каждом этапе нагружения;

Δl – абсолютная величина деформации растяжения образца;

А Е – несущая способность образца, рассчитываемого в правилах современных методик по второй группе предельных состояний; это реактивный ответ образца на действие силы F.

Представляет интерес то, что в составе действующей причины FV₁ путь l обозначен как данность, существующая на старте процесса нагружения, а у следствия А Е V₂ – деформация Δl как то, что должно свершиться в ходе процесса нагружения образца. Ведь причина относится к разряду сущностей прошлого и настоящего, а следствие – настоящего и будущего. И там, в миг настоящего, где причина и следствие гармонически уравниваются, качественно разные t₁ и t₂, стремящиеся к одному пределу, можно сократить, что приводит к известному выражению закона Гука Δl= F l/ А Е.

В рассматриваемом случае зависимость (20) фиксирует действие в том виде, в котором оно было определено И.Ньютоном. При большой скорости V₁ приложения силы, но малой ее порции на каждом этапе нагружения, скорость V₂ деформирования тела может значительно отставать от скорости V₁. Тогда форма диаграммы растяжения примет пилообразный профиль, чем будет существенно отличаться от формы графика деформирования образца, загружаемого медленно и плавно. Вот почему в процессах формообразования (в результате чередования состояний относительно длительных движений) важно учитывать действие как произведение силы на скорость, а не просто как силу, которую допустимо считать действием только в миг точечной фактографии, когда «времени нет». Медленное тление и взрыв – две совершенно разные в геометрическом проявлении формы реакции горения вещества при существенно отличающихся скоростях процесса. В этом случае мы имеем дело с новой физико-химической формой уравнивания действия и противодействия путем катализа области «ячейкового» пространства, в которое помещаются исходные материалы вещества, предназначенного для взрыва. Это место, где время процесса протекает очень быстро, в отличии от того, где идет длительное горение без пламени.

Прав был А.Й.Вейник, высказываясь о нарушении третьего закона Ньютона, по которому при взаимодействии двух объектов (веществ, ансамблей, тел) должно соблюдаться не равенство сил действия и противодействия, а равенство работ или энергий связи. Получается, что для характеристики процессов взаимодействия систем, как продленных во времени состояний, важны только понятия работы, энергии и мощности. А третий закон Ньютона при этом выступает в роли частного случая характеристики процесса взаимодействия, отмечаемого точкой на траектории его полного свершения и развития. Здесь пространство (путь) и время становятся исчезающе малыми, пропадает разница между скоростями действия противоположных сил, что дает возможность пользоваться «школьным» равенством F₁= - F₂.

Частота дискретных событий

В механике движения привычное понятие скорости, входящее в выражение действия, формально можно представить как произведение пути (м) на частоту 1/с. Тогда произведение силы (Н) на конечный отрезок пути (м) будет соответствовать работе Fs = А, которая совершается в элементарных актах действия с определенной частотой 1/с, давая в конечном результате представление о мощности действующей силы. Такое простое преобразование механической скорости дает возможность определить в обобщенном виде понятие действия как величину, пропорциональную частоте дискретного события, связанного с совершением мерной порции работы активным началом Н для изменения энергетического содержания, а значит и формы, реактивного (пассивного) начала R системы:

D ~ ΔА (1/t) (21).

Данное определение действия применимо не только для описания механических явлений, как и явлений любой другой физической природы, но будет уместным в представлении знаний в других областях науки: химии, биологии, социологии и т.д. Существо такого подхода к определению действия убедительно иллюстрируется предыдущим примером деформирования загруженного силой F образца, моделируемого формальной записью (20). Здесь неопределенность в скорости загружения тела устраняется введением частоты проявления «квантового» роста нагрузки, направленной вдоль длины образца. Совершается пошаговая в элементарных актах работа силы по сжатию (растяжению) стержня длиной l.

Новая методика использования в теории динамики понятия действие потребует естественного и гармоничного введения в математические выражения различных принципов, правил и законов только абсолютного планетарного (земного) времени t, как атрибута нашего сознания, в явном виде, разумеется, там, где оно отсутствует до сих пор. Где мы еще имеем дело с «плоским» анализом состояний систем в точках на путях развития процессов образования форм. При этом время вводится в формулы взаимодействия в знаменателе как неотъемлемая принадлежность проявленного материального мира (см. зависимость (1)).

Вместе с тем, имеются соображения по поводу того, что время в области пространства, принадлежащей причине, качественно отличается от времени из пространственной области следствия. Поэтому при равенстве мощностей в выражениях типа (20) время действия причины и время сотворения следствия формально сокращать нельзя. Эти кванты качественно разного времени становятся на всем протяжении пути развития форм обязательными и неустранимыми элементами взаимодействий. Исключением являются гармонические мгновения равенства противоположностей типа (5), где качественное различие указанных времен устраняется, а с ним исчезает и само время. Процесс мгновенно проходит область ноумена, сингулярности, возвращаясь в следующие мгновения в наш реальный мир.

Форма – трансформатор энергии

В гидродинамике аналогом трансформатора силы и концентратора энергии типа рычага Архимеда является сопряжение труб разного диаметра, через которое протекает несжимаемая жидкость. Ее движение под действием силы напора F в трубопроводе подчиняется простому правилу: S₁ V₁ = S₂ V₂ (22)
- произведение площади поперечного сечения на скорость движения жидкости в трубе одного диаметра равно произведению таких же величин в трубе другого сечения. Сила напора в трубе связана с давлением p в ней выражением F = S p. Тогда (22) можно записать, как нам представляется, в форме:

(F₁ l₁ / р₁) 1/t₁ = (F₂ l₂ /( р₂ + ρ V²₂/2)) 1/t₂ (23)
- частота свершения удельной, на единицу давления, порции работы напора в одной трубе равна частоте изменения удельного энергетического содержания процесса движения жидкости – в другой. Или – удельная мощность потока в трубе одного диаметра равна удельной мощности потока в трубе другого диаметра. Что, кстати, совершенно не видно в исходном уравнении (22).

Выражением (23) объединяются основные характеристики процесса гидродинамики, связанные с энергетическими составляющими движения (деформации) носителя действия в трубах. В форме, аналогичной (10), представленное выражение с величинами, взятыми по модулю, будет иметь вид: к₁ F₁ V₁ = к₂ F₂ V₂. Здесь к₁ и к₂ – величины, обратные давлениям жидкости в трубах.

Предложенное выражение (23) пригодно для описания идеального случая движения потока «сухой» (по выражению Джона фон Неймана) воды без вязкости в горизонтально расположенной трубе (отсутствует потенциальная энергия в уравнении теоремы Бернулли), но с учетом скоростного напора.

Нам важно уяснить, что рассмотрение упрощенных, элементарных случаев описания процессов перехода от причины к следствию в виде гармонических записей отношений активных и реактивных начал позволяют в доходчивой форме утверждать существование могущественного единого Принципа Реального Взаимодействия в природе. Его присутствие отражается едиными признаками сходства в геометрическом строении реальных бесконечно многообразных форм сотворенного и творимого мира. Кроме того, формальная единая модель (10) или (23) различных процессов взаимодействий дает возможность в экстремальных условиях задач либо приблизиться к решению проблем, не нашедших ответа в физике до сих пор, либо углубиться в исследованиях до оригинальных решений, используя методологию принципа аналогий. Так, в гидродинамике представляет интерес «рычажный» переход от перемещений жидкостей по каналам, например, сантиметровых диаметров к движению по капиллярам, где должна значительно возрасти скорость движения жидкости при падении давления в потоках малых диаметров. Необходимость введения в определение действия времени в форме частотной составляющей, а не знаменателем скорости (иное качество), можно продемонстрировать на примере работы клина как устройства трансформации энергии в пространстве. При непрерывном вдавливании клина, режущего инструмента, мы имеем дело с постоянной скоростью равномерного внедрения его в обрабатываемый предмет. В этом случае процесс можно описать выражением:

F_к V_к = Q_р V_р (24),
где F_к – сила давления на клин;

V_к – скорость движения клина;

Q_р – сила распора на боковых рабочих гранях клина;

V_р – скорость расширения образующейся щели.

При ритмично чередующихся ударах по обуху клина картина процесса усложняется тем, что в каждом акте действия Δ (F_к V_к) проявляется неопределенность в скорости движения клина, которая за время свершения акта изменяется от нуля до максимального значения, а затем падает снова до нуля. Установить точную функциональную зависимость скорости от различных факторов воздействия на клин крайне затруднительно. Поэтому в данном случае корректнее рассматривать частоту свершения актов работы по внедрению клина в обрабатываемый предмет:

Δ(F_к l _к) 1/Δt_к = Δ(Q_р l _кh/2k ) 1/Δt_р (25).

Здесь h – высота торцового сечения клина, расположенного в горизонтальной плоскости; l _к – его длина.

Подобным образом происходит пространственная трансформация силовой структуры процесса, например, при работе винтового домкрата. Однако в этом случае имеются определенные особенности, связанные с положением в пространстве векторов активных и реактивных сил. Если для клина картину положения силовых векторов можно отнести к плоскостной, силы F_к и Q_р расположены в одной плоскости, имея разное направление, то для винта, того же аналога рычага, она приобретает характер пространственной структуры.

Другой пример, показывающий удобство использования предлагаемым определением действия по правилу (21), приведен в работе А.П.Смирнова [10]. Это фазовые превращения в электромагнитной волне, проявляющиеся как полиморфный резонанс в момент перехода n гармоник волны с длиной Λ и частотой υ из одной среды в другую. Предположим там, в этой другой среде, цуг волн сжимается, что приводит к уменьшению длины волны до λ с увеличением частоты до Ω и амплитуды. Тогда характер перехода можно определить как

f nΛ/Δτ₁ = F nλ/Δτ₂ (26).

Нетрудно заметить, что выражение (26) аналогично зависимости (25) и дает представление о равенстве мощностей преодоления разных сред одним цугом электромагнитных волн. И здесь, как нам кажется, корректнее обратиться к определению действия по правилу (21).

Анализ простых приспособлений и устройств из кладовой многовековой человеческой практики (стержень, рычаг, колесо, клин, винт, линза и т.д.) показывает, что, с позиций преобразования с их помощью потоков энергии в пространстве, все они поддаются определенной классификации и выделению их в специфичные группы.

Группы материальных форм по признаку трансформации энергии

Характер воздействия активных силовых факторов на процесс формообразования с учетом их темпа, ритма и, в конечном счете, времени, имеет отражение в геометрии строения форм. В свою очередь, подчиняясь законам диалектики, геометрия проявленных форм влияет на характер взаимодействия причины и следствия следующих уровней развития материальных систем. К такому выводу приводит рассмотрение взаимодействия с позиций предлагаемого определения действия (10) или (21) и возможность классификации простых устройств, подобных рычагу Архимеда, в зависимости от характера силового векторного поля, создаваемого с их помощью в процессах перехода причины в следствие. Эти процессы способны преобразовывать активное силовое действие на рабочих частях устройств со значительным повышением энергетического потенциала на других «концах рычагов». Такая трансформация силовых полей с концентрацией энергии в отдельных областях пространства есть акт создания новых характеристик среды, в которой рождаются и развиваются новые формы. Природа творит по всеобщему правилу взаимодействия (10) огромное количество пространственных областей антиэнтропийных процессов с их необычными, порой необъяснимыми чудодейственными эффектами.

Все простейшие искусственные устройства, с помощью которых осуществляется энтропийная и антиэнтропийная трансформация энергетических потоков, можно отнести по характеру векторных силовых полей к трем группам: линейные, плоскостные и объемные.

Устройства первой группы характеризуются линейным одноосным или параллельным расположением векторов, второй группы – плоскостным (под углами) расположением силовых векторов, третьей – расположением сил в пространственном векторном поле. Причем, устройства одного и того же типа могут исполнять роль как, например, линейного трансформатора, так и плоскостного. Так, классический рычаг Архимеда, являясь линейным преобразователем энергии в пространстве, может быть конструктивно преобразован в устройство плоскостного трансформатора. Для чего одно из плеч рычага необходимо изогнуть в любую сторону, и силу на конце этого изогнутого плеча приложить под определенным углом наклона к противоположной силе. Можно, конечно же, не изменяя конструкции рычага, превратить его в плоскостное устройство, изменив определенным образом направление действия одной из сил. Но тогда изменится направление силы опорной реакции, и правило классического рычага будет выполняться в несколько измененном виде. Таким образом, форма устройства влияет на характер трансформации энергии в пространстве.

Примером линейного энергетического трансформатора служит рассмотренный ранее фрагмент трубопровода с трубами разного диаметра, расположенными на одной прямой оси. Здесь векторы двух разных действий совпадают по направлению. Это устройство может стать плоскостным при выполнении места сопряжения труб разного сечения с загибом под любым углом. А вот клин – это устройство только плоскостной трансформации энергии, так же, как и колесо. Объединение свойств колеса и клина в винтовом домкрате приводит к полезному устройству, реализующему энергетическую трансформацию пространственного типа.

В аэродинамике аналогом рычага Архимеда как трансформатора энергии в пространстве может служить крыло самолета. В процессе его перемещения возникает активное действие F_д V_д (без учета показателя степени у скорости) как произведение горизонтальной составляющей силы тяги двигателей на скорость полета, с одной стороны, и реактивное следствие F_к V_к – произведение подъемной силы крыла на скорость его вертикального перемещения – с другой. Это устройство плоскостной трансформации энергии. Важно отметить, что степень кривизны верхней плоскости крыла активно влияет на соотношение действий причины и следствия. Геометрия формы проявляется в качестве активного фактора при распределении энергии и сил в пространстве материального мира.

В оптике примером линейного устройства трансформации энергии служат собирающие или рассеивающие линзы. Первые создают концентрацию тепловой энергии, к примеру, солнечного света на фокальной плоскости пространства, вторые – ослабление действия теплового потока света по правилу:

р_с1 S₁ L (1/t₁) = р_с2 S₂ F (1/t₂) (27),
где р_с1 и р_с2 – тепловое давление до и после линзы;

S₁ и S₂ – площади освещенной поверхности линзы и светового пятна на фокальной плоскости;

L и F – расстояние до солнца и фокусное расстояние линзы;

t₁ и t₂ – время прохождения сигнала до линзы и, соответственно после линзы.

Здесь в явном виде наблюдается мощная концентрация энергии в пространстве за линзой, которой вполне достаточно, чтобы плавить металлы. Выражение (27) аналогично формулировке (21), указывающей на закономерность движения жидкости до места сужения трубы, и после этого места – узла перехода к уменьшенному диаметру.

В природе естественной линзой становится капля воды, которая без искусственного вмешательства со стороны творит антиэнтропийные ситуации, способные привести к каким-либо созидательным структуро- и системообразующим действиям. Природных примеров смены скоростей потоков жидкостей и газов с концентрацией энергии и вещества в новых местах пространства можно привести в большом количестве. И всегда при переходе воздействия от причинной (входной) части трансформирующих систем к следственной (выходной) в конечном результате меняется вещественно-энергетическое содержание объекта.

Таким образом, любая материальная форма является преобразователем потока энергии и вещества какого-то определенного типа или вида: в диапазоне световых волн – линзы, радиоволн – антенные устройства, приемники и радиодинамики, в электротехнике – трансформаторы тока и электродвигатели, в мире живых форм – растения и животные и т.д. Все формы существуют в окружающей их среде, наполненной бесконечным многообразием активных воздействующих на них факторов. Многие формы сами активно изымают из среды необходимые вещества и различные виды энергии в процессе полных циклов своего существования, постоянно излучая и выделяя отработанные остатки.

Закон взаимодействия форм с окружающей средой

Принимая во внимание приведенные выше суждения о действии (взаимодействии, воздействии), а также свойстве материальных форм трансформировать потоки веществ и энергий, можно сделать соответствующие выводы и обобщения.

Становление материальных объектов и их развитие осуществляется только в движении с прохождением в отдельные моменты гармонических точек положения равновесия, сохранения и покоя. Внешние воздействия различных факторов реализуются потоками сил, прикладываемых к телам с определенными скоростями. Эти силы пронизывают все формы и в телах не остаются. Их там не обнаружить, так как их главное свойство – действовать только в движении. Нет движения – нет воздействия. Но силы оставляют следы (следствия) взаимодействия с материалом предметов, вещей, совершая при этом необходимую работу в тот или иной промежуток времени по правилу (21).

Однако в статике сооружений взаимодействие между частями конструктивной системы происходит, казалось бы, при отсутствии движения, без скоростей приложения сил, по правилу третьего закона Ньютона. Возможно, именно это обстоятельство являлось преградой к принятию обобщения (21), частным случаем которого является третий закон Ньютона.

Данное взаимодействие внешнего энергетического потока с материальным содержанием тел имеет разную степень реализации и завершенности, в зависимости от степени соответствия активного воздействия ответной реакции тела. Но любое внешнее воздействие не остается без последствий, даже если его результат можно обнаружить только с помощью сверхточной аппаратуры.

Так, для отдельных полей электромагнитных колебаний многие тела обладают своего рода «прозрачностью». В то же время эти тела бурно реагируют на другие воздействия. Дерево, кажется, безучастно к радиоволнам, но не безразлично к действию теплового поля или переменному увлажнению в условиях отсутствия вентиляции.

Поэтому любое, в первую очередь материальное, образование, реагируя на определенные энергетические потоки, не только избирательно принимает их извне в себя, но и становится источником таких же потоков, но нового, чем прежде на входе, трансформированного качества. Оно, тело, обрабатывает входящие потоки своим материальным содержанием (структурой, плотностью, химическим составом и т.д.) и излучает выходящие потоки качественно измененного содержания.

Такое взаимодействие непосредственно связано с геометрией формы тела, которая влияет на результат воздействия вместе с темпом и ритмом проявления активной причины процесса. Описанное поведение материальных объектов подчиняется общему правилу: системы (тело, вещь, предмет), трансформаторы энергии в пространстве, являются как приёмниками воздействующих (входящих) потоков активной причины Н, так и источниками результирующих выходящих потоков следствия α взаимодействия Н с материальным содержанием R систем. Всякое тело не только излучает, но и поглощает, «впитывает» излучения.

Назовем эту закономерность правилом взаимодействия (сокращенно – ПВ). Этот закон представляется очевидным и логически безупречным. Его формальное выражение Н/R = α выводится из общих законов диалектики и диалектической физики. ПВ как всеобщая закономерность справедлива для объектов любых масштабов микро-, макро- и мегамиров. Оно проявляется и в мире микрочастиц на электронном уровне, и в среде окружающих нас форм, и во вселенских пространствах. И если в нашем макромире проявление ПВ очевидно, то в мире атомов, с одной стороны, и в космических просторах, с другой, действие ПВ чаще всего не отмечается людьми и до поры остается не востребованным. А ведь о нем знали еще до нашей эры. Вот взгляды последователей пифагорейского учения о космических вихрях, порождающих миры: «Вечный космический поток «монад», создаваемый динамической силой в высших мирах и направленный вниз в материальный мир, через все промежуточные физические уровни, являются основой времени. Затем монады возвращаются в высшие миры в вечном круговороте. Этот круговорот создает пространство-время и материю, поддерживает структуру ограниченных монад в нужном порядке в нужном месте и даже контролирует внутренние вибрации человеческого ума» [11].

Входящие и выходящие сферические волны в объемном трансформаторе энергии

В мире атомных частиц до недавнего времени вообще отсутствовало представление о центростремительном движении волновых полей в сторону частиц, способных энергетически подпитывать элементы атомов и молекул. Именно поэтому и родилось известное заявление: «Если бы электрон мог излучать на стационарной орбите, его энергия бы уменьшилась, и он упал бы на ядро атома…». Мы до сих пор не знаем, почему при рождении частицы (электроны, протоны) получают разные заряды и как заряд q₁ в точке Р создает «условия» (поле), которые «ощущает» как действие силы заряд q₂ в точке R. Каким же образом частица может поддерживать эти созданные «условия» весь свой жизненный цикл? Ведь на это центробежное излучение постоянно тратится определенная энергия.

В одном из разделов своих лекций Р.Фейнман определенно говорит о сферических волнах одного направления: «Мы игнорировали другое возможное решение одномерного волнового уравнения

rψ = g(t + r/с) или ψ = g(t + r/с)/r. Это тоже сферическая волна, но бегущая внутрь, от больших r к началу координат.

Тем самым мы делаем специальное предположение. Мы утверждаем (без какого-либо доказательства), что волны, создаваемые источником, всегда бегут только от него. Поскольку мы знаем, что волны вызываются движением зарядов, мы настаиваем на том, что волны бегут от зарядов. Было бы довольно странно представлять, что прежде чем заряды были приведены в движение, сферическая волна уже вышла из бесконечности и прибыла к зарядам как раз в тот момент, когда они начали шевелиться. Такое решение возможно, но опыт показывает, что когда заряды ускоряются, волны распространяются от зарядов, а не к ним. Хотя уравнения Максвелла предоставляют обеим волнам равные возможности, мы привлекаем добавочный факт, основанный на опыте, что «физическим смыслом» обладает только расходящаяся волна» [12]. Понятно, что волны, созданные не источником, не могут бежать от источника. Ведь это качественно другие волны, хотя формально математически описываются теми же решениями одномерного волнового уравнения только при смене знака минуса на знак плюс у времени или пространства.

Да, если бы крупнейшему авторитету физической науки пришла мысль качественно разделить выходящие и входящие потоки, при сохранении их математической формы, возможно, не возникло бы расхождений с уравнениями Максвелла, не терялась бы симметрия этих уравнений относительно времени, которая не приводит к физически абсурдным результатам. А заряды естественным образом начинали бы «шевелиться» после вхождения в них наружной сферической волны, как в объемную воронку, и выходили бы затем волнами, на которых настаивает Р.Фейнман. При этом, конечно же, остается вопрос – каким образом в начале формируется сферическая центростремительная волна вокруг места рождения заряда? Каким образом происходит «первый вдох апейронов», по выражению пифагорейцев, после которого рождаются формы.

С введением ПВ мы обязаны рассматривать в состояниях атомных частиц наряду с центробежными излучениями энергии и центростремительные входящие потоки, что само по себе вполне естественно. Находится в вечных беспрерывных потоках силового, энергетического действия космического окружения и не реагировать на это – абсурдно. А вот что это за потоки – достаточно убедительно показано в важном, с точки зрения пересмотра оснований физики, предложении О.Сундена [11], которое приводится ниже.

Пространственно-временная осцилляция в истоках рождения форм

В момент отсутствия материальных образований, масс и проявленных форм свободная среда сверхтонкой субстанции содержит только две осциллирующие составные части: пространство и время. Именно они, как представители неосязаемых высших сфер, являются истоками рождения элементарных частиц, зарядов и масс атомов, молекул, кристаллов, клеток и т.д. В отдельных точках исходной пространственно-временной среды флуктуационно создаются условия схождения (стягивания) осциллирующих пространства и времени. Образно говоря, появляется как бы точечный «прокол» исходной среды, и в образовавшуюся «воронку» устремляются волны временные и пространственные. Здесь, в фокусной точке их встречи, при достижении необходимой частоты (плотности) колебаний, пространство и время рождают частицу, физически воспринимаемую нами как материальную конечную массу с зарядом или без него. С другой стороны «воронки» выходят волны, как бы рожденные самой частицей, в виде физически воспринимаемых сферических волн пространства и времени нового качества. Эти колебания становятся достоянием нашего реального мира и улавливаются измерительными приборами, в отличии от входящих центростремительных волн. Такова концепция теории пространственно-временного осциллятора (ПВО), изложенной в работе О.Сундена [11].

Эта идея была в основном предопределена, как говорит сам автор, точкой зрения по данному поводу, изложенной в пифагорейском научном наследстве, обнародованной изначально Анаксимандром (цитируется по Гутри [13]). «Вселенная делает вдох из безграничного и бесформенного апейрона (сырой материал для времени). Как только Вселенная сделала вдох из …апейрона, он сразу же обретает форму и трансформируется в ограниченную субстанцию, которую можно описать физическими единицами и величинами, т.е. трансформируется во время в нашем понимании. Вдох вызывает разряжения и уплотнения (т.е. колебания) во времени, которые, воздействуя на пространство, и выделяют материю, дух и саму жизнь. Таким образом возникает материальный мир, который продолжает разрастаться от центра во всех направлениях путем разрастания материи…»

Представляет интерес тот факт, что решение уравнения электростатического потенциала в пустом пространстве (лапласиан потенциала φ равен нулю) имеет вид φ = а + b/r. Это говорит о том, что в пустом пространстве, где нет ни зарядов, ни токов, сферически расходящиеся волны не могут возникнуть. Об этом говорит добавка b/r. В начале координат в любой точке пустого пространства должен находиться источник, в случае обнаружения сферически расходящихся волн. А источник в пустом пространстве может появиться в какой-либо точке только от сферически сходящихся к этой точке волн, несущих все необходимое для образования первичного заряда и способствующих концентрации энергии до необходимых плотностей в зависимости от квадрата амплитуды.

Именно на это обратил внимание автор работы [11] и, принимая во внимание тезис пифагорейцев по отношению к акту рождения форм, предложил ввести в основания атомной физики положение о наличии у каждой частицы центростремительного сферического волнового поля времени с квадратичной амплитудой А_т². Это поле распространяется с бесконечной фазовой скоростью от дальнего горизонта событий внутрь к центру. «Здесь оно непрерывно создает частицу и преобразуется в центробежное волновое поле пространства с амплитудой А_о², которое, по-видимому, исходит от частицы. Это квадратичное поле А_т² – А_о² и создает частицу.

С ней связано противоположно-направленное пространственно-временное колебание с линейной пространственной амплитудой А_о, центростремительное по отношению к частице, и парной ему временной волне с центробежной амплитудой А_т. Это линейное волновое поле А_о - А_ти является переносчиком энергии к самой частице» [11].

Предложение О.Сундена имеет поистине фундаментальный, основополагающий характер. Однако по поводу взаимодействия полей можно высказать и другие логически непротиворечивые варианты их превращений в точках образования частиц.

Так, например, поле А_т², как излучение удаленного горизонта, пристанища, по словам древних греков, чистейшего, первозданного огня, воздействует (не преобразуется) на центростремительное пространственное поле А_о, входящее одномоментно с полем А_т² в место расположения центра будущей частицы. Здесь две противоположности достигают полного гармонического уравновешивания, момента «А есть не-А», когда в зоне высочайшего их уплотнения рождается частица, то есть то, что мы называем материей. На ее создание расходуется малая часть содержания полей, а остатки, преобразованные в точке фокуса, выходят излучениями, которые мы привычно относим к излучениям частицы. Это поля, соответственно, А_т и А_о².

Они взаимодействуют с центростремительными первичными полями, создавая эффекты процессов гравитации, электромагнетизма, действий света и т.п. При этом формируется представление о преобразовании одних полей в другие. «В фокусе колебаний, – пишет О.Сунден, – время А_т преобразуется в пространство А_о и наоборот, что и создает частицу». Но ведь поле А_о идет от горизонта, оно как бы первичное, а поле А_т – центробежное, вторичное. Конечно же, с позиций главных законов диалектики, противоположности, схематично представляемые в процессе их «работы» унитарной моделью форм (рис.1), внедряясь при взаимодействии друг в друга, качественно преобразуются, каждая в свою противоположность.

Таким образом, центростремительные поля в чистом виде – это субстанция безграничной, бесформенной, а потому не ощущаемой, высшей сферы. А центробежные, излучаемые частицами поля, – элементы нашего материального мира, которые фиксируются непосредственно органами чувств или опосредовано с помощью приборов. На рисунке 5 приводится схема ПВО с предложением рассматривать поле А_т как принадлежность ощущаемой нами среды, как однонаправленное уходящее от нас «стоящих» (покоящихся) в будущее время. Оно пронизывает поле А_т², создавая вместе с ним трехмерный мир времени, в котором центростремительное поле с квадратичной амплитудой не доступно нашему чувственному восприятию. Подобным образом обстоит дело и с комплектом полей А_о – А_о², создающим трехмерный мир пространства. Но в этом случае позиции составных частей пространственной волновой системы, по сравнению с временной областью, меняются местами. Центростремительным становится поле А_о.

На схеме входящие и выходящие сферические потоки временных и пространственных полей показаны условно единичными линиями с разделением их качеств до и после горизонтальной оси симметрии, условно отделяющей на плоскости изображения мир неподвластный нашему восприятию от мира проявленной материи. В сферическом отображении первый мир займет верхние слои удаленных от центра горизонтов, второй – нижние, приближенные к центру. В зоне сопряжения этих двух сфер расположена размытая граничная область «фазового» перехода, где действие встречных потоков уравнивается.

Принцип стационарного действия

В представленном выше простом принципе действия (10) заложена сущность процесса передачи активной творящей энергии от одного тела (среды) Н к другому телу (среде) R в рамках прямых системных связей. Диалектически существуют и обратные встречные движения от R как от активного потенциального начала к противоположному полюсу Н.

Казалось бы, результаты формулировки принципа действия достаточны для открытия широких возможностей совершенствования физической науки на современном этапе ее развития. Однако параллельно рассмотренному направлению исследования действия в физике существует и другой подход к определению сущности этой важной категории. Причем, сторонники одного подхода мало упоминают о предложениях другой концепции. А ведь эти направления возникли практически в одно и то же время: Ньютон (1643-1727) и Лейбниц (1646-1716) независимо один от другого первыми дали свои определения действию. Первое представлено выше, а предложения Лейбница следует рассмотреть особо [14]. Суть их заключается в обстоятельном анализе исследовании данной категории.

В 1669 году Лейбниц впервые сформулировал понятие механического действия как «actio formalis» – величины, мерой которой является определенное количество материи, передвинувшееся на определенное расстояние (при равномерном поступательном движении), в течение определенного времени. Вам, уважаемый читатель, это что-то напоминает? Да ведь это же почти как у Аристотеля: движущее – действие, движимое – масса, и тот же путь, и то же время.

Но в формальной записи действие движения предложено рассматривать как величину, пропорциональную произведению количества материи, расстояния на которое оно передвигается, и скорости передвижения:

D1 ~ m S V (28).

В другом месте своих трудов Лейбниц дает второе определение действия как величины, пропорциональной произведению:

D₂ ~ m V² t (29).

Оба выражения дают в произведениях одно и ту же размерность – произведение «живой силы» на время, Нмс. Так в физике сформировалось современное понимание величины действия, которое получило общую признательность и дальнейшее развитие в принципе наименьшего действия. А заявки Аристотеля, Архимеда и Ньютона на этот счет остались без особого внимания, что, как показано выше, лишило нас на многие столетия мощного метода исследования природы.

Изучение Г.В.Лейбницем категории движения сопровождается рассмотрением философского, метафизического содержания понятия. Рассматриваются важные свойства действия: его носителем может быть только нечто материальное; источник движения, а значит и действия, является сила; действие, как и движение, имеет свойство направленности, необратимости во времени, при обладании уникальностью в каждом своем моменте проявления и непрерывностью. Признаки действия определяются законом достаточного основания, который указывает на не прекращающуюся во времени активность и самодеятельность субстанции (монад), лежащей в основе действия. Достаточность основания достигается тем, что каждый момент действия в настоящем есть однозначная функция своих моментов прошлого и будущего, и этим самым оно обосновано с исчерпывающей точностью. Разумеется, в силу закона непрерывности указанная функция является переменной зависимостью. В современной физике действием названа величина [15]:

S = ∫_t1 m ( 0,5 ( dx/dt)² – gx) dt (30),
имеющая размерность Н м с. Ту же размерность имеет постоянная Планка, квант действия. Напомним, что действие по Ньютону имеет размерность Н м /с. Почему же такое недоразумение и кто прав – Ньютон или Лейбниц? Возможно ли каким-либо способом объединить столь разные понятия под одним знаком таинственного действия?

В общем случае движения в трехмерном пространстве зависимость (30) записывается с подинтегральным выражением в виде лагранжиана
L (х_i, v_i ), где х_i и v_i – все компоненты координат и скоростей в пространстве движения:

S = ∫_t1 L (х_i, v_i) dt (31).

Эта величина, именуемая первой главной функцией Гамильтона, условно была названа Р.Фейнманом «действием» [15], и такое название закрепилось среди физиков. Хотя, как пишет Фейнман, «исторически действием названо нечто другое, не столь полезное для науки…». Что он здесь имел в виду – не ясно, может быть D ~ FV.

Тем не менее, многие задачи физики напрямую связаны с принципом наименьшего действия механики, в том числе и квантовой, и электростатики, с учетом релятивистского движения заряда в электромагнитном поле. На пути обобщений, связанных с данным принципом, не только в физике, но и философии и других науках, появляется утверждение, что природа устроена по правилу достижения максимума результата при минимуме произведенного при этом действия. Но это не значит, что на другом конце вселенной не будет места другому миру, где, наоборот, при максимуме действия достигается минимум результата. Наблюдения за процессами на нашей планете показали наличие симметрии минимакса действия в большом количестве случаев. Поэтому появилось мнение о том, что более правильно назвать изучаемую закономерность принципом стационарного действия.

В разработке принципа наименьшего действия принимали участие многие выдающиеся ученые: Мопертюи, Эйлер, П.Д'Арси, Лагранж, Даламбер, Гамильтон, Якоби, Остроградский и др. Позже, уже как принцип стационарного действия, он был положен Шредингером в основу разработки аппарата квантовой механики.

В общей теории относительности, которую, по словам Эйнштейна, можно было разработать только на основе этого вариационного принципа, величина действия представлена произведением плотности материи на четырехмерный объем пространства-времени. Поистине, принцип становится высшим физическим законом. Однако при этом не может остаться в стороне, без внимания, определение действия как произведение силы на скорость.

Форма физического действия

Анализ приведенных в данной работе свойств действия, – материальный носитель движения, расположение между активным и реактивным объектами, непрерывность, достаточность основания и др. – позволяют предложить графическую модель действия. На рисунке 6 приведено условное качественное изображение производства простого механического действия между движущим и движимым, построенное на основе унитарной модели формы (см. рис. 1).

Такая модель позволяет естественным способом объединить понятия исследуемой категории, определенные Лейбницем и Ньютоном, с помощью «обработки» первого в зоне гармонического сечения ВВ1 (А есть не-А) энергетического потока S пограничным колебанием среды с частотой ν_гр.

Такое воздействие приводит к трансформации S в энергию Е Света, свободного поля монад, которая при повторной «обработке» на выходе из гармонической зоны частотой ν_гр переходит в действие D.

График механического действия образно подобен струе наклонного фонтана. Он имеет однолинейный участок АВ, изображающий вариационный минимакс реальной траектории движения. Участок ВС моделирует множественность единичных проявлений действия D из потенциального набора возможных вариантов, что отражено в ветвящейся структуре линий на данном участке. Изображение действия моделирует момент начала движения в точке А (точка блага по Аристотелю), в которой природа приступает к реализации идеи (участок АВ) для того, чтобы исполнить затем (участок ВС) материальное воплощение «проекта». Подобным образом удается смоделировать поведение и кванта действия, постоянной Планка, как элементарной частицы действия.

Заключение

Увязка ключевых понятий, обозначенных в названии статьи, имеет вполне определенную логическую потребность, поскольку от вида физического действия, его структуры, зависит вид проявления и развития форм.

Изучению одного из главных понятий физики, действия, посвящено множество работ, в которых просматриваются два принципиально разных подхода. Одно из них условно можно назвать ньютоновским, другое – связано с именем Г.Лейбница, положившим ему начало. Особую важность первого направления для основ современной физики отметил профессор. А.П.Смирнов [2], обнаруживший общее качественное содержание физического действия в фазовых переходах причины к следствию с трансформацией их энергетических потоков.

В данной работе предприняты шаги к дальнейшему обобщению предложений А.П.Смирнова до правила взаимодействия тел (сред) с помощью анализа примеров проявления действия по Ньютону в простейших устройствах типа рычага, клина, линзы, патрубка и т.д. Показано, что третий закон Ньютона является частным случаем предложенного в статье общего принципа взаимодействия (11). Более сложный вид трансформации энергетических потоков проявляется в строениях различных форм: пирамиды, здания под куполом, сооружения башенного типа и др. Выдвигается гипотеза проявления действия в процессах мышления (14).

Второе направление исследования действия успешно развивается в условиях общего признания его положений и значимости вершащего его принципа стационарного действия.

В данной работе впервые предложено объединить два указанных подхода к определению физического действия с помощью единой модели механического действия.

References

1. Поздникин В.М. Моделирование формы. – Сб. статей РААСН. Девятые уральские академические чтения. – Екатеринбург, 2004. С.132– 148

2. Смирнов А.П., Проховцев И.В. Принцип порядка. – СПб.: «Невская жемчужина», 2002.– 296 с.

3. Смирнов А.П. Реальные фазовые переходы и принципы их описания // Системы особых температурных точек твердых тел. – М.: Наука, 1986.– С. 210-239.

4. Математический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия. 1988.– 848 с.

5. Ньютон И. Математические начала натуральной философии // «Известия» Николаевской Морской Академии. Петроград, 1915 – 1916. Выпуск VI, V – книги I, II, III. 620 с.

6. Аристотель. Сочинения в четырех томах. Т.1. – М.: Мысль, 1976. – 550 с.

7. Аристотель. Сочинения в четырех томах. Т.3. – М.: Мысль, 1976. – 612 с.

8. Эйлер Л. Основы динамики точки. – М.-Л., 1938. 499 с.

9. Руднев А.Д. К вопросу об энергии покоя. http://314159.ru/rudnev/rudnev5.htm

10. Смирнов А.П. Кризис современной физики. Прозрение.– СПб, «ПИК», 1999. – 71 с.

11. Сунден О. Пространственно-временной осциллятор как скрытый механизм в основании физики. – СПб. Изд.СПбГУ,1999. – 154 с.

12. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. Т. 1,2. – М.: Мир,1977. – 439 с.

13. Guthrie W.K.L. A history of Greek philosophy. Cambridge, 1962 – 1975.

14. Лейбниц Г.В. Избранные философские сочинения, – М.: Типо-лит. товарищества И.Н. Кушнарев и Ко, 1908. 364 с.

15. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. Т. 6. – М.: Мир, 1977. – 347 с.

Citation link

Поздникин В.М. СТРУКТУРА ФИЗИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ В РАЗВИТИИ ФОРМ [Электронный ресурс] /В.М. Поздникин //Архитектон: известия вузов. – 2007. – №4(20). – URL: http://archvuz.ru/en/2007_4/5

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная

Receipt date: 29.12.2007