I. О двух видах энергии: энергия кинетическая и потенциальная

 

Основой теоретической механики, как известно, является закон Роберта Майера о постоянстве в мироздании суммы кинетической и потенциальной энергий. Между тем, общепринятое определение этих двух видов энергии противоречит истинному существу явлений. В самом деле, мы говорим, что масса М обладает потенциальной энергией T1 тогда, когда, будучи предоставлена самой себе устранением сдерживающих препятствий, она разовьет некоторую скорость, причем

Из этого определения и вытекает представление о потенциальности энергии как о ее стационарности и замкнутости, т. е. невозможности активного во вне проявления. Между тем, вполне очевидно, что изложенное может иметь место лишь тогда, когда М находится в некотором силовом поле, порождаемом индуктором А. Иначе говоря, существует положение, что потенциальность состояния энергии в некотором факторе есть достаточный признак существования некоторого постороннего силового поля Потенциальность состояния энергии сама по себе есть фикция, ибо в действительности в факторе в данный момент вовсе никакой энергии нет. Последнее очевидно, ибо с устранением силового поля никакого кинетического движения не воспоследует, и вся бывшая в этом факторе потенциальная энергия превратится в нуль; Т1 = 0. Итак, закон Роберта Майера всегда должен прилагаться не к одному движущемуся фактору, а к совокупности такового с индуктором А того поля, в котором этот фактор движется. В том виде, в каком этот закон обыкновенно выражается, он предполагает постоянство всех в мире не только самих индукторов, но и интенсивности и напряженности их полей. Вполне понятно, что таковой закон может быть справедливым лишь в некоторых частных случаях. Так, он вполне применим к земному притяжению и силе тяжести на земле вообще, но совершенно не приложим к астрономии, где индукторы силы тяготения — космические тела по отношению друг к другу передвигаются.

Поясним сказанное примером: пусть мы имеем некоторое тело в космическом пространстве, находящееся в поле двух планет. Пусть в некоторый момент времени t1, эта система находится в равновесии, т. е. пусть наше тело находится как раз на мертвой точке этих двух полей, и пусть она имеет некоторую дифференциальную скорость d v. Посмотрим, что будет происходить с этим телом в дальнейшем. Исаак Ньютон в своих «Principia Naturalis Philosophiae Mathematica» дает эту так называемую «задачу о трех телах», в следующем виде: «Для известного момента даны положения трех взаимно притягивающихся тел. Определим их положения и движения для любого данного момента». Пусть одна из планет будет удаляться от других двух космических тел; тело М придет в движение по некоторой кривой. Из изложенного вытекают следующие положения: Мы всегда можем себе представить, что тело М пришло в данную точку пространства путем постепенного полного израсходования всей имевшейся у него кинетической энергии. В силу того, что два поля взаимно друг друга уничтожали в этой точке, это тело в первоначальный момент не имело никакой потенциальной энергии. Между тем, через некоторое время без всякого действия какой-либо вне лежащей силы простое изменение взаимного положения двух тел, абсолютно никакого отношения к данному телу не имеющих (ибо их влияния парализованы), повлекло за собой нарастание кинетической энергии. Таким образом, действительно, понятие о потенциальности состояния энергии является справедливым только при условии полной неизменяемости поля индуктора. Вообще же говоря, оно должно быть формулировано так: Потенциальная энергия в теле есть функция геометрической суммы напряжений полей всех видов энергии всех тел во всем мироздании. Она равна нулю в пространстве вообще и имеет конечную величину при приближении к определенному индуктирующему центру.

Из вышеприведенных примеров видно, что при наступлении взаимодействия между силовыми полями количество энергии, которое потенциально заключено и может кинетически проявиться в некотором факторе, изменяется; это последнее и приводит нас к новому понятию, которое я буду называть ценой потенциального состояния энергии. Эта цена выражается отвлеченным коэффициентом, равным единице, когда силовое поле предоставлено самому себе, и равным нулю, когда поле парализовано действием равного противоположного. Резюмируя все изложенное, мы можем сказать, что так называемый закон Роберта Майера есть не что иное, как условное допущение, что все поля мироздания имеют перманентные цены. Это последнее приложимо исключительно к земному тяготению, ибо в более частных случаях поля изменяются по своей интенсивности, а в более общих — космических, вследствие изменения взаимных соотношений и взаимного обесценивания. Возвращаясь к ньютоновской задаче о трех телах, мы видим, что как раз в данном случае понятие о цене поля сказывается во всей своей мощи, а посему закон тяготения, выведенный в предположении постоянства цены, непреложим в силу самого существа проблемы. Вот где лежит объяснение общеизвестного факта, что задача о трех телах осталась неразрешенной.