Глава III . Ансамбль форм движения.

 

 

Всеобщая связь явлений.

 

1. Ансамбль форм движения.

 

       Самое замечательное и важное свойство всех элементарных форм движения заключается в том, что ни одна из них никогда отдельно от других (изолированно) в природе не встречается. Все элементарные формы движения существуют только в виде определенных совокупностей – «букетов», которые будем именовать ансамблями форм движения.

       Ансамблю элементарных форм движения – это более сложное движение, чем покой и отдельное элементарное движение. Поэтому в общей классификации, построенной по признаку усложнения движения, ансамбль занимает следующую более высокую ступень. Изучение свойств ансамбля позволяет объяснить огромное множество закономерностей, наблюдаемых в природе.

       Строго говоря, каждый ансамбль включает в себя большое множество (n = l) элементарных форм движения. Все они органически между собою связаны, так как составляют основу существования единой субстанции – материи. Однако в данной конкретной обстановке не все формы движения и не все связи между ними проявляются одинаково заметно. Кроме того, не все они представляют одинаковый практический интерес. Поэтому под ансамблем будем понимать разумно ограниченную совокупность l элементарных форм движения, причем l всегда меньше n. Чаще всего величина l ограничивается практическими потребностями.

       Например, в поршневом двигателе и турбине используется газ, обладающий огромным числом n внутренних степеней свободы. Для поршневого двигателя важны термическая и механическая формы движения. Поэтому в теории рассматриваются свойства ансамбля, включающего только эти две степени свободы (l = 2). В турбине используются три формы движения того же газа – термическая, механическая и кинетическая. Поэтому в теории теплового двигателя турбинного типа изучается ансамбль с тремя степенями свободы (l = 3).

       Таким образом, объем l ансамбля в сильной степени зависит от характера использования системы, т.е. является величиной условной. В простейшем частном случае величина l может быть принята равной единице.

       Вместе с тем при выборе размеров l ансамбля очень важно не упустить из виду какую-нибудь степень свободы, оказывающую существенное влияние на изучаемые свойства системы. В противном случае не избежать серьезных ошибок. Неучет существенных форм движения, т.е. изучение ансамбля с недостающим числом степеней свободы, а также распространение результатов, полученных при анализе простого ансамбля, на более сложный – это ошибка, наиболее часто встречающаяся в различных теориях. От этой ошибки не свободны, в частности, теории Больцмана, Эйнштейна и многих других авторов.

 

       2. Главная и побочная формы движения.

 

       В пределах ансамбля невозможно выделить какую-либо одну элементарную форму движения и считать ее главной, а все остальные – побочными, или дополнительными. К этому вопросу надо подходить диалектически. Все элементарные формы движения в ансамбле своеобразны и качественно различны, и ни одна из них не обладает преимуществом по сравнению с другими. Каждая форма движения может считаться по отношению к другим как главной, так и побочной. В этом состоит суть относительности понятий главная и побочная (или дополнительная) формы движения.

       Например, ансамбль, содержащий химическую внутреннюю степень свободы, обязательно включает в себя также термическую, механическую, диффузионную, электрическую и т.д. формы движения. Если интересоваться химическим превращением, то химическая форма движения условно становится главной, а остальные – побочными. Если основной целью использования ансамбля является получение теплоты (например, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания или в топке котла), то главной можно условно считать термическую форму движения, а все остальные (включая химическую) – побочными. Точно так же в гальваническом элементе на первый план выступает электрическая форма движения рассматриваемого ансамбля, а все остальные (химическая, термическая и т.д.) попадают в разряд дополнительных. Таким образом, в данном ансамбле неправильно ставить химическую форму движения в привилегированное положение по отношению к другим формам движения. Условное выделение какой-либо формы движения допустимо лишь в том случае, если имеется в виду не физическое существо вопроса, а характер практического использования системы.

       Аналогичными внутренними степенями свободы располагает ансамбль, в который входит элементарная фазовая форма движения. Фазовую степень свободы можно условно считать главной, а остальные (термическую, механическую, диффузионную, электрическую и т.д.) – побочными, если основной целью процесса является фазовое превращение (например, испарение жидкости в паровом котле). Если целью процесса служит электризация воздуха в помещении, тогда главной следует условно считать электрическую степень свободы рассматриваемого ансамбля, а фазовую (испарение жидкости) и прочие – побочными и т.д.

       Приведенные примеры иллюстрируют относительность таких понятий, как главная и побочная (дополнительная) формы движения.

       Из сказанного должно быть ясно, что не существует специфической физической формы движения, так как ее нельзя сопоставить ни с одной из внутренних степеней свободы системы. Этим термином можно лишь условно определить некоторую группу элементарных форм движения или ансамблей.

 

       3. Связь явлений.

 

       С ансамбля начинается всеобщая связь явлений окружающего мира. именно ансамбль форм движения представляет собой то исходное звено, от которого тянется бесконечная цепь поразительнейших зависимостей и связей, наблюдаемых в природе.

       Главная задача любой теории, в том числе излагаемой, заключается в выяснении всех этих связей и зависимостей. С количественной стороны они могут быть определены с помощью основных законов общей теории. По мере усложнения явлений изменяются и усложняются наблюдаемые связи и закономерности.

       Под явлениями понимается все, что предстает перед нашим взором. Очевидно, что простейшим явлением служит ансамбль форм движения, ибо простейший вид движения, с которым человеку приходится реально сталкиваться на практике. Следовательно, понятия форма, движение и явление фактически имеют тождественный смысл. Исключение составляет лишь элементарное движение, которое отдельно в природе не наблюдается. Будем условно именовать его элементарным явлением.

       Причина связи явлений заключена в том, что в природе действует всеобщий принцип притяжения и отталкивания. Суть этого принципа состоит в том, что квантам всех зарядов присуща способность притягиваться или отталкиваться (§ 31). Благодаря действию этого принципа в природе наблюдаются тенденции к концентрации и рассеянию движения. Вторая тенденция ведет к установлению равновесия, первая – к его нарушению. В совокупности они составляют диалектическое единство противоположностей, которое служит движущей причиной эволюции движения.

       В настоящее время принято ошибочно думать, что в природе существует только тенденция к установлению равновесия, которая определяет односторонний характер развития (деградации) Вселенной. Эта точка зрения есть следствие тех свойств, которыми наделил энтропию ее создатель Клаузиус.

 

       4. «Безумные» теории.

 

       Существование элементарных форм движения только в виде отдельных букетов – ансамблей длительное время затрудняло правильное понимание и количественную расшифровку различных видов движения. В частности, было очень трудно прийти к понятию элементарного движения. А без этого понятия невозможно осмыслить физическую суть ансамбля и дать объяснение всеобщей связи явлений.

       Еще труднее было осмыслить факт возможности описывать любое данное явление в самых различных терминах. Эта идея непосредственно перекликается с возможностью создания так называемых «безумных» теорий (термин, впервые введенный в науку Нильсом Бором при обсуждении им теории Гейзенберга).

       Суть вопроса состоит в том, что ансамбли представляют собой более или менее постоянные образования, в которых, например, термическая форма движения связана с кинетической, механической, электрической, волновой и т.д. Поэтому о термической форме движения иногда можно разговаривать на кинетическом, механическом, электрическом или волновом языке. Например, Бернулли, Клаузиус, Больцман, Максвелл и другие ученые разработали кинетическую теорию теплоты, Дебай – волновую теорию теплопроводности, существует также электрическая теория теплопроводности и т.д. Другим примером может служить механическая картина мира, нарисованная Больцманом, и электромагнитная – Эйнштейном.

       Все эти теории содержат элемент неожиданности («безумности»), поскольку прибегают к несвойственному для изучаемого явления языку. В первом приближении они могут правильно описать данное явление. Но только в определенной области свойств ансамбля, пока существует жесткая связь между рассматриваемыми формами движения и пока другие формы не окажут решающего влияния на изучаемый процесс. Что касается принципиальной оценки такого метода подмены одной формы движения другой, то она должна быть отрицательной. Путем отождествления различных форм движения ансамбля невозможно получить достаточно общих результатов. Очевидно, что о каждой форме движения надо говорить на ее собственном языке.

       Ученые всегда обращали внимание на тот удивительный факт, что одно и то же явление часто удается описать формулами, в основу которых положены совершенно различные идеи [24]. Причина этого теперь хорошо понятна. Она состоит в свойствах ансамбля, в связях, которые в нем заключены.