Понятие силы в механике Ньютона
Меня очень заинтересовала дискуссия в журнале livelogic (продолжение тут). Ув. автор предлагает распрощаться с понятием силы в механике как лишней сущностью и утверждает, что второй закон Ньютона F = ma (в векторной форме) -- это всего лишь определение силы, а не запись природного феномена. Таким образом, утверждается, что F есть всего лишь синоним ma. Был момент, когда я даже подумал: а что, может, в этом что-то есть?
Пообщался со специалистом по теормеху. Вот, примерно, слова этого специалиста.
Cила есть количественная мера механического взаимодействия тел. Предположим, есть два взаимодействующих между собой материальных тела. Пусть объектом исследования является первое тело. Тогда второе является связью для первого. Мысленно отбрасывая второе тело, мы обязаны заменять его действие на объект исследования силой как количественной мерой взаимодействия объекта исследования со связью.
Вкладом Ньютона явился вывод о том, что механическое действие со стороны одного материального объекта на другой пропорционально* произведению массы на изменение скорости тела, движение которого мы изучаем. При заданной связи ускорение объекта, которое она будет вызывать, будет обратно пропорционально массе объекта.
---
* На диапазоне скоростей, в котором релятивистскими эффектами можно пренебречь.
Вот, на мой взгляд, где ошибается ув. livelogic: для системы "связь-тело" их механическое взаимодействие является внутренним. Однако как только мы отбрасываем связь, её действие становится внешним для объекта исследования и поэтому должно быть учтено введением вектора силы со стороны связи. Каким именно образом это учитывать: вводить ли один формально еще один символ F или рассуждать в терминах произведения ma, -- уже неважно. Закон Ньютона не в этом, а в том, что механические взаимодействия между материальными объектами приводят к изменению их скоростей.
Так что никакой лишней сущности здесь нет.
Я согласен, что иногда формулировки законов природы (или лучше: природных регулярностей) могут очень напоминать тавтологию, но это чисто внешнее впечатление. Приведу два примера:
- Естественный отбор: в самой популярной форме "выживает наиболее приспособленный". Острословы-конспирологи парируют: выживает наиболее приспособленный, но тот, кто выжил, тот по необходимости и должен был оказаться таковым. Тавтология? С первого взгляда. На самом деле нет, поскольку "наиболее приспособленный" -- это обобщение, складывающееся из множества признаков (морозоустойчивость, плодовитость, и т.п.), которые в данном контексте взаимодействия со средой обитания и приводят к наилучшей приспособленности. Замечу, что я не сторонник теории Дарвина (если говорить не о внутрипопуляционной динамике, а генерации биологической новизны), совсем напротив. Однако я не вижу никаких оснований подозревать понятие естественного отбора в тавтологичности и теорию Дарвина в ненаучности. Научная, только опровергнутая и не прошедшая проверку временем.
- Одна из формулировок второго начала термодинамики: термодинамическая система стремится к наиболее вероятному состоянию. Это тоже, как может показаться, попахивает тавтологией. На самом деле, разумеется, нет.
И вообще интересный вопрос, который занимал ещё Гильберта и Пуанкаре: если даны некие отправные аксиомы и правила вывода, добавляет ли наука как механизм осуществления вывода новое знание?! А то ведь при большом желании можно прийти к тому, что "система оказалась в состоянии, в котором она оказалась, благодаря начальным условиям и динамике градиентов вещества и энергии". Стопудово правильное объяснение на все случаи жизни. Только одна проблема: оно практически бесполезно.
Пообщался со специалистом по теормеху. Вот, примерно, слова этого специалиста.
Cила есть количественная мера механического взаимодействия тел. Предположим, есть два взаимодействующих между собой материальных тела. Пусть объектом исследования является первое тело. Тогда второе является связью для первого. Мысленно отбрасывая второе тело, мы обязаны заменять его действие на объект исследования силой как количественной мерой взаимодействия объекта исследования со связью.
Вкладом Ньютона явился вывод о том, что механическое действие со стороны одного материального объекта на другой пропорционально* произведению массы на изменение скорости тела, движение которого мы изучаем. При заданной связи ускорение объекта, которое она будет вызывать, будет обратно пропорционально массе объекта.
---
* На диапазоне скоростей, в котором релятивистскими эффектами можно пренебречь.
Вот, на мой взгляд, где ошибается ув. livelogic: для системы "связь-тело" их механическое взаимодействие является внутренним. Однако как только мы отбрасываем связь, её действие становится внешним для объекта исследования и поэтому должно быть учтено введением вектора силы со стороны связи. Каким именно образом это учитывать: вводить ли один формально еще один символ F или рассуждать в терминах произведения ma, -- уже неважно. Закон Ньютона не в этом, а в том, что механические взаимодействия между материальными объектами приводят к изменению их скоростей.
Так что никакой лишней сущности здесь нет.
Я согласен, что иногда формулировки законов природы (или лучше: природных регулярностей) могут очень напоминать тавтологию, но это чисто внешнее впечатление. Приведу два примера:
- Естественный отбор: в самой популярной форме "выживает наиболее приспособленный". Острословы-конспирологи парируют: выживает наиболее приспособленный, но тот, кто выжил, тот по необходимости и должен был оказаться таковым. Тавтология? С первого взгляда. На самом деле нет, поскольку "наиболее приспособленный" -- это обобщение, складывающееся из множества признаков (морозоустойчивость, плодовитость, и т.п.), которые в данном контексте взаимодействия со средой обитания и приводят к наилучшей приспособленности. Замечу, что я не сторонник теории Дарвина (если говорить не о внутрипопуляционной динамике, а генерации биологической новизны), совсем напротив. Однако я не вижу никаких оснований подозревать понятие естественного отбора в тавтологичности и теорию Дарвина в ненаучности. Научная, только опровергнутая и не прошедшая проверку временем.
- Одна из формулировок второго начала термодинамики: термодинамическая система стремится к наиболее вероятному состоянию. Это тоже, как может показаться, попахивает тавтологией. На самом деле, разумеется, нет.
И вообще интересный вопрос, который занимал ещё Гильберта и Пуанкаре: если даны некие отправные аксиомы и правила вывода, добавляет ли наука как механизм осуществления вывода новое знание?! А то ведь при большом желании можно прийти к тому, что "система оказалась в состоянии, в котором она оказалась, благодаря начальным условиям и динамике градиентов вещества и энергии". Стопудово правильное объяснение на все случаи жизни. Только одна проблема: оно практически бесполезно.