7. Классикалық механиканың негізгі концепциялары

Механикалық қозғалыстың табиғатта да, тахникада да өте жиі кездесетінін ескерсек, қазіргі жаратылыстану мен техника үшін теориялық механиканың мәні қандай зор екені өзінен өзі түсінкті болады. Бұдан теориялық механиканы қазіргі техниканың ғылыми негізі деп айта аламыз.Теориялық механика өмір (өндіріс, теханика) талабынан келіп шыққан, онымен бірге дамыған ғылым болып табылады.Техникалық практика теориялық механиканың алдына әр дәуірде түрліше талаптар қойып, оларға орынды жауап алып отырған. Механикада одан әрі шыңдала түсті. Жердің қазіргі жасанды серіктері мен ғарыштық кемелер дәуірінде де механиканың қосқан үлесі қырауар. Галилей мен Ньютон негізін салған классикалық механика біздің өмірімізде кең түрде қолданылады.

Заттар қозғалысының ең қарапайым түрі – механикалық қозғалыс. Механикалық қозғалыс деп уақыт өзгерісіне байланысты механикалық денелердің кеңістікте орын ауыстыруын айтады. Классикалық механиканың зандарын толық түсіну үшін мынандай шамалар енгізіледі: масса, күш, инерциалық санақ жүйесі,Ньютон заңдары, Галилейдің салыстырмалылық принципі. Классикалық механика – механикалық денелердің баяу қозғалысын сипаттайды. Классикалық механика мынандай үш бөлімнен тұрады: кинематика, динамика, статика.

Физикалық вакуумның классикалық механикаға енгізілуі қашықтан әсер ету күштерін жоққа шығарады, инерция күшінің мәселесін, сонымен қатар Кулон заңының сингулярлығын,Ньютонның дүниежүзілік тартылыс күшінің проблемаларын шешеді.

Классикалық механиканың қағидасы бойынша барлық санақ жүйелерінде уақыт ағымы бір-біріне тең болады.  Сондықтан да  , яғни (2)

(3)(2) және (3) теңдеулері классикалық механикадағы жылдамдықтарды қосу әдісін береді. 

Арнайы салыстырмалы теорияның негізін қалаушы –А. Эйнштейн. Бұл теорияның негізіне, Ньютонның классикалық механикасындағы сияқты, кеңістік пен уақыттың біртектілігі алынған. Сондықтан арнайы салыстырмалық теория кеңістік пен уақыттың физикалық теориясы ретінде қаралды. Арнайы салыстырмалы теорияның қағидалары ретінде 1905 жылы А. Эйнштейн тұжырымдаған екі постулат алынады:  Салыстырмалы принцип. Табиғаттағы кез-келген физикалық құбылыс барлық инерция-лық жүйеде бірдей өтеді. 

Жылдамдықтың инварианттық принципі. Бос кеңістіктегі (ваккумдегі) жарық жыл-дамдығы жарық көзі мен жарық қабылдағыштың қозғалысына тәуелсіз тұрақты шама. 

8. Термодинамиканың негізгі концепциялары

Термодинамическая концепция запрещает такие динамические микромодели реальных объектов, которые нарушают основные аксиомы термодинамики. Следовательно, на классическую или квантовую механику накладываются определенные ограничения. Запрещаются, например, системы, не имеющие минимальной энергии или системы с такими дальнодействующими силами взаимодействия, для которых невыполнима аксиома аддитивности. [1]

Термодинамическая концепция, безусловно, правильно намечает основные черты явления. [2]

Основная термодинамическая концепция в процессах разделения состоит в представлении о переводе системы из начального состояния в заданное граничное состояние через последовательный непрерывный ряд равновесных состояний. [3]

Согласно термодинамической концепции все основные постулаты термодинамики, перечисленные в § 1, должны выполняться для любых макроскопических систем. Нарушение некоторых из этих постулатов, например закона возрастания энтропии, возможно лишь для весьма малых систем, содержащих небольшое число молекул, для которых лишь и возможны заметные относительные флуктуации. Следовательно, в любых макроскопических, адиабатически изолированных объектах энтропия может только возрастать или, достигнув максимального значения, оставаться неизменной. Иначе говоря, все макроскопические необратимые процессы протекают так, что с течением времени, отсчитываемом в одном и том же направлении, все макроскопические системы переходят от состояний менее равновесных к состояниям более равновесным. Противоположно направленные во времени макроскопические процессы исключаются термодинамической концепцией. [4]

В термодинамической концепции [42-44] закономерности ГПХ-процесса выводятся в условиях равновесности, делается попытка учесть конформационные изменения макромолекул при переходе из одной фазы в другую. [5]

Итак, термодинамическая концепция предполагает абсолютную справедливость принципа причинности и представления о необратимой направленности во времени любых макроскопических процессов. Сама эта концепция может быть представлена как вытекающая из постулата необратимой направленности времени, который можно рассматривать как дополнительную аксиому, уточняющую представление о времени, вытекающее из механики и других обратимых законов микродвижения. При таком подходе термодинамическая концепция эмоционально аргументируется нашими чувственно наглядными представлениями о необратимом течении времени. [6]

Поскольку приложимость термодинамических концепций к процессам развития подвергается сомнению ( Волькенштейн, 1975; 1981), заслуживают внимания другие подходы к обсуждаемой проблеме. Вир ( 1965) исходит из того, что противоречие между сохранением самотождественности и развитием связано не столько с организацией биосистем, сколько с нашей возможностью их познания. Для того чтобы противоречие снять, биосистему следует описывать с помощью двух модельных языков. В пределах языка № 1 биосистема замкнута и гомеостатична, в пределах языка № 2 она разомкнута и гомеоретична. Таким образом, язык № 2 способен обсуждать в терминах эквифинальности поведение замкнутого регуляторного контура, который сам по себе не является эквифинальным. [7]

Если исходить из термодинамической концепции, согласно которой второе начало не может быть нарушено для макроскопических процессов, то необратимая направленность макроскопических процессов и принцип причинности должны рассматриваться как ненарушимые в макромире. Лишь в микромире для элементарных процессов взаимодействия отдельных частиц эти представления могут оказаться бессодержательными, так как микроскопическая обратимость выступает в этой области как один из основных принципов, лежащих в основе законов микродвижения. [8]

Область применимости таких термодинамических концепций, как энтропия и свободная энергия, постепенно сужается и исчезает. [9]

Действуя в рамках довольно ограниченных термодинамических концепций того времени, он указал, что тепло не может выделяться в экспериментах по кручению, поскольку объем не меняется. [10]

Очевидно, принимая термодинамическую концепцию, надо отказаться от постановки вопроса об определении границ применимости классической термодинамики к макроскопическим системам. Ибо, согласно этой концепции, отступление от классической термодинамики возможно лишь в микроскопических масштабах, когда система содержит относительно небольшое число степеней свободы. [11]