Виртуальный мир N 2 2014

В.А. Коноваленко

Инерция

Дар речи присущ всем, мудрость – немногим
(Sermo datur cunctis, sapientia paucis)

Всем (виноват, скажем аккуратнее, почти всем) известен 1-й закон Ньютона – закон инерции: «Тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения пока на него не подействуют другие тела». При попытках изменить «состояние покоя или равномерного прямолинейного движения» тело сопротивляется, проявляя «инерцию», действуя на активного партнёра «силами инерции».

В своё время Ньютон отказался решать проблему физической сущности сил инерции. Он указал лишь на абсолютный характер ускорений, как на опытный факт. Положение с тех пор не изменилось. Ни Маху с его идеей «наведения инерции» на любое тело всей массой звёзд вселенной, ни Эйнштейну, с его попыткой связать воедино принцип относительности, силы инерции и гравитацию, решить проблему не удалось. Других попыток решения проблемы физической сущности сил инерции в истории физики больше не было.

Положим, появление инерционного «упрямства» тела при изменении скорости прямолинейного движения можно понять: изменение величины скорости означает изменение кинетической энергии тела, что требует в силу закона сохранения энергии обмена энергией с другими телами. Количественной мерой такого обмена физики назначили силу, а как её называть – определяет наблюдатель: тело, на которое он уселся (связал с ним систему отсчёта), действует на своих партнёров по обмену «силами инерции», а партнёры действуют на него «активными силами». Смена тела отсчёта меняет и наименование сил, не меняя их сути.

Иное дело, если тело не меняет величины своей скорости, а меняет только её направление, то есть движется по окружности. Кинетическая энергия тела при этом не меняется, следовательно, в обмене энергией нужды нет, но для такого движения требуется «центростремительная» сила (не совершающая работы!), а по третьему закону всё того же Ньютона ей противодействует «центробежная» сила, точно так же работы не совершающая. Обмена энергией нет, а мера этого самого обмена – сила – есть!

Видимо, это противоречие в рамках абстрактного абсолютно твёрдого тела (материальной точки) неразрешимо. Тем более, что в природе таких тел нет! Реальные тела состоят из атомов, те, в свою очередь, из протонов, нейтронов и электронов, каждый из которых обладает спином, то есть механическим моментом вращения (во всяком случае, чем-то ему равноценным). Ориентация этих спинов примерно равномерно распределена в пространстве, поэтому любое криволинейное движение принудительно меняет ориентацию каких-то спинов, а для этого нужна энергия. Другой вопрос, откуда тело её берёт (или куда отдаёт). Наиболее вероятно, что из кинетической энергии теплового движения составляющих его частиц, то есть движущееся по окружности тело меняет свою температуру, компенсируя это изменение за счёт последующего обмена энергией с окружающей средой (напр., излучением).

Обратим внимание, что такой обмен не направлен и ни к какому конкретному телу не приложен! Поэтому-то в этом случае сила инерции не зависит от прихоти наблюдателя. Она определена кривизной траектории и массой тела, так как последняя характеризует количество участвующих в процессе спинов.

Разумеется, изложенная здесь гипотеза соответствует своей рубрике, то есть является «необоснованной» (точно так же, как и «принцип эквивалентности гравитационной и инертной масс»). Но в ней, наряду с множеством «белых пятен», есть «изюминка» – решение проблемы дальнодействия: тело реагирует на изменение направления движения мгновенно за счёт своих внутренних ресурсов, а затем компенсирует внутренние изменения, не мгновенно обмениваясь энергией с окружающей средой.

Для масштаба: вода в земных условиях за счёт остывания на 1⁰С способна «взлететь» по вертикали на 420 м или «рвануть» по горизонтали со скоростью ~ 330 км/час!

В оглавление