(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Устойчивость солнечной системы
Как выяснилось, что движение планет подчиняется законам механики твердого тела, а их взаимодействие – закону глобального тяготения, так сходу же появился вопросец о будущем Солнечной системы. Можно ли представить ее геометрию и высококачественные индивидуальности через почти все миллионы лет?
Да, на теоретическом уровне это может быть при последующих критериях:
все законы механики известны;
в дифференциальных уравнениях, описывающих движение планет, учтены все взаимовлияния и возмущения (в Солнечной системе их насчитывается около 20 тыщ!);
понятно, как произошла и развивалась Галлактика.
Из этих критерий видно, что задачка смотрится фактически неразрешимой. Но физики и арифметики научились строить модельные, облегченные задачки, которые выделяют только значительные свойства и воздействия. Приближенные способы решения задач теории возмущений потом неоднократно проверяются на практике.
Созданию математически серьезной и поочередной теории стойкости движения наука должна Пуанкаре [1] (1854…1912) и Ляпунову [2] (1857…1918). Но в первый раз задачка стойкости движения планет поставлена 2-мя выдающимися механиками и математиками Лапласом [3] и Лагранжем [4] (1773). Она заключается в том, чтоб, беря во внимание все возмущения и взаимовлияния, составить дифференциальные уравнения движения планет и при их решении найти, каковы неравенства: периодичные либо вековые, что значит устойчива либо неустойчива система. Лаплас и Лагранж совместными усилиями решили задачку стойкости Солнечной системы только в первом приближении, что оказалось очевидно недостаточно. нужно увидеть, что все эти работы по определению стойкости Галлактики могли быть неосуществимыми без тщательного долголетнего труда астрологов и математиков по определению эволюции планетных орбит в протяжении нескольких сотен тыщ лет.
Опосля Пуанкаре и Ляпунова задачей стойкости продолжил заниматься Арнольд [5] (Наша родина), который, считается, фактически решил задачку стойкости Галлактики. Но, невзирая на таковой, чудилось бы, выдающийся итог сложнейших математических исследовательских работ, не возникает чувства конечной победы над неувязкой. И вот почему.
Все физики и арифметики, участвовавшие в работах по стойкости, были убеждены в завершенности традиционной механики (основная масса физиков уверена в этом и сейчас). Но имеются факты и теоретические предпосылки, которые уверяют в том, что традиционная механика не завершена, и имеются некоторые законы природы, которые еще не открыты. Конкретно незавершенность традиционной механики и привела физику к кризису сначала ХХ века, к возникновению теории относительности и к отказу от традиционных инвариантов.
Вот уже наиболее 2-ух веков – в центре внимания исследователей находится формула Тициуса – Боде [6] (1772) для планетных расстояний, но ее потаенна пока остается не открытой. Невзирая на то, что значения расстояний несколько различаются от вычисленных из формулы, благодаря ей был найден пояс астероидов меж Марсом и Юпитером, а при поиске Нептуна ею воспользовались Адамс и Леверье. Смысл данной нам формулы стал понятен опосля появления квантовой механики (1915). Расстояния планет до Солнца выражено в данной нам формуле через порядковый номер планетки, что значит лишь одно – квантование! Итак, Галлактика квантована?!
Опосля того как в руках ученых возник мощнейший инструмент квантовой механики для описания диапазона излучения и поглощения атома, и сделалось ясно, что механизм излучения и поглощения связан с квантованием электрических оболочек, загадка квантования встала перед исследователями во всей собственной красе и неприступности. Но, не разгадав данной нам потаенны в атоме, жрецы науки наложили негласное вето на существование таковой же потаенны в гравитации. Так, у Борна в «Атомной физике» [7] читаем: «…совсем непонятна с традиционной точки зрения и стабильность атомов. Для сопоставления представим для себя систему планет, обращающихся вокруг Солнца, любая из которых движется, если нет никакого возмущающего воздействия, на определенной постоянной орбите. Представим, но, что Галлактика оказалась бы вдруг в конкретной близости, к примеру, к Сириусу. Тогда это соседство уже {само по себе} исказило бы линию движения планет. Если б потом Галлактика вновь удалилась от Сириуса, то планетки стали бы вращаться вокруг Солнца уже по новеньким орбитам с новенькими угловыми скоростями и периодами воззвания…»
Дальше Борн делает прекрасный зигзаг в логике, не замечая, что сам для себя противоречит. Но, давайте дочитаем: «…Если б электроны в атоме подчинялись этим же механическим законам, что и планетки Солнечной системы, то неминуемым следствием хоть какого взаимодействия меж 2-мя атомами было бы полное изменение главных частот электронов, так что опосля взаимодействия любой атом источал бы свет совсем остальных длин волн. Этому, но, в корне противоречит… экспериментальный факт». (выделено мной – Н.Н.) Борн не увидел тут, что «экспериментальный факт» может противоречить и для Солнечной системы, так как «совсем непонятна с традиционной точки зрения и стабильность атомов».
Вернемся сейчас вновь к дилемме стойкости Солнечной системы. Мы сейчас лицезреем, что эта неувязка быть может решена совсем в иной плоскости, и конкретно так ее пробовал решить Четаев [8]. Он высказал идея о том, что «устойчивость, явление принципно общее, как-то обязана, по-видимому, проявляться в главных законах природы». Поиск таковых законов привел его к квантовой механике и к уравнению Шредингера. Но долголетняя работа в этом направлении, не считая выражения догадки о квантовании Солнечной системы, ни к чему не привела. И это естественно, потому что и сама квантовая механика причинно не обусловлена, а «изготовлена» только «угадыванием уравнений». Не считая того, Четаев не отважился разорвать с неизменной Планка, указав на то, что эта неизменная работает лишь в электромагнитном содействии, в то время как в гравитации должны работать остальные неизменные. Ведь никто не употребляет гравитационную постоянную из закона глобального тяготения в законе Кулона!
Опосля беды Четаева Молчанов [9] выдвинул идею о том, что «эволюционно зрелые колебательные системы безизбежно резонансны, а их строение задается (подобно квантовым системам) набором целых чисел». Но мысль о резонансности является отступлением вспять по отношению к квантованию Четаева. Ведь в квантовой механике и один электрон в атоме водорода подчинен законам квантования. Как следует, законы квантования зависят от наиболее базовых обстоятельств снутри самой механики движения. И такие предпосылки лежат на поверхности: резонанс колебаний, наложенных на одно тело – в механике распространенное явление. Таковым образом, не резонансность, а резонанс должен являться разгадкой квантовой механики.
Опосля возникновения формулы Тициуса – Боде сотки исследователей пробовали сделать лучше этот закон, или отыскать собственный – из суждений причинного нрава, но даже самые известные из их – Шмидта [10] и Фисенкова [11] – не могут считаться формулами квантования, потому что номер планетки заходит в их только косвенно. Нужно особо отметить значимость формулы Фисенкова, так как в нее входят массы планет. Для нас это весьма принципиально по последующей причине: массы планет могут показаться в формуле квантования лишь в случае, если в ней находится соотношение для длин волн де Бройля, потому что при использовании лишь второго закона Ньютона для расчета черт орбит масса планетки не учитывается.
Но нужно сейчас сказать читателю, что новейшие законы механики уже были открыты. Это – законы запаздывания потенциала (гравиодинамика). В чем их сущность? Оказывается, при осмыслении законов взаимодействия, их устройств и передачи потенциала взаимодействия на расстояние, исследователь безизбежно должен придти к понятию скорости взаимодействия. Если скорость взаимодействия конечна, а это вправду так, то при движении взаимодействующих тел потенциал начинает отставать от передвигающегося тела и законы динамики Галилея – Ньютона начинают искажаться. О том, как они искажаются, и молвят законы запаздывания потенциала Гаусса [12], Вебера [13] и Клаузиуса [14] – для электромагнитного взаимодействия и законГербера [15] – для гравитации. Сейчас весьма тяжело осознать, почему ученый мир планетки до сего времени не сообразил значимость этих открытий, но я думаю, что это соединено с появлением теории относительности и борьбой вокруг нее.
О том, по каким причинам возникла теория относительности, почему она в неком смысле смогла подменить теорию запаздывающего потенциала и почему она не может считаться верной, я писал в статье «Общего принципа относительности не существует».
Исследуя запаздывание потенциала к передвигающимся телам, я нашел, что запаздывание происходит неравномерно, в итоге что тело подвержено продольным колебаниям (см. статью «Сияние и бедность» квантовой механики»). Таковым образом, запаздывание потенциала приводит к двум базовым последствиям: 1) к уменьшению силы взаимодействия от скорости и 2) к продольным колебаниям передвигающихся тел, имеющих формулу вида де Бройля для длин волн, что значит выход к квантовой механике для хоть какого взаимодействия, в том числе и для гравитации.
Как следует, устойчивое движение на орбите – явление принципно общее для хоть какого взаимодействия и, поэтому, непременно квантованное. Но при выводе формулы для длины продольных колебаний (вида де Бройля) выяснилось, что неизменная квантования сложным образом (через законвзаимодействия) зависит от массы тела. Потому что в электромагнитном содействии масса электронов на орбите постоянна, остается постоянной и неизменная Планка.
Проверка отысканной зависимости для квантования Солнечной системы показала последующее: в первом приближении без воздействия масс планет теоретическая кривая квантования (парабола) близка к наблюдаемой. Но выявление воздействия массы на изменение коэффициента пропорциональности оказалось очень сложным и находится в стадии поиска.
Нахождение закона квантования планетных расстояний прольет свет и на космогонию: прояснится механизм образования и эволюции планетных систем.
Перечень литературы
А. Пуанкаре. Избранные труды в 3-х томах, т. 1, Небесная механика. Пер. с франц., Наука, М., 1971.
А.М. Ляпунов. Собр. соч. Изд-во АН СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — задачки о стойкости движения в случайных гамильтоновых системах при наличии повсевременно работающих возмущений. В кн. В.Г.Демина «Судьба галлактики». Наука, М., 1969, стр. 209…240.
И.Э. Боде. законпланетных расстояний, установленный И.Д.Тициусом. 1772. Пер. с нем. в кн. Р.Курт. «Анализ размерностей в астрофизике». Пер. с англ., мир, М., 1975, стр. 196.
М. Борн. Атомная физика. Пер. с нем. Наука, М., 1981.
Н.Г. Четаев. Устойчивость движения. работы по аналитической механике. Изд-во АН СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — системы. В кн. В.Г.Демина «Судьба галлактики». Наука, М., 1969.
О.Ю. Шмидт. Четыре лекции о теории происхождения Земли. Изд-во АН СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — общество, Геттинген, 1867. Пер. с нем. в кн. Н.Т. Роузвер. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. Пер. с англ., мир, М., 1985, стр. 145.
W. Weber. Werke, Vol. 4, 247…299, Springer, Berlin, 1894. Пер. с нем. в кн. Н.Т.Роузвер. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. Пер. с англ., мир, М., 1985, стр. 140…144.
Р. Клаузиус. Ableitung eines neuen electrodynamischen Grundgesetzes. J. Reine angew. Math., 82, 85…130, 1877. Пер. с нем. в кн. Н.Т.Роузвер. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. Пер. с англ., мир, М., 1985, стр. 146.
П. Гербер. Пространственное и временное распространение гравитации. Z. Math. Phys., 43, p. 93…104, 1898. Пер. с нем. в кн. Н.Т.Роузвер. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. Пер. с англ., мир, М., 1985, стр. 168…176.
]]>