В рамках этого относительного закона сохранения мировоззренческую позицию классической механики устанавливает принцип нулевой работы для консервативной силы, сущность которого заключается в том, что сумма работ, посредством которых происходит передача механической энергии от одного тела к другому по замкнутому пути, равна нулю. С позиции опыта это означает, что КПД такого идеального механического устройства, в котором передается механическая энергии от одних тел к другим (например, при соударениях) должен быть равен 100%. Стоит ли поэтому удивляться тому, что и в наши дни все еще встречаются изобретатели perpetuum mobile I. Ведь их активность мотивируется законом сохранения именно механической энергии (или законом сохранения импульса в дифференциальной транскрипции), согласно которому сумма кинетических энергий до и после взаимодействия остается постоянной, а в качестве наглядного примера такого взаимодействия обыкновенно приводится столкновение двух бильярдных шаров.
Да что там изобретатели вечных двигателей? Теоретическая физика новейшего времени стоит на положении: закон сохранения импульса – «нерушимый закон Природы» (см., например, Дж. Орир. Популярная физика М., 1964. С. 63). На самом же деле единственным нерушимым законом Природы является закон сохранения и превращения энергии, согласно которому: 1) в любом взаимодействии происходит превращение одного вида энергии в другой; 2) скалярная сумма работ, под знаком которых происходит это превращение, всегда равна нулю. Второе положение свидетельствует о том, что работа в физике играет роль конвертора, констатирующего переход одного относительного вида энергии в другой, но сама работа при этом не является видом энергии. Поэтому словосочетания типа: «выполненная работа», «затраченная работа», «полезная работа» - тривиальные аксюмороны. (Хрестоматийный образец литературного аксюморона — «роща поет», а на самом деле – поют в роще птички.).
Несмотря на то, что в процессе любого взаимодействия ( механическое взаимодействие — не исключение), энергия всегда переходит из одного вида в другие (таких превращений может быть несколько) и потому баланс по одному виду энергии в данном процессе никогда не соблюдается, но полная энергия мира как скалярная величина остается постоянной. В связи с этим говорят о необратимости любого процесса, измеряемого, например, в термодинамике энтропией. Что же касается механической энергии, то в учебниках физики можно прочесть следующую дифференциальную формулировку закона сохранения механической энергии: в отсутствие внешних сил сумма импульсов двух частиц при столкновении остается неизменной. Отсюда и создалось в современной физике предубеждение: тепловые процессы — особые процессы в Природе, идущие в направлении увеличения энтропии, а механические - качественно другие, поскольку последние принципу необратимости не подвластны. И хотя абсурдность такого положения с позиции здравого смысла очевидна, теоретические физики, тем не менее, от своих заблуждений отказываться пока не намерены. Скорее наоборот. Они все настойчивее дурачат правительства экономически развитых государств, призывая их финансировать строительство все более мощных коллайдеров, чтобы еще раз доказать (однако, кому?) нерушимость закона сохранения импульса. Ведь именно по формуле закона сохранения импульса (правда, с релятивистскими извращенными добавками), они строят так называемую стандартную модель (СМ) мироздания, в которой якобы «обитает» и бозон Хиггса, между прочим.
Формально закон сохранения импульса записывается так. Пусть сталкиваются две частицы массами
где
Итак, сначала утверждается тезис: импульс при столкновении двух тел сохраняется в отсутствии внешних сил, но ускорение, которое всегда имеет место (сначала отрицательное, ибо тела при соударении замедляются вплоть до относительного покоя, а затем — положительное, которое и разгоняет их до скоростей
Механическая энергия — всего лишь один из видов энергии (или относительная форма энергии), который в процессе передачи от одного тела к другому, частично, а порой и полностью, рассеивается в форме различных видов излучений (теплоты, света, шума и пр.) в окружающую среду. Именно поэтому-то и невозможен вечный двигатель первого рода, предполагающий вечное воспроизводство однажды запущенного механического движения. В реальности возможны только некоторые технологические приближения к этой идее, которые достигаются в реальных машинах путем увеличения их КПД посредством улучшенных свойств материалов, смазки, теплопередачи и пр. При этом предел КПД – 50%, но вовсе не 100%, как это утверждается в учебниках физики как для школьников, так и для студентов.
Простейший двигатель – пушка, имеет КПД по преобразованию химической энергии сгорания пороха в движение ядра - меньше 50 %. Остальные меньше примерно 50% получает в свое распоряжение дуло пушки, которое откатывается в противоположную сторону от полета ядра. Суммарная же работа этого преобразователя всегда равна нулю, поскольку эти работы равны по величине, но силы имеют противоположные знаки.
Предвижу умный и своевременный вопрос участников уважаемого форума: на каком основании складываются работы, отнесенные к двум различным телам (в данном случае к ядру и дулу пушки)? Да потому, что работа – скаляр. Это только с операциями над векторами (сложение, вычитание, умножение на число) следует обращаться весьма деликатно. А именно: операции над векторами позволительны тогда и только тогда, когда они приложены к одной и той же точке пространства и в одно и то же время. Вспомните, коллеги, принцип суперпозиции. Что же касается скалярных величин, то они позволяют все операции над собой безотносительно к пространству и времени, ибо скаляр – это аддитивная зеркальная функция Природы. Простейший пример – числовая ось. Мы только потому вправе придумывать любое положительное число, состоящее из потенциально бесконечной композиции единиц, так как этому положительному числу противостоит равное ему по величине отрицательное число, состоящее из зеркально симметричной композиции такого же числа отрицательных единиц, сумма которых равна нулю. Основная (или Зеркальная) симметрия Природы не имеет исключений!
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать