Модель механики Ньютона – это модель точечного тела в инерциальной системе отсчета. В реальности и точечное тело, и инерциальную систему отсчета найти трудно, практически невозможно. Как с помощью законов Ньютона описывать протяженные тела в неинерциальных системах отсчета? Законы Ньютона в этом случае выполняться не будут, а для того, чтобы мы могли применять законы Ньютона в этом случае, мы должны вводить фиктивные силы инерции и центр инерции тела. Иными словами, для того, чтобы для протяженных тел в неинерциальных системах отсчета оставаться в рамках модели Ньютона, мы должны дополнить законы Ньютона фиктивными понятиями силы инерции и центра масс. Это воображаемые физические величины, необходимые только для того, чтобы оставаться в рамках модели Ньютона. Отказ от модели Ньютона и ввода фиктивных величин ведет за собой значительное усложнение описания динамики механических систем. Второй закон Ньютона и все основные уравнения классической механики – это дифференциальные уравнения второго порядка. Их дополняют уравнения фиктивных величин, например фиктивных сил, или уравнение для центра тяжести. Получаются системы уравнений. Вместо этой системы уравнений можно записать одно уравнение, но порядок такого уравнения будет выше второго. Существует ли описание динамики тел уравнениями высшего порядка? Да, но это уже не механика Ньютона. Зато при этом нет необходимости ввода фиктивных физических величин, значения которых мы знаем косвенно, из вычислений, с помощью измеренных в экспериментах наблюдаемых физических величин. Мы будем называть фиктивными величинами величины воображаемые. Пример кинематических характеристик высшего порядка – гармонические колебания. Для этого случая существует бесконечный ряд высших производных. Пример описания динамики тела дифференциальными уравнениями высшего порядка – гармонические колебания в ускоренной системе отсчета. Пример системы отсчета со свободным наблюдаемым телом, имеющим дополнительные кинематические характеристики в виде высших производных, – свободное тело в колеблющейся системе отсчета, а также в стохастической системе отсчета – системе отсчета, совершающей стохастические колебания. В квантовой механике такого рода косвенной фиктивной физической величиной является волновая функция. Она непосредственно в эксперименте не измеряется, но мы можем с ее помощью рассчитать значение наблюдаемых в эксперименте величин. В аксиоматике квантовой механики есть постулат о соответствии физического состояния наблюдаемой физической величины волновой функции. А соответствует волновая функция одной или многим частицам – вопрос пока еще не решенный. Также не ясно, насколько полно описывает волновая функция микрообъекты. Если квантовая механика неполна, можно ли дополнить квантово-механическое описание скрытыми параметрами? Вообще говоря, любая теория неполна и ей требуется дополнение (это процесс бесконечный), а что такое скрытые параметры и какова их физическая интерпретация, сегодня неизвестно. Уравнение, описывающее динамику тела в стохастической системе отсчета Высшие производные могут быть нелокальными скрытыми переменными, если они описывают ускорение и его производные кинематические параметры неинерциальной системы отсчета. Тогда во всех точках неинерциальной системы отсчета эти кинематические параметры будут одинаковыми. Если инерциальные системы отсчета – это такие, в которых выполняются законы Ньютона без введения фиктивных сил инерции, то неинерциальными являются такие, которые имеют ускорение или его производные относительно инерциальных. Камалов Тимур Фянович Заведующий кафедрой информационных технологий и математики Российского университета кооперации. Автор более 50 публикаций в престижных физических журналах, в том числе: Physical Review, International Journal of Theoretical Physics, Journal of Physics и др.
Область научных интересов — теоретическая физика, включая квантовую механику, квантовую информатику, классическую механику, общую теорию относительности. В 2004 г. организовал общемосковский "Открытый семинар по теоретической физике", руководителем которого является по настоящее время. Лучшие доклады семинара публикуются в "Сборнике трудов семинара" под его редакцией. Организовал, являясь сопредседателем или председателем оргкомитета, четыре Международные конференции по теоретической физике "Теоретическая физика и ее приложения": I (2011 г., МГОУ), II (2012 г., МГОУ), III (2013 г., МФТИ), IV (2015 г., МПГУ). Труды конференций, опубликованные под его редакцией, доступны онлайн на www.TheorPhys.org. |