Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Рецензии ЗА

2012. Коган И.Ш., "Энергодинамика А.И. Вейника и её вклад в метрологию".

Энергодинамика А.И. Вейника и её вклад в метрологию.

Коган И.Ш.

Рукопись, 23 мая 2012 года.
http://physicalsystems.narod.ru/index02.09.html

        Имя А.И. Вейника уже полвека вызывает самые различные комментарии и отзывы со стороны людей науки, и об этом будет подробнее рассказано в конце этой страницы. В большом количестве его научных идей много такого, что не воспринимается многими современной учеными. Однако, когда читаешь отрицательные и даже осмеивающие А.И. Вейника отзывы, возникает ощущение, что его критики выискивают и цитируют только неудачные его высказывания, к тому же, вырванные из контекста, не замечая или не желая замечать чрезвычайно ценные научные идеи, ряд из которых подтвержден экспериментально.
        Далее мы выскажем свое мнение относительно того, какое влияние оказали идеи А.И. Вейника на решение рассматриваемой на данном сайте проблемы обобщения и систематизации физических величин.

        А.И. Вейник − основатель энергодинамики.

        А.И. Вейник разработал в трудах 1956 – 1968 г.г. теорию, названную им "Общей теорией" и опубликованную в завершенном виде в монографии "Термодинамика" (1968). В этой теории А.И. Вейник показывает, что многие основные законы классической физики являются частными случаями предложенного им основного постулата, состоящего, в свою очередь, из пяти постулатов.
        Полвека исследований различных ученых в области систематизации физических закономерностей и физических величин, как правило, не знакомых с трудами А.И. Вейника, показали, что они приходят к тем же результатам, к которым пришел А.Вейник, и это обстоятельство служит косвенным доказательством верности его теории. С точки зрения систематизации физических величин наиболее важно то, что его "Общая теория" дает теоретическое обоснование идеи о существовании обобщенного закона состояния, базирующегося на законе сохранения энергии в его наиболее общей форме записи.
        Поэтому А.И. Вейник предложил всю совокупность наук, базирующихся на применении закона сохранения энергии, назвать энергодинамикой. Он высказал мнение о том, что физика, химия, биология и другие естественные науки являются составными частями энергодинамики.
        Именно А.И. Вейник четко обозначил наличие многоуровневости в физике, о чем заговорили в полный голос лишь в конце ХХ века. Он, в частности, ввел классификацию систем по признаку уровня, на котором они исследуются, рассматривая отдельно поведение систем в субмикромире, микромире, макромире и субмакромире.
        А.И. Вейник создал учение о существовании элементарных форм движения, понятие о которых положено в основу его "Общей теории". Процитируем главный постулат этой теории: "Для каждой элементарной формы движения материи существует (и может быть найден) характерный параметр (выделено нами, И.К.), который с качественной и количественной стороны однозначно определяет эту форму движения, а, следовательно, и все (макроскопические и микроскопические) свойства (состояния) материи в той мере, в какой они связаны с этой формой движения". Этот параметр назван А.И. Вейником обобщенным зарядом с указанием, что в науке его называют координатой состояния.
        Интересно, что этот главный постулат является, по сути дела, распространением на все разделы физики принципа виртуальной работы в механике, сформулированным без доказательства швейцарским механиком Д. Бернулли в начале XVIII века, а затем четко изложенным и доказанным в 1788 г. французским физиком Ж. Лагранжем. К слову, этот принцип и до сих пор успешно применяют для практических расчетов в механике. А первым распространил этот принцип на немеханические формы движения в 1838-1842 г.г. русский физик М.В. Остроградский. Только в этом принципе не говорится о формах движения.
        А.И. Вейник высказал утверждение, что число форм движения в произвольно взятой физической системе неограниченно. А если оно и ограничивается, то только априорно. Количество форм движения в системе равно количеству внутренних степеней свободы системы.
        С точки зрения метрологии особенное значение имеет то, что основной физической величиной в "Общей теории" А.И. Вейника является энергия. Это мнение высказывал еще в начале ХХ века французский физик А. Пуанкаре. Тогда же единица энергии заменила единицу массы в естественной системе единиц М. Планка. А.И. Вейник же всю свою "Общую теорию" построил на этом. И этот шаг в решении проблемы обобщения и систематизации физических величин оказался революционным, предсказавшим, в том числе, и последующие варианты решения проблемы другими авторами.

        Основа систематизации – закон сохранения энергии.

        В основу систематизации форм движения А.И. Вейник положил закон сохранения энергии, математическая запись которого была сделана им в виде уравнения, названного им калорическим уравнением состояния (приводится в символике автора)

dU = ∑i (∂U/∂Ei )EindEi ,         ( 1 )

где dU – элементарное приращение внутренней энергии системы;
∂Ei – элементарное приращение заряда i-ой формы движения;
i – количество форм движения, в которых происходят приращения заряда при изменении внутренней энергии системы.
Ein в виде нижнего индекса означает неизменность (инвариантность) зарядов остальных форм движения при приращениях в i-ой форме движения.
        У А.И. Вейника ∂U/∂Ei является производной физической величиной, зависящей от приращения заряда (аналогами этой величины служат сила и вращающий момент в механике, напряжение в электродинамике). Это очень важный шаг, отрицающий одну из основ теории физических аналогий, согласно которой допускается, что частная производная ∂U/∂Ei может быть одним из вариантов основной физической величины. Наконец, и это тоже очень важно, закон сохранения энергии у А.И. Вейника связывает между собой приращения физических величин, а не их абсолютные значения.
        Если иметь в виду, что заряд А.И. Вейника аналогичен обобщенной координате состояния Ж. Лагранжа, то получается, что "Общая теория" А.И. Вейника, по сути дела, подтвердила распространение принципа виртуальной работы на любую форму движения в любом разделе физики.

        А.И. Вейник возродил тепловую форму движения.

        А.И. Вейник ввел понятие "термический заряд", благодаря чему стало возможным включить в процесс систематизации физических величин тепловую форму движения и отказаться от терминологии, присущей теории теплорода. Это позволило модифицировать закон теплопроводности Фурье, предложить изменение единиц измерений теплоёмкости, термического сопротивления и показать на многочисленных примерах, что все эти нововведения приводят к естественной и понятной трактовке целого ряда явлений в термодинамике. А.И. Вейник резко выступил против той роли, какую играет в современной термодинамике понятие "энтропия", что, по его мнению, тормозит развитие не только термодинамики, но и всей физики.
        А.И. Вейник отделил упорядоченную тепловую форму движения, являющуюся такой же элементарной формой движения, как и все прочие (механическая, гидравлическая, электрическая и т.д.), от неупорядоченной тепловой формы движения диссипации, в которую переходят все формы движения в реальных необратимых процессах вследствие наличия сопротивления трения.

        Трудная судьба А.И. Вейника и его идей.

        Трудно даже перечислить то количество новых плодотворных идей, которые предложил внести этот ученый в современную физику и которые еще ждут своего признания и использования. К сожалению, по поводу оригинальных работ А.Вейника в СССР с 1969 по 1983 г.г. велась оживленная дискуссия, но примерно в том же стиле, в каком она велась в тот же период в советской науке вокруг генетики и кибернетики. Это была скорее не дискуссия, а травля ученого. На основании вырванных из контекста цитат, никак не увязанных с предыдущими идеями автора, к А.И. Вейнику надолго приклеили ярлык лжеученого. Например, М.В. Волькенштейн (1975) приводит цитату из первой страницы введения в книге А.И. Вейника (1968), как бы не замечая последующие пять страниц, на которых всё разъясняется.
        Подобное прочтение привело к остракизму по отношению к А.И. Вейнику со стороны официальных академических кругов примерно на 15 лет, в течение которых он практически не имел возможности публиковать свои научные труды, а точнее, публиковался в Самиздате. К тем же трудам, что уже были опубликованы, доступ был закрыт для массового читателя, его книги осели в запасниках библиотек, и даже были случаи их публичного сожжения. И это оказалось одной из причин того, что сейчас появляются новые исследования, авторы которых высказывают идеи, аналогичные идеям А.И. Вейника, но не ссылаются на него, поскольку попросту ничего о них не знают. А те, кто знает, не всегда бывают объективны. Например, В.А. Эткин (2008) указывает, что для теории А.И. Вейника "характерен отказ от чисто термодинамического (основанного только на опытных фактах и их следствиях) построения теории необратимых процессов, что лишает эту теорию основного достоинства классического термодинамического метода - непреложной справедливости его следствий“. Однако, в работах А.И. Вейника описаны результаты многочисленных экспериментов, подтверждающих его теорию и никем не опровергнутых.
        За последние 20 лет появилось много статей, осуждающих и поддерживающих многочисленные идеи этого безусловно выдающегося ученого, с которыми можно ознакомиться на сайте http://www.veinik.ru/. И этот факт подтверждает значимость его творчества.

        Отмечаемые недостатки идей А.И. Вейника.

        В работах А.И. Вейника действительно много необычных высказываний и спорных моментов, особенно в тех, которые появились в последние годы его жизни (конец ХХ века). Много споров вызывает его идея о том, что время становится у него координатой состояния в введенной им хрональной форме движения. Переход А.И. Вейника в религию и его активность на этом поприще плохо вяжутся у многих с образом ученого-физика.
        Монографии А.И. Вейника при всей логической стройности его "Общей теории" не обладают той высокой степенью наглядности и доступности, которая характерна, например, для монографий одного из создателей и популяризатора теории физических аналогий Г. Ольсона, особенно для людей, воспитанных на иных традициях. Да и название его основной монографии "Термодинамика", возможно, ограничило круг интересующихся специалистами по термодинамике, хотя речь в монографии шла обо всей физике и даже шире.

        О возможности применения идей А.И. Вейника в метрологии.

        Для применения "Общей теории" А.И. Вейника в метрологии с целью систематизации физических величин его калорическое уравнение должно быть дополнено обобщенным уравнением динамики. Такое дополнение привело И.Ш. Когана (1998) и Д.С. Ермолаева (2004) к созданию систем физических величин, независимых от существующих систем единиц.
        Для метрологии важно раздельно систематизировать две такие важные, но разные модели, как физическая система и физическое поле. Физическое поле характеризуется зарядом, а физическая система характеризуется координатой состояния. Поэтому такие понятия, как координата состояния и заряд, не являются синонимами. А у А.И. Вейника понятие "заряд" применяется и для характеристики физической системы.
        Методологически неверно ставить на первый план форму движения, а на второй − координату состояния, ибо именно выбор координаты состояния определяет форму движения, а не наоборот.
        Приходилось также слышать, что признание А.И. Вейником энергии в качестве одной из основных физических величин непрактично, так как невозможно создать измерительный эталон единицы энергии. Но при систематизации физических величин нет необходимости опираться на измерительные эталоны, они необходимы для практического применения систем единиц.
        При унификации единиц измерений не обязательно единице энергии фигурировать в качестве единицы основной физической величины. А вот при систематизации физических величин энергия должна быть принята в качестве основной физической величины, что и подтвердилось впоследствии в работах И.Ш. Когана (1993, 1998), Д.С Конторова (1999) и Д.С. Ермолаева (2004).
        Безусловно революционной с точки зрения метрологии является модификация А.И Вейником закона Фурье в теории теплопередачи. Она позволила заново пересмотреть всю метрологию тепловой формы движения (И.Ш. Коган, 1998, 2012, Д.С. Ермолаев, 2004). Было бы справедливо, если бы единицу теплового заряда, введенного в термодинамику А.И. Вейником, назвали бы со временем его именем.

        Выводы.

        Отмечаемые недостатки теории А.И. Вейника не должны мешать осмыслению многих его оригинальных научных идей. Приведенные различными авторами недостатки в работах А.И. Вейника (недостатки, разумеется, по мнению этих авторов) не должны являться поводом для того, чтобы "вместе с водой выплескивать из ванны ребенка". Не вдаваясь в подробности, автор данного сайта считает, что многие идеи А.И. Вейника, и, особенно, идеи, помогающие решить проблему обобщения и систематизации физических величин, просто опередили свое время.
        С точки зрения решения этой проблемы главной заслугой А.И. Вейника является то, что он показал вариант обобщения определяющих уравнений физики. Размерности же физических величин вытекают из их определяющих уравнений. Поэтому "Общая теория" А.И. Вейника стала одним из главных научных обоснований для решения проблемы обобщения и систематизации физических величин.
        Именно А.И. Вейник привел убедительные доказательства того, что методы, положенные им в основу систематизации определяющих уравнений физики, имеют под собой глубокие общенаучные основы, что они не только формализуют законы материального мира, но могут дать и весомый выход на практику. Последнее, к слову, было доказано им и его учениками путем проведения многочисленных экспериментов, не опровергаемых, к слову, его критиками.

        Литература.
 
1.Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.
2. Волькенштейн М.В., 1975, Трактат о лженауке. – "Химия и жизнь", 10.
3. Ермолаев Д.С., 2004, Обобщенные законы физики применительно к теплофизике. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7442.html
4. Коган И.Ш., 1993, Основы техники. Киров, КГПИ, 231 с.
5. Коган И.Ш., 1998, О возможном принципе систематизации физических величин. – "Законодательная и прикладная метрология", 5, с.с. 30-43.
6. Коган И.Ш., 2012, Метрология тепловой формы движения. – "Законодательная и прикладная метрология", 2, с.с. 45-53.
7. Конторов Д.С., Михайлов Н.В., Саврасов Ю.С., 1999, Основы физической экономики. (Физические аналогии и модели в экономике.) – М.: Радио и связь, 184 с.
8. Эткин В.А., 2006, Энергия и анергия. – http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a/energijaianergija.shmtl.
9. Эткин В.А., 2008, Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). – СПб.: Наука, 409 с.