<<
>>

2. ПРОБЛЕМА ИДЕАЛЬНЫХ И РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ

Отказ от слишком самонадеянной веры в способность человеческого разума постигнуть сущность вещей и адекватно выражать ее в осмысленных понятиях оставил сущность вещей непроницаемым объектом (ноуменом) для объективного метода исследований. Модельный подход, основанный на упрощенной замене реального тела или процесса его моделью или идеальным телом, применимым на интересующего ученого области действия, неожиданно получил широкое распространение и привел к появлению законов, гипотез, теорий. Взятые из головы математические модели, оказалось, удивительно хорошо описывают внешний мир и позволяют иногда получать результаты, обладающие предсказательной силой.
Но с другой стороны, недостаток модельного подхода — существование неразрешимой проблемы идеальных тел и реальных тел. Любые научные теории, гипотезы (квантовая механика в том числе) основаны на модельных представлениях и идеальных телах. Сущность проблемы идеальных и реальных тел можно проиллюстрировать на примере модели идеального кристалла. Одна из самых распространенных в физике моделей — идеальный бесконечный или конечный кристалл, такое приближение наиболее часто используется в качестве модели твердого тела. Решение задачи о разрушении такого тела хорошо иллюстрирует то, что представление о твердом теле как однородном кристалле является всего лишь моделью, имеет ограниченную область применения, и распространение модели за область применения ведет к результату полностью противоположному опыту и экспериментам. Разрушение такого твердого тела — разрыв межмолекулярных или межатомных связей. При любом внешнем воздействии происходил бы отрыв пограничных атомов при превышении энергии воздействия энергии связи, т.е. происходило бы испарение материала до полного разложения на атомы или молекулы. Если сдавливать или разрывать такой кристалл, получим расплав при сдавливании и отдельные оторванные атомы при разрыве. В таком теле никогда бы не смогла образоваться трещина. Невозможно было бы механически разрезать тело на две или более частей. Традиционные уравнения, использующиеся для описания процессов разрушения (упругости и превышение напряжений и деформаций их критического значения), были бы неприменимы, т.к. в идеальном сплошном кристалле все однородно и разрушение сначала произойдет на границе (т.к. энергия связи ниже у крайнего атома) и будет иметь всегда пограничный механизм. Однако на опыте разрушение реальных твердых тел происходит через трещинообразование, не имеет пограничного характера и не приводит к его испарению. Приведенный пример говорит нам о том, что представление о твердом теле как идеальном кристалле является только моделью, как любая модель имеет свою ограниченную область применения. Использование модели вне ее области применения приводит к результатам противоположным опыту и экспериментальным данным. Каким же образом и за счет каких законов достигается непротиворечивое соответствие идеальных модельных теоретических посылок с экспериментальными результатами, полученными при работе с реальными телами нашего мира? В работе свящ. Кирилла Копейкина «Во свете Твоем узрим Свет»6 показано, что такое соот- вествие достигается благодаря действию философского принципа или закона соустроенности человека и мира, созданных единым Творцом. В практическом применении к примеру разрушения твердых тел для объяснения природы и законов реального разрушения принято дополнять модель идеального кристалла присутствием дислокаций, флуктуаций, неоднородностей, микротрещин, внутренних деформаций и напряжений, которые и ответственны за реальное разрушение.
Наличие в реальных телах таких дефектов совершенно не следует из знаменитого курса теоретической физики Ландау и Лившица и неясно, какие законы физики их формируют и обеспечивают их существование. Наоборот, существующие силы, гравитационные и электромагнитные, не могут формировать дефекты, т.к. они зависят от R"2 — расстояния между атомами, т — массы атома и е — количества общих электронов. В твердом теле силы, действующие на каждый атом, равны и объемы, которые занимают атомы, должны быть пропорциональны силам, а это значит однородными и без дефектов, флуктуаций и пр. Из-за отсутствия сил, которые формируют блоки и дефекты, использование модели идеального кристалла принято как базовое в теориях разрушения. Однако единой математически количественной оценки влияния дислокаций, микротрещин и прочих упомянутых факторов на разрушение не существует. Просто экспериментально измеряется величина параметра (например, прочности) тела, и ее значение применяется в дальнейшем для расчета и решения задач о разрушении. Такой подход позволяет теориям, не вступая в противоречия с основами физики, объяснять экспериментально регистрируемые результаты — наличием микротрещин и дислокаций в реальных телах. Но далеко не для всех процессов даже в реальных твердых телах возможно использование модели идеального кристалла. Для реального блочного строения твердых тел, возникновения и распространения трещин7, отсутствия кристаллизации (в понятии твердых кристаллов) и возможности наличия только «жидких» кристаллов при использовании кинетической теории в расчетах на компьютере, эффекта памяти металлов8 не удается создать хорошую теорию за более чем 70-летнее существование модели идеального кристалла, а в некоторых случаях не представляется возможным в принципе на базе такой модели. В такой ситуации принято комментировать отсутствие теории физической сложностью процесса и перспективой получения теории в будущем. В трудах теоретиков твердого тела такие проблемы просто не упоминаются. Честные экспериментаторы, иллюстрируя проблему реальных и идеальных тел, доверяя своим опытам более, чем существующим теориям, медленно создают новые идейные представления. В частности, для земных горных пород такие представления были высказаны академиком М.А. Садовским в начале 80-х годов. Согласно этим представлениям, земные породы представляют собой структуры, состоящие из иерархии блоков мозаики, зерен, блоков карьера, тектонических плит. В его работе9 опубликовано большое количество экспериментальных результатов, подтверждающих такую точку зрения. Кроме того, с распространением компьютеров и широком использовании рентгеновских методов изучения строения минералов и металлов10 стало ясно, что в любом теле существуют блоки порядка 100-1000 атомов или 0,1-10 микрон, внутри которых достаточно хороший структурный порядок. Между блока* ми в межблочном пространстве порядок относительный. Вопрос о силах, создающих такие блоки, и природе таких сил не имеет ответа с точки зрения современной физики. Вопрос: как классифицировать состояние межблочного пространства и объема, занятого потенциальными трещинами? Кристаллический порядок в них относительный, энергия и объем приходящийся на 1 атом выше, чем в кристалле. Рядом в равно-, весии находятся кристаллы размером порядка 1000 межатомных расстояний. Что находится в объеме микротрещины — вакуум, жидкость, газ? Какие уравнения описывают такое равновесие? Заданные вопросы не имеют на сегодняшний день достойных теоретических обоснований. Постоянный конфликт экспериментаторов и теоретиков в науке, таким образом, можно сказать, формирует новые научные представления и является для честных ученых источником получения нового научного знания. Оказывается, некоторые следствия проблемы идеальных и реальных тел служат стимулом для развития научных представлений.
<< | >>
Источник: Таланцев Д., Головин С., Леонтьев К.Л., Тернер У.П. Библия и наука. 2006

Еще по теме 2. ПРОБЛЕМА ИДЕАЛЬНЫХ И РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ:

  1. Происхождение тел КАК “ИДЕАЛЬНЫЙ ШТОРМ”
  2. Реальная и идеальная женщина
  3. ПРОБЛЕМА ИДЕАЛЬНОГО
  4. htm - glava17 Проблема новой социальной педагогики [Нечто утопическое, но могущее быть реальным, быть может, бесполезное, но наводящее на размышления]
  5. СЕМЬ ТЕЛ ЧЕЛОВЕКА. ТЕЛА, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ДУШИ
  6. Алгоритм оказания помощи пострадавшим в случаях попадания инородных тел в дыхательные пути
  7. Социальная идеальность
  8. 97. Что такое идеальное?
  9. 3. Идеальность, инфы и активность материи
  10. Упражнение 2. «Формирование идеальной модели»
  11. Понимание идеального мира
  12. Психика, сознание, идеальное
  13. Идеальный тип как логическая конструкция
  14. Идеальное измерение политики
  15. ИДЕАЛЬНЫЕ СУПРУГИ
  16. ИДЕАЛЬНЫЕ СУПРУГИ
  17. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ МАТЕРИИ; ПРИТЯЖЕНИЕ ТЕЛ И ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТ, ОБЪЯСНЕННЫЕ ИЗ ЭТИХ ПРИНЦИПОВ
  18. Образ идеального правителя.