Разделы: Физика
Размещена 28.08.2024.
Просмотров - 312

О физических величинах

Ваганов Виктор Михайлович

пенсионер

пенсионер

УДК 530.1

Введение

Начал писать под впечатлением от популярной книги Л.А. Сена «Единицы физических величин и их размерности»[1]. Возникла потребность серьёзно возразить и оспорить некоторые его утверждения.

Актуальность

Как известно, сама по себе материя не измерима, поэтому нет такой единицы измерения как единица материи, нет единиц измерения воды или стали. Всё, что мы, применительно к материи, измеряем, является свойствами материи, и эти измеримые свойства материи носят общее название физических величин (ФВ), для количественной оценки которых люди придумывают различные единицы измерения, выбор которых в общем произволен. Но, в физике до сих пор отсутствует чёткое однозначное определение физической величины [2], нет его и у Сены, так нет и критерия деления ФВ на основные и производные.

Научная новизна

Таким образом, ФВ требует точного однозначного физического определения, и ФВ необходимо определить следующим образом:

Физическая величина — это измеримое свойство материи.

Все физические величины делятся на основные и производные, но принцип их деления до сих не известен официальной науке. Так Л.А. Сена в книге "Единицы физических величин и их размерности" считает такое деление произвольным [1 стр. 16, §1.3.], но это категорически неверно, такое деление принципиально определяется их отношением к материи, в результате чего абсолютно объективно выделяются два разных класса ФВ:

- основные, которые являются неотъемлемыми свойствами непосредственно самой материи, т. е. её атрибутами, неизменными в любых взаимодействиях, поэтому они являются инвариантами всегда и во всей вселенной; и

- производные, которые являются свойствами не самой материи, а её изменчивых состояний, её движений и взаимодействий. Каждая производная ФВ однозначно связана с основными ФВ посредством производящей формулы, математически выражающей производную ФВ через основные ФВ.

Рассмотрим теперь ФВ в свете введённых определений, и ошибки существующей классификации, связанные с отсутствием учёта их различия по отношению к материи.

Основные физические величины

Основные ФВ являются атрибутами материи, т. е. отражают свойства непосредственно самой материи, и это заметил В.И. Ленин в работе "Материализм и эмпириокритицизм" [3], но этого до сих пор не видит официальная наука.

Таких ФВ всего шесть, это:

- Пространство — мера геометрических свойств материи;

- Время — мера движения материи;

- Масса — количественная мера материи;

- Электричество, электрический заряд — мера способности материи приводиться в движение силой электродвижущей, в отличие от механической силы, приводящей в движение массу;

- Электрическая ёмкость —мера способности диэлектрической материи электрически поляризоваться, посредством смещения связанных эл. зарядов противоположных знаков, под действием приложенной электродвижущей силы;

- Индуктивность — мера инерции движения электрического заряда.

Поскольку основные ФВ отражают свойства самой несотворимой и неуничтожимой материи, то они являются инвариантами в любых взаимодействиях, т. е. все эти свойства материи сохраняются и не подлежат никаким «преобразованиям».

Только эти перечисленные ФВ, ввиду своей инвариантности, позволяют, во первых, создавать хранимый и воспроизводимый материальный эталон единицы измерения каждой из этих ФВ, или принять за такой эталон инвариантные свойство природных объектов, например заряд и массу электрона в качестве эталонов единиц измерения электричества и массы, а длину волны в эфире и период колебаний излучения каких либо атомов разреженных сред, в качестве эталонов единиц измерения пространства и времени. А ёмкость и индуктивность в эталонном виде представлены удельной ёмкостью ε₀и удельной индуктивностью μ₀эфира, которые давно признаны мировыми константами. Во вторых, именно возможность создания материального эталона, позволяет производить измерения этих, и только этих, ФВ прямым сравнением измеряемой величины с эталоном единицы измерения данной величины.

Электрический ток, температура и сила света не являются основными ФВ, поскольку являются свойствами не самой материи, а её состояния. А число Авогадро, как мера количества вещества, вообще не является ФВ, эта величина имеет чисто химический смысл и значение. Т. е. всё это является ошибками в системе единиц СИ вследствие отсутствия чёткого определения терминов «физическая величина», «основная ФВ» и «производная ФВ».

Рассмотрим теперь более подробно некоторые ФВ и дадим им чёткое физическое, а не математическое, определение.

Основные физические величины:

Пространство — трёхмерная ФВ, мера геометрических свойств материи.

Пространственные измерения это соответственно измерения длин, площадей и объёмов. Для измерения длины есть одна единица измерения, в СИ это метр [м], а вот для измерения площадей можно пользоваться линейными и угловыми единицами измерения, например для параллелограмма и треугольника можно измерить две прилежащих стороны и угол между ними, а для треугольника также достаточно измерить длину одной стороны и прилежащие к ней углы. Для измерения же положения точки в пространстве можно измерить три её декартовы координаты, или два угла (азимут и угол места) и дальность в полярной системе координат. Таким образом, как линейные (м, м²,м³), так и угловые (рад, ср) единицы измерения являются единицами измерения одной ФВ — пространства.Отмечу, что непрерывное безграничное пространство вселенной является необходимым и достаточным доказательством существования непрерывной и безграничной материальной среды — эфира, геометрическим свойством которого оно и является.

Время —мера движения материи.

Основная общепринятая единица измерения времени секунда. Но тут как раз стоит обратить внимание, что вообще то единицы измерения можно выбирать произвольно. Так, для измерения времени существует наверное больше всего различных единиц измерения, удобных в различных ситуациях. В быту используют минуты (1 мин = 60 с), часы (1 час = 60 мин), сутки (1 сутки = 24 часа), недели (1 неделя = 7 суток), месяц и год 1 год = 365-366 дней). Историки пользуются годами, веками (1 век = 100 лет), и тысячелетиями.

Масса — мера количества материи.

Её ввёл Ньютон на основании многовековой практики отмеривания разнообразных веществ и предметов на рычажных весах, где на одной чаше весов помещалось эталонное количество вещества, выполняющего роль гирь, а на вторую помещалось такое количество любого измеряемого вещества, которое приводило весы в равновесие.

Т. е. в процедуре взвешивания полностью абстрагировались от всех свойств различных веществ, кроме количественной их меры, которую Ньютон и назвал массой [4]. Единицей измерения массы в СИ является килограмм, хотя англосаксы до сих пользуются своей единицей — фунтом. И тут также следует отметить, что поскольку количество материи является неотъемлемым её свойством, атрибутом материи, то все спекуляции о зависимости массы от скорости не соответствуют объективной реальности, так же как и «эквивалентность» массы и энергии — это две разных ФВ, одна основная, как свойство самой материи, а вторая лишь производная, как свойство материальной системы.

У материи есть ещё два свойства, которые однако, не являются физическими величинами, потому, что эти свойства неизмеримы, измеримы только силы взаимодействия, возникающие именно вследствие данных свойств материи, и эти силы пропорциональны количеству участвующей во взаимодействии материи, т. е. массе. Это свойства механической инерции и свойство гравитации. Поэтому масса является мерой не только количества материи, но также и мерой инерции вещества (но не мерой инерции движения электричества!) и мерой гравитации. Но никаких «инерционных» и «гравитационных» масс не существует и придумывать их не надо, есть лишь одна масса - это количественная мера материи, и по совместительству она же служит мерой механической инерции и гравитации.

Электричество, электрический заряд — это свойство материи приводиться в движение силой электродвижущей (ЭДС), в отличие от механической силы, приводящей в движение массу. Единицей измерения электричества в СИ является Кулон, а то, что в СИ основной ФВ назначено не электричество, а его движение = эл. ток, то это грубейшая ошибка, вызванная именно отсутствием чётких определений основной и производной ФВ.

Электрическая ёмкость — мера способности материи электрически поляризоваться, посредством смещения связанных эл. зарядов противоположных знаков под действием приложенной электродвижущей силы, что позволяет диэлектрикам накапливать электрическую энергию в потенциальном её виде CU²/2. Это свойство материи практически используется в электрических конденсаторах, и следует заметить, что в вещественных диэлектриках носители электрического заряда обладают и массой, с чем связано постоянное преобразование части электрической энергии в механическую, и обратно, что нарушает идеальность таких конденсаторов, ведёт к потерям электрической энергии.

Индуктивность — мера инерции движения электрического заряда, что позволяет системам движущихся зарядов электричества накапливать электрическую энергию в её кинетическом виде LI²/2. Данное свойство широко используется в индуктивных элементах импульсных преобразователей, в системах зажигания бензиновых двигателей и газовых плит. И оба эти электрические свойства широко используются для электрического моделирования механических систем, поскольку математически эквивалентны механическим массе и упругости.

Движение электричества, так же, как и движение массы, обладает свойством инерции, причём точно по тому же второму закону Ньютона, только с другими «участниками». Сравните сами, вот второй закон для механики: F_inert= - ma, здесь сила инерции F_inert пропорциональна массе и ускорению, и противодействует изменению движения массы.

А вот он же, для электродинамики: U_indukt= - Ldi/dt = - L dq/dt².

Видно, что мерой инерции электричества является не масса, а как указано выше - индуктивность, и сила инерции = ЭДС индукции, противодействует изменению движения электричества так же, как механическая сила инерции противодействует изменению движения массы.

Отсюда хорошо видно, что без инерционного противодействия изменению движения материи, никакие взаимодействия, описываемые третьим законом Ньютона, были бы просто невозможны ни в механодинамике, ни в электродинамике.

Из изложенного видно, что отказ релятивистов признать эфир, привёл к потере двух основных свойств материи, которые определяют всю электродинамику.

Производные физические величины:

Производные отражают свойства материи, определяемые её состоянием, что выражается в их изменчивости в зависимости от различных взаимодействий материи.

Это приводит к невозможности создать физический эталон единицы измерения любой производной ФВ, а значит делает невозможным и их измерение прямым сравнением с эталоном единицы измерения, Поэтому все измерения производных ФВ осуществляются только различными косвенными методами.

Поскольку все производные ФВ выражаются конечным образом через основные в виде производящей формулы, то измерение любой производной ФВ можно произвести посредством измерения всех основных ФВ, входящих в формулу, с дальнейшим вычислением по этой формуле значения измеряемой производной ФВ. Другим способом косвенного измерения является применение различных измерительных преобразователей, преобразующих измеряемую производную ФВ в одну из основных, например использование цилиндрической пружины в качестве преобразователя силы в своё пространственное удлинение, или пружины спиральной для преобразование силы в пространственный угловой поворот.

Правильные размерности некоторых физических величин

Размерности всех основных ФВ должны быть самостоятельными, т. е. не требовать выражения через размерности каких либо других ФВ, поэтому правильными будут:

Пространство – метр [м], [м²], [м³], [рад], [ср] потому, что это трёхмерная ФВ.

Время — секунда [с].

Масса — килограмм [кг].

Эл. заряд — Кулон [Кл].

Электроёмкость — Фарада [Ф].

Индуктивность — Генри [Гн]

А вот размерности всех производных ФВ должны иметь, кроме возможного собственного наименования, единственным образом представление через производящую формулу, содержащую умножения и деления основных ФВ, поэтому необходимы следующие исправления размерностей в СИ:

Электрический ток — производная ФВ, представляющая собой движение электричества. Её правильная размерность по производящей формуле должна быть: [А] = [Кл/с].

Электродвижущая сила (ЭДС) - вводится через закон индукции (= второй закон Ньютона для электродинамики), как сила инерционногопротиводействия изменению движения электричества: U = - L di/dt = - L dq/dt², и поэтому производящая формула ЭДС: [В] = [Гн*Кл/с²].

Выводы

В данной статье дано однозначное определение термина физическая величина, как измеримое свойство материи, а также определено безусловное принципиальное деление физических величин на основные и производные, по их отношению к материи.

Понимание реального различия основных и производных ФВ позволяет видеть и исправлять их классификацию, т. е. например исправить это в СИ - не от большого ума составители СИ назначили состояние движения электричества — эл. ток, в качестве основной ФВ, а само свойство электричества в качестве производной ФВ.

Понимание пространства, как неотъемлемого свойства материи, её атрибута, прямо приводит к выводу о существовании эфира, как материальной среды, геометрическим свойством которой является всё непрерывное безграничное пространство вселенной, и о недопустимости применения к пространству любых преобразований, ввиду его инвариантности, как основной ФВ, как атрибуту материи. То же самое относится ко времени и массе и остальным основным ФВ — как основные ФВ все они инвариантны, поэтому в природе нет никакого другого релятивизма, кроме принципа относительности Галилея.

P.S.

Отрывок из басни Крылова, взят в качестве эпиграфа, как указание на то, что всё изложенное в статье находится на виду, не требует никаких экспериментов, и практически давно известно но не понято, поэтому нужно лишь не углубляться в дебри математических изысков, а взглянуть на природу широким физическим взглядом и прибегнуть к логическому мышлению.

1. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. М. Наука, Гл. Ред. Физ-мат. Лит 1988 г.
2. Физическая величина (физика) [Электронный ресурс] // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Физическая_величина_(физика) (дата обращения 14.08.2024).
3. Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. ПСС, т.18, стр.181-194.
4. Ньютон И. Математические начала натуральной философии, Москва, Наука, 1989г. стр. 23, Определение 1.

Рецензии:

29.08.2024, 12:29 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия: В статье "О физических величинах" автор пишет - "Физическая величина — это измеримое свойство материи", а в выводах автор пишет - "В данной статье дано однозначное определение термина физическая величина, как измеримое свойство материи". Однако, материя — это философское понятие, которое обычно означает нечто, что формирует окружающую реальность, из чего образовано всё существующее в мире. Ленинское определение материи - «…философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них» (из википедии). Физическая величина — это свойство материала или системы, которое можно определить количественно путем измерения. Физическая величина — это свойство объекта, которое мы можем измерить с помощью приборов или даже с помощью наших органов чувств. Физическая величина может быть выражена как величина, которая представляет собой алгебраическое умножение числового значения на единицу измерения. Диапазон объектов и явлений, изучаемых в физике, огромен. От невероятно короткого времени жизни ядра до возраста Земли, от крошечных размеров субъядерных частиц до огромного расстояния до границ известной Вселенной, от силы, оказываемой прыгающей блохой, до силы между Землей и Солнцем. Все физические величины состоят из числовой величины и единицы. Статью "О физических величинах" не рекомендую в публикации из-за отсутствия актуальности.



Комментарии пользователей:

8.09.2024, 21:31 Цорин Борис Иосифович Отзыв: {1} Мне очень интересно, как автор планирует выразить температуру через выбранные им в качестве основных физические величины. {2} Мне менее, но все же тоже интересно, не слышал ли автор о теории относительности или отвергает ее. А то всякое "масса инвариантна при любых взаимодействиях" выглядит не очень... {3} Также мне интересно, как автор уложит в свое творчество тот факт, что Фарад (не фарада, это устаревший термин) можно выразить как (Кл^2 * с^2)/ (кг*м^2), а значит, Фарад, Кулон, секунда, килограмм и метр не могут все впятером быть основными единицами, одна из них производная.

10.09.2024, 20:11 Ваганов Виктор Михайлович Отзыв: 1. Непосредственно через определение температуры, как среднеквадратичную энергию хаотического теплового движения атомов/молекул материальной системы, например для разреженных газов Т = 2/(3k)* (mv^2)/2, где k -постоянная Больцмана. 2. СТО/ОТО- ложь. ПО Галилея прямо указывает на это, показав относительность скорости поступательного движения материи. Энштейн же сделал подмену скорости распространения ЭМ возмущений в среде, которая абсолютна в этой среде и определяется только физическими свойствами среды, скоростью поступательного движения некоего "фотона" в "пустом" пространстве, хотя пространство не сущность, а лишь геометрическое свойство материи и потому пустым быть не может. Пространство и время - неотъемлемые свойства материи, её атрибуты, и никакие взаимодействия не могут изменить этих свойств материи, это относится ко всем основным ФВ. Поэтому то именно для всех основных ФВ возможно создание хранимого и воспроизводимого эталона единицы измерения и измерение прямым сравнением измеряемой величины с эталоном, для всех производных ФВ такое принципиально невозможно. 3. Масса не является электрической ФВ, и к электродинамике не имеет отношения. Все электрические ФВ могут и должны выражаться производящими формулами, содержащими только пространство, время, заряд, ёмкость и индуктивность. Так, ЭДС необходимо выразить из закона инерции для электричества, называемого законом индукции: U = - L di/dt =-L dq/dt^2, тогда правильная размерность тока [А]=[Кл/с], напряжения [В]=[Кл*Гн/с^2], эл. сопротивления [Ом]=[В/А]=[Гн/с] и т.д. Т.е. все электрические единицы измерения ФВ в СИ полностью требуют исправления.

Оставить комментарий