§ 4.4. Силы инерции и принцип Маха

Ортодоксальное естествознание не основано на принципе первичности материи, поэтому для того, чтобы объяснить и по­нять, что представляют собой силы инерции необходимо пони­мать язык, который использует природа, поставляя нам информа­цию о самой себе. А разговаривает природа на языке движений материи, так как иного языка у нее просто не существует. Здесь нельзя не вспомнить слова великого Галилея: "Кто не знаком с законами движения, тот не может познать природы".

Только после изучения языка природы, можно сделать попыт­ку расшифровать естественную информацию о силах инерции, по­ставляемую нам природой. Пока же мы рассмотрим те сведе­ния о силах инерции, которые удалось раздобыть ортодоксальной науке. Сведения эти весьма важные, но далеко не полные, так как сущность сил инерции в рамках ортодоксальной физики ос­тается нераскрытой. С такой оценкой состояния всей проблемы согласуется мнение К.П. Станюковича и др. [164с.25]: "Масса есть количественное выражение инерции тела и больше ничего о ее происхождении мы сказать не можем также, как и о проис­хождении самой инерции".

Силы инерции в ортодоксальной физике связывают обычно с появлением ускорений в инерциальных системах отсчета, а так­же при ускоренном вращении тела вокруг его оси. В зависимос­ти от видов ускорений плоского движения различают несколько сил инерции:

-     относительная сила инерции т j_o, которой соответствует отно­сительное ускорение j_o ;

-     переносная сила инерции тj зависящая от угловой скорости переносного движения, при этом j = W r

-     кориолисова сила инерции т j , зависящая как от относитель­ной скорости v_o, так и от угловой скорости переносного движе­ния со, при этом j = 2[w v_o]

-     сила инерции при вращательном движении, обусловленная уг­ловым ускорением.

Перечисленные силы инерции могут возникнуть одновремен­но, если по диску, вращающемуся с угловой скоростью со, вдоль его радиуса будет ускоренно перемещаться материальная точка (тело) массой т со скоростью v_o . Величина результирующей си­лы инерции в этом случае окажется равной векторной сумме всех трех инерционных сил

^т j = ^т( jo + jx + jx ) .                (4.12)

Кроме перечисленных сил инерции, в случае вращательного движения различают центробежные силы инерции, направленные от центра вращения, и центростремительные, действующие в направлении центра вращения. Силы эти равны друг дружке по величине и направлены в противоположные стороны. Выделение центробежной и центростремительной сил инерции обусловлено тем, что силы эти приложены к разным телам: центробежная си­
ла приложена к связи, удерживающей тело, а центростремитель­ная сила приложена к телу и заставляет его непрерывно отклонять­ся от прямолинейного движения.

Таинственная природа сил инерции и их свойство приобре­тать нулевые значения при соответствующем выборе системы от­счета стали причиной неоднозначного отношения к этим типам сил: одни исследователи считают их реальными, а другие - фик­тивными. Г.И. Шипов проанализировал ряд учебников и привел [200, с.27] следующие данные:

-     авторы учебников, считающие силы инерции нереальными, составляют 60 % ;

-     число сторонников реальности сил инерции существенно мень­шее, оно составляет 20 % ;

-     есть и такие авторы, которые считают, что часть сил инерции реальны, а часть фиктивны, таких 10 % ;

-     наконец, 10 % авторов обходят молчанием проблему реальнос­ти сил инерции.

Опираясь на положения «Физики материи» [21], можно уве­ренно утверждать, что силы инерции - силы реальные. А разве могут быть фиктивными силы, которые разрывают вращающиеся маховики? Чудес в природе не бывает. Разорвать вращающийся маховик могут только реальные силы.

Ощутить появление сил инерции от­носительно просто. Когда вагон поезда метро внезапно и резко тормозит, то сто­ящие пассажиры наклоняются по ходу поезда. В колесном транспорте (автобус или трамвай) силы инерции достаточно ощутимо проявляются при поворотах.

Проследить появление силы инерции в ускоренно движущемся вагоне можно с помощью рис. 4., на котором изображен шар с массой т, лежащий на горизонталь­ной полке и прикрепленный с помощью пружины к стене вагона. Появившаяся при ускорении вагона сила инерции рас­тягивает пружину с силой

F = - тW.

При ускорении вагона, кроме силы инерции F, на шар с массой т действует также пружина с силой F_H = тW. F_H - это реакция связи, по величине равная силе инерции F, но противо­положно направленная (сила F_H на рис. 4.2 условно не показа­на). После того, как пружина растянулась, наступает состояние

рановесия шара на полке, которое можно записать в виде

F + F_H = 0.                       (4.14)

Состояние равновесия, когда сила инерции F урановешива- ется реакцией связи F_H (в данном случае пружиной), называется принципом Даламбера. Принцип Даламбера является замечатель­ным приемом для решения динамических задач механики мето­дами статики [ 98, с.256].

В истории ортодоксальной науки известны попытки выяснить природу сил инерции. Такую попытку предпринял немецкий фи­зик Эрнст Мах, полагавший, что инерция обусловлена взаимо­действием рассматриваемого тела со всем остальным вещест­вом Вселенной. Этот взгляд на природу инерции получил наз­вание принципа Маха.

В русском издании кнгиги «Механика», увидевшей свет в Петербурге в 1909 г., Э. Мах писал [27, с.180]: "Вместо того, чтобы относить движущееся тело К к пространству ( к какой-ни­будь системе координат), мы будем теперь прямо рассматривать его отношение к телам мирового пространства, которыми эта система координат только и может быть определена". Из при­веденной выдержки видно, что речь действительно идет о веще­стве (телах) всего мира. Но каков механизм влияния небесных тел, удаленных на миллиарды световых лет, на конкретное собы­тие ни Э. Мах, ни его последователи не дали. Зато появились не совсем корректные уточнения взглядов Э. Маха.

Так, в работе К.П. Станюковича и др. [164, с.86] находим: "Итак, если следовать принципу Маха, то необходимо допустить, что инерция тела есть результат взаимодействия данного тела со всей остальной материей во Вселенной". Здесь некорректность проявилась в том, что Э. Мах не употреблял слово материя, а использовал понятия о телах и системах координат. Авторы же работы [164], отождествляя понятия "вещество" и "материя", от­ветственность за инерцию возложили на "остальную материю во Вселенной". Отождествление вещества с материей - это глубо­чайшее философское заблуждение!

Сам Э. Мах, несмотря на его ошибочную трактовку инерци­онных свойств тел, смотрел на проблему инерции значительно шире и допускал иную ее природу. В работе В.Я. Бриля приве­дена [ 27, с.180] любопытная цитата из «Механики» Э. Маха: "Если все (кажущиеся) действия на расстоянии, ускорения, ока­зываются достигнутыми через посредство какой-то среды, то во­прос вообще освещается другим светом ...". Под "средой", по всей вероятности, здесь подразумевается эфир. Какова природа инерции в случае заполнения пустого пространства эфиром, или физическим вакуумом, интересующийся читатель может узнать из «Физики материи» [21].

Если оценивать принцип Маха с позиций диалектического материализма, то явно проявляется метафизическая природа это­го принципа. Принцип Маха непосредственно связан с порочной идеей дальнодействия. Ведь инерция, хотим мы того или не хо­тим, - явление локальное. Инерция возникает в самом начале движения, которое мы по желанию сообщаем телу. До далекой звезды информация (сигнал) о начале движения дойдет через мил­лиарды лет. Поэтому далекая звезда, равно как вся их совокуп­ность во Вселенной, никак не смогут реагировать на начавшееся движение. В этой связи принцип Маха следует отнести к группе принципов-заблуждений (таких, как принцип актуализма, принцип дальнодействия), которые представляют лишь исторический инте­рес и не могут служить основанием для дальнейшего развития естествознания.