- •Теория движения.
- •Глава 1. Материя и движение.
- •Глава II. Элементарное движение.
- •Глава III. Ансамбль форм движения.
- •Глава IV. Изменение состояния.
- •Глава V. Перенос движения.
- •Глава VI. Диссипация движения.
- •Глава VII. Увлечение движения.
- •Глава VIII. Разделение движения.
- •Глава iх. Взаимодействие потоков.
- •Глава I. Материя и движение.
- •§ 1. Определение понятий.
- •1. Материя.
- •2. Движение.
- •3. Общая, или единая, теория.
- •§ 2. Предварительная классификация движения.
- •1. Качественное изменение движения.
- •2. Количественное изменение движения.
- •Глава II. Элементарное движение.
- •§ 3. Что такое элементарное движение.
- •1. Бесконечное разнообразие элементарного движения.
- •2. Примеры.
- •3. Качественное своеобразие.
- •§ 4. Три главные количественные характеристики движения.
- •1. Количество движения.
- •2. Активность.
- •3. Обобщенная количественная мера.
- •§ 5. Количество движения (обобщенный заряд).
- •1. Бесконечное разнообразие зарядов.
- •2. Качественное своеобразие зарядов.
- •§ 6. Активность движения (обобщенный потенциал).
- •1. Бесконечное разнообразие потенциалов.
- •2. Качественное своеобразие потенциалов.
- •3. Активность движения.
- •4. Интенсивность процесса распространения заряда.
- •§ 7. Обобщенная количественная мера движения (энергия).
- •1. Бесконечное разнообразие потенциалов.
- •2. Энергия.
- •§ 8. Основной постулат общей теории.
- •1. Первый (главный) постулат.
- •2. Второй (дополнительный) постулат.
- •3. Третий (дополнительный) постулат.
- •4. Четвертый (дополнительный) постулат.
- •5. Пятый (дополнительный) постулат.
- •6. Основной (объединенный) постулат.
- •§ 9. Первый главный закон движения (сохранения энергии).
- •1. Система.
- •2. Вывод дифференциального уравнения состояния первого порядка.
- •3. Свойства и состояние системы.
- •4. Изменение энергии системы.
- •5. Количество переданного заряда.
- •6. Потенциал.
- •7. Работа.
- •8. Закон сохранения энергии.
- •9. Правило знаков.
- •§ 10. Примеры главных количественных характеристик движения.
- •1. Форма движения перемещательная, или метрическая.
- •2. Вращательная.
- •3. Деформационная.
- •4. Кинетическая перемещения, или импульсная.
- •5. Кинетическая вращения, или спиновая.
- •6. Механическая.
- •7. Гидродинамическая.
- •8. Фильтрационная.
- •9. Диффузионная.
- •10. Химическая, или субстанциальная.
- •11. Гравитационная.
- •12. Термическая.
- •13. Электрическая.
- •14. Магнитная.
- •15. Вибрационная.
- •16. Волновая, или дебройлевская.
- •27. Хрональная.
- •18. Информационная.
- •19. Ощущательные.
- •20. Общие замечания.
- •§ 11. Внешние и внутренние степени свободы системы.
- •1. Внешне изолированная система.
- •2. Внутренне изолированная система.
- •§ 12. Примеры дифференциальных уравнений
- •1. Уточнение смысла уравнений.
- •2. Изолированная система.
- •3. Система с несколькими внешними степенями свободы.
- •§ 13. Второй главный закон движения (сохранения заряда).
- •1. Вывод дифференциального уравнения закона.
- •2. Закон сохранения заряда.
- •3. Примеры применения закона.
- •Глава III. Ансамбль форм движения.
- •§ 14. Всеобщая связь явлений.
- •1. Ансамбль форм движения.
- •2. Главная и побочная формы движения.
- •3. Связь явлений.
- •4. «Безумные» теории.
- •§ 15. Микроскопический ансамбль зарядов,
- •1. «Элементарная» частица.
- •2. Структура частицы движения.
- •3. Принцип локальности.
- •§ 16. Макроскопический ансамбль зарядов.
- •1. Макроскопическое тело.
- •2. Всеобщая связь макроскопических явлений.
- •§ 17. Принципы проницаемости и отторжения.
- •1. Принцип проницаемости.
- •2. Принцип отторжения.
- •Глава IV. Изменение состояния.
- •§ 18. Третий главный закон движения (состояния).
- •1. Вывод дифференциального уравнения состояния второго порядка.
- •2. Вывод уравнения третьего порядка.
- •3. Вывод уравнения четвертого порядка.
- •4. Формулировка закона.
- •5. Основные и перекрестные коэффициенты.
- •§ 19. Четвертый главный закон движения (взаимности).
- •1. Дифференциальное уравнение закона.
- •2. Формулировка закона.
- •§ 20. Емкость системы.
- •1. Емкость по отношению к заряду.
- •2. Свойства более высоких порядков.
- •3. Другие виды емкости.
- •4. Примеры емкостей.
- •§ 21. Основные физические коэффициенты.
- •1. Определение понятия.
- •2. Примеры коэффициентов.
- •§ 22. Мировые константы.
- •1. Определение понятия.
- •2. Постоянны ли мировые константы.
- •§ 23. Идеальное тело.
- •1. Определение понятия.
- •2. Уравнение состояния идеального тела.
- •3. Теорема о нулевом значении заряда.
- •4. Термические уравнения состояния.
- •5. Примеры уравнений.
- •§ 24. Абсолютный нуль потенциала.
- •1. Определение понятия.
- •2. Физический вакуум.
- •3. Симметрия мира.
- •4. Достижимость абсолютного нуля потенциала.
- •5. Аннигиляция зарядов.
- •6. Переход через абсолютный нуль.
- •§ 25. Абсолютная бесконечность потенциала.
- •1. Определение понятия.
- •2. Границы изменения потенциала.
- •3. Границы изменения скорости объекта.
- •§ 26. Закон тождественности свойств.
- •1. Вывод и формулировка закона.
- •2. Примеры применения закона.
- •§ 27. Совместное применение четырех главных законов.
- •1. Энергия идеального тела.
- •2. Идеальный микроскопический ансамбль.
- •§ 28. Фотон.
- •1. Энергия фотона.
- •2. Уравнение состояния фотона.
- •3. Изменение мировых констант.
- •4. Фотонный газ.
- •§ 29. Электрон-частица.
- •1. Энергия частицы.
- •2. Уравнение состояния частицы.
- •3. Зависимость массы от скорости.
- •4. Электронный газ.
- •§ 30. Критерий подобия для микромира.
- •1. Критериальные уравнения.
- •2. Критерий с/е2.
- •Глава V. Перенос движения.
- •§ 31. Принципы притяжения и отталкивания.
- •1. Суть принципов.
- •2. Причина переноса движения.
- •§ 32. Поле потенциала.
- •1. Определение понятия.
- •2. Частные случаи.
- •§ 33. Напор и градиент потенциала.
- •1. Напор потенциала.
- •2. Перепад потенциала.
- •3. Градиент потенциала.
- •4. Напряженность, или сила, поля.
- •§ 34. Пятый главный закон движения (переноса).
- •1. Вывод обращенного дифференциального уравнения состояния.
- •2. Физический смысл обращенных уравнений.
- •3. Микроскопическая система.
- •4. Макроскопическая система.
- •5. Частные формы макроскопических уравнений.
- •6. Связь между разноименными частными потоками и силами.
- •7. Теорема Кюри.
- •§ 35. Проводимость системы.
- •1. Определение проводимости.
- •2. Сопротивление системы.
- •§ 36. Сверхпроводимость.
- •1. Определение понятия.
- •2. Сверхэлектропроводность.
- •3. Сверхмагнитопроводность.
- •4. Сверхтекучесть.
- •5. Сверхтеплопроводность.
- •6. Предсказание общей теорией новых явлений сверхпроводимости.
- •§ 37. Примеры применения уравнений закона переноса.
- •2. Известные законы.
- •3. Новые законы.
- •4. Несколько степеней свободы.
- •§ 38. Нестационарный режим переноса.
- •2. Две степени свободы.
- •3. Общий случай.
- •§ 39. Неподвижный и подвижный заряд.
- •1. Разница между неподвижным и подвижным зарядом.
- •2. Возникающие эффекты.
- •§ 40. Примеры нестационарных уравнений.
- •1. Известные уравнения.
- •2. Термические явления.
- •§ 41. Распространение нанозаряда (поля).
- •1. Постановка задачи.
- •2. Уравнения закона переноса.
- •3. Индукция поля.
- •4. Влияние конфигурации заряда.
- •§ 42. Принцип стабильности.
- •1. Формулировка принципа.
- •2. Три класса полей.
- •§ 43. Теорема о суммировании зарядов.
- •1. Дополнение к закону состояния.
- •2. Содержание теоремы.
- •3. Теорема Остроградского-Гаусса.
- •4. Принцип суперпозиции.
- •§ 44. Нестационарные поля.
- •1. Уравнение нестационарного переноса нанозаряда.
- •2. Свойства уравнения.
- •§ 45. Методы определения наносвойств.
- •1. Постановка задачи.
- •2. Плоское поле.
- •3. Определение нанодиффузивности.
- •4.Цилиндрические и сферические поля.
- •§ 46. Уравнения Максвелла.
- •1. Общий вид уравнений.
- •2. Вывод уравнений.
- •3. Анализ уравнений.
- •§ 47. Преобразования Лоренца.
- •1. Общий вид преобразований.
- •2. Принцип относительности.
- •3. Анализ преобразований Лоренца.
- •4. Анализ принципа относительности.
- •5. Эффект близнецов.
- •6. Влияние скорости на массу.
- •7. Зависимость длины от скорости.
- •§ 48. Закон отношения проводимостей.
- •1. Вывод дифференциального уравнения закона.
- •2. Формулировка закона.
- •§ 49. Закон Видемана-Франца.
- •1. Вывод закона.
- •2. Анализ закона.
- •§ 50. Шестой главный закон движения (увлечения).
- •1. Вывод вспомогательных формул.
- •2. Дифференциальное уравнение закона.
- •3. Формулировка закона.
- •Глава VI. Диссипация движения.
- •§ 51. Седьмой главный закон движения (диссипации).
- •1. Вывод дифференциального уравнения закона.
- •2. Термическая работа, или теплота, диссипации.
- •3. Формулировка закона.
- •§ 52. Примеры применения закона.
- •1. Закон сохранения энергии Майера.
- •2. Закон Джоуля-Ленца.
- •3. Гидродинамические явления.
- •4. Микро- и наномир.
- •5. Примеры неправильного применения закона диссипации.
- •§ 53. Термический заряд диссипации.
- •1. Количество заряда.
- •2. Скорость возникновения или уничтожения термического заряда и
- •§ 54. Необратимый и обратимый процессы.
- •1. Количественная мера необратимости.
- •2. Критерий необратимости.
- •3. Необратимый процесс.
- •4. Обратимый процесс.
- •§ 55. Закон минимальной диссипации.
- •1. Нестационарные условия.
- •2. Стационарные условия.
- •3. Равновесные условия.
- •4. Теорема Пригожина.
- •5. Принцип наименьшего действия.
- •6. Принцип наименьшей потенциальной энергии.
- •§ 56. Определение кванта термического заряда.
- •1. Определение с помощью законов Планка и Вина.
- •2. Определение с помощью закона Видемана-Франца.
- •3. Определение с помощью молекулярно-кинетической теории.
- •§ 57. Термический заряд и энтропия.
- •1. Свойства термического заряда.
- •2. Свойства энтропии.
- •3. Физический смысл энтропии.
- •§ 58. Понятие потока теплоты.
- •1. Особенность термической формы движения.
- •2. Поток термической работы, или теплоты.
- •3. Термический заряд, или энтропия, и теплота диссипации.
- •4. Скорость возникновения термического заряда, или энтропии,
- •§ 59. Напряженность и индукция поля.
- •1. Напряженность.
- •2. Индукция.
- •§ 60. Закон Хаббла.
- •1. Содержание закона.
- •2. Диссипативный характер закона.
- •3. Теория расширяющейся Вселенной.
- •§ 61. Радиус видимости Вселенной.
- •1. Определение понятия.
- •2. Вывод расчетных формул.
- •3. Обсуждение результатов.
- •§ 62. Дыхание Вселенной.
- •1. Влияние радиуса видимости.
- •2. «Дыхание» мировых констант.
- •§ 63. Полевые парадоксы Вселенной.
- •1. Происхождение парадоксов.
- •2. Объяснение парадоксов.
- •§ 64. Фотометрический парадокс Шезо-Ольберса.
- •1. Содержание парадокса.
- •2. Объяснение парадокса.
- •§ 65. Гравитационный парадокс Неймана-Зеелигера.
- •1. Содержание парадокса.
- •2. Объяснение парадокса.
- •Глава VII. Увлечение движения.
- •§ 66. Закон отношения потоков.
- •1. О новой форме движения.
- •2. Вывод дифференциального уравнения закона.
- •2. Формулировка закона.
- •§ 67. Примеры применения закона.
- •1. Расчетные формулы.
- •2. Анализ результатов.
- •§ 68. Законы Фарадея.
- •1. Первый закон Фарадея.
- •2. Второй закон Фарадея.
- •§ 69. Тепловой эффект химической реакции.
- •1. Расчетная формула.
- •2. Результаты экспериментов.
- •§ 70. Закон Трутона.
- •1. Содержание закона.
- •2. Анализ результатов.
- •§ 71. Закон эквивалентности массы и энергии.
- •1. Вывод уравнения закона.
- •2. Анализ результатов.
- •Глава VIII. Разделение движения.
- •§ 72. Эффект разделения.
- •1. Характеристика новой формы движения.
- •2. Расчетные формулы.
- •§ 73. Примеры эффектов.
- •1. Эффект Соре.
- •2. Эффект Дюфора.
- •3. Прочие эффекты.
- •Глава IX. Взаимодействие потоков.
- •§ 74. Линейный эффект.
- •1. Особенности новой формы движения.
- •2. Работа линейного заряжания.
- •3. Эффект линейной диссипации.
- •§ 75. Термоэлектрические явления.
- •1. Расчетные формулы.
- •§ 76. Контактный эффект.
- •1. Контактная разность потенциалов.
- •2. Работа контактного заряжания.
- •3. Эффект контактной диссипации.
- •4. Контактная движущая сила.
- •§ 77. Примеры явлений.
- •1. Термоэлектрические явления.
- •2. Прочие явления.
- •§ 78. Дифференциальное уравнение взаимодействия.
- •1. Особенности новой формы движения.
- •2. Теоретический метод.
- •3. Условия однозначности.
- •4. Граничные условия.
- •5. Вывод дифференциального уравнения взаимодействия.
- •6. Экспериментальный метод.
- •7. Смешанный метод.
- •§ 79. Классификация состояний системы.
- •1. Стационарная равновесная система.
- •2. Стационарная неравновесная система.
- •3. Нестационарная равновесная система.
- •4. Нестационарная неравновесная система.
- •§ 80. Статика, кинетика, статодинамика, динамика.
- •1. Статика.
- •2. Кинетика.
- •3. Статодинамика.
- •4. Кинетодинамика, или динамика.
- •§ 81. Примеры взаимодействий.
- •1. Заряжание системы.
- •2. Обмен между двумя системами.
- •3. Приближенный метод.
- •§ 82. Закон силового взаимодействия зарядов.
- •1. Постановка задачи.
- •2. Вывод расчетных формул.
- •3. Анализ результатов.
- •§ 83. Закон тяготения Ньютона.
- •1. Содержание закона.
- •2. Обсуждение закона.
- •§ 84. Законы Кулона.
- •1. Закон взаимодействия электрических зарядов.
- •2. Закон взаимодействия магнитных зарядов.
- •3. Обсуждение законов.
- •§ 85. Классическая термодинамика Клаузиуса.
- •1. Основные законы термодинамики Клаузиуса.
- •2. Обсуждение основных идей.
- •3. Термодинамика Клаузиуса и перенос.
- •§ 86. Термодинамика необратимых процессов Онзагера.
- •1. Основные законы термодинамики Онзагера.
- •2. Выбор потоков и сил по Онзагеру.
- •3. Обсуждение основных идей.
- •4. Термодинамика Онзагера и перенос.
- •§ 87. Теория теплообмена.
- •1. Основные законы теории.
- •2. Обсуждение основных идей.
- •§ 88. Химия.
- •1. Общие соображения.
- •2. Тройная мономолекулярная реакция.
- •3. Анализ известных решений.
- •4. Химия, термодинамика и общая теория.
- •§ 89. Механика.
- •1. Механика Ньютона.
- •2. Механика Эйнштейна.
- •3. Механика квантовая.
- •§ 90. Правила выбора зарядов (и потенциалов).
- •1. О свободе выбора.
- •2. Свойства заряда и потенциала.
- •3. Правила выбора.
- •4. Примеры выбора.
- •§ 91. Основные законы движения.
- •1. Особенности новой формы движения.
- •2. Одна степень свободы.
- •3. Несколько степеней свободы.
- •4. Взаимные преобразования активностей движения.
- •5. Обобщенный цикл Карно.
- •6. Замкнутый и разомкнутый циклы.
- •§ 92. Примеры явлений.
- •1. Круговое увлечение.
- •2. Тепловые двигатели.
- •§ 93. Описание явления.
- •1. Особенности термодинамической пары.
- •2. Фильтрационная пара.
- •§ 94. Теория пары.
- •1. Обобщенная пара.
- •2. Полная движущая сила.
- •3. Эффект возникновения фиктивной движущей силы.
- •4. Частные случаи.
- •§ 95. Теория термоэлектричества Томсона.
- •1. Содержание теории.
- •2. Анализ теории.
- •§ 96. Фильтрационные пары.
- •1. Термофильтрационная.
- •2. Электрофильтрационная.
- •3. Диффузионнофильтрационная.
- •4. Поверхностнофильтрационная.
- •5. Вибро- поверхностнофильтрационная.
- •6. Термо-электрофильтрационная.
- •7. Поверхностно-термо-диффузионнофильтрационная.
- •§ 97. Формула Лапласа.
- •1. Вид формулы.
- •2. Обсуждение формулы.
- •§ 98. Формула Стефана.
- •1. Вид формулы.
- •2. Результаты экспериментов.
- •3. Обсуждение результатов.
- •§ 99. Диффузионные пары.
- •1. Термодиффузионная.
- •2. Электродиффузионная.
- •§ 100. Прочие пары.
- •1. Химикоэлектрическая.
- •2. Прочие пары.
- •§ 101. Особенности явления.
- •1. Общие соображения.
- •2. Управление с обратной связью.
- •§ 102. Теория информации.
- •1. Роль информации.
- •2. Законы, которым подчиняется информация.
- •§ 103. Характеристика явления.
- •1. Об особенностях движения.
- •2. Постановка задачи.
- •§ 104. Связь ощущений.
- •1. Об ощущательных формах движения.
- •2. Связь ощущений.
- •§ 105. Взаимодействие зрительных ощущений.
- •1. Кибернетический колорист.
- •§ 106. Управление процессами обмена.
- •1. Общие соображения.
- •2. «Электрические» сады и огороды.
- •3. «Музыкальные» сады и огороды.
- •4. Животный организм.
- •§ 107. Функционирование живого организма.
- •1. Воздействие на наследственность организма.
- •2. Принудительная тренировка.
- •3. Энтропия и жизнь.
- •§ 108. Признаки классификации.
- •1. Покой и движение.
- •2. Макро- и микродвижение.
- •3. Качество и количество движения.
- •§ 109. Классификация по сложности движения.
- •1. Общие соображения.
- •2. Ступени усложняющегося движения.
- •§ 110. Классификация по количеству движения.
- •1. Общие соображения.
- •2. Количественные ступени движения.
§ 61. Радиус видимости Вселенной.
1. Определение понятия.
В настоящее время с фотонами связаны наши главные возможности наблюдения и изучения Вселенной. Поэтому интересно разобрать вопрос о том, как далеко в принципе можно углубиться во Вселенную с помощью фотонных приборов. Для ответа на поставленный вопрос надо ввести понятия предельного радиуса видимости Вселенной. Суть этого понятия заключается в следующем.
Наблюдаемую часть Вселенной иногда называют Метагалактикой, или мегамиром. Размеры видимой Метагалактики, вообще говоря, непрерывно увеличиваются по мере улучшения инструментальных возможностей астрономов. Но очевидно, что должны существовать известные пределы видимости, которые не могут быть превзойдены ни при каком развитии инструментальной техники. Речь идет о том, что световой луч, пущенный наблюдателем в любом конкретном направлении, рано или поздно обязательно должен «упереться» в какое-нибудь космическое тело. Если пускать луч последовательно во всех направлениях, то получатся неодинаковые пути, пройденные светом до момента его столкновения с телами. Соответствующие пути на рис. 26 изображены линиями, исходящими из точки А.
Рис. 26. Схема к определению среднего радиуса видимости Вселенной.
Среднее расстояние до космических тел, взятое для всех направлений, назовем предельным радиусом видимости Вселенной. Радиус видимости представляет собой размер, имеющий фундаментальное значение для понимания многих явлений, наблюдаемых в бесконечной Вселенной. За пределы этого радиуса световой луч проникнуть не может. Аналогичным образом от тел, находящихся вне этого радиуса, луч не может дойти до наблюдателя, так как неизбежно будет поглощен промежуточными телами.
Таким образом, можно считать, что любой наблюдатель находится в окружении стены, состоящей из небесных тел, в основном звезд. Различные точки этой стены удалены от него на разные расстояния, что хорошо видно из рис. 26. Поэтому для удобства рассуждений будем условно считать, что наблюдатель находится в центре сферической полости, имеющей радиус видимости Вселенной. Так может думать каждый наблюдатель, находящийся в любой точке Вселенной.
Стена, образующая воображаемую сферическую полость, состоит главным образом из звезд. Если некоторый луч при столкновении со звездой полностью не поглощается, то радиус видимости оказывается больше, чем в случае поглощения.
2. Вывод расчетных формул.
Для определения радиуса Rв видимости выделим во Вселенной сферическую оболочку радиусом r и толщиной dr. Объем оболочки
dV = 4r2dr м3. (574)
В этом объеме находится dN звезд, средний радиус которых равен rз и средняя плотность вещества - з. Каждая звезда заслоняет на расстоянии r от источника поток лучей с телесным углом
dp = rз2/r2. (575)
Число dN звезд может быть найдено по средней плотности в вещества в наблюдаемой части Вселенной:
в = (4/3)rз3з(dN/dV) кг/м3. (576)
Полный телесный угол лучей, заслоненных dN звездами, находится из формул (574) – (576):
d’ = dзdN = 3(в/з)(dr/rз). (577)
Фактически угол d заслонения лучей несколько меньше из-за частичного перекрытия звездами друг друга. Эффект перекрытия (заслонения) звезд учитывается коэффициентом перекрытия
k = dпер/d’, (578)
где dпер - телесный угол, на который звезды перекрывают друг друга.
Из выражений (577) и (578) находим
d = (1 – k)d' = 3(1 – k)(в/з)(dr/rз). (579)
Как видим, телесный угол заслонения лучей пропорционален радиусу. При интегрировании левой и правой частей уравнения (579) в пределах от = 0 до = 4 и от r = 0 до r = Rв будем считать коэффициент k постоянным и равным среднему его значению kср на расстоянии Rв. Окончательно имеем
Rв = (4/3)[1/(1 – kср)] )(з/в) rз м. (580)
Эффект частичной или полной проницаемости звезд для лучей может быть приближенно учтен путем введения в формулу (580) коэффициента k. Получаем
Rв = k(4/3)[1/(1 – kср)] )(з/в) rз м. (581)
Величина k при отсутствии проницаемости равна единице. Если лучи поглощаются вторым слоем звезд, то k = 2, если третьим, то k = 3 и т.д.
Приближенно можно принять, что величина kср = 1/2, так как коэффициент k при r = 0 равен нулю, а при r = Rв – единице, причем изменение k с радиусом r отвечает уравнению прямой линии.