Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы творчества в интеграционной механике для преодоления «информационного цунами»
.pdf
УДК 531.1
ББК 22.21
П51
Рецензент: C. С. Гаврюшин, д-р техн. наук, профессор Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, зав. каф.
РК-9.
Полищук Д. Ф., Полищук А. Д.
П51
Методы творчества в интеграционной механике для преодоления
«информационного цунами». — М.–Ижевск : Институт компьютерных
исследований, 2016. — 276 с.
ISBN 978-5-4344-0362-7
Интеграционная механика представляет новое направление в интеграции знания как единство математики, физики и прикладной философии,
предназначенное для решения взаимосвязанных нелинейных задач механики. Данная монография содержит основные материалы интеграционной механики: единство механики Ньютона и Л. Эйлера, единую теорию пространственных колебаний винтового тонкого бруса, единую трактовку различных
видов потери устойчивости и синтезированные виды потери устойчивости,
нелинейную статику винтового тонкого бруса, новые виды теорий удара, критические скорости пружинных механизмов с инерционным соударением витков, системно-операторную механику, физико-математический полигон для
проверки численных методов взаимосвязанных нелинейных задач, единство
различных наук на основе информации и творчества, основы компактного,
доступного и качественного образования, прикладную философию, позволившую сокращать габариты и повышать долговечность в пружинных механизмах, разработан «ген природы» для качественной оценки основных положений природы. В качестве ступеньки обучения методам интеграционной механики предложена классическая механика, где показана эффективность специальных информационных операторов для сжатия аксиом, теорем и законов
механики. Специальные информационные операторы являются едиными не
только для технических и фундаментальных дисциплин, но и для творчества
в области искусства и культуры. Интеграционная механика не только получила большое число новых научных результатов, но также поставила проблему
пересмотра фундамента основных естественных наук (математика, физика,
механика, квантовая механика, электродинамика и т. д.), основанных на линейных задачах. Эта область задач необычайно богатая на открытие новых
физических идей, она значительно опережает «передний край» науки.
ISBN 978-5-4344-0362-7
ББК 22.21
УДК 531.1
c
Д. Ф. Полищук, А.Д. Полищук, 2016
Оглавление
Введение ................................ 7
ЛАВА 1. Этапы поиска методов творчества для интеграционной
Г
механики .............................. 17
1.1. О приобретении личного опыта творчества в высшей школе . 17
1.2. Комплексный подход в инженерном образовании . . . . . . . 19
1.3. Анализ парадоксов в единстве математики, физики, механи-
ки,философии........................... 26
ЛАВА 2. Организация научного поиска в преодолении «информа-
Г
ционного цунами» ......................... 36
2.1. Опоискеновыхнаправленийвмеханике............ 36
2.2. Типовые приёмы творчества в математике и механике . . . . 38
2.3. Задание А. Ю. Ишлинского — системно-операторная механика 53
2.4. Структура интеграционной механики для решения взаимо-
связанныхнелинейныхзадач................... 62
ЛАВА 3. Компоненты интеграционной механики ......... 65
Г
3.1. Информация и творчество — основа единства науки, образо-
вания,искусства.......................... 65
3.2. Введение в компактное образование . . . . . . . . . . . . . . 74
ЛАВА 4. Методы творчества в основном компакте динамики
Г
классической механики ...................... 92
4.1. СистемностьзаконовНьютона.................. 92
4.2. Информационный компакт векторной механики Ньютона . . 94
4.3. Основной информационный компакт задач динамики Ньютона 97
4.3.1. Типовые приемы творчества в решении уравнений
движения..........................100
4.4. Резонансы (технический, математический, физический, си-
стемный) ..............................106
4.5. Демпфирование колебаний. Антирезонанс . . . . . . . . . . . 108
4.6. Системный метод составления уравнений движения меха-
низмов ...............................112
4ОГЛАВЛЕНИЕ
4.7. Устойчивость деформируемых тел. Предельная сила сжатия
балки ................................116
4.8. Классификация основных теорий ударного нагружения . . . . 117
Г
ЛАВА 5. Единая физика механики винтового тонкого бруса . . 122
5.1. О постановке задач единой физики механики винтового тон-
когобруса .............................122
5.1.1. Исходные уравнения винтового тонкого бруса . . . . . 122
5.2. Продольные, крутильные и поперечные колебания пружин
помоделиэквивалентногобруса.................129
5.3. Единая теория пространственных колебаний тонкого винто-
вого бруса на основе «порождающего решения» . . . . . . . . 131
5.4. Основная физическая модель нелинейных колебаний винто-
воготонкогобруса.........................136
5.5. Единая теория нелинейных пространственных колебаний
винтовоготонкогобруса .....................149
5.6. Фазовые и групповые скорости взаимосвязанных нелиней-
ныхколебанийвинтовоготонкогобруса ............150
5.7. Структура комплексной методики анализа взаимосвязанных
нелинейных колебаний винтового тонкого бруса . . . . . . . . 153
5.8. Единая теория упругой потери устойчивости винтового тон-
когобруса .............................156
5.9. Нелинейная статика винтового тонкого бруса . . . . . . . . . 160
ЛАВА 6. Физико-математический и экспериментальный полиго-
Г
ны интеграционной механики .................. 166
6.1. Задача Н. В. Азбелева — физико-математический полигон . . 166
6.2. Экспериментальная интеграционная механика . . . . . . . . . 186
ЛАВА 7. Интеграционная механика объекта ........... 195
Г
7.1. Исторические аспекты возникновения задачи генерал-полковника
Грабина...............................195
7.2. Критические скорости удара в пружинных механизмах с инер-
ционнымсоударениемвитков ..................197
7.2.1. Формирование модуля управления при синтезе коле-
баний, устойчивости и статики для пружинных меха-
низмов с инерционным соударением витков . . . . . . 197
7.2.2. Осадка пружин при ударном нагружении в пружин-
номмеханизме.......................199
7.2.3. Формирование гипотезы межвиткового давления . . . 201
7.2.4. Критические скорости удара в пружинных механиз-
мах с инерционным соударением витков на основе
гипотезымежвитковогодавления ............202
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
7.3. Организация прикладной философии объекта . . . . . . . . . 206
ЛАВА 8. Качественная физика природы как взаимосвязанная
Г
нелинейная задача ......................... 224
8.1. Основные физические явления винтового деформированного
движения для качественной модели «гена природы» . . . . . 224
8.2. Гипотеза винтового деформированного движения света . . . . 235
8.3. Гипотезы взаимосвязи света, эфира, чёрных дыр, тёмной ма-
терии,гравитационныхволн ...................237
8.4. Гипотезы о признании винтового деформированного движе-
ниякак«генаприроды»......................240
8.5. Гипотезы винтового движения в медицине и биологии . . . . 243
8.6. Информационная пирамида качественной физики природы . . 244
8.7. ТеорияБольшоговзрыва .....................245
8.8. Теориясвета ............................246
8.9. Квантоваямеханика........................246
8.10.Теорияэфира............................247
8.11. Основные проблемы единой физики природы . . . . . . . . . 248
8.12. «Единый ген природы» и гипотеза Большого взрыва . . . . . 250
8.13.«Единыйгенприроды»итеориясвета .............251
8.14. «Единый ген природы» и квантовые теории механики . . . . 252
8.15. «Единый ген природы» и теория эфира . . . . . . . . . . . . . 254
Заключение ............................... 257
Литература ............................... 266
Введение
Книга посвящается 105-летию со дня
рождения Никитиной Валентины Ивановны, кандидата биологических наук
«Бороться и искать,
Найтиинесдаваться!»
— надпись на книге
«Два капитана» В. Каверина,
подаренной автору мамой в 1948 г.
Цель данной книги — создать у молодых учёных желание преодолеть
«информационное цунами», чему мешают нижеследующие факторы.
1. В науке всё сделано, осталась доработка мелких деталей.
2. Необходимо знать огромный объём различных явлений, чтобы найти
новые ручейки науки.
3. Личный интеллект молодого учёного недостаточен для решения сложных задач науки.
4. Необходим большой научный коллектив единомышленников, чтобы
решать новые сложные задачи.
5. Необходимо сложное научное оборудование, которое чаще всего можно приобрести только за рубежом и за большие средства.
6. Финансируют готовый научный результат, а его разработку чаще всего
никто не финансирует.
7. Новый научный результат трудно опубликовать без привлечения «тяжеловесов науки».
8. «Новая научная истина побеждает не потому, что е¨е противники убеждаются в её правильности и прозревают, а лишь по той причине, что
противники постепенно вымирают, а новое поколение усваивает эту
истину буквально с молоком матери» — Макс Планк.
9. В советское время кандидатская диссертация была нужна в пределах
трёх месяцев, а новизна докторской диссертации исчезала за полгода.
Это касалось «переднего края» науки.
Преодоление отмеченных трудностей является представлением этой
книги, так как она подводит итог основным задачам, решаемым авторами на протяжении их инженерно-педагогической работы. В перечисленных
8ВВЕДЕНИЕ
факторах риска для учёного отсутствует человеческий фактор — поддержка
вашей работы честными и талантливыми учёными и инженерами. Научный
руководитель студенческой работы в институте Д. Ф. Полищук в 1968 г.
ознакомился с материалами исследователей из Франции, из которых выяснилось, что способны к науке только 3% населения, а из способных к науке
только 3% дают основной научный результат. Чтобы попасть в те последние 3%, надо тренировать свой интеллект, начиная со школы. Д. Полищук
в десятом классе очень обижал молоденькую учительницу математики организацией поездок по классу на партах, но постоянно тренировался в решении алгебраических задач в уме, так как в шахматы играл вслепую, а в
институте на первом, втором и третьем курсах даже давал успешный сеанс
игры вслепую на трёх досках (чаще всего на лекциях по общественным наукам). Главной задачей была научиться включать свой мозг в постоянную
работу, что могло в будущем резко увеличивать эффективность в любой
деятельности.
Данная книга состоит из введения, восьми глав и заключения. Изложе-
ние каждой главы ведётся от имени автора данной главы.
Главная цель книги — обобщение методов творчества для решения
сложных взаимосвязанных нелинейных задач. Это и есть новая область
науки, где никто не пытался даже ставить задачи, так как здесь большое
число нелинейностей, а для каждой основной задачи требовался новый математический метод.
В первой главе рассмотрены этапы поиска методов творчества в выс-
шей школе: сдать экзамен, не сдавая экзамен; сдать экзамен «лучше всех
в мире», т. е. вместо ответа по билету написать заранее ответ на все дополнительные вопросы; создать алгоритм типовых задач, чтобы сразу решить
весь цикл задач, предложенный преподавателем. Очень важен комплексный подход в инженерном образовании. Автор (Д. Ф. Полищук) работал
технологом литейного цеха (в составе научно-исследовательской лаборатории), конструктором по нестандартному оборудованию и проектированию
установок для анализа точности станком с программным оборудованием,
принимал активное участие в сдаче станков с программным оборудование;
проводил испытания спецдвигателей для Воткинского машиностроительного завода, более 20 лет занимался конструкцией пороховых динамических
стендов и исследовательскими работами на пороховом динамическом стенде конструкции В. Г. Грабина (генерал-полковник, чьи 120 тыс. пушек из
140 тыс., бывших на вооружении Красной армии принесли победу в Великой Отечественной войне). Когда автор читал цикл лекций по новой
механике в Московском авиационном технологическом институте имени
Циолковского, в университете дружбы народов имени Лумумбы выступил
с докладом на международной конференции, — оба заведующих кафедрами
теоретической механики, как и авторы, были по специальности артиллеристами.
ВВЕДЕНИЕ 9
Также в первой главе дан анализ парадоксов, с которыми автор встре-
тился при рассмотрении единства математики, физики, механики, философии. Если молодой учёный хочет получить существенный научный результат, то и в методическом плане он должен ставить важные цели. Прежде
всего, это исследование парадоксов и слабых мест в научных проблемах.
В частности, можно поверхностно знать квантовую механику, но зафиксировать те явления которые (например, по мнению лауреата Нобелевской
премии Р. Фейнману) не объясняются данной наукой.
Старший из авторов данной работы шесть лет «грыз» шесть книг ос-
новного курса математики В. И. Смирнова [164], отметив в дальнейшем
слабые места в математике, о чем доложил заведующему кафедрой математики, профессору, доктору физико-математических наук Николаю Викторовичу Азбелеву (январь 1965). С января 1968 г. (защита кандидатской
диссертации состоялась в декабре 1967 г.) Д. Ф. Полищук, аналогично работе над математикой, за три года проработал все три основных тома механики для машиностроения [163]. Сравнение слабых мест в математике
и механике показало, что отсутствует решение взаимосвязанных сложных
нелинейных задач. Основой первого этапа творчества является обучение
инженерному мышлению в сочетании с фундаментальной подготовкой автора по математике и механике.
Во второй главе сформулированы основные идеи поиска нового на-
правления в механике:
• Принцип интеграции с другими фундаментальными науками.
• Единство методического метода для различных наук.
• Умелое сжатие информации.
• Заимствование новых идей из наиболее успешных наук, например,
идеи генетики из биологии.
• Разработка новых методов творчества.
• Наличие новых фундаментальных решений в сочетании с реальными
практическими задачами.
• Обязанность новых фундаментальных решений не только придавать
ускорение развитию науки, но существенно перерабатывать фундамент
известных научных результатов.
• Необходимость психологической устойчивости учёного с одновременным умением «видеть» конечный результат поставленной задачи.
• Необходимость владеть методикой резкого усиления умственных способностей (знание наиболее эффективных дней для научной работы
в году, оптимальных лет, оптимальных дней недели, методики физической накачки энергетики и т. д.).
Кроме того, во второй главе рассмотрены примеры типовых приёмов
творчества в задачах математики и механики.
10 ВВЕДЕНИЕ
В октябре 1988 г. на семинаре в г. Киеве для заведующих кафедр по
теоретической механике академик А. Ю. Ишлинский предложил автору, как
специалисту по основным разделам механики (колебания, устойчивость,
прочность и удар), создать новую механику. Основные положения этой новой механики, названной автором системно-операторной механикой, изложены в монографии [127]. В дальнейшем профессор университета дружбы
народов имени Лумумбы Галиуллин Абдельхак Сафиулович предложил новое название этой механики — интеграционная механика. К этой интеграционной механике Д. Ф. Полищук добавил и механику взаимосвязанных
нелинейных задач.
Системно-операторная механика имеет шесть групп специальных опе-
раторов:
• операторы информации общего анализа (общий оператор информации
нулевого действия);
• системные операторы количественной оценки (основной оператор теоретической механики и ему подобные);
• операторы информационного канала (информационная матрица, блок
информационных матриц и т. д.);
• операторы формирования информации (пирамида информации, нулевой вектор информации, «ген информации» и т.д.);
• комбинированные системные операторы (блок информационного поиска, модуль управления);
• оператор комплексного анализа объекта с учетом особенностей нагружения (аналитико-конструкторский алгоритм).
Очень интересен синтез типовых приемов творчества с общими опе-
раторами информации.
Наиболее важными для взаимосвязанных нелинейных задач являются
три варианта основных информационных пирамид единой физики механики винтового деформированного движения, так как целью решения являются различные задачи.
Первый вариант информационной пирамиды: грани — колебания,
устойчивость, статика; основание — удар в пружинных механизмах. Данная
структура интеграционной механики была применена для решения взаимосвязанных нелинейных задач на примере задачи В. Г. Грабина (динамика
пружинных механизмов с инерционным соударением витков), в которой
впервые был обнаружен неизвестный при ударных процессах вид потери устойчивости, блокирующий подачу снаряда в автоматической зенитной
пушке С-60. Эта задача сыграла очень негативную роль в судьбе маршала
артиллерии Николая Дмитриевича Яковлева. Первый вариант информационной пирамиды является основой докторской диссертации Д.Ф. Полищука. В данной книге он рассматривается в седьмой главе. Это связано с тем,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]