Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прикладная философия интеграционной механики
.pdf
ВВЕДЕНИЕ 11
в виде механики простых перемещений. Это серьезно влияет на статус специалистов, занимающихся теорией света и классической механикой. Стремление специалистов физики задвинуть их на задворки науки привело к тому,
что фундаментальные вопросы физики не имели аналитических решений.
Автор имеет в виду единую физику механики сплошных сред, которая является фундаментом теории света, квантовой механики, гидравлики, газовой
динамики.
Пятая глава посвящена краткому изложению решения взаимосвязанных нелинейных задач единой физики механики. Рассмотрены взаимосвязанные нелинейные задачи первого уровня: теория взаимосвязанных нелинейных колебаний винтового тонкого бруса; нелинейная статика винтовых
цилиндрических пружин, которая многие годы относилась к области нерешаемых задач. В качестве второго уровня взаимосвязанных нелинейных
задач рассмотрена синтезированная теория устойчивости. Показано математическое единство всех трех задач (колебания, устойчивость, статика).
Шестая глава посвящена наиболее сложному третьему уровню взаимосвязанных нелинейных задач — задаче удара пружинных механизмов
с инерционным соударением витков. Важное практическое значение имеет
аналитико-конструкторский алгоритм, который был создан в экстремальных для автора условиях. Динамика пружинных механизмов с инерционным соударением не была разработана, что привело к известной проблеме
автоматической зенитной пушки во время корейских событий, следствием
чего был арест видных военных специалистов. Для решения данной проблемы правительство СССР в 1952 году создала специальную комиссию
(по мнению участника этой комиссии В. Н. Шалина, она состояла примерно из 300 человек). Именно для этой задачи и была разработана прикладная философия объекта. Основная трудность заключалась в необходимости
учесть новые физические явления механики сплошных сред (винтовая цилиндрической пружина) в реальном пружинном механизме, имеющем иную
физику.
В седьмой главе рассмотрены основания классической математики
с использовании положений бифуркационной логики. Это наиболее сложная и важная глава по прикладной философии в данной монографии, которая может вызвать интерес как математиков, так и философов. Материалы
этой главы автор никогда не обсуждал со специалистами, они были опубликованы только в монографии [116], публичных выступлений и печатных
работ не было. В этой главе достаточно серьезные философские проблемы,
которые демонстрируют мысль Пуанкаре о последовательности рассмотре-
12 ВВЕДЕНИЕ
ния задачи как простой, затем эту же задачу как сложную, затем снова как
простую.
За многолетние работы в области динамики пружинных механизмов
в специальной технике автор руководством машиностроительного факультета ИжГТУ был награжден полевым биноклем от имени министерства.
Поэтому автор поставил задачу разглядеть через полевой бинокль парадоксы единой физики природы. Этот, конечно, грустный юмор освещает то
непонимание специалистов ИжГТУ важности фундаментальных исследований в механике.
В восьмой главе в качестве основных теорий единой физики природы выбраны: теория Большого взрыва, теория света, квантовая механика,
элементы теории эфира. В качестве «гена природы» рассмотрено винтовое деформированное движение. В механике не была решена главная задача: объединение механики Ньютона (механика абсолютно твердого тела,
которое представлено перемещением и вращением) с механикой Эйлера,
в которой рассматриваются шесть видов колебаний в соответствии с тремя координатами, дающими три перемещения и три вращения. Применен
метод Максвелла, который для своей теории использовал только эксперименты Фарадея, игнорируя прочие теоретические разработки. Для создания
качественной единой физики природы использовались прежде всего экспериментальные исследования. Одновременно была проведена аналогия с существующей (естественно, экспериментально проверенной) теорией винтового деформированного движения винтового бруса. Для математического
решения единой физики винтового тонкого бруса было преодолено более
50 нелинейностей. Эта задача автором была поставлена еще в 1964 году,
когда только что появился на свет мой единственный в данный момент помощник и соавтор единой физики природы А. Д. Полищук.
Автор посвятил эту книгу крупным ученым Санкт-Петербурга (бывшего Ленинграда). Еще в аспирантуре автор обнаружил крупную работу с использованием уравнений Кирхгофа–Клебша, автор О. Б. Голубев (1963 г.),
в сносках указывалось, что это дипломная работа студента О. Б. Голубева, который погиб (в туристическом походе) во время написания диплома.
Работа подготовлена для печати доцентом В. К. Прокоповым. В своем дневнике автор записал, что В. К. Прокопов будет моим оппонентом докторской
диссертации (писалась еще кандидатская диссертация). Так и случилось,
В. К. Прокопов был первым оппонентом докторской диссертации автора.
Вадим Константинович Прокопов многие годы был заведующим кафедры «Теоретическая механика» Ленинградского политехнического института
ВВЕДЕНИЕ 13
имени В. И. Ленина. Принимал всех аспирантов и посетителей в мемориальном музее, носящим имя И. В. Мещерского.
Когда автор приехал на встречу с Петром Евгеньевичем Товстиком,
то он сразу попросил показать ошибку в его работе по этой теме. Затем
предложил указать место в диссертации, где автор об этом написал. Автор показал текст введения, после чего П. Е. Товстик сразу согласился быть
оппонентом кандидатской диссертации. Но предупредив автора, что он кандидат в мастера по шахматам, предложил продемонстрировать уровень интеллекта. Автор смело обыграл хозяина в первой партии, но в дальнейшем явный перевес в счете был у хозяина. Далее снова были расставлены
шахматы и жена П. Е. Товстика села играть с автором в шахматы. После
первых ходов П.Е. Товстик снял у автора черную ладью и скромно попросил продолжить игру. Пришлось автору выигрывать эту партию. Все
сложные проблемы защиты докторской диссертации автор обсуждал с Петром Евгеньевичем. Он тщательно прочитал рукопись докторской диссертации и указал на многочисленные неточности. В библиотеке автора есть
учебник Н. Н. Поляхова, С. А. Зегжды, М. П. Юшкова «Теоретическая механика» [126], в котором заведующий кафедрой «Прикладная и теоретическая
механика» Санкт-Петербурского университета П. Е. Товстик выступил только редактором книги. К сожалению, Вадим Константинович ушел из жизни,
но П. Е. Товстик продолжает работать.
В пятой и восьмой главах использованы материалы совместных монографий с А. Д. Полищуком [121, 122], поэтому он является соавтором этих
глав.
Автор благодарен рецензенту книги кандидату философских наук Гуляшинову Александру Никитичу, профессору кафедры «Философия» Ижевского технического университета имени М. Т.Калашникова, который в течение многих лет знакомит студентов с элементами прикладной философии,
разработанной автором. В те времена, когда А. Н. Гуляшинов заведовал кафедрой «Философия», автор дважды выступал с докладом по прикладной
философии, где продемонстрировал реальное применение идей прикладной философии в конкретных технических задачах, что крайне важно для
преподавания философии на технических специальностях.
ГЛАВА 1
Прикладная философия —
основа поиска новых задач в науке,
образовании, технике
1.1. Особенности прикладной философии
Основная цель философии — понимание общности рассматриваемой
задачи, явления. Общность целей в прикладной философии представлена
последовательно разработанными задачами:
• информация и творчество — единство науки, образования и искусства
[88, 89];
• единство математики, физики, прикладной философии для задач механики — интеграционная механика [75, 81, 115, 117];
• единая физика механики (колебания, устойчивость, прочность и удар)
[80, 81, 82, 83, 115];
• единая теория пространственных колебаний, объединяющая продольные, крутильные и поперечные колебания, вместе с высокой серией
поперечных колебаний [76, 78, 79, 80, 90, 98, 99, 101, 105, 106];
• единая теория упругой устойчивости пространственного винтового
тонкого стержня [77, 79, 91, 93, 97, 103];
• единство линейной и нелинейной статики винтового тонкого стержня
[79, 92, 94, 95, 102];
• единство теорий удара с единой теорией пространственных колебаний,
устойчивости и нелинейной статикой [96, 97, 104, 107, 109, 110, 111,
112, 113, 118, 119].
• взаимосвязанность экспериментальных результатов в задачах колебаний, устойчивости, статики и удара в цилиндрических пружинах [114,
118].
1.1. О СОБЕННОСТИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЛОСОФИИ 15
Как видно из перечня, общность подхода прослеживается во всех перечисленных задачах.
Классическая философия состоит из трех основных разделов: диалек-
тики, логики, теории познания. Диалектика включает: законы, категории,
принципы. Логика так же имеет свои законы, с помощью которых на основании аксиом, можно умножать знание об объекте. Теория познания изучает те же самые объекты реальной природы или деятельности человека.
Все три основных положений философии рассматривают один объект, но
под углом зрения своих законов. Это единство В. И. Ленин называл логикой
с большой буквы. Информационная пирамида прикладной философии имеет грани: диалектика, логика, теория познания. Основанием является единство всех граней, т. е. Логика с большой буквы. При этом каждая грань так
же состоит их единых задач. Например, диалектика — это единство всех ее
составляющих (законы, категории, принципы). Одновременно закон отрицания отрицания объединяет два других закона: закон перехода количества
в качество, закон взаимного проникновения противоположностей. Классическая философия имеет длительную историю и в большей степени консервативна, чем прикладная философия. Прикладная философия работает
с реальными объектами, определяя главной целью поиск новых методов решения, возникающих при анализе сложных задач. Новая область диалектики, названная диалогикой [10], еще не нашла своего широкого применения,
так как недостаточно состыкована с широко развитым в технике методами
творчества. В книге Г. С. Альтшуллера [4] прямо указывается, что все приемы творчества в технике могут быть получены из законов диалектики. Но
это прежде всего общее утверждение без достаточного доказательства на
практике. С учетом реальных технических задач диалогику можно считать
логикой с переменным основанием. Наличие в авторегулировании широкого применения положительной и отрицательной связи как раз и демонстрирует важность разработки диалогики.
Прикладная философия объединяет основные положения диалектики,
диалогики с реальными приемами технического творчества. Наши основные цели: создание методов решения взаимосвязанных нелинейных задач механики и физики; создание компактных курсов фундаментальной
подготовки специалиста (на примере классической теоретической механики); объединение науки, образования, искусства на принципах информации
и творчества. Реальная постановка этих задач вызывает необходимость сжатия отдельных фундаментальных положений философии. В частности, из
огромного изобилия категорий выбраны только три, что позволило создать
16 ГЛАВА 1
компактную структуру прикладной философии. Данная структура прикладной философии была создана в 1979 году в экстремальных для автора условиях: инженеры по теме уволены, необходимыми финансами распоряжается руководство, которое сознательно уволило инженеров, работавших по
теме. В пятидневный срок должен был получен экономический эффект по
теме, которая не выполнялась в течение двух лет, а в случае его отсутствия. . . увольнение с института и уничтожение докторской диссертации.
В течение двух дней по созданной структуре прикладной философии была
создана очень важная теория пружинных механизмов, работающих с инерционным соударением витков. На основании этой теории расчетами было
доказана возможность сокращения габаритов и повышения долговечности
механизма. На четвертый день утром была получена телеграмма с необходимым экономическим эффектов и переносом отчета на 1 февраля 1980
года. В дальнейшем экспериментально это важное явление было доказано
[118, 119]. Для решения сложных задач техники классическая философия
использует важнейший результат философии — единый закон диалектики
(закон отрицания отрицания), а реальные задачи обычно пытаются разбивать на ряд простых и так далее. Прикладная философия выдвигает требования для ее практического применения: поиск единства всех основных
физических задач; обязательное умение правильно сжимать информацию,
выделяя главные моменты в физических явлениях; применение единства
приемов классической философии и методов технического творчества; поиск парадоксов в фундаментальных науках (математика, физика, механика,
философия); создание широкого поля экспериментальных явлений.
Главная цель логики Гегеля «найти, выявить и указать мышлению спо-
соб умного и конкретного разрешения противоречий, в которые неизбежно
впадает мышление, сознательно руководствующееся традиционной, чисто
формальной логикой» [38, с. 125]. Прикладная философия в понимании
автора и является тем острием логики Гегеля, которое позволило преодолеть очень важные противоречия в реальных технических задачах, имеющих большое научное значение. В прикладной философии всегда строится
своеобразный формальный образ сложному логическому анализу Гегеля.
«Сфера логического распадается у него (Гегеля) на три основных раздела,
или аспекта, в ней выделяются три стороны:
1) абстрактная, или рассудочная;
2) диалектическая, или отрицательно разумная;
3) спекулятивная, или положительно разумная [38, с. 127].
1.1. О СОБЕННОСТИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЛОСОФИИ 17
Формальный образ, понятный инженеру и прикладнику математику, —
это вилка с внутренним нулем, положительный аспект (+), исходный объект анализа (0), отрицательный аспект (−). Вилка (+, 0, −) — это типичный
прием решения алгебраических уравнений. У Гегеля закон отрицания отрицания объединяет как закон перехода количества в качество, так и закон
взаимного проникновения противоположностей. В прикладной философии
закон отрицания отрицания представлен двумя взаимно противоположно
направленными законами перехода количества в качество, а так же двумя
взаимно противоположно направленными законами взаимного проникновения противоположностей. Это позволило получить замкнутую структуру
законов диалектики, представленную единственным законом отрицания отрицания.
Рассмотрим несколько противоречий из практики автора, которые при-
ведены в данной книге. В математике теории пространственных колебаний
винтового тонкого бруса необходимо было раскрыть «поцелуйчик» — так
любовно математики называют совпадение собственных значений в дифференциальном уравнении. В этом случае только что рассмотренная вилка
(+, 0, −) не имеет отрицательного значения, поэтому чаще всего математики
обходят эти «поцелуйчики», «вырезая» их из решения. В наших расчетах
совпадение частот цилиндрических пружин имело место в плоть до 16 знаков после запятой.
Интересна вторая задача с существенным противоречием: построить
фундаментальную матрицу системы 12 уравнений в частных производных;
неизвестны компоненты решения (характеристическое уравнение и алгебраические дополнения). Такая фундаментальная матрица была построена
(пример из кандидатской диссертации автора) в неявном виде, и по ней
были найдены краевые условия, позволяющие характеристическое уравнение (а его еще нет!) превратить в порождающее решение, для которого нет
необходимости определять сложнейшие алгебраические дополнения.
Третья задача из статики винтового тонкого бруса. Эта задача относит-
ся к классу плохо обусловленных задач, для которых нельзя, по мнению
японских специалистов [154], применять вычислительную технику. Противоречие в том, что плохо обусловленную задачу (решение не устойчиво) необходимо проанализировать на основе устойчивого математического
алгоритма. Для этого потребовалось создать новый метод решения дифференциальных уравнений [94], идея метода принадлежит Н. В. Азбелеву,
и первую ее реализацию для уравнений равновесия (первые шесть уравнений статики) выполнила М. Ю. Карпова [43, 44]. Памяти М. Ю. Карповой
18 ГЛАВА 1
автор посвятил свою монографию «Обобщенная теория цилиндрических
пружин» [80].
Четвертый пример из типично инженерной ситуации, когда после сда-
чи изделия в эксплуатацию необходимо повысить долговечность пружин
(этим реальным задачам посвящена первая монография автора [80]), не
изменяя параметров пружины. Такая задача была решена; завод, который
реализовал идею автора, получил министерскую премию.
В области образования прикладная философия демонстрирует эффек-
тивное сжатие основного материала, но таким способом, чтобы оно не исчезло, а по желанию учащихся его всегда можно воспроизвести вновь. Для
этого в прикладную философию включены специальные системные операторы.
Прикладная философия не рассматривает проблемы классической фи-
лософии: учения о бытии, сущности, понятии и идее.
Прикладная философии не применяется в чистом виде как бы сама для
себя, а обязательно в комплексе с математикой, физикой, механикой.
Интеграционная механика представляет собой синтез математики (чис-
ло), физики (явление), прикладной философии (методы творчества). Наиболее ярко эффективность поиска общности решений можно продемонстрировать на поиске единой теории пространственных колебаний. Эта задача входит в единую физику механики как грань информационной пирамиды, где остальными гранями являются устойчивость и прочность (статика),
а основанием — удар. Получено математическое единство всех трех граней единой физики на примере винтового тонкого бруса, но одновременно
единая теория пространственных колебаний винтового тонкого бруса является единой для продольных, крутильных и поперечных колебаний. При
таком общности поиска решения всегда есть особые точки коллокации от
простейших теорий, которые должны совпадать с более совершенной теорией.
В чистом виде прикладную философия трудно фиксировать, так как
ее основное назначение — получение результата, после преодоления противоречий в поставленных задачах науки, образовании и техники. Наличие
огромного количества наук вступает в противоречие с крайне малым числом приемов творчества. Через приемы творчества можно ясно понимать
основное ядро содержания отдельной науки.
Важно не получение просто нового результата (открытия), а непопа-
дание в область информационного цунами, в котором жизнь новых идей
оценивается крайне малым сроком существования. Задача прикладной фи-
1.2. ИНВАРИАНТНОСТЬ ПАРАДОКСОВ НАУКИ 19
лософии в постановке автора как решение взаимосвязанных нелинейных
задач лежит за областью переднего края науки.
1.2. Инвариантность парадоксов науки
Классическая философия имеет знаменитый парадокс брадобрея, от-
крытый Б. Расселом [10]. Суть парадокса в том, что брадобрей бреет только
тех пациентов, которые сами не умеют бриться. Имеет ли право брадобрей
брить самого себя. Более коротко его можно сформулировать как определение понятия через само понятие. Математика, использующая ту же логику,
что и философия, имеет аналогичный парадокс: дать понятие плотности
множества через само множество. Мы ограничились только по одному парадоксу в математике и философии. Интересные парадоксы в математике
описаны в замечательной книге М. Клайна «Математика. Утрата определенности» [47].
В физике и технике аналогичный парадокс звучит так: изготовить точ-
ную деталь на неточном оборудовании. Кстати, в математике еще в XVIII
веке был объявлен конкурс: объяснить почему математика решает правильно задачи, имея не доказанное логически основание математического аппарата.
Неожиданный вывод из этого парадокса — в физике и механике имеет
место бифуркация. В геометрии наличие бифуркационных теорий известно
давно — геометрия Евклида, геометрия Лобачевского, геометрия Римана.
Наиболее распространены исчезающие бифуркации. В медицине при шести анализах показаний крови можно серьезно ошибиться. Ограниченному
анализу крови (в данном случае шести параметрам) соответствуют болезни:
инфаркт миокарда, острое воспаление легких, аппендицит. Если показатели по крови увеличить до 52, то можно обнаружить даже раннюю стадию
рака.
Бифуркация в геометрии не исчезающая, она имеет и эксперименталь-
ное доказательство.
Бифуркационные явления легко обнаружить в сложных нелинейных
задачах. В технике в начале 50-х годов прошлого века (события в Корее)
обнаружилось явление в одном из технических механизмов, где был обнаружен парадокс: при наличии упругих деформаций происходит непонятное
явление, которое в дальнейшем было объяснено автором. Шесть разных
причин в единстве дали этот парадокс. С этого объяснения и стала создаваться интеграционная механика. Необходимо было на основании сложной
20 ГЛАВА 1
физики механики сплошных сред вписаться в уравнения простейшего линейного осциллятора. Парадокс этой задачи заключался в том, что внешне
простой механизм нельзя было решить на основе существующих теорий
колебаний, прочности, устойчивости и удара. Оказалось, что математики
такие задачи отнесли в область нерешаемых задач. Как показал известный механик академик СССР И.Ф. Образцов, математики решают только
5 % задач в технике [67], при этом отдельные разделы математики требуют
многолетнего изучения, чтобы жить в «искусственном» мире.
1.3. Истоки формирования авторского подхода
в прикладной философии
В девятом классе школы автор вечерами помогал на «железном Феликсе» (арифмометр) делать расчеты своей маме по ее кандидатской диссертации. Это были расчеты по математической статистике. Впервые автор
услышал от мамы, что математика — плохая наука. Это было сказано с такой
грустью, тем более автор знал, что мама преподавала математику в школах.
Сейчас, через много лет, автор понял, что его мама встретилась в реальной
практике с явлением бифуркации. Эксперимент можно объяснять с позиций
различных теорий. Мама была биологом, много знала в области медицины,
а там этот эффект был понятен многим ищущим ученым. Прошло около
60 лет как автор сформулировал класс взаимосвязанных нелинейных задач в механике и высказал идею создания нового класса математических
задач. Знаменитый уральский математик Н. В. Азбелев (в то время профессор Ижевского механического института) убедил автора в необходимости
решать такие сложные задачи. Но математики не желают прислушаться
к явлению бифуркации в реальных задачах. Именно этим бифуркационным
задачам автор и посвятил всю свою научную работу, для решения таких
задач и была разработана прикладная философия.
В связи с проблемами здоровья автору отказали в получении справки
для поступления в престижные университеты и институты. Под мое честное слово справка была дана только при условии, что я буду учиться в сельскохозяйственном институте (на свежем воздухе, не перегружать голову —
она была сильно травмирована). Автор имел внеконкурсное поступление
в Молотовский сельхозинститут имени Прянишникова на химический факультет, как один из победителей городской олимпиады. Там автор учился
два года.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]