6.3. Фундаментальные физические модели объектов
Если мы действуем в рамках классической стратегии познания, во всех этих случаях наше внимание сосредоточено на объекте и его поведении в данных условиях. Для его описания, необходимо построить подходящую модель. Благодаря традициям атомизма и непрерывности в классической физике существуют две самые общие (фундаментальные) модели материи: модель частицы (корпускулы) и модель сплошной среды (континуума).
Разумеется, у каждой модели материального объекта может быть много различных специфических характеристик. Задача состоит в том, чтобы найти среди них такие, которые носят всеобщий характер.
Их называют фундаментальными физическими величинами, и они присущи материи в любой форме и на любом уровне описания.
В этом и состоит суть концепции фундаментальных физических величин – при моделировании объектов в физике из множества разнообразных физических свойств объекта надо выбрать лишь некоторые и при том не произвольные, а универсальные. Они должны отвечать не только за данный конкретный процесс, но и за весь класс подобных процессов, включая и его возможные модификации. Эти свойства и воплощаются в фундаментальных характеристиках. При этом фундаментальная характеристика должна допускать обобщение: если она первоначально вводится для фундаментальной (простейшей) модели, то в дальнейшем путем некоторого обобщения ее можно приписывать и производным (более сложным) моделям.
На роль фундаментального может претендовать такое свойство, по поведению которого можно идентифицировать свободный объект (иными словами, соответствующая физическая величина должна сохраняться, когда воздействием окружения можно вовсе пренебречь).
Фундаментальные характеристики должны быть присущи не только моделям частицы и континуума, но и множеству построенных на них (производных) моделей, таких, например, как система частиц и многие другие. Кроме того, будучи мерой какого-то свойства рассматриваемой системы, физическая величина должна «реагировать» на ее усложнение. Характеристика должна быть аддитивна.
6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитации
Скорость объекта, как говорилось выше, хотя она и связана с движением, также нельзя считать полноценной фундаментальной характеристикой движущегося объекта. При малых скоростях она называется нерелятивистским импульсом р и для частицы имеет вид произведения массы на скорость р=m. Это векторная величина, как оказалось, имеет универсальный смысл, а именно: импульс можно сопоставить объекту не только в модели частицы, но и в других, основанных на ней моделях. Она ориентирована в направлении скорости движения и обладает необходимым свойством сохранения для свободных объектов.
Если бы пространство не обладало однородностью, импульс не обладал бы качествами фундаментальной характеристикой.
Пользуясь импульсом, можно определить и скорость системы частиц V, если ее как целое можно моделировать одной частицей
Для изолированных систем она также сохраняется, что является обобщением закона инерции на такие системы. На примере импульса можно показать, насколько неслучайным оказывается выбор истинно фундаментальных характеристик движения. Ведь они раскрывают нюансы пространственно-временного поведения объекта и потому должны нести в себе «отпечатки» свойств пространства-времени. В настоящее время установлена взаимосвязь между ними. Так, оказалось, что свойство импульса сохраняться для изолированных объектов напрямую связано с однородностью пространства, которая проявляется в равноправии всех ИСО, отличающихся друг от друга сдвигом начала системы отсчета вдоль каждой из декартовых осей координат.
Импульс с полным основанием можно считать фундаментальной физической характеристикой движения.