ЦЗ1. Закон сохранения остаточного давления

Циклические закономерности 1. Закон сохранения остаточного давления

Этим рассказом начинаю новый раздел «Циклические закономерности» (что само по себе логично), подводя итоги предыдущим публикациям на данном этапе.

Данный раздел – обобщение предыдущих рассказов о мироздании, каким я его себе представляю. Свои взгляды никому не навязываю. Если у читателей есть собственное мнение, как устроен мир, их воззрение изменить не пытаюсь никоем образом, – пускай остаются при своём мнении! В своих статьях, рассказах лишь делюсь некоторыми, на мой взгляд очевидными, наблюдениями, которые каждый при желании может перепроверить.

Однако, говоря о мироздании вообще, включающем в себя всё сущее и несущее, что имеется вокруг нас – в окружающей среде обитания и в нас самих, – нужно сразу оговориться, что некоторые положения перепроверить невозможно. Из XXI века, где мы находимся сейчас (по неоднократно менявшемуся летоисчислению), сложно заглянуть вперёд и назад на тысячелетия, не говоря о миллионах земных лет, или что-либо точно узнать о предыдущих и последующих расах и условиях обитания их и других сущностей и субстанций на планете под названием «Земля». То, что творится в планах Творца, человечеству с его имеющимся набором генных и модифицированных (изменённых) программных умственных кодов, недоступно.

Я конечно же не намерен «заглядывать в будущее» или решать какие-то мировые проблемы. Мировые проблемы пусть решают те, кто их создаёт. В Природе же проблем не существует. А вот цикличности или повторяющиеся события, что мы наблюдаем не только по календарям, но и по расположению планет, созвездий, и так далее, а так же фиксируя строгие закономерности некоторых явлений: лунных и солнечных затмений, звездопада в конце лета (чаще в августе) и других, – надо полагать, все они возникают вовсе не спонтанно, а по каким-то причинам.

Ещё раз повторю мысль, высказываемую неоднократно: сотворить наблюдаемый мир в незамкнутом пространстве, неограниченном ничем, невозможно по простой причине: энергия «расползётся» по бесконечности, и нет абсолютно никаких сил, чтобы её сосредоточить в каком-то обозримом ограниченном месте. Из НИЧЕГО нельзя сотворить что-то. А это что-то начинается с КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ в некоем замкнутом пространстве. Отсюда и ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ!

Может кому-то нравится говорить о бесконечности, как об абстракции, фантазии, возникающей в голове, что не возбраняется, но я всё же, понимая предыдущее утверждение, сугубо с практической точки зрения, заявляю (для себя самого, т.е. не настаивая на этом своём умозрительном положении), что бесконечности не существует. Кто-то полагает (ссылаясь на учебники и общепринятые стереотипы), что расстояния до звёзд и соседних галактик слишком огромные, измеряет эти расстояния в парсеках и других единицах, подведя под свои умозаключения базу, – набор гипотетических теоретических изысканий физиков и астрономов.

Я же ясно вижу своими глазами, как и другие наблюдатели, и ищу ответы на такие события, как падающие звёзды длиною, бывает, в полнеба, а научных объяснений не нахожу. Как может звезда, находящаяся на каком-то немыслимом расстоянии, свет от которой «проистекает» миллионы лет, за доли секунд двигаться по небу, преодолевая «миллиарды парсек»? И это видят ВСЕ (кто желает увидеть)!

Жизнь замечательна и удивительна… , если замечать и удивляться!

Я – практик, а не теоретик. Теоретик пытается выяснить что-то и, как правило, из каких-то соображений выводит, ЧТО происходит, но он чаще всего понятия не имеет, КАК ЭТО ПРОИСХОДИТ? Практик же методом проб и ошибок постигает суть происходящих явлений или процессов.

Отсюда – известное высказывание (ЗАПОМНИТЕ эту фразу и расскажите своим детям и внукам, но главное – ВСЕМ знакомым академикам и преподавателям):

ТЕОРИЯ – ЭТО КОГДА ВСЁ ИЗВЕСТНО, НО НИЧЕГО НЕ РАБОТАЕТ! ПРАКТИКА – ЭТО КОГДА ВСЁ РАБОТАЕТ, НО НИКТО НЕ ЗНАЕТ ПОЧЕМУ. МЫ ЖЕ ОБЪЕДИНЯЕМ ТЕОРИЮ И ПРАКТИКУ: НИЧЕГО НЕ РАБОТАЕТ… И НИКТО НЕ ЗНАЕТ ПОЧЕМУ! (Альберт Эйнштейн)

Эту фразу я преднамеренно вынужден вставлять к качестве эпиграфа к рассказам данного раздела «Циклические закономерности», дабы отсечь “пустые” вопросы с комментариями в рецензиях и замечаниях к своему (любому) тексту.   

* * *
Когда говорим о мироздании, то часто задаваемые вопросы связаны с массой, гравитацией, тяготением, силами тяжести, ускорением свободного падения. Что за напасть такая? Почему многие наблюдатели, образованные люди, получившие в школах и университетах знания(!), продолжают «мусолить» фундаментальные основополагающие понятия, интересуясь сущностью каждого из них?

Казалось бы, нет основания беспокоиться: есть, к примеру, термин «гравитация», что действует на все тела, и в этих телах возникает «тяжесть», и те совершенно непринуждённо падают (опускаются) на землю. И в наших просветленных мозгах укоренился данный ТЕРМИН: люди не способны оторваться от земли и взлететь, как птицы, а их рукотворные изделия (ракеты, самолёты, вертолёты, аэропланы, аэростаты, воздушные шары и прочие) созданы при определённых условиях, при которых они могут преодолеть пресловутую силу тяжести, то бишь «гравитацию». И распространяем этот термин аж с XVII века, не понимая, что на самом деле означает «тяготение к земле». (Это ясно лишь фермерам и садоводам).

Да, ладно, благодаря практикам, которым удалось-таки додуматься и произвести технические средства для подъёма и транспортировки людей по воздуху из пункта А в пункт Б, совершенствуя из года в год конструкции летательных аппаратов, воздушных средств и носителей полезного груза («массы»), привычка к терминам «гравитация» и «сила тяжести» воспринимается, как само собой разумеющееся.      

Опять-таки я возвращаю читателей к словам Эйнштейна: «Теория – это когда всё известно, но ничего не работает!», – действительно, неужто кто-то думает, что на «формуле» из учебника можно взлететь? Я таковых, кто построил ракету и пустил в космические дали, только исходя из расчётов первой космической скорости, не встречал! Будучи дипломированным инженером, получив через 5,5 лет обучения на закрытом (секретном) факультете университета специализацию по двигателям летательных аппаратов, могу сказать одно: настоящие расчёты, по которым наша ракета отрывается от стартового стола, основоположнику идей полётов к звёздам, учёному-самоучке, философу К.Э.Циолковскому даже не снились! По-хорошему, выдвигая безумные идеи о полётах, он известен тем, что был первым в России.

Парадоксально, в школах и университетах рассказывают о теоретиках, таких как Ньютон, – о законе «Всемирного тяготения», его знаменитой формуле, по которой исчисляется космическая скорость и которую необходимо развить для вывода на орбиту Земли спутника, модуля, станции или иного космического объекта, даже не задумываясь и не объясняя, что же это за «явление» такое – «гравитация»? 

Инженерная мысль также бежит “впереди паровоза”, – созданы и используются приборы (гравиметры), представляющие собой сосуд (из которого откачивают воздух), рамку из кварца с натянутой нитью и маятником (кварцевая система), и регистрирующие элементы, определяющие отклонения пружины от равновесного положения, настраиваемого по “эталону”. Я бы сравнил этот прибор с обычными рычажными весами, чтобы голову не морочить принципом работы гравиметра. И действительно, прибор чувствителен к малейшим изменениям «сил гравитации», которая исходит (вдумайтесь!) от воздействия на пружинно-маятниковую систему в вакууме при незначительных колебаниях (вибрациях), действующих извне!

Но ведь извне на подобную (откровенно механическую, в сочетании с оптической) систему можно воздействовать ЛЮБЫМИ побочными силами, а не теми, которые называют «гравитационными», то есть, якобы, «притягивающими» нас к земле в обитаемой атмосферной среде. И выходит, что данный прибор годен для любых замеров, – для исследований в сфере метрологии, вулканологии, сейсмологии. Гравиметры используют при разведке минералов, газов, нефти, для инженерных задач и манипуляций разного типа, в том числе для количественных определений по объёму фосфора в удобрениях, кормах, исследований химических реакций и анализа полученных результатов, в геодезии, и так далее. (Подобие музыкального инструмента, в звучании которого можно увидеть изменения вибраций… )

Унификация прибора и его широкая «применяемость» (как и у рычажных весов) уводит далеко от темы измерения «гравитации» тел, не говоря уже о её сути. Суть же прибора, в моём уразумении, должна быть такова, чтобы с его помощью можно было точно определить и объяснить (на основе замеров), почему облака в небе плывут(!), и ничто их «не притягивает» к земле, да на базе таковых объяснений предсказать, какие облака и как воздействуют на среду обитания. На фото перед текстом, взятом их свободного доступа в интернете, показана туча, – вот на неё-то и должен быть направлен взор, чтоб узнать, сколько и каких бед она принесёт…

И если честно, я вообще не помню, что бы нам, студентам-ракетчикам, говорили на лекциях о существовании такого прибора, хотя может вскользь слышал о нём, но не запомнил даже его названия. Это потому, что в ракетостроении используются совершенно другие приборы и методики для расчёта лётных параметров. Будучи любознательным, я специально поинтересовался, применяют ли нечто подобное на самолётах? Мне хватило десяти минут, чтобы найти и посмотреть ролик об основных приборах и измеряемых параметрах при выполнении регламентов по взлёту-посадке и полётах лайнеров на больших высотах. Их всего шесть.

1) Высотомер. На малых высотах (на режимах взлёта-посадки, до 1000 метров) используют радиолокационный метод, посылая частотные сигналы к поверхности, имеющей рельеф, и по задержке отражённого сигнала прибор выдаёт значение высоты на местности; на больших же высотах применяют барометрический метод, т.е. прибор определяет высоту по разнице давления. При настройке высотомера на малых высотах, конечно, сравнивают измеренные (определимые другими способами) величины с показаниями прибора (при испытаниях самолёта).

(Точно так вышеупомянутые гравиметры “настраиваются” по некоему расчётному “эталону”, то бишь, косвенно – на определённую частоту натяжения струны, как в музыкальном инструменте, который настраивают специалисты по камертону).

Остальные 5 приборов в самолётах (указатель воздушной скорости, указатель вертикальной скорости – вариометр, авиагоризонт, указатель курса, указатель поворота и скольжения) вообще никак не связаны с «гравитацией», потому что в приборах определяют разницу давления, отклонения по раскрученному гироскопу (установленного выверенного положения), а так же отклонения шарика в жидкости от среднего положения. Что касается барометрических замеров, тут важную роль отводят определению атмосферного давления, что за бортом самолёта. Выше определённых высот самолёт просто не может взлететь. Это факт. Стало быть, какие бы ни были конструкции самолётов и других летательных аппаратов, какие бы ни были к ним специально разработанные измерительные приборы, причину преодоления «земного тяготения» надобно искать в самом устройстве атмосферы Земли и понимании взаимодействия энергетических потоков в окружающей среде.

* * *
Единственным учебно-показательным прибором, доставшимся нам с XVII века, является стеклянная трубка в известном из учебников опыте с дробиной, пробкой и пёрышком, – наглядное пособие, якобы доказывающее «принцип тяготения».

Но давайте, наконец, разберёмся, в чём тут дело. Что происходит с дробиной и пробкой? Почему при откачивании воздуха из сосуда они вдруг «тормозят»?

Во-первых, выясним, кто и когда проводил этот опыт и проводил ли вообще? По сведениям из интернета, вроде бы Галилей бросал разные предметы с высоты Пизанской башни, пытаясь обнаружить разницу падения тяжёлых и лёгких тел. Но до него давным-давно было установлено (Аристотелем), что массивные крупные тела пролетают путь в свободном падении быстрее, чем лёгкие малые. Разница, как известно, в сопротивлении воздуха. Может возникли сомнения у Галилео, так как мелкие горошины летят быстрее крупных, а тяжёлые – быстрее лёгких? И в итоге, очень сложно установить, какие же из них приземляются раньше?

Всё изменилось после измерения Торричелли эмпирическим путём атмосферного давления (1643). В 1644-м в своём письме математику Риччи он написал: «Мы живём на дне воздушного океана». Понятно, что Галилео Галилея к тому времени уже не было в живых (год смерти – 1642). Но считается, что Блез Паскаль первым экспериментально сумел доказать существование атмосферного давления. Это стало настоящей сенсацией, когда в 1638 году удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами – вода не поднималась выше 10,3 метра.

История уводит нас в 1618 год, когда голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силою пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом». Считалось тогда, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты».

В 1630-м Галилей получил письмо от генуэзского физика Балиани о неудачной попытке устроить сифон для подъёма воды на холм высотою примерно 21 метр. В другом письме он отмечал, что подъём воды обусловлен давлением воздуха.

На этих основаниях можно заключить, что в последствие все праведные заслуги предшественников перешли Ньютону, который приписал себе проведение опыта с трубкой в трактате «Математические начала натуральной философии», хотя сам мог и не заниматься такими «пустяками». Ему достаточно было проанализировать результат, полученный другими экспериментаторами. Так или иначе, на Рис. 1.33 показаны две стеклянные герметично закрытые трубки, и в одной из них откачан воздух. То, что в трубке могло сохраниться остаточное давление, Ньютона мало интересовало. Ему было важнее показать (в трактате), что все три тела в вакууме (дробина, пробка и перо) опускаются на дно трубки с одинаковой скоростью. Это подтверждало его предположение, что существует некая «гравитационная» сила, уходящая к центру Земли. Вот эту силу он и определил, как силу «тяготения», но не объяснил в трактате, откуда она берётся и что это за сила такая? Ньютон сам не придумывал и название «гравитация» – оно перешло от Рене Декарта вместе с тем, что Декарт объяснял вихревое происхождение этой силы. Но участь та же постигла и измышления главного «оппонента», коим приходился Ньютону Декарт. Ведь были ещё Лейбниц со своими утверждениями, другие философы, но Ньютон просто игнорировал всё, что противоречило его стройной «теории тяготения».

Вот такими незамысловатыми путями возникла теория – без объяснений сути того, что в ней изложено к вопросу о «гравитации».

Однако, если рассматривать этот опыт с откачкой воздуха в трубке с позиций дня сегодняшнего, любой школьник знает, что в ПУСТОТЕ, где нет никаких сил действия-противодействия, ЛЮБОЕ ТЕЛО ЗАВИСНЕТ, т.е. будет пребывать в том местоположении, в котором оно находится без движения.

Здесь нужно сказать пару слов о вакууме – что это такое? Мы можем говорить о какой-то степени разряжения среды, которой достигаем откачкой насосом. Всем учащимся в школах и технических вузах должно быть известно о связи давления с температурой: повысить давление в системе можно поднятием температуры и наоборот. Многие помнят положение об «абсолютном нуле» температуры (0°K), когда все атомы в системе становятся неподвижными – замирают. Достичь такого положения «абсолютного нуля» ещё никому не удавалось, и я уверен, что никогда не удастся, потому что остановить движение материи невозможно, даже если очень захотеть. Это бы означало «обнулить» ВСЁ, созданное Творцом сущего и несущего в среде обитания. Но в какой-то локализованной точке людям удалось экспериментально снизить температуру почти до «абсолютного нуля».

То же самое происходит с вакуумом: достичь «абсолютного вакуума» невозможно! Кроме того, надо понимать, что не существует способов и материалов, чтобы хоть как-то максимально приблизиться к «абсолютному вакууму». Отсюда следует, что никто и никогда не проводил опыт с исследованием «движения» тел в вакууме!

Но что тогда означает «торричеллиева пустота» или разреженная атмосфера? И как корректно (умозрительно) поставить опыт с откачкой воздуха из трубки?

Ясно, что от выбранного материала трубки зависит наглядность и чистота опыта. Попробуйте откачать воздух из пластиковой бутылки пылесосом. Она сминается внутрь мгновенно. Откачать воздух можно из стеклянной тары, которая прочнее пластиковой. Но и при определённом ДАВЛЕНИИ СО ЗНАКОМ МИНУС стекло не выдержит и лопнет. Можно попытаться создать ДАВЛЕНИЕ РАЗРЯЖЕНИЯ в герметичном батискафе круглой формы, выдерживающем огромные нагрузки, но и в этом случае не хватит мощи “вакуумного” устройства. Это только прелюдия.

Далее выстраиваем логическую цепочку (мы же всё-таки ИНЖЕНЕРЫ!)

Начало эксперимента. В стеклянную трубку (мысленно) опускаем металлический шарик. Всё как у Ньютона. Трубку закрываем (запаиваем) герметично, оставляя только сосок для откачки воздуха. Намеренно не вкладываем пёрышко и пробку, дабы упростить эксперимент и сосредоточиться на его сути. Поставим манометр, по которому будем отслеживать степень откачки воздуха (разряжение в трубке).

Шаг первый. По чуть-чуть откачиваем воздух. Переворачивая вертикально трубку и меняя положение “верх-низ” фиксируем ВРЕМЯ падения (опускания) шарика на дно трубки.

Шаг второй. При определённой степени разряжения (фиксируемой по манометру) обнаруживаем, что движение шарика (опускание на дно) замедлилось. Время прохождения пути шариком и давление в трубке с каждой откачкой записываем.

Тут важно отметить особенность данного опыта. Мы постоянно останавливаем систему, чтоб зафиксировать показания прибора и время (по секундомеру). Если измерять параметры в движении, будет в точности, как у Гейзенберга в квантовой механике (принцип неопределённости). А нам нужна только определённость.

Последующие шаги (покуда не лопнет сосуд). Продолжаем откачивать из трубки воздух насосом, постоянно останавливая систему для проведения замеров. Тут нет других причин для замедления движения шарика, кроме разряжения воздуха. Есть текущие параметры: длина пути, которая не меняется, ВРЕМЯ прохождения этого пути и условное ОСТАТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ внутри трубки, которое зависит только от прочности материала оболочки сосуда и возможностью максимально откачать воздух, т.е. параметрами “вакуумного” насоса.

Окончание эксперимента. Мы действительно убеждаемся, что с уменьшением ДАВЛЕНИЯ в сосуде, в котором создано разряжение воздуха до определённой степени, металлический шарик проходит фиксированное расстояние за большее ВРЕМЯ. Теперь можно начинать анализировать.

Анализ эксперимента. Логика проведенного (мысленного) опыта подсказывает, что при дальнейшей откачке воздуха из сосуда до ОСТАТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ, близкого к нулю, металлический шарик прекратит движение и останется “висеть” (неподвижно) в каком-то месте трубки. И более того, УПРУГОСТЬ СРЕДЫ, что образуется внутри трубки, НЕ ПОЗВОЛИТ ШАРИКУ ДВИГАТЬСЯ ДАЖЕ ПРИ НАМЕРЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ИЗВНЕ (СИСТЕМЫ) БУДЬ КАКИМИ СИЛАМИ (сотрясением трубки, вибрацией снаружи атмосферы, нагреванием или охлаждением, наружным давлением-разряжением, магнитом, другими известными и неизвестными способами). Шарик в трубке будет как бы “скован” внутренним ОСТАТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, близким к нулю. Он потеряет степень подвижности.

Не исключаю, что в трубке может образоваться ИНЕЙ – Я ПРЕДСКАЗЫВАЮ И ТАКУЮ ВОЗМОЖНОСТЬ ОТКРЫТИЯ, ОБНАРУЖЕНИЯ НОВОГО СОСТОЯНИЯ (ПОЛИМЕРИЗАЦИИ) ОСТАТОЧНЫХ ГАЗОВ СРЕДЫ В ГЕРМЕТИЧНОМ СОСУДЕ – С ОСТАТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, БЛИЗКИМ К НУЛЮ!

Для сведения. Именно так СЛУЧАЙНО был открыт ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕН, он же – “ТЕФЛОН” (торговая марка) или ПТФЭ. Год открытия – 1938.
ПТФЭ – полимеризовавшийся газ тетрафторэтилена, парафинообразный порошок, образовавшийся при низкой температуре в баллоне, оставленном при высоком давлении в сухом льду.

Когда я говорю об упорядоченной системе ЭФИРА, то имею ввиду упакованную очень плотную структуру. Схематично изобразил шариками, заполняющими некий объём, прижатыми друг к другу так плотно, что степень свободы каждого из них равна 1 (единице). Другими словами, у каждого шарика нет иного выбора, кроме вращения вокруг своей оси. Это наиважнейшее положение я буду использовать и в дальнейших геометрических построениях и исчислениях энергетических потоков в СРЕДЕ ЭФИРА (уже в следующих рассказах).

Для того, чтобы облегчить “участь” скованного шарика в замкнутом объёме, нужно частично высвободить энергию, – условно «разорвать» оболочку, дабы выпустить «пар», как в воздушном шаре, показанном рядом на картинке. Взаимосвязь шара (сферической оболочки) с земной атмосферой позволяет элементарным нагревом преодолеть «тяготение» («притяжение», «гравитацию»), но об этом Ньютон не мог знать.

Первый пилотируемый воздушный шар, спроектированный братьями Монгольфье, поднялся из Булонского леса в Париже 21 ноября 1783 года. Первый чётко зафиксированный случай воздушного шара с пассажирами-людьми, в котором для создания плавучести использовался горячий воздух, был построен братьями Монгольфье, подсмотревшими у природы и заметившими, как от бумажных костров поднимается пепел.

В заключение, напрашивается вывод: В ПРИРОДЕ «ГРАВИТАЦИИ» НЕТ, И ТО, ЧТО ЗДРАВОМЫСЛЯЩИЕ ЛЮДИ ЗА ТРИ С ЛИШНИМ СТОЛЕТИЯ НЕ СМОГЛИ ОПРЕДЕЛИТЬ, ЧТО ЖЕ ТАКОЕ «ТЯЖЕСТЬ» И «СИЛА ТЯГОТЕНИЯ», ТОЛЬКО ПОДТВЕРЖДАЕТ ЭТО ДОСТАТОЧНО РАЗУМНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ.