Закон инерции

   Этот опус я хотел начать пафосной шуткой: уважаемые коллеги, с прискорбием сообщаю, что после тяжелой и продолжительной болезни, не приходя в осознание, скончалась старая классическая формулировка первого закона Ньютона!.. Но, почитав в сети ряд материалов о законе инерции, о первом законе Ньютона, – устыдился своего невежества и своей наивности! О толкованиях законов Ньютона спорят не меньше, чем о толкованиях законов Библии и Торы! Однако с формулировкой первого закона Ньютона надо, действительно, что-то делать. Потому что основополагающие её понятия (покой тела и равномерное, прямолинейное движение тела) в реальной природе не существуют, и в условиях Земли не применимы! Подобное было замечено давно, но подвижек в этом направлении никто не спешит делать. Как пошло с идеи Галилео Галилея о возможности существования равномерного, прямолинейного движения тела, так и продолжилось в трудах Декарта, в первом законе И. Ньютона, в СТО А. Эйнштейна, без критического осмысления явления. Речь не об отказе от представлений об инерционном движении, оно есть, существует в инерционном орбитальном вращении планет вокруг Солнца, в инерционном осевом вращении Земли, во вращении галактик, в конце концом, в движении искусственных спутников Земли в ближнем космосе и в дальнем космосе. Речь о новой формулировке закона инерционного движения, более адекватной реальности, если, конечно, она вообще возможна…         

   Как лаконично заметил один из участников дискуссии о законах Ньютона: «Первый закон Ньютона отвечает на вопрос: как двигается или не двигается тело, когда сил нет! Второй закон Ньютона отвечает на вопрос: как двигается или не двигается тело, когда сила(ы) есть!». Существует несколько формулировок первого закона Ньютона, но суть у всех одна: если на тело не действуют силы или действие их скомпенсировано, то данное тело находится в состоянии покоя или равномерного, прямолинейного движения. Если ещё короче: скорость тела не меняется, пока на тело не действует другая сила. Тут как бы выпадает слово «покой», и подразумевается то, что все тела всегда движутся. И это на самом деле так!   Ведь что такое покой, если знать, что покой – всегда относителен, а движение – абсолютно? Покой – это движение с одной скоростью в одном направлении. Находясь на поверхности Земли, мы все и всё движется с этой поверхностью в одном направлении, с одной огромной скоростью – 1 600 км/час. К слову, скорость современного воздушного лайнера не превышает 1 000 км/час. Представьте, что было бы с нами, если осевое вращение Земли вдруг остановилось, с 1 600 км/час до 0 км/час! Была бы катастрофа такого масштаба, что уничтожила всё на поверхности Земли, сорвав с места дома и деревья, моря и океаны. Но общее, совместное наше вращение с одной скоростью и в одном направлении с поверхностью Земли создаёт абсолютную иллюзию покоя и статичности, устойчивости. Но этот покой призрачен!         

   Как и призрачно, эфемерно представление о прямолинейном и равномерном движении тел. Чего на самом деле в природе нет и быть не может. Такое движение может быть, но не инерционное, а опорное, под действием силы, как езда на автомобиле по идеально ровной прямой дороге или полёт самолёта по  условной прямой с работающим двигателем. Планёр без двигателя может лететь по прямой, но очень ограниченное расстояние. Планёру, чтобы удержаться в воздухе, нужно маневрировать в восходящих потоках воздуха, т. е. двигаться по кривым траекториям. Существование длительного во времени и устойчивого прямолинейного и равномерного движения тел за пределами Земли, в космическом пространстве, также невозможно. Вакуумное гравитационное давление, без необходимой космической скорости тела, не отпустит объект дальше пределов Земли, потом – дальше пределов Солнечной системы, потом – дальше пределов галактики. Объект будет заворачиваться растущим вакуумным гравитационным давлением, превращая его в спутник Земли, Солнечной системы, галактики. Вдали от галактик плотность и давление среды физ. вакуума достигают максимальных величин. А вот спутник и будет вращаться примерно равноускоренно инерционно вокруг центра «притяжения»: Земли, Солнца, центра галактики. Почему «примерно»? Потому что орбиты планет представляют собой эллипсоиды, немного сплющены. И скорость движения планеты по эллиптической орбите изменчива: при приближении к Солнцу – орбитальная скорость планеты возрастает, при удалении от Солнца – скорость замедляется. Это движение есть подобие гармонического колебания с периодической добавкой энергии движения. Идеально круговые орбиты космических тел неустойчивы, небольшие возмущения могут нарушить устойчивость орбиты.       

   Итожа, можно сказать, что и покой тела, и равномерное прямолинейное движение тела выпадают из реальной физики нашего мира. Они могут существовать только относительно и условно, чего для закона природы явно маловато! Все устойчивые инерционные движения в природе имеют циклический, замкнутый характер. Новая формулировка закона инерции должна как-то отражать подобный момент. Примерно так: скорость инерционного криволинейного движения тела в пространстве космоса не меняется, пока на тело не действует другая сила. О скорости инерционного движения тела на поверхности Земли такого сказать никак нельзя, потому что тело движется в силовом поле гравитации, загибающим прямолинейную траекторию в криволинейную, к тому же тело испытывает трение со стороны опоры, тело движется в атмосфере Земли, которая также оказывает сопротивление движению. Согласитесь, не может закон инерции быть единым для космического пространства, для движения в космосе, и для движения на поверхности Земли и в её атмосфере! Уж слишком разнятся условия движения!       

   Конечно, все эти пляски вокруг инерции начались даже не с Галилея, а с Аристотеля, древнегреческого мыслителя. Аристотель утверждал: движется только движимое, т. е. к чему приложена сила (основной закон насильственного движения  по Аристотелю). Когда же мыслителю задавали вопрос о полёте стрелы, пущённой из лука, то он объяснил это тем, что стрела рассекает перед собой воздух, позади остаётся пустое пространство; но природа не терпит пустоты! Воздух устремляется вдогонку стреле, и толкает стрелу вперёд! Выкрутился, философ! Много столетий прошло с той поры, пока Галилей не занялся опытной проверкой идей Аристотеля. Но и тут не обошлось без идеализации! Галилей решил, что если на пути скатившегося с высокого места шара будет идеально гладкая поверхность, то шар будет катиться без трения и остановки бесконечно долго. Галилей допускал движение шара криволинейное, повторяющее окружность Земли. А вот Декарт, если не ошибаюсь, допускал равномерное, прямолинейное движение тела вне Земли. Но туда, в космическое пространство, ещё надо попасть! А это не так просто! В космос тело не пустит вакуумное гравитационное давление, которое мы до сих пор зовём «силой тяжести» Земли, хотя, следовало бы называть силой тяжести космоса! Для выхода в космос телу нужно придать первую космическую скорость (7, 9 км/сек). А чтобы покинуть пределы Солнечной системы – телу нужно придать третью космическую скорость (16, 6 км/сек). А чтобы покинуть нашу галактику – нужно развить скорость 550 км/сек! Совершенно невообразимая величина для движения материальных тел! Хотя, с огромной величиной скорости света мы как-то давно смирились! Но свет – не вещество с массой и инерцией! Свет – это что-то импульсно-волнистое, колеблющееся или даже вертящееся… Но ведь не в пустоте же! Конечно, не в пустоте. Но если это не пустота, и есть некая материя, то почему же она не препятствует инерционному движение планет по своим орбитам, не тормозит его?!         

   В сущности, это и был один из роковых вопросов, приведших в начале 20-го века физику к революционному обновлению, к отказу от прежних представлений, в том числе и от эфира. Именно тогда углубились знания об  инерции и инерционности, похожих, но разных понятиях. Инерция – это явление природы, говорящее о том, что разогнанное массивное тело не останавливается сразу и не разгоняется мгновенно, а инерционность – свойство массивного тела, показывающее – насколько быстро тело может изменять свою скорость. Тут речь должна идти о природе массы, откуда масса у протона, основы атомарного вещества, есть ли масса у элементов среды физ. вакуума, почему движению массы атомарного вещества в физ. вакууме не мешает масса элементов среды физ. вакуума… Эти темы попробую затронуть в другом опусе.    

   Ещё раз вернусь к лаконичному тезису о первом законе Ньютона: первый закон Ньютона отвечает на вопрос – как двигается или не двигается тело, когда сил нет. Но развитие науки за минувшие три столетия нас привело к осознанию того, что силы есть всегда и везде! Среда физ. вакуума – безбрежный океан энергии! Учёные ещё бояться называть эту энергию вакуумным давлением, но с каждым днём это делается всё очевидней и очевидней. Когда в этой среде с колоссальным вакуумным давлением и плотностью появляется «массивное» тело, то оно создаёт в среде физ. вакуума градиент давлений и плотностей, их разность. Иначе – разность потенциалов, что ближе пониманию современного человека. И тогда вакуумное давление делается вакуумным гравитационным давлением! Пробное тело, попав в этот градиент, в эту разность потенциалов, будет с ускорением выдавливаться в направлении центра массивного тела, где градиент давлений и плотностей среды физ. вакуума равен нулю, давление среды со всех сторон одинаково. А теперь скажите: о какой прежней формулировке первого закона Ньютона может идти речь, если сила есть всегда и везде, в каждой точке вселенной?!

   Чем больше думаю о первом законе Ньютона в этом разрезе, тем чаще приходит на ум Иоганн Кеплер с тремя его законами! С чего бы это? Ведь у Кеплера вообще нет разговора о силах! Там речь идёт об эллипсах орбит, о законе площадей и гармоническом законе, т. е. исключительно о характере и форме движения планет вокруг центральной массы. И движения как бы исключительно инерционные, получившие энергию вращательного движения при формировании Солнечной системе (по идее Канта). А теперь, если наложить законы Кеплера на идею вакуумного гравитационного давления с градиентами плотностей и давлений среды вокруг массивных тел, то получается вполне цельная и гармоничная картина небесной механики и её сил! И то, что орбиты планет – эллипсы, лишь подтверждает её правоту и работоспособность. Потому что идеально круговые орбиты планет нестабильны, легко уязвимы на любое возмущение. Вероятно, идеально круговые орбиты планет были, но со временем они «вымерли», не выдержав конкуренцию с более стабильными эллиптическими. Движение планеты по эллиптической орбите подобно гармоническому колебанию, где есть изменение скоростей, ускорение и торможение. При приближении к центральному массивному телу, при растущем градиенте давлений и плотностей среды, планета получает дополнительное ускорение, импульс. Когда же планета удаляется от центрального тела, то падающий градиент давлений и плотностей среды, растущее давление и  плотность среды, уменьшают скорость планеты, тормозят и заворачивают её движение. К слову сказать, круговые орбиты   искусственных спутников Земли приходится постоянно корректировать, они очень нестабильны из-за возмущений самой Земли, Солнца и других планет. Или спутники посылаются в точки Лагранжа, где возмущения тушуются выравниванием вакуумных гравитационных давлений.             

   Недавно прогрессивное человечество отметило 300-летие великого философа Иммануила Канта, автора небулярной гипотезы происхождения Солнца и планет (1755 г.). По Канту, Солнце и планеты произошли из газопылевой туманности (облака), в которой образовались вращающиеся центры конденсации вещества. Самый интересный момент – почему эти центры конденсации были именно вращающимися! Ведь именно здесь начало инерционного движения атомарного вещества, здесь исток той первичной энергии! Чья это вращательная энергия?! Сегодня утверждается, что эта туманность состояла в основном из водорода с небольшим добавлением гелия. Но именно этот момент и вызывает наибольшее сомнение. Наше Солнце и наша Солнечная система – это не первое поколение, а, может быть, третье или даже четвёртое. Т. е. и до нашего Солнца из этих же атомов, но с гораздо большей массой, были звезды и их планетные системы. Но ядра массивных атомов делились и распадались, и продукты этих процессов стали строительным материалом новой звезды и планет. В каждом атомном ядре есть вращательное движение нуклонов, движение по кольцевой, замкнутой траектории. И вся ядерная система, как целое, может вращаться, тем более, если импульсы вращательных моментов в ядре не уравновешены. Вот именно это вращение сверхтяжёлых и тяжелых ядер даёт начало вращательному движению при конденсации вещества в газопылевом облаке. Проще говоря, вращение Солнечной системы, вращения в Солнечной системе, вращение галактик берут начало во вращении ядерных нуклонов атомов.      

   Дополнение. Когда эта статья была опубликована в сети, один из комментаторов статьи, в конце своего высказывания, задал вопрос: «Ваше мнение – инерция имеет отношение к движению тел?». Ответил. Ответ, похоже, получился неплохой, и, пожалуй, сам по себе стоит всей большой моей статьи. Так что сохраню здесь целиком:   

   «Представьте, что вы находитесь в открытом космическом пространстве, вдалеке от галактик, где нет как бы гравитационных полей, градиентов давлений и плотностей среды физ. вакуума. Вы – один! Сможете Вы сдвинуться в какую-нибудь сторону, даже если будете энергично махать руками и ногами?! Двинуться поступательно Вы не сможете, но крутиться на месте – вполне вероятно. Чтобы двинуться поступательно – Вам нужно другое массивное тело, желательно, тяжелее, чем Вы! Упёршись в него, оттолкнувшись от него – Вы и второе тело можете двинуться поступательно в противоположные стороны (согласно всем трём законам Ньютона). Ваше движение будет инерционным, потому что действия дополнительной силы уже нет. Если вселенная будет такой же однородной, без галактик и звёздных систем, Вы будете двигаться бесконечно долго с одной скоростью, которую получили вначале. Как будет двигаться и второе тело, но в противоположном направлении. Это – гипотетический, идеальный вариант. Но в реальной вселенной такого мёртвого однообразия нет! Везде и всюду, в любом направлении – звёздные системы и галактики, которые создают градиентные ямы гравитационных полей! И все мы живём в этих градиентных ямах гравитационных полей, из которых выбраться не так-то просто! Отвечая на Ваш вопрос, следует сказать: инерция и движение – одно и то же. Но условия, в которых движутся объекты, получившие импульс движения, бывают различны. На Земле всякое движение находится всегда в поле сил (и не только      гравитации), это и определяет продолжительность движения. На Земле много с чем приходится телу взаимодействовать... В физическом мире всё определяется взаимодействием движущихся масс!».