Наша цель -

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ПОДТВЕРДИТЬ
БЕССМЕРТИЕ ЧЕЛОВЕКА

и найти условия достойной жизни после смерти

Пишем и рассуждаем о физических явлениях
Ответить
Вадим Ловчиков
Эксперт
Баланс:1259
 
Сообщения: 14
Регистрация: 12.08.2019

Обобщенная формула энергии

Вадим Ловчиков » 12.08.2019 16:10

+
5
-
Согласно Википедии «единые теории поля - физические теории, ставящие своей задачей единое описание всех известных физических феноменов на основе единого первичного поля. Исторически существовали как классические такие теории (множество их было разработано Эйнштейном), так и квантовые, одним из современных примеров последних является теория струн».

Таким образом, вопрос единого описания «физических феноменов» является весьма актуальным на сегодняшний день и занимает умы многих современных физиков.

Брайан Грин в своей книге «Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории» пишет: «спустя много лет после того, как Эйнштейн объявил о своём походе на поиски единой теории, из которого он вернулся с пустыми руками, физики считают, что они смогли наконец выработать теорию, связывающую все эти догадки в единое целое, — единую теорию, которая в принципе способна объяснить все явления. Эта теория суперструн».
Правда тут же добавляет, что всё же остались нерешённые проблемы «в нашем непрерывном поиске окончательной теории».

Сам подход теории суперструн – это попытка описать некоторые изначальные параметры «исходных компонентов» кварков, бозонов и так далее и стыковкой её с существующими описаниями, моделями и формулами.
Пока получается, судя по всему, не очень. Поскольку в школьных и институтских учебниках по физике, так сказать, для широкого пользователя об этой теории ни слова.

Существует и другой возможный подход к решению «теории всего» - это унификация. То есть введение инвариантов.

В знаменитом труде «Трактат об электричестве и магнетизме» Джеймс Максвелл пишет, что «во всех динамических науках единицы (физических величин) можно определять через три основные: единицу Длины, единицу Времени и единицу Массы».
Тем самым Максвелл как бы вводит MLT-систему в научный оборот. Правда тут же, рассуждая о массе на основе работ Ньютона, приходит к выводу о возможности выражения массы через единицу Времени и единицу Длины, сводя MLT-систему к LT-системе.

В книге «Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек» (2002 год) авторы О. Л. Кузнецов и Б.Е.Большаков в главе 9.1 «Система пространственно-временных величин» пишут: «в соответствии с требованиями Дж.Максвелла, А.Пуанкаре, Н.Бора, А.Эйнштейна, В.И.Вернадского, Р.Бартини физическая величина является универсальной тогда и только тогда, когда ясна её связь с пространством и временем».

Сама система не предлагает ничего дополнительно к существующим моделям, описаниям и формулам. Она лишь предлагает сопоставление для любой физической величины вида [LnTm].
Возможно, что и поэтому упоминание о системе, опять-таки, отсутствует в учебниках по физике.

Но возможен и другой подход к решению задачи «теории всего».
В данной статье описан классический путь научного метода, то есть обобщение известных фактов.
Для обобщения взята категория «энергия».

Закон сохранения энергии говорит нам, что энергия ниоткуда не берётся, никуда не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую.
Если так, то у этих форм может или даже должна быть некоторая преемственность. Ведь разные качества не могут переходить одно в другое. Например, как из зелёного сделать круглое?
А тут у нас в любом случае энергии.

Тогда мы можем попытаться исследовать ФОРМЫ энергии и поискать изначальную или универсальную форму, если таковая имеется.
Приступим.

Работа электрического тока

Это не единственная формула физики в разделе электричество, содержащая энергию, но для рассмотрения можно взять именно её. Поскольку левая часть формулы имеет размерность "Джоули", то есть размерность энергии.
A = Uq
Работа есть произведение напряжения U на заряд q.
Подставим вместо заряда q следующее выражение q = UC, где С - электрическая ёмкость.
И ещё. Вместо работы тока А можно поставить символ электрической энергии Е с индексом q (заряд) - Eq.
Тогда формула примет вид:
Eq = U2C

Уравнение состояния идеального газа

Второй формулой предлагается уравнение состояния идеального газа.
Вот эта формула:
PV = µRT
где P-давление, V-объём, µ - количество моль газа, R-универсальная газовая постоянная и T-температура.
Если перемножить правую часть уравнения и посмотреть на размерность получаемого результата, то получатся опять таки Джоули.
Правую часть можно назвать тепловой энергией и присвоить ей букву с индексом Qt, то есть энергия тепловая.
Получилось так:
PV = Qt.

Третий закон Кеплера

Введение третьей формулы в рассмотрение вызовет, очевидно, некоторое напряжение. Ну, или дискомфорт.
В качестве третьей формулы предлагается третий закон Кеплера.
Выглядит он так:
Т1222 = а1323
Квадраты периодов обращения двух планет "Т", к примеру солнечной системы, соотносятся так же, как кубы больших полуосей их орбит "а".
Если периоды обращения планет заменить на угловые скорости вращения, а большие полуоси на радиусы, то можно получить такую формулу:
w12r13 = w22r23 = const
Константу можно заменить буквой Сos.
Тогда итоговая формула в общем виде приобретает вид:
Сos = w2r3
Теперь можно написать три уравнения рядом и оценить их схожесть. Но к данным известным уравнениям я предлагаю добавить некую вспомогательную формулу.

Вспомогательная формула

Вид она имеет весьма простой. Если представить себе некую абстрактную энергию E, заключённую в некотором объёме V, то плотность этой энергии можно рассчитать в самом простом варианте по следующей формуле:
ρe = E/V
А энергия, соответственно, будет представима через эту формулу так:
E = ρeV
Формула, как может показаться ничего нового не даёт. Но это лишь на первый взгляд.
Теперь напишем все наши четыре уравнения и поглядим на них с пристрастием.

Четыре уравнения

Финальный вид четырёх уравнений такой:
Eq = U2C
Qt = P V
Сos = w2r3
E = ρe V
Левые части уравнений я прокомментирую позже.
В самый правый вертикальный столбец входят величины, которые довольно легко ассоциировать. Радиус в кубе r3, объём V и ёмкость С. Даже просто на уровне смыслов эти слова рядоположны.
У учёных-физиков могут возникнуть сомнения относительно электрической ёмкости, поскольку в школьных учебниках по физике есть упрощённая оценочная формула электрической ёмкости, где она прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними:
С ∼ S/d
Но вот что интересно, только у физиков!
У любого же другого человека слово ёмкость устойчиво ассоциируется с объёмом.
Тут ещё можно добавить цитату из учебника «Физика. 10 класс» Мякишев Г.Я. со страницы 243: «нельзя дать достаточно удовлетворительное краткое определение понятию электрический заряд». То есть, если нам не известна природа электрического заряда, понимаем ли мы, что такое электрическая ёмкость?

А вот первый столбец правых частей уравнений ( U2, P, w2, ρe ) требует пояснения.

Почему напряжение в квадрате, а давление в первой степени?

Сначала скажу о том, что угловая скорость связана с линейной скоростью следующим уравнением: v = w•r. Иными словами, говоря о линейной скорости, мы с таким же успехом можем говорить и об угловой скорости или о вращательных процессах. Будем иметь это в виду.

Почему же можно соотносить напряжение U и угловую скорость w?
Вот посмотрите, как выглядит формула электродвижущей силы (ЭДС) генератора:
E = CeФn
Слева ЭДС, а справа некоторые параметры и, в том числе, n. Вот это самое n и есть угловая скорость вращения генератора. То есть, чем быстрее мы крутим генератор, тем больше на выходе ЭДС. Причём зависимость линейная. Да, и ЭДС измеряется в Вольтах. То есть это практически напряжение.
Напишу эту формулу в общем виде, используя символы U и w:
U = f(w)
То есть, напряжение есть функция угловой скорости в ПЕРВОЙ СТЕПЕНИ!

Теперь попробуем найти в физике формулы, где были бы связаны между собой давление и скорость.
Вот так, например, выглядит основное уравнение молякулярно-кинетической теории газов:
p = 1/3m0nv2
Здесь p - давление газа, а v - скорость его частич.

А вот формула скорости звука в среде:
a2 = dp/dρ
где а - скорость звука в среде, p - давление среды (в числителе), ρ (ро) - плотность среды (в знаменателе).
Или формула подъёмной силы:
Y = 1/2Cρv2S
где Y - подъёмная сила, С - коэффициент подъёмной силы, ρ - плотность среды, v - скорость аппарата, S - площадь крыла.
Если перенести площадь крыла в левую часть, то получим формулу давления на крыло:
P = 1/2Cρv2
Итак. Что мы видим в этих трёх формулах?
А видим мы то, что давление в разных формулах из разных областей физики связано с линейной скоростью через её квадрат!
Или, если поставить вместо неё угловую скорость, то получим вид:
P = f(w2)
Таким образом, давление есть функция скорости В КВАДРАТЕ!

Вывод

Давайте ещё раз посмотрим на наши четыре формулы:
Eq = U2C
Qt = P V
Сos = w2r3
E = ρe V
Родственность между членами первого столбца правых частей уравнений, то есть между квадратом угловой скорости w2, квадратом напряжения U2, и давлением P теперь выглядит вполне оправданной.
Не так ли?

Теперь сделаем последнее допущение: предположим, что в третьем законе Кеплера, константа Сos - это энергия.
Предположение весьма смелое, но, на мой взгляд, вполне логичное.

Как можно назвать первые три формулы?
Первая формула - это формула электрической энергии.
Вторая - тепловой энергии.
Ну а третья, например, астрономической (космической) энергии.
Энергия – это, прежде всего, движение. Обратите внимание на то, чем в первой и второй формулах представлено движение: напряжение и давление.
Два понятия вновь удивительно близки.
Соответственно w2 я бы назвал напором. Вспомните понятие "скоростной напор" в гидравлике.

Итак, вот четыре понятия среднего столбца формул: напряжение, давление, напор, плотность энергии!!!
Каково?

Почему я считаю приемлемым лингвистическое соотнесение понятий в естественнонаучной, как кажется, области знаний?
Да потому, что, на мой взгляд, данное обобщение разных формул, а значит и форм энергии, является уже скорее философским или мировоззренческим. И, стало быть, должно и может осуществляться с использованием терминологии и понятий не только естественных наук.

Обобщённая формула энергии

Первую, сильно модифицированную формулу третьего закона Кеплера, я и назвал обобщённой формулой энергии.
Е = w2r3
Откровенно говоря, от Кеплера тут, конечно, мало чего осталось.
Но.
Всё-таки я использовал его материал для дальнейших рассуждений и обязан уважительно его упомянуть.

Теперь зададимся закономерным вопросом: что означает эта формула?
Какая форма за ней стоит?
Напоминаю, что в начале моих размышлений, как впрочем и данной статьи, я задавался вопросом об изначальной ФОРМЕ энергии.

Данный вопрос будет раскрыт в следующей статье.
Поделиться:

Теги:

Ответить    ПОМОЩЬ по форуму!