Взаимодействия силовые
Взаимодействия силовые
— между материальными телами. Все известные до сих пор силы (как то: силы тяготения, молекулярные, электрические, магнитные и электромагнитные) суть силы взаимодействий между телами; если на какое-либо тело А действует какая-либо сила, то всегда оказывается, что величина и направление ее зависят от того, как по отношению к телу А расположено другое тело В, которое вместе с тем и само испытывает силовое действие, обусловливаемое положением тела А по отношению к телу В.
Первые представления о силах взаимодействий должны были возникнуть из обыденного ощущения противодействия, испытываемого при давлении рукой на какое-либо тело или при сообщении толчка телу. Так как мускулы субъекта, оказывающего давление, чувствуют при этом противодействие, противоположное давлению и тем большее, чем более усилие давящего, то у каждого естественно утверждается идея о равенстве и противоположности между взаимодействиями. История механики свидетельствует, что первые исследователи явлений упругости и соударения тел (то есть таких явлений, в которых молекулярные взаимодействия стоят на первом плане), а именно Галилей, Гук, Валлис, Гюйгенс и Врен, основывались на идее о равенстве и противоположности взаимодействий, хотя и не формулировали ее явно. Только позднее Ньютон выразил эту идею и принял ее за основной принцип натуральной философии, общий всем силам природы. В его книге «Philosophiae naturalis principia mathematica» в числе трех основных принципов механики (он их называет ахiоmata, sive leges motus) третий формулирован так:
- Lex III. Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.
Это значит: каждому действию всегда соответствует равное и прямо противоположное противодействие, то есть взаимодействия между двумя телами всегда равны и прямо противоположны.
Это основное начало распространяется: 1) на молекулярные силы и вследствие этого на взаимодействия между непосредственно прикасающимися телами; 2) на силу тяготения; 3) на магнитные взаимодействия, как заметил сам Ньютон; 4) на электрические взаимодействия (Отто Герике); 5) на взаимодействия между элементами тока и магнитными полюсами.
(Взаимодействия частичные, тяготения, электрические и магнитные направлены вдоль по прямой линии, проведенной через взаимодействующие точки, между тем как взаимодействия между элементом тока и магнитным полюсом перпендикулярны к линии, проведенной через полюс и середину элемента, и к плоскости, проведенной через эту линию и через направление тока).
Весьма многие авторитеты науки не довольствуются предположением о взаимодействии на расстояниях даже и для частичных сил и, допуская взаимодействия только между непосредственно прикасающимися молекулами, стремятся объяснить взаимодействия на расстояниях передачей силы через посредство некоторой среды, заполняющей промежутки между молекулами тел, доступных нашим чувствам. Сам Ньютон в одном из своих писем к Бентлею (3-е письмо, 25 февраля 1692 г.) выразился об этом предмете так: «Предположение, что сила тяготения действует прямо через пустоту, без посредства какого-то неизвестного нам деятеля, кажется мне до такой степени нелепым, что я не допускаю, чтобы какой-либо мыслитель, компетентный в суждении о философских материях, мог впасть в подобную ошибку».
Уже во времена Ньютона, а потом в прошедшем столетии и наконец в начале нынешнего столетия делались попытки основать теорию силы тяготения, сходную с известной теперь кинетической теорией газов. Сэр Вильям Томсон в 45-м томе 4-й серии «Philosophical Magazine» дает понятие о теории Лесажа (Le-Sage), подробно изложенной в напечатанной в 1818 г. книге последнего «Traité de Physique Mécanique» (Edit. Pierre Prévost, Genève et Paris), н о еще в 1782 г. появившейся в «Записках» Берлинской академии. Сам Лесаж указывает на подобные же теории Николая Фатио (1689) и немецкого физика Редекера (1736). Лесаж полагает, что атомы весомой материи имеют вид проволочных клеток или многогранников, ребра или проволоки которых состоят из весомой материи, и что все мировое пространство заполнено частицами особого вещества, имеющими быстрое прямолинейное движение до столкновения с проволоками материальных атомов. Ударами этого вещества Лесаж объясняет силы тяготения. В большие подробности мы здесь не входим, так как эта теория не имела распространения.
Теоретические исследования в области гидродинамики, получившие большое развитие в течение последних пятидесяти лет, привели ко многим результатам относительно кажущегося взаимодействия тел, находящихся в движущейся жидкости. Так, по исследованиям Вильяма Томсона, К. Неймана и др., два шара, окруженные несжимаемой жидкостью, простирающейся в бесконечность, движущиеся равномерно по линии, соединяющей их центры, отталкиваются, а движущиеся перпендикулярно к этой линии — притягиваются. Шар, идущий по направлению радиуса от другого шара ускоренным движением, притягивает его, а шар, идущий замедленным движением, отталкивает его. Шар, идущий равномерно по перпендикулярному направлению к стенке, ею отталкивается, а идущий параллельно стенке ею — притягивается (см. Лекции по гидродинамике профессора Н. Е. Жуковского, 1886; С. Neumann, «Hydrodynamische Untersuchungen» (1883); Basset, «A treatise on hydrodynamics», 1888). Кирхгоф показал, что два тонких твердых кольца, помещенных в несжимаемой движущейся без вихрей жидкости, простирающейся в бесконечность и находящейся там, на бесконечности, в покое, испытывают такие гидродинамические давления, которые равносильны взаимодействиям между такими же кольцами, по которым протекали бы некоторые гальванические токи (см. Kirchhoff, «Gesammelte Abhandlungen», стр. 404). Биеркнесс показал, что два одновременно пульсирующих в несжимаемой жидкости шара притягиваются по закону Ньютона, если пульсируют в одинаковых фазах, и отталкиваются по этому закону, если пульсируют в противоположных фазах; автор построил приборы, с помощью которых демонстрировал эти явления на опыте. Благодаря исследованиям Гельмгольца, В. Томсона и Бельтрами в гидродинамике имеются еще и другие электро- и магнитогидродинамические аналогии, с которыми можно ознакомиться в приведенных выше сочинениях. В последнее время наибольшее распространение получила Максвеллова теория электричества и магнетизма. Исходя из идей Фаредэ, развитых Вильямом Томсоном, Максвелл показал, что электрические и магнитные В. объясняются деформациями и колебаниями светового эфира.
- В статье воспроизведен материал из Большого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона.
