3.8 Reálne pôsobenie fyzikálnych síl
Skôr ako pokročím k tretiemu Newtonovmu pohybovému zákonu, vrátim sa ešte k Newtonovmu zákonu sily. Teória kozmodriftu ho poopravuje v tom zmysle, že skutočná veľkosť každej pôsobiacej sily – bez ohľadu na mechanizmus, ktorý umožnil jej vznik – je dvakrát väčšia. Pokúsim sa podložiť toto veľmi závažné tvrdenie aj pomocou iného argumentačného prístupu k problematike, než v predošlom článku.
Ešte stále nemám možnosť kresliť ilustračné obrázky pomocou grafického programu (a potrvá to asi dlhšie), ale situácia je tak jednoduchá, že si ju celkom určite dokáže predstaviť každý čitateľ. –
Majme hmotné teleso-kváder, na ktoré pôsobí nejaká mechanická sila „F” (povedzme v smere rovnobežnom s niektorou jeho hranou). Kváder sa pohybuje v (relatívnom) smere pôsobiacej sily „F” a jeho pohyb sa zrýchľuje v zmysle Newtonovho zákona sily F = m.a. Nech sa uvažovanom momente pohybuje dostatočne malou, t.j. „bežnou” rýchlosťou, pri ktorej sa ešte neprejavuje jav tzv. relativistického narastania rýchlosti, aby som situáciu zbytočne nekomplikoval.
Podstatné je, že z hľadiska „bežného” pozorovateľa fyzikálna situácia vyzerá tak, že hmotný kváder sa pohybuje priamočiaro – v smere pôsobiacej sily. Pozorovateľ sa teda môže domnievať, že sa kváder pohybuje po priamočiarej dráhe preto, že sa nemení smer pôsobiacej sily. Tak to zrejme chápal aj Newton. Sila pôsobí smerom „rovno pred seba”. Teda
F = dH/dt = m.a (18)
O správnosti svojho predpokladu sa dokonca môže pozorovateľ veľmi ľahko presvedčiť tak, že spôsobí zmenu smeru pôsobenia onej sily. Táto zmena sa prejaví na dráhe kvádra, ktorá sa zakriví v (relatívnom) priestore tak, aby bola opäť rovnobežná s pozmenenou smerovou orientáciou sily „F”.
To však nie je to najpodstatnejšie, na čo chcem upozorniť.
Vráťme sa k pôvodnej situácii pohybujúceho sa kvádra, pred zmenou nasmerovania sily. Na čo vlastne pôsobí sila „F”?
Ak je naozaj schopná pôsobiť len spôsobom „rovno pred seba”, pôsobila by (iba) na „kváder ako taký” a kváder by sa pohyboval po dráhe, orientovanej rovnako ako sila „F”. Objektívne však fyzikálny jav, ktorý považujeme za priamočiary pohyb kvádra v priestore v dôsledku pôsobiacej sily, tak neprebieha.
Takto sa pohybuje len „niečo” nehmotné, čo som už skôr označil za „formu” (kvádra) - s tým, že som ju spojil s kinetickou energiou (v množstve podľa notoricky známeho vzorca).
Z hľadiska hmotnosti sa uvažovaný kváder fakticky pohybuje úplne ináč. Pohybuje sa ako stabilná formácia konkrétnych (elementárnych) častíc, ktoré sa (každá jedna osve, v stave dynamickej rovnováhy s ostatnými) objektívne pohybujú po krivočiarych (plošných) dráhach vlnovkovitého tvaru alebo tvaru rôzne deformovanej závitnice. Niektoré z týchto objektívnych dráh (počas veľmi krátkych okamihov) dokonca presahujú povrch „formy” kvádra.
Vyvstáva teda otázka:
Akým spôsobom pôsobí vonkajšia sila „F” na uvažované hmotné častice? – Ak je sila schopná pôsobiť len „rovno pred seba”, a je stále orientovaná jedným smerom, ako môže zapričíniť, že sa všetky hmotné častice objektívne pohybujú po zakrivených dráhach?
Ponúka sa vysvetlenie, že pohyb nehmotnej „formy” kvádra spôsobuje len časť vonkajšej sily „F” (majúcej povahu výslednice) a jej zbytok (tiež s povahou výslednice) sa prostredníctvom mnohých nevyhnutných, menej intenzívnych interakcií rozloží na množstvo infinitezimálne malých, rôzne orientovaných síl, náležite tvarujúcich objektívne dráhy (hmotného) „obsahu” kvádra. A to takým spôsobom, že pohyb formácie hmotných častíc v kvádri - vcelku pohyb „obsahu” - sa nikdy neoddelí od pohybu jeho „formy”, ale vždy ostane v jej hraniciach (objeme).
Z iných súvislostí vyplýva, že ony dve časti sily „F” sú rovnako veľké.
3.9 Zákon akcie a reakcie
Konštatoval som už, že aj zákon akcie a reakcie bol de facto postulovaný, pretože Newtonovi chýbal potrebný nadhľad nad problematikou mechanického pohybu. Za chýbajúcim potrebným nadhľadom možno rozumieť minimálne absenciu pojmov ako „priestorové hladiny” (resp. úrovne) a mechanická „energia” pohybu, vrátane jej základných charakteristických zložiek.
Zákon (silovej) akcie a reakcie je jednou z indícií, vedúcich k predpokladu existencie zákona zachovania energie (ako jedného zo „stavových parametrov” v ešte univerzálnejšom – hypotetickom – „zákone zachovania stavu”). Uplatňuje sa pri vzájomnom pôsobení telies, nech už je mechanizmus onoho pôsobenia akýkoľvek.
Pre jednoduchosť, všimnime si príklad, keď na inerciálne sa pohybujúce hmotné teleso pôsobí mechanická sila.
V teórii kozmodriftu nazerám na priebeh tohto deja takto. –
Pohybujúcemu sa telesu prislúcha jeho „energia formy” W(f) a, zároveň, rovnako veľká „energia obsahu” W(o).
Energia W(f) je (transvektorová kinetická) energia pohybu, vzťahovaného na objektívny (kozmodriftový) priestor. Pretože kozmodriftový pohyb telesa je v pozemských podmienkach nepostrehnuteľný, pre prípadného pozorovateľa deja sú podstatné len „pokojová hmotnosť” telesa „m(0)”, jeho („vonkajšia”) relatívna rýchlosť „v” a „pozorovaná” sila „F”, ktorej objektívnu veľkosť mylne považuje za polovičnú.
Energia W(o) je suma kinetických energií relatívnych pohybov všetkých hmotných častíc, nachádzajúcich sa v objeme formy telesa, teda - ako takých - tvoriacich hmotnosť daného telesa. Ony vnútorné pohyby sú relatívnej povahy preto, lebo ich vzťahujeme na súradnicovú sústavu (spojenú s vonkajšou formou telesa), v ktorej sa teleso nachádza v stave (relatívneho) pokoja.
Od okamihu, keď na dané teleso začne pôsobiť (zvonka) mechanická sila v zmysle Newtonovho zákona sily, súčasne so zmenou jeho „energie formy”, pôsobiaca sila mení - v rovnakej miere – aj jeho „energiu obsahu”.
Alebo, inými slovami: Sila pôsobiaca na teleso, nezmení „energiu formy” ani o jeden kvant energie bez toho, aby súčasne, resp. ešte o niečo skôr, nezmenila rovnakou mierou vnútornú energiu telesa, t.j. jeho „energiu obsahu”.
Zvonka pôsobiaca sila, aby mohla zmeniť pozorovateľný pohyb telesa, je nútená súčasne meniť aj všetky vnútorné pohyby vnútri telesa, lebo len takto ich možno objektívne zladiť so zmenou pohybu jeho vonkajšej formy. Totiž, ak by sa to nedialo, jednotlivé častice vo vnútri hmotného telesa by sa naďalej pohybovali svojím ustáleným spôsobom a pohyb celej tejto formácie hmotných častíc by tak „stratil kontakt” so zmeneným pohybom nehmotnej „formy” telesa.
To prakticky znamená, že vonkajšia sila musí nevyhnutne konať prácu aj vo vnútri telesa, a to za účelom prispôsobovania vnútorných pohybov jednotlivých hmotných častíc k zmenenému vonkajšiemu pohybu formy telesa ako celku.
Prispôsobovanie vnútorných pohybov meniacej sa vonkajšej situácii, indukuje vnútorný odpor telesa, konkrétnu fyzikálnu silu – zotrvačnosť. To je tá sila, pôsobiaca zvnútra, proti ktorej musí vonkajšia sila konať príslušnú prácu. – Jednoduché ako facka.
Zotrvačnosť mechanického pohybu hmotného telesa má povahu reakcie, pretože je spätá so silami pôsobiacimi v jeho vnútri. Tieto sily ovplyvňujú relatívne pohyby jednotlivých vnútorných častíc a sú tam neustále prítomné. Zotrvačnosť telesa – reakcia - sa teda indukuje jednoducho tak, že tieto vnútorné sily začnú korigovať svoje pôsobenie s ohľadom na pôsobenie vonkajšej sily na teleso – pôsobenie akcie.
Inými slovami: Ak by vonkajšiu silu – akciu – (teoreticky) predstavovala jedna-jediná výslednica, pri „prestavovaní” pohybov jednotlivých častíc vnútri telesa (pri „prestavovaní” zmeny jeho „energie obsahu”), sa nevyhnutne musí rozdeliť na nespočet menších síl, zodpovedajúcich vnútorným mikro-silám, ktorých výslednicou je reakcia. Tie vnútorné mikro-sily napríklad menia tvary (relatívnych) orbitov elektrónov v elektrónových obaloch jednotlivých atómov. (Už som sa zaoberal otázkou obrovského nepomeru medzi rozmermi jadra atómu a atómu ako vcelku. Uviedol som predpoklad, že pri takomto usporiadaní existuje reálna šanca prispôsobovať vnútornú dynamiku v látke hmotného telesa zmene jeho pohybu vcelku. V prípadoch, keď ani toto zrejme nestačí, dôjde k rotácii telesa a tým sa „operačný priestor” – v záujme prispôsobovania „energie obsahu” telesa k zmene jeho „energie formy” – ešte viac zväčší.)
Silový dej, ktorého výsledkom je zmena zotrvačnosti pohybu hmotného telesa ako celku, je dej dynamický. Možno povedať, že prebieha „v stave dynamickej rovnováhy medzi pôsobeniami diferenciálnych akčných a reakčných síl”. Teda rozhodne nie tak – ako si mnohí predstavujú – že v prípadoch, kde sa uplatňuje zákon akcie a reakcie, stoja proti sebe nejaké dve (matematicky) striktne určené, rovnako veľké „monolitné” (fyzikálne) sily – akcia a reakcia – a, pretože sú rovnako veľké, no opačne orientované, okamžite sa navzájom eliminujú.
Akcia a reakcia majú potenciál vykonať rovnako veľkú prácu. V prípade, že potrebné podmienky na konanie konkrétnej práce neexistujú, nastane medzi nimi (dočasný) stav silovej rovnováhy. Príkladom stavu silovej rovnováhy je povedzme spružina, na ktorej je zavesené určité závažie. Vplyvom váhy závažia sa spružina natiahne a vznikne v nej rovnako veľká, opačne orientovaná sila. Nastane stav dynamickej rovnováhy, ktorý zamedzí pokračovanie deja, t.j. neadekvátneho naťahovania spružiny. V prípadoch, keď fyzikálne podmienky umožňujú silám konanie práce, časové impulzy akcie i reakcie spôsobia vznik rovnako veľkých, opačne orientovaných hybností. Výsledok je ľahko pozorovateľný. Jeden celok, v ktorom vzniklo napätie – akcia indukovala reakciu – sa rozdelí napríklad na dve časti, ktoré sa začnú pohybovať od seba.
Reakcia nemôže svojím vznikom a pôsobením predbiehať pôsobenie akcie. Ak je pravda, že sily konajú konkrétnu prácu – na úkor energie konkrétneho zdroja energie (chápanej ako objektívna fyzikálna veličina) – aby mohla vzniknúť a pôsobiť reakcia, najprv musí nevyhnutne vykonať (aspoň nejakú „elementárnu”) prácu akčná sila.
3.10 Prečo akcia (akčná sila) pôsobí ako prvá, a nie súčasne s reakciou?
Táto otázka sa zdá banálna, ale odpoveď na ňu vonkoncom nie je jednoduchá. Predpoklad, že aby mohla vzniknúť a pôsobiť reakcia, musí nevyhnutne konať nejakú „elementárnu” prácu akčná sila, je zrejme správny. Treba však objasniť povahu „elementárnej” práce, a to aspoň v náznaku.
Najprv sa zamyslime nad priebehom zotrvačného pohybu hmotného telesa. – Čo sa vtedy deje? Mohlo by sa zdať, že nič, veď obidve základné zložky energie telesa sú zosúladené a nemenia sa. Teleso sa však celkom určite nepohybuje totálne prázdnym (objektívnym) priestorom, ale priestorom majúcim konkrétny fyzikálny aspekt.
Základ fyzikálneho aspektu objektívneho kozmodriftového priestoru spočíva zrejme v tom, že sa v ňom - v nesčíselnom množstve - pohybujú tzv. eteróny, častice tak malé, že veľmi ľahko prenikajú bežnými telesami, a s tak špecificky (smerovo) rozdelenou energiou, že ak aj s týmito telesami interagujú, interakcie vcelku navodzujú stav dynamickej rovnováhy medzi telesami a eterónmi. Respektíve medzi ich „energiou obsahu” a energiou interagujúcich eterónov.
Majme teleso, ktoré sa pohybuje zotrvačným pohybom a zrazu naň začne pôsobiť nejaká sila - akcia. Tá sila už reálne existuje, teda je schopná okamžite naň pôsobiť a meniť jeho „energiu formy”. Prácu, ktorú takto koná, uhrádza z reálneho zdroja energie. Ale reakcia na túto zásadnú zmenu ešte neexistuje. Dynamická rovnováha medzi jeho „energiou obsahu” a energiou interagujúcich eterónov sa preto naruší. A to pravdepodobne tým spôsobom, že „energia obsahu” telesa akoby sa (dočasne) zmenila o určitú hodnotu – položku, majúcu povahu potenciálnej energie. Na jednej strane, táto energia zrejme predstavuje reálny zdroj energie, z ktorého môže uhrádzať spotrebu energie - na konanie vlastnej (proti)práce – reakcia (t.j. vlastná zotrvačnosť telesa). Poskytovateľom uvedeného (dočasného) zdroja energie je „fyzikálny aspekt (objektívneho, kozmodriftového) priestoru vnútri a v najbližšom okolí telesa. Na druhej strane, vznik uvažovanej potenciálnej energie je podmienený vznikom určitého predstihu pohybu formy telesa vzhľadom na všetky mikropohyby v jeho obsahu. Onen predstih de facto predstavuje posun (= konkrétnu, zrejme len priemernú, elementárnu vzdialenosť) v objektívnom priestore. A, ak je predpoklad teórie kozmodriftu o fyzikálnej podstate času správna, postupný nárast tohto nepostrehnuteľného posunu pôsobí (v relatívnom priestore) ako plynutie času. Preto pôsobenie akčnej sily predchádza vznik reakčnej sily, ale len „o časový okamih elementárnej veľkosti”.
Na konci procesu, kde proti sebe pôsobia akcia a reakcia, pôsobenie reakcie zanikne („o časový okamih elementárnej veľkosti”) neskôr ako pôsobenie akcie. Reakčná sila zabezpečí navrátenie onej potenciálnej energie „fyzikálnemu aspektu” priestoru, t.j. eterónom v oblasti okamžitého výskytu telesa, a energetická bilancia „zápolenia” akcie a reakcie sa vyrovná „na nulu”.
Zákon akcie a reakcie môže fungovať len tak, že „fyzikálny aspekt” (objektívneho) priestoru je akoby „sekundantom” v dueli zápoliacich síl – akcie a reakcie. Toto zápolenie prebieha v dynamickom stave energetickej rovnováhy.
3.11 Pohyb telies v gravitačnom poli
Už za čias mojej mladosti bol známy „chyták”, používaný na skúške z mechaniky v prípade pohybu satelitu po „kruhovom” orbite v gravitačnom poli centrálneho telesa. Tento orbit vznikne v prípade rovnosti príťažlivej gravitačnej sily a odstredivej sily, spôsobenej (akože) zakrivením orbitu – v skutočnosti však pôsobením vlastnej zotrvačnosti satelitu.
Otázka znela: Ak sú dostredivá a odstredivá sila rovnako veľké, mali by sa ich pôsobenia navzájom rušiť a pohyb satelitu by mala ovládnuť jeho vlastná zotrvačnosť. Podľa toho by sa mal satelit pohybovať priamočiaro. V skutočnosti sa pohybuje po orbite. Prečo?
Odpoveď je zrejmá. – Predpokladaná rovnováha síl platí vždy len v najbližšom okolí jedného konkrétneho bodu onoho (relatívneho) „kruhového” orbitu, a v ňom striedavo nastáva prevaha raz zotrvačnosti satelitu a inokedy gravitácie, ale len na nepatrný časový okamih.
Zásluhou zotrvačnosti – v úlohe akčnej sily - sa satelit premiestni v gravitačnom poli centrálneho telesa na (nepatrne) vyššiu potenciálovú hladinu, konajúc pritom prácu proti reakčnému pôsobeniu gravitácie, a to na úkor vlastnej energie satelitu. V dôsledku toho rýchlosť jeho pohybu – aj zotrvačnosť - poklesne; prevahu nadobudne gravitácia. Pod jej vplyvom – tentoraz ona predstavuje akčnú silu - sa satelit vráti na pôvodnú (nižšiu) potenciálovú hladinu. Tým naspäť získa pôvodnú rýchlosť, vlastnú energiu aj zotrvačnosť. Prevahu v silovom pôsobení nadobudne opäť zotrvačnosť satelitu a celý proces sa môže zopakovať.
Výsledkom je, že (v pozorovateľnom priestore) orbit nemá - v gravitačnom poli centrálneho telesa - kruhový tvar, tvoriac množinu bodov ležiacich na danej ekvipotencionálnej ploche. Má (relatívny) tvar do kruhu stočenej jemnej vlnovky alebo špecifickým spôsobom sploštenej závitnice.
V objektívnom priestore satelit osciluje okolo rovnovážnej polohy, ktorú predstavuje množina príslušných bodov na ekvipotenciálnej ploche v danom gravitačnom poli. A, pretože toto pole sa tiež objektívne pohybuje spolu s centrálnym telesom, objektívna dráha satelitu má tvar plytkej vlnovky alebo deformovanej závitnice – tiahnúcich sa v smere vlastného kozmodriftu centrálneho telesa.
Rozhodujúcu úlohu v tomto prípade (ale platí to všeobecne) zohráva energia. – Pre pohyb satelitu (s rýchlosťou menšou ako tzv. „únikovou”), v gravitačnom poli centrálneho telesa platí zákon zachovania súčtu jeho kinetickej a potenciálnej energie. Ale to je poznatok, ak by sme chceli študovať všetky momenty zúčastnené na popísanom deji, zredukovaný na úplné minimum.
Napriek tomu je to jedna z ilustrácií, svedčiacich o objektívnej povahe energie. Lebo ako inak vysvetlíme fakt, že sa dané množstvo energie zachováva - aj pri jej zmenách z jednej špecifickej formy na inú?
PF 2020!
Pokračovanie.
Do pozornosti stálym čitateľom mojich článkov:
Vážení priatelia, v poslednej dobe dostávam do svoje e-mailovej schránky cufr@centrum.sk od facebooku zoznamy mien ľudí, ktorí by azda chceli so mnou komunikovať cez facebook. Za všetky ponuky na tento kontakt vám srdečne ďakujem, no (predbežne) zo - subjektívnych dôvodov - nechcem pobývať na facebooku, aj keď ponúka možnosť chatu. Preto každého, kto má záujem o nejaké doplňujúce informácie k mojim myšlienkam, alebo dokonca záujem o nejakú (aj jednorázovú) formu spolupráce so mnou, nateraz odkazujem na uvedený e-mailový kontakt. Dúfam, že vás to neurazí ani neodradí od vašich zámerov v súvislosti so mnou. Ďakujem vám za porozumenie.
