Механика Герца

Итак, по Герцу каждый раз, когда мы представляем себе какую-либо силу, мы оказываемся обманутыми аналогичной иллюзией. Тогда возникает вопрос: можно ли вообразить такую шарнирную систему, которая имитирует систему сил, определяемую каким-либо законом или хотя бы представляет ее с достаточным приближением? Ответ должен быть положительным; я удовольствуюсь тем, что назову одну теорему г. Кёнига, которая сможет   послужить   основой   для   иллюстрации   этого факта,

Вот эта теорема: всегда можно себе представить такую шарнирную систему, одна точка которой описывает кривую или какую-либо   алгебраическую   поверхность,   или   в   более   общем случае можно представить такую шарнирную систему, что в силу наложенных   на   нее   связей   координаты   различных  точек   этой системы будут подчинены произвольно заданным любым алгебраическим соотношениям.

Только   гипотезы,   к   которым   мы   придем,   могут   оказаться очень сложными. Впрочем это не первая попытка, предпринятая в этом направлении. Невозможно не сделать сближения между гипотезами Герца и теорией лорда   Кельвина  о жиростатической   упругости.

Как известно, лорд Кельвин  стремился объяснить свойства эфира, не прибегая ни к каким силам. Он даже придал своей гипотезе определенную форму и представляет эфир с помощью  одной из тех механических моделей, которые любят англичане. Английские ученые, довольные тем, что сумели воплотить свои идеи, сделать их осязаемыми, не испуганы усложнениями этих моделей, в которых  все возрастает количество   прутов, шатунов, кулис, как в механической мастерской.  Опишем, чтобы дать о ней представление, модель, представляющую жиростатический эфир. Эфир как бы образован из своего рода сетки. Каждая ячейка этой сетки есть тетраэдр. Каждая из граней этого тетраэдра образована двумя стержнями, одним сплошным, а другим полым, заключенными один в другом: эта грань растяжима, но не сгибаема. В каждой ячейке находится прибор, состоящий из трех стержней, неподвижно скрепленных один с другим и образующих трехгранник. Каждый из этих трех стержней опирается на две противоположные   грани   тетраэдра   и,   наконец,   на   каждом   из них имеется четыре жироскопа. В только что описанной мной системе нет потенциальной энергии, а только кинетическая энергия тетраэдров и жироскопов. Тем не менее, построенная таким образом среда будет вести себя   как   среда   упругая;    она   будет   передавать   вертикальные волны в точности так же, как эфир. Я добавлю еще одну вещь: с шарнирными системами такого типа,   включающими  жироскопы, можно не   только  имитировать все силы, которые мы находим в природе, но также и те, которые природа не смогла бы осуществить; именно в этом состоит цель, которую поставил перед собой лорд Кельвин; он хотел объяснить некоторые свойства эфира, которые, как ему казалось, были не в состоянии объяснить обычные гипотезы. Известно, что ось жироскопа стремится сохранить определенное направление в пространстве: если она отклоняется от этого направления, то стремится в него вернуться, как если бы она была побуждаема к этому некой управляющей силой. Эта кажущаяся сила, которая стремится поддерживать направление жироскопа, не уравновешивается, как реальные силы, противодействием, равным и противоположно направленным. Она, следовательно, не подчиняется закону действия и противодействия и его следствиям, таким, как закон площадей, которым подчинены естественные силы. Понятно тогда, что жиростатическая гипотеза, освобождающая от этого ограничительного правила, могла бы помочь разобраться в фактах, которые не могли быть объяснены обычными гипотезами, подчиняющимися  этому правилу.

Что же в конце концов следует думать о теории Герца? Несомненно интересная, она все же не удовлетворяет меня полностью потому, что оставляет слишком большое место гипотезе.

Герц избежал некоторых  возражений, которые его тревожили; но не создается впечатления, что  он устранил их все.

    Трудности, которые обсуждались нами пространно в начале этой статьи, могли бы быть резюмированы следующим образом: принципы динамики были изложены различными способами, но ни разу не было достаточно четко разграничено, что такое определение, что — экспериментальная истина и что — математическая теорема. В системе Герца также нет такого четкого разграничения и, сверх того, введен четвертый элемент — гипотеза.

Однако его способ изложения полезен уже тем, что  он нов, он заставляет нас думать, освобождаться  от старых представлений. Мы не можем  еще видеть все сооружение целиком; имеет значение уже то, что имеется  новая перспектива, что на это  сооружение смотрят с новой точки  зрения.

Список использовавшейся литературы.

Глава из книги  А. Пуанкаре – «Идеи Герца в механике».

Григорьян А.Т.  - «Механика от античности до наших дней».