О целях и структуре классической физической теории

В основе классической теоретической физики лежит классическая механика И.Ньютона, в соответствии с которой состояние материальной системы полностью определяется координатами и импульсами всех тел, образующих систему.

Следует обратить внимание на то, что поведение системы ньютоновская механика сводила к совокупности простых составляющих - поведению тел, составляющих систему.

На основе ньютоновской механики возникла механика сплошных сред, в которой газы, жидкости и твердые тела рассматриваются как непрерывные однородные физические среды. В механике сплошных сред используются понятии ньютоновской механики, однако применительно к описанию движения сплошных сред. Поэтому здесь вместо координат и импульсов отдельных частиц применены иные величины: плотность, т.е. масса, отнесенная к объему; давление, т.е. сила, отнесенная к площади и т. п. На основе ньютоновской механики выведены уравнения, описывающие движения сплошных сред - уравнения Эйлера и Навье-Стокса.

Еще в конце XVIII в. было обращено внимание на то, что сопротивление движению тел в жидкости нельзя объяснить без использования представлений о возникающих за кормой движущихся тел вихрей. Закономерностям вихревых движений были уже в ХХ столетии посвящены работы Гельмгольца и некоторых других исследователей.

Приложение механики сплошных сред к явлениям электромагнетизма во второй половине XIX в. позволило Максвеллу создать электродинамику. В основе уравнений Максвелла лежат положения Гельмгольца о законах вихревого движения в идеальной жидкости, каковой, по мнению Максвелла, является эфир, вихревые движения которого и составляют сущность электромагнитных явлений.

Статистическая физика возникла на основе представлений о макроскопических телах как механических системах, состоящих из огромного числа движущихся частиц, движение которых подчиняется законам механики.

Созданные до начала ХХ в. фундаментальные основы физики - классическая механика, механика сплошных сред, статистическая физика и электродинамика - обладали преемственностью, оперировали модельными представлениями, предполагали наличие причинно-следственных связей между телами и явлениями, рассматривали процессы как следствие внутренних движений материи, подразумевали евклидовость пространства, равномерность течения времени, несоздаваемость и неуничтожимость материи и энергии, причем энергия рассматривалась как мера движения материи. Эти теории являются результатом выводов из накопленного естествознанием опыта. Математика в классической физической теории подчинена физике, т. е. она привлекается для описания физических моделей материальных структур, процессов и явлений.

Толчком к выдвижению той или иной теории служила необходимость понимания внутренней сущности явлений, без чего практически было невозможно решать возникшие прикладные задачи. Для этого приходилось выдвигать гипотезы, создавать наглядные модели внутреннего механизма явлений, благодаря чему утверждалось причинно-следственные внутреннего механизма явлений. Всякое целое всегда подразумевалось состоящим из частей, взаимодействие которых и обусловливало данное явление. По мере накопления объективных знаний о природных явлениях представления о внутренней сущность этих явлений менялись, соответственно менялись и физические модели этих явлений. Но математика, описывающая явления, появлялась на фоне созданных моделей, т. е. на фоне представлений о физической сущности явлений, а не наоборот, не предшествовала этому.

Бывали, правда и исключения. Теория всемирного тяготения Ньютона не имела под собой физической модели. Модели тяготения Декарта оказались неудовлетворительными. Сам Ньютон безуспешно несколько раз пытался представить себе эфиродинамический механизм гравитации, но, в конце концов, оставил эти попытки, бросив свое знаменитое: «Гипотез я не измышляю». Но это говорило лишь об его отступлении. А через некоторое время оказалось, что ньютоновский Закон всемирного тяготения приводит к так называемому гравитационному парадоксу Зелигера...