Механика и теория относительности - Матвеев А.Н.
ISBN 5-329-007242-9
Скачать (прямая ссылка):
собой. Выбор той или иной из них диктуется соображениями удобства,
традиции и т. д.
В настоящее время достигнуто всеобщее соглашение принять в качестве
основной Международную систему единиц (СИ), которая используется и в
данной книге. В течение некоторого времени допускаются и другие системы
единиц, а также и внесистемные единицы. Это обусловлено главным образом
привычками, необходимостью использования ранее напечатанного материала и
т. д. Относительно систем единиц сделаем еще одно принципиальное
замечание. Благодаря связям между физическими величинами можно выразить
их все через небольшое число величин, единицы которых приняты за
основные. Однако не следует думать, что какая-то физическая величина
измеряется в единицах другой величины. Каждая физическая величина
измеряется всегда в своих собственных единицах, т. е. выражается через
величину той же природы, принятой за единицу. Используя связи между
физическими величинами, определяют единицы измерения одних физических
величин через единицы измерения других. Измерение же физических величин
всегда состоит в сравнении величин одинаковой природы.
3. Об определении понятий и величин в физике
Две категории понятий, используемых в физике. Первая категория понятий, с
которыми имеет дело физика, может быть условно названа категорией
физических понятий. К ней относятся такие понятия, как сила, скорость,
ускорение, электроемкость, вязкость и т. д. Об этой категории понятий
люди, не занимающиеся специально физикой, обычно имеют весьма смутное и
расплывчатое представление. Физик же имеет о них четкое представление,
уточ-
3. Об определении понятий и величин в физике
23
няемое обычно количественным определением, т. е. их определением как
физических величин. Однако в своей работе физик не может обойтись только
этими понятиями. Он использует понятия, которые не являются специфичными
для физики, а имеют общий характер. Эта категория понятий может быть
условно названа категорией общефилософских понятий. К ней относятся такие
понятия, как существование, аннигиляция, истинность, причинность,
детерминизм, объективность и т. д. Представления физика об этих понятиях
мало чем отличаются от представлений людей, не занимающихся физикой: они
могут быть как расплывчатыми, так и ясными в зависимости от
обстоятельств. Многие из этих понятий рассматриваются в философии. Однако
общефилософские определения сами по себе еще недостаточны. Они должны
быть конкретизированы применительно к физике. Физический анализ многих из
этих понятий позволил существенно продвинуться в понимании и создании
чисто физических теорий.
Два пути определения физических величин. Каждое физическое понятие должно
иметь ясное и однозначное определение. В этом утверждении нуждается в
разъяснении само слово "определение". Что значит определить физическую
величину? Это значит, что надо указать то различие, что делает эту
физическую величину конкретной, и то общее, что делает ее элементом
всеобщей физической связи явлений. Например, считая известным определение
скорости, можно выразить ускорение как скорость изменения скорости. Такие
определения даются при помощи математических формул. В рассматриваемом
случае ускорение записывается в виде w == (dv/dt), причем это есть именно
определение величины w. Иногда, чтобы специально подчеркнуть, что
некоторая формула является определением, вместо знака равенства "="
используется специальный знак "=".
Ясно, что нельзя все физические величины определить указанным способом:
переходя последовательно от одних к другим, мы придем, наконец, к таким
величинам, которые надо задать каким-то новым способом. Например,
ускорение выражается через скорость и изменение скорости (во времени).
Следовательно, надо дать определение скорости и промежутков времени.
Скорость выражается через отрезки пути и промежутки времени, к которым
свелся вопрос об ускорении. Их необходимо фиксировать другим методом,
отличным от указания на связь с известными физическими величинами.
(Следует подчеркнуть, что сейчас речь идет не о пространстве и времени
как философских понятиях, а о метре и секунде и об измерении длин и
интервалов времени как физических величин.) Этот метод называется
операционным: мы указываем на физический объект, свойство которого
принято за единичное, и определяем процедуру измерения, с помощью которой
сравниваются свойства измеряемого объекта и единичного. Например, при
измерении длин необходимо указать эталон, принятый за единицу длины, и
процедуру измерения других длин с помощью этого эталона. Ана-
24
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ
логичным образом для измерения промежутка времени необходимо указать
промежуток времени, принятый за единичный. Несколько позднее этот вопрос
будет рассмотрен более подробно.
Эти два метода определения физических величин существуют одновременно и
дополняют друг друга.
О философских понятиях. Большинство из понятий, которые условно были
названы философскими, не имеют специальных определений в физике.
