Заключение.
Исходным пунктом для аксиоматического построения гидромеханики являются законы сохранения массы, количества движения, момента количества движения и энергии, а поскольку сплошная среда может содержать разрывы как скорости так и термодинамических параметров, то они должны быть записаны в интегральной форме. Переходу к дифференциальной форме уравнений движения предшествует разграничение изучаемой среды на области, в которых параметры среды могут терпеть разрывы только на их границах, оставаясь непрерывными внутри этих областей. Вместе с тем оказывается, что даже в случае несжимаемой жидкости таких дифференциальных уравнений движения недостаточно для определения поля скоростей для произвольного движения жидкости.
Дополнение этих уравнений предположением о потенциальности течения жидкости исключает из рассмотрения вихревые течения и, тем самым, сильно сужает область адекватного описания с их помощью реальных течений.
Введение представлений об идеальной жидкости, как о жидкости лишенной внутреннего трения, приводит к теореме Гельмгольца о сохранении вихревых нитей, которую трудно согласовать с наблюдениями. Предположение о пропорциональности тензора вязких напряжений тензору скоростей деформаций ограничено медленными движениями жидкости.
Изложенное и приводит к необходимости введения гипотезы, которая позволяет описать угасание и возникновение вихрей, т.е. учитывает взаимодействие отдельных частей жидкости между собой. Дифференциальные уравнения, описывающие поведение жидкости в этом случае, можно свести к дифференциальному уравнению в частных производных второго порядка, записанного для характеристики поля течения жидкости, в частности, для скорости (линейной или угловой) или для потенциала поля скоростей (векторного или скалярного). Это уравнение предложено называть общим уравнением поля.
Система уравнений, состоящая из уравнения в напряжениях и общего уравнения поля, представляет собой замкнутую систему уравнений, а поэтому в принципе позволяет решать всю совокупность задач, относящихся к течению вязкой жидкости. Кроме того, этот подход выгодно отличается от предлагавшегося раннее тем, что позволяет обойти математические трудности, связанные с нелинейным характером дифференциального уравнения движения жидкости в напряжениях.
Уравнения, описывающие электромагнитное поле, также могут быть приведены к уравнению типа общего уравнения поля. Посредником, ответственным за распространение электромагнитного поля следует считать вакуум. Для вакуума не существует понятия движения, а потому скорость распространения электромагнитных возмущений в вакууме не зависит от скорости движения среды.
Уравнение Шредингера можно рассматривать, как следствие системы, состоящей из двух уравнений: 1)- уравнения в напряжениях, записанного для движения частицы с массой электрона, и 2)-общего уравнения поля, записанного для характеристики электромагнитного поля; связывающим звеном между этими уравнениями является принцип наименьшего действия. Уравнение, описывающее поведение резонатора Планка и лежащее в основе построения его теории излучения черного тела, так же можно получить, как частный случай общего уравнения поля. Обращают на себя внимание аналогии между спектрами частот при движении электрона в «потенциальной яме» и частотами вихревых движений жидкости в прямоугольном канале, а также между спектром частот жесткого ротатора и спектром вихревых движений при обтекании шара жидкостью.
Совокупность полученных результатов позволяет утверждать, что система уравнений, состоящая из уравнения в напряжениях, записанного для материальной составляющей среды, и общего уравнения поля, записанного для актуальной в данной задачи характеристики поля, может явиться основой для аксиоматического построения физики.
Описание среды, испытывающей сжатие, много сложнее описания движения несжимаемой жидкости, поскольку в этом случае уравнение неразрывности усложняется, становится существенным переход видимого движения в тепловое. Наряду с уравнением в напряжениях необходимо использовать уравнение отражающее обмен энергией в системе. В это уравнение входят термодинамические функции, определение которых в общем случае затруднительно. Если в любом физически бесконечно малом объеме среды имеет место избыточный заряд, то становится проблематичным основное положение теории Больцмана: частицы вещества взаимодействуют только в момент соударений, между этими моментами времени частицы движутся свободно. Математические трудности решения задачи о движении среды в общем случае становятся непреодолимыми, поэтому предпочтительным представляется экспериментальный путь - изучать движение газа, последовательно переходя от его слабо ионизированного состояния к плазменному.
На первом этапе решения этой задачи целесообразно ограничится одномерным случаем течения среды. Наиболее подходящим инструментом является ударная труба, в отсеке высокого давления которой используется взрыв кислородно-водородно-гелиевой смеси газов. Такая ударная труба позволила реализовать состояния сред до температур 40 000 К и давлений 150 атм. Для контроля за состоянием сред в этих условиях разработаны методы измерения температуры, давления и плотности. Проведенные эксперименты не выявили существенных отклонений измеренных значений параметров сред от рассчитанных традиционными методами.
