Основы фундаментальной теории искусственного интеллекта в 20-и кн. Кн.7. Часть 2. Окончание 9789663736938

Table of contents :
Титульный лист
А. Е. Кононюк. Фото.
Структурная схема развивающейся панмедийной системы наук
Структурная схема парадигмы развития науки
Аннотация
Оглавление
1. Критический анализ основных понятий механики
1.1. О понятии "масса" в современной физике (масса – это мера чего?)
1.2. Размерность и единица массы
1.3. Принцип эквивалентности масс не релевантен
1.4. Что такое количество движения, импульс тела и импульс силы?
1.5. О понятиях масса и импульс в релятивистской механике
1.6. Закон сохранения импульса вытекает из закона сохранения энергии
1.7. Обобщенная таблица упругих деформаций
1.8. Некорректное толкование закона Гука
2. Новый взгляд на вращательное движение
2.1. Анализ понятий “угловое перемещение“ и “угол поворота“
2.2. Плоский угол - ошибки в его определении
2.3. Угол поворота – основная физическая величина
2.5. Угол поворота и угловое перемещение - псевдовекторы
2.6. Телесный угол, его размерность и единица
2.7. Размерности и единицы физических величин, характеризующих вращение тела
2.8. Вращающий момент и момент силы – разные физические величины
2.9. Угловой момент вращающегося тела
2.10. Закон сохранения углового момента
3. Движение по орбите − сложная форма движения
3.1. Особенности движения тела по орбите
3.2. Поворот вектора скорости не является ускорением
3.3. Касательная и нормальная скорости тела, движущегося по орбите
3.4. Ускорения тела, движущегося по орбите
3.5. Обобщение второго закона Ньютона
3.6. Момент импульса тела и его отличие от углового момента тела
3.7. Момент импульса тела и угловой момент − разные физические величины
3.8. Момент импульса тороидального вихря
3.9. Собственный момент импульса системы в роли спина
3.10. Виды энергии и центробежные силы при движении по орбите
3.11. Сила Кориолиса
4. Систематизация зарядов поля и потоков зарядов
4.1. Краткий анализ представлений о природе физического поля
4.2. Заряд центрального физического поля
4.3. Движущийся заряд
4.4. Электрический ток − это векторная величина
4.5. Токовый заряд как причина возникновения магнитного поля
4.6. Что следует считать источниками магнитного поля
4.7. Существует ли в природе “магнитный заряд“?
4.8. Виды электрических зарядов
4.9. Виды электрических токов
4.10. Плотность электрического тока
4.11. “Постоянный ток“ и “переменный ток“ названы неверно
5. Напряженности физического поля
5.1. Электрическая постоянная и магнитная постоянная - это размерные коэффициенты, а не константы
5.2. О гравитационной постоянной и о записи закона Ньютона
5.3. Размерности и единицы напряженностей поля
5.4. Электрический диполь и его дипольный момент
5.5. Напряженности поля движущегося заряда
5.6. Индукция магнитного поля проводника с током
5.7. Напряженности в поле токового диполя
5.8. Характеристики веществ в поле
5.9. Таблицы напряженностей в разных формах физического поля
5.10. Объёмные плотности зарядов
5.11. Имеется ли различие между напряженностью и индукцией?
5.12. Напряженность в соленоиде
5.13. Напряженности в физическом поле тороида
5.14. Измерение электрических и магнитных величин
6. Взаимодействие физических полей
6.1. Обобщенное уравнение сил взаимодействия зарядов поля
6.2. История записи законов взаимодействия зарядов
6.3. Сила Кориолиса и сила Лоренца
6.4. Работа сил поля в электростатике
6.5. Поворот статического диполя в центральном поле
6.6. Поворот токового диполя в вихревом поле
6.7. Физический смысл магнитного момента
6.8. Орбитальные моменты электронов и атомов
6.9. Спин электрона
6.10. Взаимодействие гироскопа с физическим полем
7. Критический анализ уравнений Максвелла
7.1. Уравнения Максвелла нуждаются в корректировании или замене
7.2. Действие магнитного поля на заряд
7.3. Вихревое электрическое поле − терминологический нонсенс
7.4. Электромагнитная индукция, взаимоиндукция, самоиндукция
7.5. ЭДС индукции − фиктивная физическая величина
7.6. Каким понятием следует заменить понятие “ток смещения”
8. Коррекция метрологии и терминологии колебаний, волн и в квантовой оптике
8.1. Единицы частоты и фазы периодического процесса
8.2. Термин ”угловая частота” некорректен
8.3. Размерности и единицы частоты, амплитуды и числа периодов колебаний
8.4. Единицы длины волны и волнового числа
8.5. Уравнения колебаний и волн
8.6. Тепловое излучение (физические величины)
8.7. Модернизация записи уравнения фотоэффекта Эйнштейна
8.8. Ошибка в законе теплового излучения Планка
9. Новый взгляд на тепловую форму движения
9.1. Закон Фурье и его модификация
9.2. Тепловая энергия, количество теплоты, тепловой заряд
9.3. В чем суть понятия "термодинамическая температура"
9.4. Тепловое излучение
9.5. Новые единицы тепловых величин
9.6. В термодинамике энтропия должна быть заменена тепловым зарядом
10. Обновленный взгляд на явления переноса
10.1. Явления переноса существуют в каждой форме движения
10.2. Обобщенное уравнение явлений переноса
10.3. Обобщенная таблица явлений переноса
10.4. Диффузия в газах и жидкостях
10.5. Поток жидкостей (газов) − непрерывная диффузия
10.6. Пограничный слой как пример явлений переноса
10.7. Термодиффузия и электродиффузия
10.8. Явления переноса при перемещении и вращении тел
11. О неверности некоторых терминов, связанных с критериями подобия
11.1. Замаскированные названия критериев подобия
11.2. Коэффициент трения и другие критерии подобия в механике
11.3. Число Рейнольдса и другие критерии подобия в гидравлике
11.4. Критерии подобия в теплотехнике и электротехнике
12. Систематизация физических величин и педагогика
12.1. Недостатки методики преподавания физики и пути их преодоления
12.2. Дедукция и индукция при изучении физики
12.3. О необходимости изменения методики преподавания механики в вузе
12.4. Изменить методику преподавания электричества и магнетизма
12.5. Недостатки применения математики в физике
12.6. Учебно-наглядные пособия по систематизации физических величин
13. Систематизация физических величин и метрология (Общие проблемы теоретической метрологии)
13.1. Метрологические термины, размерности и единицы физических величин
13.2. О современной взаимосвязи физики и метрологии
13.3. Что первично: размерность или единица?
13.4. Что дает переопределение основных единиц СИ
13.5. Основные величины назначаются или продиктованы природой?
13.6. О различии между понятиями "размерность величины" и "число измерений"
13.7. “Безразмерных физических величин” не существует
13.8. Размерности и единицы “безразмерных величин”
13.9. Единицы производных величин с-1 и м-1 ошибочны
13.10. Противоестественны ли дробные степени в показателях размерности?
13.11. Семь вариантов применения термина “количество“ в физике
13.12. О нарушениях принципа причинности в метрологии электромагнетизма
13.13. Примеры бессистемного применения понятий и терминов в физике и технике
13.14. О символьной бессистемности в физике и технике
14. Систематизация физических величин и экономика
14.1. Краткая предыстория использования методологии физики в экономике
14.2. Обобщенная схема производства энергии
14.3. Стоимость товара с точки зрения физической экономики
14.4. Рынок как экономическая система
14.5. Экономические величины, их размерности и единицы измерений
14.6. Рынок как система
14.7. Движение товара и денег на рынке
14.8. Колебания рыночной цены
14.9. Кругооборот денег как экономической величины

Citation preview

Парадигма развития науки

А. Е. Кононюк Основы фундаментальной теории искусственного интеллекта Книга 7 Меры, размерности, измерения – фундаментальные атрибуты ИИ Часть 2 (окончание) Система физических величин, понятий и обозначений Киев «Освіта України» 2018

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

Кононюк Анатолий Ефимович

2

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

3

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

УДК 51 (075.8) ББК В161.я7 К65 Рецензент: Н.К.Печурин - д-р техн. наук, проф. (Национальный авиационный университет). Кононюк А. Е. К213 Основы фундаментальной теория искусственного интеллекта. — В 20-и кн. Кн.7, ч.2 (Окончание). — К.:Освіта України. 2018.— 562 с.

ISBN 978-966-373-693-8 (многотомное издание) ISBN 978-966-373-694-17 (книга 7, ч.2 (Окончание)) Многотомная работа посвящена систематическому изложению общих формализмов, математических моделей и алгоритмических методов, которые могут быть исспользуемых при моделировании и исследованиях математических моделей объектов искусственного интеллекта. Развиваются представления и методы решения, основанные на теориях эвристического поиска и автоматическом доказательстве теорем, а также процедуральные методы, базирующиеся на классе проблемно-ориентированных языков, сочетающих свойства языков программирования и автоматических решателей задач отображения искусственного интеллекта различными математическими средствами. В работе излагаются основы теории отображения искусственного интеллекта такими математическими средствами как: множества, отношения, поверхности, пространства, алгебраические системы, матрицы, графы, математическая логика и др. Для бакалавров, специалистов, магистров, аспирантов, докторантов всех специальностей. УДК 51 (075.8) ББК В161.я7 ISBN 978-966-373-693-8 (многотомное издание) © Кононюк А. Е., 2018 ISBN 978-966-373-694-17 (книга 7,ч. 2 (окончание) © Освіта України, 2018

4

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

Оглавление 1. Критический анализ основных понятий механики...............................9 1.1. О понятии "масса" в современной физике..........................................9 1.2. Размерность и единица массы.. ................................. .......................19 1.3. Принцип эквивалентности масс не релевантен ...............................23 1.4. Что такое количество движения, импульс тела и импульс силы?..27 1.5. О понятиях масса и импульс в релятивистской механике..............32 1.6. Закон сохранения импульса вытекает из закона сохранения энергии........ ................................. .........................................36 1.7. Обобщенная таблица упругих деформаций......................................39 1.8. Некорректное толкование закона Гука..............................................41 2. Новый взгляд на вращательное движение............................................44 2.1. Анализ понятий “угловое перемещение“ и “угол поворота“……..44 2.2. Плоский угол - ошибки в его определении.......................................49 2.3. Угол поворота – основная физическая величина............................. 53 2.4. Угловое перемещение и орбитальное перемещение – разные физические величины............................. ............................. .....................61 2.5. Угол поворота и угловое перемещение – псевдовекторы...............64 2.6. Телесный угол, его размерность и единица......................................67 2.7. Размерности и единицы физических величин, характеризующих вращение тела............................. ................................71 2.8. Вращающий момент и момент силы – разные физические величины............................. ............................. .....................78 2.9. Угловой момент вращающегося тела................................................81 2.10. Закон сохранения углового момента...............................................84 3. Движение по орбите − сложная форма движения...............................86 3.1. Особенности движения тела по орбите.............................................86 3.2. Поворот вектора скорости не является ускорением.........................90 3.3. Касательная и нормальная скорости тела, движущегося по орбите............................. .............................................92 3.4. Ускорения тела, движущегося по орбите..........................................96 3.5. Обобщение второго закона Ньютона...............................................100 3.6. Момент импульса тела и его отличие от углового момента тела…………..............................................................................103 3.7. Момент импульса тела и угловой момент − разные физические величины............................. ....................................109 3.8. Момент импульса тороидального вихря.........................................111 3.9. Собственный момент импульса системы в роли спина.................118 3.10. Виды энергии и центробежные силы при движении по орбите..123 3.11. Сила Кориолиса ............................. ................................................126

5

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

4. Систематизация зарядов поля и потоков зарядов..............................130 4.1. Краткий анализ представлений о природе физического поля.......130 4.2. Заряд центрального физического поля ...........................................137 4.3. Движущийся заряд............................. ...............................................141 4.4. Электрический ток − это векторная величина................................145 4.5. Токовый заряд как причина возникновения магнитного поля.....148 4.6. Что следует считать источниками магнитного поля......................152 4.7. Существует ли в природе “магнитный заряд“?..............................156 4.8. Виды электрических зарядов...........................................................161 4.9. Виды электрических токов............................. .................................165 4.10. Плотность электрического тока............................. .......................169 5. Напряженности физического поля............................. ........................173 5.1. Электрическая постоянная и магнитная постоянная - это размерные коэффициенты, а не константы........... ...............................173 5.2. Огравитационной постоянной и о записи закона Ньютона..........178 5.3. Размерности и единицы напряженностей поля.......... ...................183 5.4. Электрический диполь и его дипольный момент.......... ................189 5.5. Напряженности поля движущегося заряда .......... .......... ..............192 5.6. Индукция магнитного поля проводника с током.......... .......... .....196 5.7. Напряженности в поле токового диполя.......... .......... ...................198 5.8. Характеристики веществ в поле.......... .......... .......... .......... ...........203 5.9. Таблицы напряженностей в разных формах физического поля...208 5.10. Объёмные плотности зарядов.......... .......... .......... .......... ............214 5.11. Имеется ли различие между напряженностью и индукцией?....218 5.12. Напряженность в соленоиде.......... .......... .......... .......... .......... ...222 5.13. Напряженности в физическом поле тороида.......... .......... ..........228 5.14. Измерение электрических и магнитных величин.......... .............232 6. Взаимодействие физических полей .......... .......... .......... .......... .......240 6.1. Обобщенное уравнение сил взаимодействия зарядов поля........ 240 6.2. История записи законов взаимодействия зарядов.......... .......... ....247 6.3. Сила Кориолиса и сила Лоренца.......... .......... .......... .......... ..........252 6.4. Работа сил поля в электростатике .......... .......... .......... .......... .......256 6.5. Поворот статического диполя в центральном поле.......... ............260 6.6. Поворот токового диполя в вихревом поле.......... .......... ..............264 6.7. Физический смысл магнитного момента.......... .......... .......... .......269 6.8. Орбитальные моменты электронов и атомов.......... .......... .......... 272 6.9. Спин электрона.......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .....278 6.10. Взаимодействие гироскопа с физическим полем.......... ..............282 7. Критический анализ уравнений Максвелла.......... .......... .......... ......287 7.1. Уравнения Максвелла нуждаются в корректировании или замене. .......... .......... .......... .......... .......... ..........287 7.2. Действие магнитного поля на заряд.......... .......... .......... .......... .....294

6

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

7.3. Вихревое электрическое поле − терминологический нонсенс.........299 7.4. Электромагнитная индукция, взаимоиндукция, самоиндукция...............................................................................................302 7.5. ЭДС индукции − фиктивная физическая величина.............. ............306 7.6. Каким понятием следует заменить понятие “ток смещения”...........310 8. Коррекция метрологии и терминологии колебаний, волн и в квантовой оптике.............. .............. .............. .............. ..............313 8.1. Единицы частоты и фазы периодического процесса.........................313 8.2. Термин ”угловая частота” некорректен..............................................323 8.3. Размерности и единицы частоты, амплитуды и числа периодов колебаний..........................................................................329 8.4. Единицы длины волны и волнового числа.........................................334 8.5. Уравнения колебаний и волн.............. .............. .............. ..................346 8.6. Тепловое излучение (физические величины) .............. .....................351 8.7. Модернизация записи уравнения фотоэффекта Эйнштейна............354 8.8. Ошибка в законе теплового излучения Планка.............. ........... ....358 9. Новый взгляд на тепловую форму движения.............. .............. ..........364 9.1. Закон Фурье и егомодификация..........................................................364 9.2. Тепловая энергия, количество теплоты, тепловой заряд..................369 9.3. В чем суть понятия "термодинамическая температура"...................374 9.4. Тепловое излучение.............. .............. .............. .............. ..................384 9.5. Новые единицы тепловых величин.............. .............. .......................390 9.6. В термодинамике энтропия должна быть заменена тепловым зарядом.............. .............. .............. .............. .............. .............396 10. Обновленный взгляд на явления переноса.............. .............. ............402 10.1. Явления переноса существуют в каждой форме движения............402 10.2. Обобщенное уравнение явлений переноса.............. ........................406 10.3. Обобщенная таблица явлений переноса .............. ...........................408 10.4. Диффузия в газах и жидкостях.............. ............. .............. ..............411 10.5. Поток жидкостей (газов) − непрерывная диффузия.............. .........415 10.6. Пограничный слой как пример явлений переноса.............. ............418 10.7. Термодиффузия и электродиффузия .............. ............. ....... ...........421 10.8. Явления переноса при перемещении и вращении тел....... .............423 11. О неверности некоторых терминов, связанных с критериями подобия.............. ............. .............. ............. .............. ........426 11.1. Замаскированные названия критериев подобия................ .............426 11.2. Коэффициент трения и другие критерии подобия в механике......430 11.3. Число Рейнольдса и другие критерии подобия в гидравлике........432 11.4. Критерии подобия в теплотехнике и электротехнике....... ............434 12. Систематизация физических величин и педагогика....... .................436

7

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

12.1. Недостатки методики преподавания физики и пути их преодоления..................................................................................................436 12.2. Дедукция и индукция при изучении физики....................................441 12.3. О необходимости изменения методики преподавания механики в вузе ...........................................................................................451 12.4. Изменить методику преподавания электричества и магнетизма...454 12.5. Недостатки применения математики в физике................................460 12.6. Учебно-наглядные пособия по систематизации физических величин....................................................................................464 13. Систематизация физических величин и метрология......................... 465 13.1. Метрологические термины, размерности и единицы физических величин....................................................................465 13.2. О современной взаимосвязи физики и метрологии ........................467 13.3. Что первично: размерность или единица?........................................471 13.4. Что дает переопределение основных единиц СИ............................477 13.5. Основные величины назначаются или продиктованы природой?.....................................................................................................480 13.6. О различии между понятиями "размерность величины" и "число измерений"................................................................487 13.7. “Безразмерных физических величин” не существует....................490 13.8. Размерности и единицы “безразмерных величин”.........................498 13.9. Единицы производных величин с-1 и м-1 ошибочны......................506 13.10. Противоестественны ли дробные степени в показателях размерности? ..............................................................................................512 13.11. Семь вариантов применения термина “количество“ в физике....515 13.12. О нарушениях принципа причинности в метрологии электромагнетизма .....................................................................................518 13.13. Примеры бессистемного применения понятий и терминов в физике и технике ........................................................................................526 13.14. О символьной бессистемности в физике и технике .....................533 14. Систематизация физических величин и экономика...........................537 14.1. Краткая предыстория использования методологии физики в экономике.....................................................................................................537 14.2. Обобщенная схема производства энергии ......................................539 14.3. Стоимость товара с точки зрения физической экономики.............542 14.4. Рынок как экономическая система....................................................544 14.5. Экономические величины, их размерности и единицы измерений.....................................................................................548 14.6. Рынок как система..............................................................................553 14.7. Движение товара и денег на рынке...................................................555 14.8. Колебания рыночной цены................................................................557 14.9. Кругооборот денег как экономической величины..........................560

8

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

Итоги и выводы из систематизации физических величин 1. Критический анализ основных понятий механики 1.1. О понятии "масса" в современной физике (масса – это мера чего?) 1. Путаница в терминологии, относящейся к массе. К термину “масса“ в современной физике имеется много дополняющих прилагательных (инертная масса, гравитационная масса, электромагнитная масса, динамическая масса, релятивистская масса, масса покоя, продольная и поперечная массы, активная и пассивная массы). Почти все они подробно проанализированы в монографии М.Джеммера (1961) и через 27 лет с учетом состояния физики к концу ХХ века в статье Л.Б.Окуня (1989). Но в справочниках и стандартах до сих пор существует неопределенность в отношении термина “масса“. Согласно справочнику по физике Б.Яворского и А.Детлафа (1990) масса является “мерой инертности материальной точки“. Однако сам термин “материальная точка“ − это математическая абстракция, применение которой при систематизации физических величин недопустимо. В популярном учебнике по физике И.Савельева (2005, кн.1) указывается на то, что “термин “материальная точка“ представляется не очень удачным, что более подошел бы термин “точечная масса“ (по аналогии с “точечным зарядом“ в электричестве)“. Но и здесь оба термина (“точечная масса“ и “точечный заряд“) являются математическими абстракциями. К тому же, термин “точечный заряд“ исходит из гипотетической модели электрона в виде сферы чрезвычайно малого радиуса, приводящей к понятию электромагнитной массы. В метрологическом справочнике А.Чертова (1990) сказано, что масса является “мерой инертности и гравитации любого материального объекта“. Из этого определения следует, что массу необходимо считать и мерой инертности при прямолинейном движении, и статическим зарядом гравитационного поля. Но в словарной статье БСЭ о массе говорится: “В принципе ниоткуда не следует, что масса, создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела“. В то же время в Физической энциклопедии (1992) подчеркнуто, что “речь идет не о

9

А.Е. Кононюк

Теория искусственного интеллекта

равенстве двух различных масс, а об одной и той же физической величине – массе, определяющей различные явления“. Именно так трактует массу Л.Б.Окунь (1989). В современной метрологии измерительным эталоном массы является устройство, в котором массу измеряют взвешиванием. Это международный прототип килограмма (А.Чертов, 1990), утвержденный в 1901 году. Да и сам килограмм первоначально был введен в 1799 году как единица веса. То есть метрологи измеряют лишь гравитационную массу тел. В статье Л.Окуня (1989) разъясняется, что все названия массы, кроме двух (гравитационная и инертная), возникли на рубеже XIX и ХХ веков, когда от ньютоновой механики и принципа относительности Галилея (при скоростях тел v