Diskuse:Síla

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

82.208.2.227 12:22, 26. 1. 2006 (UTC) Nemyslím, že "korektní definice síly neexistuje". Síla je definovaná jako časová změna hybnosti a lze ji měřit. Síla má určité vlastnosti (zákon zachování hybnosti) a víme, jaké druhy sil okolo nás existují. Jistě, Newtonovy zákony sílu zároveň definují, ale to nevadí, protože síla tam slouží jenom jako prostředník (se známými vlastnostmi) pro popis pohybu. Když k Newtonovým zákonům přidáme gravitační a elektromagnetické zákony, dostaneme poměrně přesný obraz světa (bez relativity a kvantové teorie, ale ty se s Newtonem v některých věcech liší) a korektní (i když neúplnou) definici síly. Pokud toto není dost dobrá definice, pak nemáme například ani korektní definici elektromagnetického pole.

Rád bych tu část o kruhové definici změnil, protože mi přijde zavádející, ale třeba se pletu: Je někde k dispozici zdroj o Newtonovi pochybujícím o své definici síly?

Newton pochyboval o síle asi následujícím způsobem: F=ma; Co je hmotnost? Ta se dá zjistit pomocí gravitační síly. A jsme znovu u síly. Kupodivu na podobný (a zásadnější) problém narazíme i u zrychlení, neboť dříve nebo později budeme muset nadefinovat inerciální soustavu, což bez intuitivního zavedení pojmu síly nesvedeme. I když se pokusíte definovat sílu v mechanice jinak, dojdete zase k podobnému problému (zkuste nadefinovat hybnost bez pojmu síla).
Když k Newtonovým zákonům přidáme gravitační a elektromagnetické zákony, dostaneme poměrně přesný obraz světa - nedostaneme poměrně přesný obraz světa, dostaneme vnitřně nekonzistentní popis světa. Podávat to jako argument je sice odvážné, ale ne moc platné.
Jak k pojmu síla přistupuje KTP a OTR v článku je. Z nich se dá spočítat F=(dp/dt), ale tahle veličina k ničemu pořádnému v těchto teoriích není. Umožňuje nám si jen vytvořit představu velikosti působení daných interakcí. Jak je zrádná, je nejlépe vidět v případě OTR, která vzájemné přímé působení mezi tělesy vůbec nezavádí. Navíc opět trpí problémem definice inerciální soustavy.
Literatura: Feynmanovy přednášky z fyziky, 1. díl, 1. české vydání, rok 2000. ISBN: 80-7200-405-0 - problematika je rozebrána v kapitole 12 - Charakteristika síly a podkapitole 12.1 Co je to síla? na stránkách 169 až 171. --Miraceti 15:04, 26. 1. 2006 (UTC)
Díky za odkaz na toho Feynmana. Přečetl jsem zmiňovanou část a myslím, že jde spíš o nedorozumění a stylistický problém. Zkusím ho osvětlit (bude to trošku delší, podstatné jsou hlavně první dva odstavce). Předpokládal jsem, že se o pojmu síla bavíme především v přiblížení klasické mechaniky. Ve chvíli, kdy se začneme zajímat o nekonzistence a chybějící jevy, potřebujeme modernější teorie.
Věta, že korektní definice síly neexistuje, působí v kontextu článku dojmem, že tomu tak je, protože nevíme, co je síla a umíme ji definovat jenom kruhem. Ve skutečnosti je to tak, že nevíme, jak přesně funguje vesmír (a bezpečně to nikdy vědět nebudeme). Pojem síly jako veličiny pak je užitečný ale ukázalo se, že pro popis určitých jevů nevhodný. V tomto smyslu bych chtěl také upravit článek.
Pro kvantovou mechaniku můžeme položit F=dp/dt, ale nemá to dost dobrý smysl ("hybnost" je věc, kterou dostaneme teprve měřením, popis systému místo poloh a rychlostí zajišťuje vlnová funkce). V STR lze, pokud vím, například počítat elektromagnetickou sílu jako změnu hybnosti způsobovanou lokálně interakcí nabité částice s elekromagnetickým polem. Předpokládám, že elektromagnetická síla v této lokální podobě zůstává zachována i v OTR.
Co je hmotnost? Můžu definovat jednotku hmotnosti jako hmotnost nějakého předmětu a z předpokladu, že se vesmír chová "rozumně" (třeba že setrvačná a gravitační hmotnost jedno jsou) pak určovat hmotnosti ostatních předmětů. Je to kruhová logika v tom smyslu, že při měření hmotnosti vycházím z určitých axiomů, které musím uhodnout a odhalené zákonitosti třeba platí jenom čirou náhodou. Jinak to ale ve vědě fungovat nemůže.
To samé se vztahuje na inerciální soustavu -- musím mezi své axiomy přidat jeden, který říká "Existuje vztažná soustava, kde platí zákon síly" a dalších několik, které mi popisují známé síly. Pak se podívám, zda dokážu najít vztažnou soustavu, kde mi měření (s určitou nevyhnutelnou chybou) dávají shodu se zákonem síly. Pokud ano (jako se to povedlo Newtonovi), jsem spokojen, dokud někdo nepřijde s jevem, který ani v té "mé" vztažné soustavě nefunguje.82.208.2.226 17:34, 26. 1. 2006 (UTC)

Celý problém je podle mě v tomto, zhruba řečeno: Síla je to, co způsobuje zrychlení vůči inerciální soustavě (po newtonovsku) respektive změnu hybnosti vůči inerciální soustavě (moderněji). Přitom inerciální soustava je definovaná jako ta, ve které nepůsobí žádné zdánlivé síly. To je ovšem definice síly kruhem. Experimenty mi tento logický problém IMHO nevyřeší, protože se v jejich popisu operuje s pojmem síly. (Jak poznám, že moje soustava je inerciální? Přece změřím působení zdánlivých sil.) Newton ho rozhodně vyřešit nemohl a byl si toho vědom. Stejně jako věděl, že nezná mechanismus gravitačního působení, že má jen vzorec pro popis. Napadá mě, že dnes bychom mohli z toho problému se silou vybruslit tak, že definujeme hybnost jako tu veličinu, která se zachovává při invarianci vůči translaci v prostoru. (Emma Noether) Stejným způsobem se dnes definuje i energie a dohromady tvoří čtyřvektor energie-hybnosti spojený s invariancí vůči translaci v prostoročase. V této úvaze zatím chybu nevidím. --Egg 17:56, 26. 1. 2006 (UTC)

Nejsem si jistý, jak to je v případě OTR, ale v kvantové teorii není síla moc použitelná, protože (jak už jsem psal výše) částice se nedají popsat pomocí dvojice (poloha, hybnost) a místo toho je popisuje vlnová funkce -- skalární pole. Definice síly by se proto musela změnit k nepoznání.
Určitá míra definice kruhem je podle mě v každé fyzikální teorii nevyhnutelná prostě proto, že musíme nějak popsat věci a podmínky, které v teorii vystupují. Je to problém kuře-slepice a vztahuje se na všechny fyzikální veličiny. Proto myslím, že není důvod ho zmiňovat u síly a ne u jiných (třeba hybnosti, ale třeba i teploty). Patřil by ale spíš na stránku o filosofii vědy než sem.
Newton postuloval svoje tři zákony a zákon gravitační, zjistil, že zemský povrch je soustava blízká inerciální a (aspoň doufám, že to byl Newton osobně) že ještě bližší inerciální soustavě je soustava spjatá s hvězdami (to je podstatné, protože jinak by jeho teorie nebyla použitelná). Nějaká chyba oproti teorii tam je, ale umíme ji (aspoň v principu) libovolně zmenšovat. Nevím, jak Newton chápal tření, nárazy a podobně, ale všechno to lze (s nějakou přesností) popsat nějakými (uhodnutými) silami. Když pak objekt, na který žádná z popsaných sil nepůsobí, má konstantní rychlost, pak postulujeme, že jsme v inerciální soustavě a můžeme začít ověřovat platnost ostatních zákonů.
Když všechny experimenty dopadnou přesně tak, jak teorie předpovídá, tak můžeme naše definice prohlásit za korektní, protože nepoznáme rozdíl (Kdybychom ho poznali, měli bychom něco, co teorie nepředpovídá). Bohužel jsem nenašel Newtonův názor na tuto věc.
Co takhle umístit sem jen zmínku o tomto problému a odkaz na stránku o filosofii vědy?82.208.2.226 19:26, 26. 1. 2006 (UTC)
Důvod, proč nejde síla korektně nadefinovat, není filozofický, ale čistě fyzikální. Jsou to definice kruhem v uzavřených fyzikálních teoriích. Filozofický problém je, co s tím. Jenže tohle fyziky netrápí. Oni vědí, co je síla zač a co si s ní mohou dovolit. Že to filozofům připadá divné, není problém fyziků, ale filozofů.
Těžko o tomto zásadním problému napíšete kratší zmínku, než která je na stránce v současné době. Má dva odstavce a obsahuje vše podstatné (snad kromě explicitního vysvětlení problému s inerciální soustavou, které ale není nezbytně nutné). Pokud chcete odkaz na nějaký filozofický článek, není to problém.
Stejně těžko ale budete obhajovat názor, že problém definice síly nepatří do hesla síla.
Editujte s odvahou.--Miraceti 23:05, 28. 1. 2006 (UTC)

Hm, podla mna sila mala byt len velicina, ktora nam ulahcovala popis niektorych javov. Nevidim problem v definicii sily, ktorou posobi nejake teleso na ine teleso druhym newtonovym zakonom v tvare F = m(aca0), kde F je sila, ktorou posobi teleso, ac je celkove zrychlenie a a0 je zrychlenie bez posobenia sily F. Problem s definiciou zrychlenia nie je, kedze zrychlenie je druha derivacia polohy podla casu, nedefinovane zostavaju pojmy: cas, poloha, hmotnost. Tieto pojmy vsak nie je potrebne definovat, nemozeme definovat vsetky pojmy, podobne v matematike nie je definovany pojem mnoziny, niektore pojmy musia byt zakladne, nemozu byt vsetky odvodene. Problem s definiciou inercialnej sustavy tiez nevidim, zabudame totiz, ze v inercialnej sustave platia vsetky tri newtonove zakony. Pomocou prvych dvoch ju nie je mozne definovat, avsak pomocou zakona akcie a reakcie je mozne inercialnu sustavu definovat. V ramci newtonovskej mechaniky teda problem s definiciou sily nevidim, ak sa chceme bavit o teorii relativity, kvantovej mechanike atd. , mali by sme si uvedomit, ze nikto tu netvrdi, ze newtonove zakony su konzistentne s tymito teoriami. (Musim sa priznat, ze VTR a kvantovu mechaniku neovladam, takze neviem, ci sa daju newtonove zakony upravit tak, aby s tymito teoriami boli konzistentne.)

Ak teda chceme byt presny, povedzme radsej, ze newtonove zakony neplatia. Ale silu podla nich nadefinovat vieme, mozno taka definicia nebude uzitocna v spojeni s relativitou a kvantovkou, ale nadefinovat ju vieme. --195.91.54.84 13:53, 4. 1. 2007 (UTC) Samo