Клуб читателей

Николай Кудряков
инженер-энергетик, кандидат технических наук

Мы пытаемся строить гиперболу, не зная десятичных дробей

7 декабря 2014, 01:00

Фото: из личного архива

В рамках проекта «Клуб читателей» газета ВЗГЛЯД представляет ответ Николая Кудрякова на статью Константина Карасева, посвященную вопросам демографии.

Мы пытаемся строить гиперболу, не зная десятичных дробей

«…демографический рост населения Земли (но не в отдельных странах) ведет себя по тем же законам, что и физические неравновесные сложные системы с экспоненциальными и гиперболическими периодами обострения».

Жил в Англии во второй половине 17-го века такой славный джентльмен – Роберт Бойль.

Взял он однажды J-образную стеклянную трубку с запаянным коротким и открытым длинным концами, расположил он трубку концами вертикально вверх, и начал он через открытый верх наливать малыми порциями ртуть.

Сначала внизу образовалась ртутная пробка – воздух под запаянным концом оказался заперт сверху стеклом, снизу – ртутью. Высота воздушного объема от уровня ртути до верхнего запаянного конца была равна 12 дюймам.

По мере доливания ртути ее уровень в запаянной части поднимался снизу, как поршень. Этим ртутным поршнем величина воздушного объема под запаянным концом была уменьшена в четыре раза – с 12 дюймов до трех.

В открытом же участке уровень ртути оказался выше уровня в запаянном на 88,4 дюйма – на два метра с четвертью.

А теперь к высоте этого ртутного столба прибавим высоту столба в ртутном барометре, который в тот прекрасный день показывал 29,1 дюйма (сейчас бы сказали – 739,8 миллиметра) ртутного столба, то есть прибавим величину атмосферного давления. Получим величину абсолютного давления, действующего на объем сжатого воздуха в запаянном колене: 88,4 + 29,1 = 117,5. Это – не что иное, как само давление сжатого воздуха.

Разделим величину давления установившегося (117,5) на величину давления начального (29,1) и получим 4,03 – погрешность менее процента, небывалая по тем временам точность. Четырехкратное увеличение давления воздуха – это результат четырехкратного уменьшения его объема.

Понадобилось двести лет для того, чтобы понять результаты опыта Бойля (фото автора)

Мораль: объем и давление газа обратно пропорциональны друг другу. Или: произведение объема газа на его давление есть величина постоянная. Всего в опыте Бойля зафиксировано 25 пар значений «объем – давление», которые подтверждают постоянство их произведений. По парам значений «объем – давление» строится характерная кривая – гипербола.

Закон природы? И да, и не совсем. Что это за величина – произведение объема газа на давление? И размерность этой величины странная: дюймы воздушного столба, умноженные на дюймы столба ртутного, дают квадратные дюймы непонятно чего.

Понадобилось двести лет для того, чтобы понять результаты опыта Бойля. Сам ученый не сразу понял свои результаты – потому что записал их обыкновенными, а не десятичными дробями – в шестнадцатых долях дюйма. Должны были появиться метрическая система мер и теория размерностей, нужно было научиться измерять давление в паскалях; должна была появиться шкала температур Кельвина, должен был получить формулировку закон сохранения энергии.

Потенциальная энергия – вот физический смысл величины произведения объема газа на давление; единицей измерения этой величины стал джоуль. Произведение давления на объем – это слагаемое в составе энергетической характеристики, называемой энтальпией.

И это левая часть уравнения состояния идеального газа; уравнения, в правую часть которого входят абсолютная температура газа и его масса. Окончательный вид этому уравнению придал в 1874 году Дмитрий Иванович Менделеев. Между гиперболой Роберта Бойля (1662) и формулировкой уравнения Менделеева – Клапейрона прошло двести с лишним лет.

* * *

Обработать данные наблюдений, построить графики, установить факт зависимости одной величины от другой и даже угадать математический вид этой зависимости – это еще не означает понять. Установление количественной зависимости и выявление сути – вещи разные.

Факт, что мы имеем дело с гиперболой или с экспонентой – это указание к направлению поисков; в лучшем случае это гипотеза. Гипотезу от теории, то есть от такого знания, которое имеет прогностическую функцию и на основе которого можно надежно строить практическую деятельность, могут отделять годы, десятилетия, а то и века.

* * *

«Скорость роста популяции зависит от квадрата численности населения, и это развитие идет по гиперболическому закону… большинство производных от основных видов человеческой деятельности, социальные факторы в том числе, также квадратично зависимы от численности населения», – пишет современный публицист.

Если скорость роста величины зависит от значения величины, то это не гипербола, а экспонента. А если что-то от чего-то зависит квадратично, то это парабола. И экспонента, и гипербола, и парабола могут и возрастать, и убывать, то есть приращение функции может быть как положительным, так и отрицательным при сохранении вида функции.

Изменение мощности ядерного реактора и при неуправляемом разгоне, и при срабатывании аварийной защиты происходит по экспоненциальному закону, но глушение и разгон – это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

В демографии – от чего конкретно зависит знак скорости изменения численности популяции, то есть когда она растет, а когда уменьшается? Гипербола не имеет максимумов и минимумов в традиционном понимании, она имеет пределы.

Правый предел левой ветви гиперболы – минус бесконечность; левый предел правой ветви – плюс бесконечность; космический аппарат, движущийся по гиперболической траектории, улетает в никуда – за пределы Солнечной системы; нельзя, развиваясь по гиперболе, достичь максимума по темпам прироста населения.

А левый предел левой ветви – ноль, и правый предел правой ветви – тоже ноль. Так откуда и куда мы устремляемся? Общественные науки, пытающееся спрогнозировать развитие человечества с помощью математики, сейчас находятся на той примерно стадии, на какой находились науки естественные – наука о теплоте в частности – во времена короля Карла II. Измерить давление и объем можно, а объяснить физический смысл их произведения – еще нет.

* * *

Автор обещал сделать выводы и прогнозы на основании расчетов академика Курдюмова из Института прикладной математики им. Келдыша. А что в итоге?

«Религия православия, могучая российская культура искусства, язык Тургенева и Пушкина и умелое государственное администрирование в этих вопросах могут и должны стать «плавильным котлом» российской нации в новом времени.

От того, сумеем ли мы создать привлекательную для других народов внутреннюю модель российской общественной жизни, будет во многом зависеть благополучное развитие нашей страны».

С этими выводами можно соглашаться, можно не соглашаться – но они никоим образом не вытекают из анализа кривых второго порядка. Подобного рода выводы можно услышать от доктора наук Геннадия Андреевича Зюганова. Или – прочитать в газете «Завтра».

Мы пытаемся строить гиперболу, не зная десятичных дробей.

Вам может быть интересно

В ПМР заявили о подготовке Молдавии к полному разрыву с Россией
Темы дня

Польский гонор настиг Германию

Канцлер Германии Фридрих Мерц и премьер Польши Дональд Туск поссорились. Их переговоры в столице ФРГ должны были быть посвящены актуальным проблемам НАТО, но превратился в препирательство о том, должны ли немцы заплатить полякам репарации за Вторую мировую войну. России такое развитие событий на руку.

Боец ММА проиграл в «спарринге» с памятником ветеранам МЧС

Уголовное дело об осквернении в Москве памятника ветеранам МЧС взял на личный контроль глава СК Александр Бастрыкин. Ранее в соцсетях появилось видео, на котором боец ММА Заур Исмаилов вступил в «спарринг» с изваянием. Сам спортсмен не увидел в своих действиях ничего предосудительного. По мнению экспертов, этот случай говорит не только о дефиците исторического просвещения и воспитания в субкультуре ММА, но и о других аспектах, которые требуют внимания.

Эксперт объяснил нежелание стран ЕС конфисковывать российские активы

Медведев поддержал предложение Маска о ликвидации Евросоюза

В Индии оскорбились выходкой Запада из-за визита Путина

Новости

Daily Telegraph сочла новым словом в военном деле способ взятия Красноармейска

ВС России при освобождении Красноармейска использовали новую тактику штурма города, которая получила название «демеханизация», сообщила британская газета The Daily Telegraph.

МАГАТЭ: Саркофаг Чернобыльской АЭС утратил функции обеспечения безопасности

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) заявило, что новый саркофаг на Чернобыльской АЭС утратил свои основные функции обеспечения безопасности.

Бойцы ВС России уничтожили опорный пункт ВСУ в Димитрове

В результате удара российских беспилотников в районе Димитрова (украинское название – Мирноград) было уничтожено замаскированное опорное укрытие украинских военных, сообщил командир взвода беспилотных систем с позывным «Ромео».

Украинская журналистка удивилась грязи в резиденции Макрона

Украинская журналистка Лидия Таран, побывав в Елисейском дворце, удивилась грязным, давно не мытым окнам, из-за которых почти невозможно было разглядеть улицу.

Россияне столкнулись с «синим экраном смерти» после обновления Windows 11

Пользователи Windows 11 из России сообщили о появлении «синего экрана смерти» и проблемах с SSD после последнего обновления, сообщили СМИ.

В Белоруссии заявили о национализации крупных предприятий

В Белоруссии планируют национализировать несколько крупных предприятий, среди которых производитель обуви «Белвест» и строительная компания «Минскпромстрой», заявил секретарь ЦК КПБ Петр Петровский.

Турция высказала опасения России и Украине из-за атак на суда в Черном море

Анкара выразила Москве и Киеву обеспокоенность по поводу риска эскалации войны из-за атак на торговые суда в Черном море, заявил министр иностранных дел Турции Хакан Фидан.

Bloomberg: Украинский конфликт вступает в решающую фазу

США выступили с критикой в адрес Европы на фоне того, что «конфликт на Украине вступает в решающую фазу», пишет Bloomberg.

Удары ВСУ по Новороссийску повысили цены на энергорынке

Удары украинских дронов по Новороссийску привели к росту мировых цен на энергоресурсы, сообщило издание The National Interest.

Проевропейские министры и оппозиция Сербии потребовали отнять NIS у России

В правительстве и оппозиции Сербии нарастают призывы к отъему российско-сербской нефтяной компании NIS из-за санкций США, заявил основатель партии «Движение социалистов» и бывший вице-премьер Сербии Александр Вулин.

Сын убил отца ради квартиры в центре Москвы

В центре Москвы сын убил своего отца ради наследства, намереваясь продать квартиру и отдать часть средств соучастнику, сообщила прокуратура Москвы.

МИД заявил о потере ЕС 1,6 трлн евро из-за санкций

Европейские страны за четыре года из-за введенных антироссийских санкций понесли совокупные экономические потери, достигшие 1,6 трлн евро, сообщает МИД России.
Мнения

Геворг Мирзаян: Расчеты на «договорнячок» провалились

Гипотетический «договорнячок» по Украине не выглядит ни обсуждаемым, ни даже сколько-нибудь возможным. Путин доведет до конца украинскую историю – и именно так, как изначально планировал. Дипломатическим путем – если получится. Военным – если придется.

Ван Вэнь: Зачем Евразии новая архитектура безопасности

Построение архитектуры евразийской безопасности в условиях многополярного ландшафта – это сложный проект, который требует скоординированного продвижения в трех измерениях: идеологии, институтах и действиях.

Игорь Караулов: К Киргизии нужно относиться с искренним уважением и открытым сердцем

Киргизы у себя дома – очень вежливый и тактичный народ, так что не стоит судить об этом народе по тем, кто приезжает к нам на низкоквалифицированные заработки.
Вопрос дня

Почему заблокировали Roblox?

Суть игры, риски и угрозы для детей, позиция Роскомнадзора и мнение экспертов