Новый учебник академика Р.И.Нигматулина "Механика сплошной среды. Кинематика. Динамика. Термодинамика. Статистическая динамика"

Статья ответственного редактора приложения "НГ-Наука" Андрея Ваганова в "Независимой газете" от 14.01.2015.

Цель учебников заключается в обучении словарю и синтаксису современного научного языка.

Один из самых авторитетных науковедов и социологов науки Томас Кун в своей знаменитой книге «Структура научных революций отмечал: «Говоря об источнике авторитета (научных парадигм. - «НГН»), я имею в виду главным образом учебники по различным областям знания, а также популярные философские работы, основывающиеся на них... Цель учебников заключается в обучении словарю и синтаксису современного научного языка». По Куну, появление учебников по тому или иному научному направлению - один из главных признаков того, что данное научное направление достигло стадии «нормальной науки». Нынешний «Бумажный носитель» посвящен некоторым совершенно замечательным, на мой взгляд, образцам этого рода литературы - научным учебникам.

СПЛОШНАЯ СРЕДА

Нигматулин Р.И. Механика сплошной среды. Кинематика. Динамика. Термодинамика. Статистическая динамика.
- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 640 с. 24,8 х 17,2 см. Тираж 1000 экз.

Для сугубо «гражданского» человека, под которым в данном случае я подразумеваю человека, изучавшего математику лишь в средней школе или даже в институте, но лет 20 тому назад, в этом фундаментальном университетском учебнике читать можно разве что короткие абзацы, предваряющие основное изложение. А основное изложение - это формулы. Вот и автор учебника «Механика сплошной среды...», академик, директор Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, заведующий кафедрой газовой и волновой динамики МГУ им. М.В. Ломоносова Роберт Искандерович Нигматулин, думается, не случайно своему труду предпослал такие эпиграфы:

«Наука лишь постольку наука, поскольку в нее входит математика» (Э. Кант); «Что такое теория? Неспециалисту бросается в глаза... что она окружена грудой формул, ничего не говорящих непосвященному. Но эти формулы не составляют ее существо» (Л. Больцман); «Математика - самый короткий путь к самостоятельному мышлению» (В. Каверин); «Из всех услуг, которые могут быть оказаны науке, введение новых идей - самая важная» (Дж. Дж. Томсон).

И это - самая беллетризированная часть предлагаемой вашему вниманию книги. Поэтому я просто перечислю главы этого учебника:

«Глава 1. Сплошная среда и ее кинематика»; «Глава 2. Основы динамики среды. Силы и напряжения»; «Глава 3. Интегральные, дифференциальные уравнения и уравнения на поверхности разрыва, следующие из законов сохранения»; «Глава 4. Классические теории механики жидкости, газа и твердого деформируемого тела»; «Глава 5. Термодинамика сплошной среды»; «Глава 6. Многофазные среды и турбулентные течения»; «Глава 7. Статистическая динамика газов»; «Глава 8. Анализ размерности физических величин»...

«Механика сплошной среды (МСС) является разделом механики и теоретической физики, а точнее, продолжением теоретической механики для исследования деформируемых тел. Однако именно математика в МСС - главный созидательный инструмент», - сразу настраивает своих читателей академик Нигматулин.

Что тут добавить? Только посоветовать всем ниспровергателям законов классической механики и любителям «скрещивать» науку и религию, - а таковых, судя по редакционной почте, только прибавляется и прибавляется, - учить математику. И начать это - с учебника «Механика сплошной среды...». Книга эта хорошо прочищает мозги и приводит в систему совершенно разрозненные, казалось бы, представления об окружающем мире.

Тем более это стоит сделать, что автор очень четко на всем пространстве этого шестисотстраничного труда выдерживает заявленный принцип: «Одна из целей, которые я преследовал при написании этой книги, - представить как можно более «простой» учебник механики сплошной среды, а точнее, учебник о базисных уравнениях механики сплошной среды... Буду рад, если у иных читателей при знакомстве с некоторыми разделами данной книги промелькнула бы мысль: «Ах, как это оказывается просто и понятно!»

МСС, как показывает и доказывает Роберт Нигматулин, «позволяет продемонстрировать силу логики и математического мышления. Исходя из нескольких основополагающих постулатов и принципов, используя математический аппарат, можно получить нетривиальные и даже поразительные результаты». Вот, например, такие:

«Только на основании законов сохранения массы и импульса и понятия поверхности разрыва для моделирования ударной волны получаются замечательные уравнения. Из этих уравнений, например, следует, что по относительно простым измерениям скорости ударной волны в мишени и скорости ударника (снаряда), инициирующего ударную волну в мишени, можно довольно точно определить значение давления и плотности вещества при высокоскоростных ударах, создаваемых взрывом, когда процесс удара длится миллионные доли секунды (микросекунды). Тем самым появляется возможность исследовать свойства вещества при огромных значениях давления - около 106 бар = 1011 Па, которые можно создать снарядом, летящим со скоростью 1-5 км/с. При таких ударах даже металлы сжимаются в 1,5-2 раза в течение микросекунд. Именно этот метод был экспериментальной основой вывода уравнений состояния для конденсированных веществ при сверхвысоких давлениях (105-106 бар). Подобные уравнения были получены при разработках атомной бомбы, а позднее оказались востребованы в астрофизике, геологии, взрывных технологиях и т.д. ...

Поразительно, что на основе простых соображений, в том числе соображений размерностей физических величин, устанавливается, что в воздухе расстояние, проходимое сильной ударной волной от места взрыва мощной бомбы, растет во времени по закону t2/5. Этот нетривиальный показатель степени показывает, насколько в физике глубоки связи между определяющими параметрами».

И все это описывается даже чисто эстетически красивыми формулами! Это как раз то, о чем пишет, например, такой гуманитарий, культуролог, как Александр Генис: «Когда Америка окончательно запуталась с вьетнамской войной, Линдон Джонсон пригласил для совета ядерных физиков. Это значит, что президент признавал ученых, изучающих основы бытия, хранителями трансцендентной, возвышающей над политикой мудрости» (Генис Александр, Вавилонская башня: искусство настоящего времени - М.: «Независимая газета», 1997).

Впрочем, и мнение своего коллеги, которое Роберт Нигматулин приводит в предисловии, отнюдь не противоречит вышеприведенному, а только диалектически дополняет его: «В действительности усвоение общих абстрактных теорий, использующих сложный математический аппарат, требует большого труда и времени. Многим людям не интересна теория, не связанная с естествознанием. Об этом писал академик С.П. Новиков. На вопрос: где и когда возможно применение тех идей, которые мы сейчас развиваем? - он абсолютно правильно и просто отвечает: «Для психически нормальной личности этот вопрос естественен и даже необходим».

Итак, с головой - в сплошную среду!..

"Независимая газета" 14.01.2015 Андрей Ваганов "Бумажный носитель. Научные учебники"