§1. Материя и материальные объекты.

Термин «материя» употреблял уже Аристотель еще до нашей эры. Однако, в учебниках по механике как классической, так и не классической (теории относительности, квантовая механика) никогда не обсуждается понятие материи, то есть молчаливо предполагается, что механика имеет дело с конкретными материальными объектами: или твердыми дискретными телами, или сплошными средами (жидкими или газообразными).
Умолчание о сущности материи не так безобидно, как может показаться на первый взгляд. Особенно ярко это проявляется при изучении микромира. В квантовой механике наряду с вещественными микрочастицами – протонами, нейтронами, электронами и многими другими – используется понятие поля, материальная сущность которого неизвестна. Есть такие микрочастицы, как, например, фотон, которые, якобы, не имеют массы покоя, хотя во всех других случаях масса является одним из основных свойств материальных объектов. Были моменты в истории науки, когда вставал вопрос об исчезновении материи вообще. Это случилось, когда материю стали отождествлять с энергией. В связи с этим В.И. Ленин был вынужден заявить [1, с.281]: «Материя исчезает», - это, значит, исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже…»
Это было сказано еще в начале двадцатого века. Но даже и в наши дни находятся ученые, которые отождествляют материю и энергию, хотя вполне очевидно, что это разные понятия. В связи с этим вопрос о сущности материи представляется очень важным. Существует два основных определения материи. Первое представлено в работе В. И. Ленина [1, с.28]: «…единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания».
Такое определение материи появилось не случайно. Это связано с тем, что находились ученые, которые говорили о существовании внешнего мира только в сознании человека, о том, что внешний мир является только комплексом наших ощущений. Такой взгляд на сущность окружающего нас мира называется идеалистическим.
Однако, приведенное определение материи выражает ее сущность через ее отношение к человеку. А если бы человека не было, то по отношению к чему можно было бы определить понятие материи? Следует заметить, что все другие понятия механики определяются безотносительно к человеку и его сознанию. Поэтому нам представляется, что более точным и правильным будет другое определение материи, выражающее ее субстанциональный характер. Под субстанцией мы будем иметь в виду спинозовское ее понимание [2, с.369]: «Под субстанцией я разумею то, что существует само в себе и представляется само через себя, то есть то, представление чего не нуждается в представлении другой вещи, из которого оно должно было бы образоваться».
Ф. Энгельс говорил, что материя – это единственно существующая субстанция, она не сотворима, неуничтожима, вечна и бесконечна [3, с.51]. С таким определением, в принципе, можно согласиться. Однако, в главе VII с материалистических позиций автором будет представлен в качестве гипотезы сценарий возникновения Вселенной и рождения материи.
Из приведенных определений материи следует, что понятие материи является обобщенным понятием, включающим в себя весь окружающий нас мир, все его свойства, объекты и явления, с которыми мы имеем дело. Однако, при попытках описать движение какого-либо тела мы сталкиваемся с очевидной проблемой: какие свойства тел нужно при этом учитывать, так как каждое из тел имеет бесконечное число этих свойств. Например, любое твердое тело имеет определенные размеры и объем, вес, цвет, структуру, состоит из микрочастиц, которые, в свою очередь, тоже могут из чего-то состоять, может деформироваться и т.д. Поэтому при решении конкретных научных задач в качестве основных, определяющих, имеющих первостепенное значение выбираются только некоторые свойства тел. Выбор этих свойств определяется состоянием и поведением тел в рассматриваемых нами условиях. Так, например, четко различается поведение твердых тел, жидкостей и газов. Так как все тела являются конкретными проявлениями материальной субстанции, мы объединим их под общим названием материальных объектов. Это определение будет относиться и ко всем другим формам проявления субстанции.
Поскольку при научных исследованиях мы имеем дело не со всеми свойствами тел, что практически невозможно, а только с некоторыми из них, можно сказать, что мы создаем определенные модели материальных объектов, причем для различных задач модели одного и того же объекта могут быть разными.
При изучении движения материальных объектов в современной механике используются следующие их модели:

1. Материальная точка – объект пренебрежимо малых размеров, имеющий массу. Это понятие применимо, когда тело движется поступательно или когда в изучаемом движении можно пренебречь вращением тела вокруг его центра масс.
2. Абсолютно твердое тело – тело, расстояние между двумя любыми точками которого всегда остается неизменным. Это понятие применимо, когда можно пренебречь деформацией тела.
3. Сплошная изменяемая среда. Это понятие применимо, когда при изучении движения изменяемой среды (деформируемого твердого тела, жидкости, газов) можно пренебречь молекулярной структурой среды.

При изучении сплошных сред для моделей материальных объектов используются такие упрощенные понятия, как идеально упругое тело, пластическое тело, идеальная жидкость, вязкая жидкость, идеальный газ и др.
Модели в виде материальной точки и абсолютно твердого тела характеризуют дискретные материальные объекты, так как их движение рассматривается как движение единого целого, причем считается, что абсолютно твердое тело состоит из конечного числа материальных точек, жестко соединенных друг с другом, то есть представляет собой систему материальных точек. Под материальными точками в данном случае понимаются не атомы или молекулы, а достаточно малые макроскопические части, на которые мысленно можно разделить рассматриваемое тело.
Таким образом, все существующие материальные объекты разделяются на два основных вида: на дискретные тела и на сплошные среды. Однако, здесь следует сделать следующее замечание. Представление любого материального объекта в виде точки достаточно условно, так как точка это такое геометрическое понятие, которое не имеет размеров, то есть это геометрический аналог нуля. С физической точки зрения более содержательно будет рассматривать движение не материальной точки, которая характеризует конкретное материальное тело, а движение центра масс физического тела. Центр масс – это тоже условная точка, но она имеет физический смысл. Кстати, И. Ньютон рассматривал движение конкретных тел, а не материальных точек, которые были введены его последователями с целью достичь большей строгости теории. Однако, это привело, как будет показано ниже, к значительным трудностям в понимании физической сущности таких понятий, как сила инерции, нецентральные силы, принцип возможных перемещений, исключило возможность введения в теорию движения твердых тел  и сплошных сред понятие поля кинетической энергии.

Рассмотренные модели материальных объектов относятся к так называемой классической механике, в основе которой лежат законы Ньютона, а предметом ее изучения являются движения любых материальных тел (кроме элементарных частиц), совершаемых со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света.
Движения со скоростями близкими к скорости света рассматриваются в теории относительности, а внутриатомные явления и движение элементарных частиц – в квантовой механике.
Однако, надо заметить, что одна и другая теории относятся к механическим теориям, так как рассматривают движение материи в пространстве, и поэтому они должны подчиняться общим законам механики. Тем не менее утверждается, что специальная теория относительности, установив физическое равноправие всех инерциальных систем отсчета и показав невозможность обнаружения равномерного и прямолинейного движения относительно абсолютно покоящегося эфира, тем самым сделало его существование излишним. Благодаря этому электромагнитное поле стало трактоваться как самостоятельный вид материи, не нуждающейся в носителе. Однако, в общей теории относительности пришлось наделить физическими свойствами пространство, которое, по сути дела, стало выполнять функции эфира.
В квантовой механике вместо эфира используется понятие физического вакуума, в котором происходят взаимодействия и рождение элементарных частиц. Утверждается, что квантовая механика, показав единство дискретности и непрерывности (корпускулярно-волновой дуализм) в структуре элементарных частиц вещества и электромагнитного поля, тем самым, якобы, установила бестраекторный характер движения микрочастиц. И наконец, утверждается, что в квантовой теории вероятность является характеристикой способа бытия элементарных частиц вещества и поля, объективной характеристикой их движения, а не мерой нашего незнания особенностей движения, как это было в классической механике.
По поводу всех этих утверждений можно сказать следующее. Отрицая эфир как некую материальную среду, ученые должны были ввести вместо него новое понятие – физическое пространство или физический вакуум, так как пустого пространства без материи существовать не может. Объем же, занимаемый этим видом материи в окружающей нас среде огромен. Чтобы представить себе это, достаточно мысленно увеличить ядро любого атома до размеров человеческого роста. Тогда орбиты электронов будут удалены от ядра на 100 км. и далее. Очевидно, немногие представляли себе такую картину. Тогда что же будет находиться между ядром и электронами? Конечно, какая-то материя, назови ее хоть эфиром, хоть физическим вакуумом. И получается, что дискретные частицы вещества как бы плавают в окружающем их безбрежном океане другого вида материи, при этом взаимодействуя друг с другом. Считается, что это взаимодействие осуществляется с помощью квантов электромагнитного поля – фотонов, не имеющих массы покоя, причем сам механизм взаимодействия заключается в непрерывном испускании и поглощении фотонов микрочастицами. А можно представить себе и другую картину взаимодействия между ядром и электронами: вращающееся ядро создает вихрь – воронку в окружающем его вакууме, вместе с которой и вращаются электроны, притягиваясь одновременно к центру этой воронки, и только центробежные силы инерции не дают электронам упасть на ядро. Силы притяжения между ядром и электронами в этом случае могут быть найдены с помощью законов гидродинамики, а не электромагнетизма, так как вакуум рассматривается как некая сплошная жидкая среда. Механизм взаимодействия микрочастиц через посредство физического вакуума предлагается ниже. Поэтому говорить об отсутствии траектории движения у микрочастиц нет оснований. И потом любое движение, какой бы материальный объект его ни совершал, должно быть, как это будет показано ниже, непрерывным, то есть происходить от одной точки пространства к другим его точкам. Это есть основное свойство движения, нарушить или избежать которое невозможно, иначе будет нарушено материальное единство окружающего нас мира и принцип причинности при взаимодействии материальных объектов.
То же самое относится к вероятностному способу описания движения микрочастиц. Оно будет обусловлено только мерой нашего незнания и мерой наших возможностей в описании движения и взаимодействия большого числа микрочастиц.
Что касается корпускулярно-волнового дуализма, то эта проблема может быть решена, если учитывать движение физического вакуума, обусловленного вращательным и поступательным движением микрочастиц.
Несмотря на то, что вакуум может считаться одной из разновидностей сплошных сред, в иерархической таблице основных понятий механики он выделяется нами как отдельная форма материальных объектов в связи с его огромным значением для функционирования как микрообъектов, так и всей Вселенной в целом.
При исследовании движений и взаимодействий дискретных материальных объектов мы будем пользоваться двумя представлениями о структуре этих объектов – дискретным и непрерывным, рассматривая их движение как единого целого и в то же время  в случае необходимости учитывая их непрерывность, то есть считая их сплошной средой. Такое представление, например, твердых тел одновременно в виде и дискретных объектов и сплошных сред, позволяет, как будет показано ниже, выявить новые особенности в их движении, понять сущность сил инерции и другие явления.