Поиск понимания математических проблем для физических расчётов приводит нас к фундаментальным понятиям и свойствам. Человечество наиболее точно хочет приблизиться к расчётам новых физических законов [1–5]. При этом упирается в грубость инструментов механических, электрических, математических. Это хорошо заметно на примере квантовой механики. В микромире чем мы больше знаем одну величину, тем меньше знаем другую. В данной работе авторы показывают фундаментальный принцип, который позволит более точно приблизиться к пониманию и даст лучший инструмент. И покажут пример его использования при полетах в космос.
Проблема недостаточной точности прогнозирования потерь при изучении физических принципов является актуальной. При расчёте потерь с использованием математики физических законов не учитываются многие погрешности. Возьмём яркий пример: II закон Ньютона:
Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует [6–8]. Современная формулировка: в инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки.
Это понимание приводит к фундаментальному принципу — принципу потерь: чтобы что-то приобрести, надо что-то потерять. В пустоте можно двигаться, только отбрасывая часть своей массы. Ведь оттолкнуться можно только от любого предмета, вещества, имеющего вес, массу.
Рассмотрим ракету на рис. 1. Ракеты известны много лет.
Газы отталкиваются от ракеты, ракета от газов, и они летят в разные стороны (рис. 1). Воздух как точка опоры ракете не нужен, он только мешает полету. В математике существует множество нерешаемых нелинейных уравнений. Для того чтобы часть этих уравнений решить, мы должны привести их в линеаризованный вид. Но в этом случае основные элементы этого уравнения будут отсеяны, можно получить только слабое представление об их решении, ограничиваясь пределами локальной области, тем самым потеряв незначительные на первый взгляд погрешности. Но эти погрешности имеют важное влияние на результат, если смотреть на предмет изучения в целом. Используя закон Ньютона, представляем аналогию в физическом мире. Представим, что ускорение a — та точность, которую мы получаем при вычислении физических законов, используя математику. Масса m — это тот предмет или та погрешность, которую мы теряем для наиболее точного вычисления. А сила F — это эффективность расчётов. Теперь в виде аналогии: люди сидят в лодке, у них 5 разных предметов: весло, ручка, башмак, гиря, тетрадка. Мы постепенно по очереди кидаем их, и в этот момент отталкиваемся от этих предметов, теряя их. Согласно данной задаче, нам надо получить наибольшее ускорение (точность при расчётах). Теряя разную массу при отталкивании от этих разных предметов, мы получим наибольшее ускорение, чем тяжелее предмет. В этом случае максимальное ускорение будет от гири. Так как сила F (эффективность расчётов) максимально приложена (использована) от наиболее тяжелого предмета. Формула Циолковского определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил. Эта скорость называется характеристической скоростью: