Основы реологии
Предисловие
Сто лет тому назад (в 1916 г.) была опубликована обширная статья Юджина Бингама, в которой была предложена концепция вязко-пластичности, т. е. возможности проявления в одном веществе свойств, присущих и твердому телу и жидкости. Эту работу можно условно считать началом современной реологии, хотя, конечно, легко найти блистательных предшественников, таких как Максвелл, Больцман или Кельвин.
С тех поры, за прошедший век, были опубликованы тысячи работ этой новой области, названной «Реологией»[1]. Что такое реология? Формальное определение этой области знаний гласит: «Наука о деформации и текучести веществ» (“Science on deformation and flow of matter”). Может быть, более точным было бы несколько более расширенное определение: «Наука о свойствах веществ, определяющих особенности их деформации и течения».
Затем общая концепция реологии (условно) разделилась на теоретическую и молекулярную («Макрореология» и «Микрореология» по терминологии М. Рейнера), экспериментальную и прикладную реологию, хотя, несомненно, существуют внутренние связи между этими направлениями. От первых тоненьких монографий, посвященных реологии, изложение принципов и результатов реологии разрослось до многотомных изданий, книг, в которых делались попытки изложения общих концепций, до толстых монографий. в которых детально рассматривались реологические свойств отдельных классов материалов или технологических приложений к различным технологическим процессам. Это были очень разнородные труды, иногда очень глубокие, иногда вполне конкретные, ориентированные на химиков или физиков, исследователей или технологов.
За 100 лет реология прошла путь от преимущественно описательной науки до одного из перспективных методов исследования структуры вещества и включила в свой арсенал различные физико-химические и физические методы исследования.
Некоторые авторы, пишущие о реологии, (вольно или невольно) руководствуются классическим высказыванием Бенджамина Франклина[2]: «Если то, что я говорю и не верно, то, по крайней мере, мои слова предельно ясны, ибо я не хочу уподобляться некоторым ученым коллегам, которые прячут свою глупость в одежды греческого языка, затушевывают ее формулами или украшают сложной теорией».
Для других авторов доминантой остается максима отца современной физика как науки, основанной на наблюдении, Галилео Галилея[3]— «Математика является языком, на котором Бог написал Вселенную», и строгость изложения была критерием качества.
Можно ли пройти между Сциллой и Харибдой – между двумя столь противоречивыми и категоричными суждениями и предложить читателю книгу, в которой были бы изложены основные концепции и совокупность экспериментальных данных, имеющих общее значение для самых различных веществ? Но при этом избежать чрезмерного формализма изложения, сохранив при этом ясность базовых понятий и качественных суждений. Можно ли представить реологию как науку, которая бы была интересна и имела реальную ценность для физиков и для химиков, для студентов и для сложившихся исследователей, для теоретиков и для технологов?
Наверное, нельзя.
Но ведь попытаться можно!
Настоящая монография задумана автором именно как такая попытка. Совершенно очевидно, что любой специалист легко найдет в изложении многочисленные лакуны (да и сам автор прекрасно их видит) и места, которые каждый специалист изложил бы совершенно иначе — и подробнее и с другими акцентами. Ну что ж, попробуйте!
Как говорили древние римляне[4], «Я сделал все, что мог, кто может, пусть сделает лучше».
Но автор надеется, что большее внимание читателя привлекут не поиски того, чего в книге нет, а ее объективное содержание. Хотелось бы верить, что содержание книги поможет и студентам и всем исследователям, касающимся в своей работе проблем, в которых определенную роль играет реология, лучше понять эту интересную и перспективную для современной науки и практики область знаний.
Автор навсегда остается благодарным своему учителю профессору Г.В. Виноградову (1910-1988) — основателю современной реологической школы в СССР (России), многочисленным коллегам, с которыми он работал на протяжении 50 лет, профессору А. Исаеву (Acron University, USA), c которым он написал предыдущую монографию «Rheology: Concepts. Methods, and Application”, выдержавшую три переиздания, — 2005, 2012, 2017 гг). Именно она, в известной степени, явилась основанием настоящей книги, тем более, что в ней содержатся многочисленные математические доказательства, результаты которых приводятся в настоящей книге. Кроме того, признаюсь, что многие иллюстрации заимствованы из общедоступного Интернета.
Доктор физ.-мат. наук профессор
А. Я. Малкин
[1] «Реология» - название происходит от греческих корней «рео» - течь» и «логос» - «смысл, понятие, знание». Этот термин был официально принят с 1929 г. по предложению М. Рейнера в связи с созданием старейшего (американского) реологического общества, аналоги которого ныне существуют в десятках стран мира.
[2] Имя одного из отцов-основателей Соединенных Штатов Бенджамина Франклина (1706-1790) известно всем, потому что именно его портрет изображен на столь вожделенной многими 100-долларовой купюре. Однако, он был не только политиком, но, кроме всего прочего, с первоклассным естествоиспытателем и, в частности открыл природы молнии и изобрел громоотвод, спасший тысячи жизней. Недаром эпитафия на его могиле гласит: «Он отнял молнию у неба и власть у тиранов». Кстати, он был первым американцем, избранным членом Петербургской академии наук (Ныне Российской академии наук)
[3] Галилео Галилей (1564-1642) — естествоиспытатель, автор многочисленных открытий и изобретений. Но что принципиально важнее, это был человек, который на заре Нового Времени принял современную парадигму научных знаний, поставив факт (эксперимент) выше схоластических рассуждений, основанных на авторитете. Это был человек, однажды сказавший «Нет большей ненависти в мире, чем ненависть невежд к знанию».
[4] «Feci quod potui, faciant meuora potentes» - эту ритуальную фразу произносил консул, передавая свою власть своему преемнику.
ЗАКАЗАТЬ КНИГУ>>>