Кіріспе

Физикадағы ең кіші ұзындық принципі. Классикалық механикада Мопертуис принципі (Пьер Луи Мопертуис, 1698 – 1759 жылдары өмір сүрген) физикалық жүйенің қозғалыс жолы ең аз ұзындықта болады (жол мен ұзындық ұғымдары тиісінше түсіндірілгенде). Бұл – ең аз әрекет принципінің ерекше жағдайы. Вариациялық есептеулерді қолдану арқылы жүйенің қозғалыс теңдеулері интегралдық түрде шығарылады.

Гамильтон қағидасымен салыстыру

Гамильтон принципі мен Мопертуи принципі кейде бір-бірімен шатасып кетеді және екеуі де ең аз әрекет принципі деп аталады. Олар бір-бірінен үш маңызды жағынан ерекшеленеді: олардың әрекеттің анықтамасы, олар анықтайтын шешім, Гамильтон принципі траекторияны уақыт функциясы ретінде анықтайды, ал Мопертуи принципі траекторияның жалпыланған координаттардағы пішінін ғана анықтайды. Мысалы, Мопертуи принципі гравитация сияқты кері квадраттық орталық күш әсерімен бөлшектің қозғалатын эллипсінің пішінін анықтайды, бірақ бөлшектің сол траекторияда қалай қозғалатынын тікелей сипаттамайды. (Дегенмен, энергия сақталуын пайдалана отырып, бұл уақыт параметрлеуі траекторияның өзінен кейінгі есептеулерде анықталуы мүмкін.) Гамильтон принципі керісінше, эллипс бойымен қозғалысты уақыттың функциясы ретінде тікелей анықтайды, және өзгеріске қойылатын шектеулер. Мопертуи принципі екі соңғы нүктелік күйді және берілгенін, сондай-ақ энергияның кез келген траектория бойында сақталуын талап етеді. Гамильтон принципі керісінше, энергияның сақталуын талап етпейді, бірақ соңғы нүктенің уақытын және соңғы нүктенің күйлерін анықтауды талап етеді.

Тарих

Мапертуис ең аз әрекет принципін алғаш рет жариялаған адам болды, бұл Ферманың толқындарға қатысты принципін жарықтың корпускулярлық (бөлшектік) теориясына бейімдеудің бір жолы еді. Пьер де Ферма жарық сынуының Снелл заңын жарық ең қысқа уақыт жолын ұстанады, қашықтықты емес деп түсіндірген. Бұл Мапертуисті алаңдатты, өйткені ол уақыт пен қашықтық бірдей қарастырылуы керек деп ойлады: «Неліктен жарық қашықтыққа қарағанда ең қысқа уақыт жолын басып өтуді артық көреді?» Мапертуис өзінің әрекетін екі белгілі нүктені байланыстыратын барлық жолдар бойынша азайтылатын деп анықтады. Мұндағы – жарықтың жылдамдығы, корпускулярлық теория бойынша. Ферма толқын жылдамдығын азайту арқылы осы мәселені шешті; екі жылдамдық кері шамалар болғандықтан, екі формула да эквивалентті.

Koenig-тің талаптары

1751 жылы Маупертуистің ең аз әрекет принципіне авторлық құқығын талап етуі Лейпцигтің «Nova Acta Eruditorum» басылымында оның ескі танысы Иоганн Самуэль Кениг тарапынан сынға алынды. Кениг 1707 жылғы Готфрид Вильгельм Лейбництің Якоб Германға жазған хатын келтірді, онда Леонард Эйлердің 1744 жылы алған нәтижелерімен ұқсас нәтижелер сипатталған. Маупертуистің өзі және басқалар Кенигтен хаттың түпнұсқасын ұсынуын талап етті, осылайша Лейбництің өзі жазғанын растауға болады. Бірақ Лейбниц 1716 жылы, ал Герман 1733 жылы қайтыс болғандықтан, екеуі де Кенигтің сөзін куәландыра алмады. Кениг хатты Самуэль Хензиге тиесілі түпнұсқадан көшіргенін және түпнұсқаның қазіргі тағдыры белгісіз екенін мәлімдеді, себебі Хензи 1749 жылы Берн аристократиялық үкіметін құлату мақсатымен жасалған Хензи қастандығын ұйымдастырғаны үшін жазаланған. Соңынан Берлин академиясы Эйлердің басшылығымен хатты жалған деп жариялады, соның салдарынан Маупертуистің бұл принциптің авторы ретінде авторлық құқығын талап етуіне ешқандай кедергі болмады. Керегінше, Вольтер де дауға араласып, Маупертуистің ғылыми теорияларын (тек ең аз әрекет принципімен ғана шектелмейтін) сатиралау үшін «Доктор Акакияның диатрибасы» («Diatribe du docteur Akakia») атты туындысын жазды. Бұл туынды Маупертуистің беделіне нұқсан келтірсе де, оның ең аз әрекет принципіне авторлық құқығын талап етуі өз күшінде қалды.