Ньютон и его научные концепции

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  образовательное бюджетное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

«Иркутский государственный  университет»

(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)

Филиал ФГБОУ ВПО «ИГУ»  в г. Ангарске

 

 

Кафедра психологии

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

 

«Концепция  современного естествознания»

 

на тему:

 

«Ньютон и его научные концепции».

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Выполнила студентка 1 курса

                                                    заочного отделения

                                                              на базе средне-специального образования

                                                              Специальности «Психология»

                                                              Касмылина Зинаида Олеговна

 

 

                                                              Проверил

                                                              Доц., к.х.н. Слепнёва И.Н

 

 

 

 

 

 

Ангарск 2012

Оглавление

 

 Введение………………………………………………………………………….3

1. Автобиография  учёного И. Ньютона………………………………………...4

1.1 Главные открытия И.Ньютона………………………………………………6

1.2 Классическая концепция И.Ньютона……………………………………….7

2.Ньютоновская  концепция пространства и времени………………………….9

 

Заключение…………………………………………………………....................12

Литература……………………………………………………………………….13

 

 

Введение

Едва начав размышлять над окружающим миром, человек осознал, что этот мир изменчив. Он преисполнен  активности – движется Солнце, дует ветер, парят птицы, струятся водные потоки. Еще в древности человек заметил, что происходит смена времен года, стареют люди, изнашиваются орудия труда. Но какая причина вызывает все эти изменения и движение? Одни объекты, такие, как живые существа, содержат источник движения внутри себя, другим, подобным камням, стрелам, топорам, чтобы прийти в движение, требуется внешнее воздействие. Сначала между движением тела в пространстве и изменениями более общего характера не проводилось четкого различия. Точные понятия скорости и ускорения еще не были сформулированы. Наши далекие предки, безусловно, размышляли о силах, сотворивших мир и вызывающих его изменение, но в их представления это были силы магического свойства, не отделимые от веры в богов и злых духов, правящих миром.

Древнегреческие философы предприняли более систематическое изучение процессов изменения и движения, но так и не смогли до конца разобраться в причинах, порождающих, то и другое. Аристотель считал, что ключом к пониманию движения служит понятие сопротивления. Он заметил, что в разреженной среде, например в воздухе, тело движется свободнее и, следовательно, быстрее, чем в плотной среде, скажем в воде; в обоих случаях для преодоления сопротивления среды необходима движущая сила. Аристотель отверг идею атомистов о частицах, свободно движущихся в пустоте, ибо пустота, лишенная субстанции, не могла бы оказывать сопротивление движению. Поэтому частицы в пустоте должны были бы двигаться с бесконечной скоростью, что абсурдно.

Современное (техническое) представление о силе полностью сложилось лишь в XVII в. вслед за признанием законов движения Ньютона. Великим достижением Ньютона стало осознание того, что движение как таковое отнюдь не требует приложения силы. Материальное тело будет двигаться с постоянной скоростью в заданном направлении, без какого бы то ни было внешнего воздействия. Только отклонение от равномерного прямолинейного движения требует объяснения, т.е. наличия силы. Ньютон установил, что сила вызывает ускорение, и вывел точную математическую формулу, связывающую эти величины.

Великих писателей композиторов художников называют классиками. Слово  «классик» означает: лучший совершенный  образцовый общепризнанный. Есть целая  наука, которую называют классической за ее совершенство – это классическая механика Ньютона.

Механика – это наука о движении тел. Барабанят по крыше дома капли дождя, устремляются в атаку хоккеисты. Летят в небе самолеты. Планеты движутся вокруг Солнца. Все это примеры движений. И хотя эти и другие движения не похожи друг на друга, все они подчиняются единым законам механики, которые открыл великий английский ученый Исаак Ньютон.

Механика Ньютона  быстро получила признание, поскольку  успешно описывала связь сил  и движения, и в наши дни на ней основываются все технические  расчеты. Однако механика Ньютона ничего не говорит о происхождении сил, вызывающих ускорение тел. На первый взгляд кажется, что эти силы многочисленны и разнообразны: напор ветра или набегающего потока воды на препятствие, гидростатическое давление воздуха или воды, непрерывное давление расширяющегося металла, мощный выброо взрывающихся химических веществ, тянущее усилие растянутого резинового жгута, мускульная сила человека, вес тяжелых объектов и т.д. Одни силы действуют непосредственно при контакте с телом (усилие, передаваемое телу натянутой веревкой), другие, например, гравитация, действуют на расстоянии, через пустое пространство.

 

1. Автобиография учёного И.Ньютона

Исаак Ньютон, величайший ученый, оказавший наибольшее влияние  на развитие науки, родился в Вулсторпе, в Англии, на Рождество 1642 года (в год смерти Галилея).

Как и Магомет, Ньютон родился после смерти отца. Уже  ребенком он проявлял склонность к  механике и был очень умелым. Хотя Исаак и был умным ребенком, в школе он не слишком старался и особенно не выделялся. В подростковом возрасте мать забрала его из школы, надеясь, что сын успешно станет заниматься сельским хозяйством. К счастью, она не утеряла веры в его способности, и, достигнув восемнадцати лет, Исаак поступил в Кембриджский университет. Там он быстро изучил то, что тогда было известно в области математики и естественных наук, и даже занимался собственными исследованиями.

В возрасте от 21 до 27 лет  Ньютон заложил основы своих теорий, совершивших переворот в мировой  науке. Середина XVII века была временем быстрого научного развития. Изобретение в начале века телескопа открыло новую эпоху в астрономии. Английский философ Фрэнсис Бэкон и французский философ Рене Декарт призвали ученых Европы не ссылаться более на авторитет Аристотеля, а заняться собственными экспериментами.

Галилей воплотил в жизнь  этот призыв. Его наблюдения с использованием телескопа перевернули тогдашние  астрономические представления, а  его механические опыты позволили  установить то, что известно как  первый закон ньютоновской механики.

Другие великие ученые, такие как Гарвей с его открытиями в области кровообращения и Кеплер, описавший законы движения планет вокруг Солнца, также дали науке много новых важных сведений. Но в целом чистая наука оставалась ареной игры умов, и еще не было доказательств тому, что наука, соединенная с техникой, может изменить всю жизнь людей, как то предсказывал Фрэнсис Бэкон.

Хотя Коперник и Галилей  развенчали некоторые ошибочные  концепции древних ученых и внесли большой вклад в лучшее понимание  законов Вселенной, но еще не были сформулированы основополагающие принципы, которые могли бы связать воедино разрозненные факты и сделать возможным научное прогнозирование. Именно Ньютон создал такую объединяющую теорию и проложил путь, по которому наука следует до настоящего времени.

Ньютон обычно неохотно публиковал результаты своих исследований, и, хотя основные его концепции были сформулированы к 1669 году, многое было опубликовано значительно позднее. Первой работой, в которой он сделал свои открытия достоянием гласности, была его поразительная книга о природе света. Проведя ряд опытов, Ньютон пришел к выводу, что обычный белый свет представляет собой смесь всех цветов радуги. Он также произвел тщательный анализ законов отражения и рефракции света. На основе познания этих законов в 1668 году он создал первый телескоп-рефрактор — телескоп того же типа, который и теперь используется в главных астрономических обсерваториях.

Об этих, как и о  других своих опытах и открытиях, Ньютон доложил на заседании Британского  королевского научного общества, когда ему было 29 лет. Даже и достижения Исаака Ньютона в оптике обеспечили бы ему включение в наш перечень, но гораздо существеннее были его открытия в математике и механике. Главным его вкладом в математику было открытие интегрального исчисления (в тот период, когда ему было года двадцать три — двадцать четыре). Это изобретение стало не просто семенем, из которого выросла современная математическая теория; без этого метода было бы невозможно большинство достижений современной науки. Ньютон умер в 1727 году и первым из ученых был удостоен чести быть погребенным в Вестминстерском аббатстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Главные открытия И. Ньютона

 

Но главные открытия Ньютона были сделаны в области  механики. Галилеи открыл первый закон  движения тел, не подчиненных влиянию  внешних (посторонних) сил. На практике, конечно, все предметы подчинены каким-то внешним силам, и вопрос о движении предметов при указанных обстоятельствах есть важнейший вопрос механики. Эта-то проблема и была решена Ньютоном, открывшим знаменитый второй закон механики, по сути — самый фундаментальный из законов классической физики. Этот второй закон, математически выраженный формулой F=mw, гласит, что ускорение равно силе, деленной на массу предмета. К двум законам механики Ньютон добавил знаменитый третий закон, гласящий, что каждое действие вызывает равное противодействие, а также (самый знаменитый) закон всемирного тяготения.

Эти четыре закона механики, составляют единую систему, с помощью которой  возможно исследование, по сути, всех макроскопических механических систем, от колебаний маятника до движения планет вокруг Солнца. Ньютон не просто сформулировал эти законы механики, но сам, используя математические методы, показал, как эти законы можно использовать для решения актуальных задач. Знание законов Ньютона позволяет решить чрезвычайно широкий круг научно-технических проблем. При его жизни эти законы нашли наиболее яркое применение в области астрономии. В 1687 году он опубликовал свой великий труд «Математические начала естественной философии», обычно именуемые просто «Начала», где он сформулировал законы механики и закон всемирного тяготения. Ньютон показал, что, используя эти законы, можно довольно точно предсказать движение планет вокруг Солнца. Принципиальная проблема астрономической динамики — проблема предсказуемости движения небесных тел — была разрешена Ньютоном с помощью одного великолепного хода. Вот почему его нередко называют также великим астрономом.

На чем основывается наша оценка научных заслуг Ньютона? Если просмотреть  индексы научных энциклопедий, то можно найти там больше ссылок на Ньютона и на его открытия, чем на любого другого из ученых. Надо учесть также, что писал о Ньютоне Лейбниц, тоже великий ученый, с которым Ньютон резко полемизировал: «Если говорить о математике с начала мира до времен Ньютона, то он сделал для этой науки больше, чем все другие». Великий французский ученый Лаплас называл «Начала» «величайшим произведением человеческого гения». Величайшим гением считал Ньютона также Лагранж, а Эрнст Мач в 1901 году писал, что «с того времени все достижения в математике были просто развитием законов механики на основе идей Ньютона».

В столь кратком обзоре, как наш, невозможно подробно рассказать обо  всех свершениях Ньютона, хотя и его  более частные достижения также  заслуживают внимания. Так, Исаак Ньютон внес значительный вклад в термодинамику и акустику, сформулировал важнейший принцип сохранения количества энергии, создал свою знаменитую биномную теорему, внес немалый вклад в астрономию и космогонию. Но, признав Ньютона величайшим из гениев, оказавшим наибольшее влияние на мировую науку, все же можно спросить, почему здесь он поставлен прежде таких выдающихся политиков, как Александр Великий или Вашингтон, или величайших религиозных вождей, таких как Христос или Будда.

1.2. Классическая концепция Ньютона

Классическая  механика Ньютона сыграла и играет до сих пор огромную роль в развитии естествознания. Она объясняет множество  физических явлений и процессов  в земных и внеземных условиях, составляет основу для многих технических  достижений в течение длительного времени. На ее фундаменте формировались многие методы научных исследований в различных отраслях естествознания. Во многом она определяла мышление и мировоззрение. Вплоть до начала XX в. в науке господствовало механистическое мировоззрение, физическая сущность которого заключается в том, что все явления природы можно объяснить движениями частиц и тел. Примером большого успеха механистического представления физических процессов можно считать разработку молекулярно-кинетической теории вещества, позволившей понять тепловые процессы. В книге "Эволюция физики" А. Эйнштейн и Л. Инфельд назвали развитие кинетической теории вещества одним из величайших достижений науки, непосредственно вызванной механистическим воззрением.

В основе классической механики лежит концепция Ньютона, определившая лицо естествознания вплоть до XX в. Сущность концепции Ньютона наиболее кратко и отчетливо выразил А. Эйнштейн: Согласно ньютоновской системе физическая реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной точки и силы (взаимодействия материальных точек). В ньютоновской концепции под физическими событиями следует понимать движение материальных точек в пространстве, управляемое неизменными законами. Материальная точка есть единственный способ нашего представления реальности, поскольку реальное способно к изменению. В 1667 г. Ньютон сформулировал три закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются (как и большинство физических законов) обобщением результатов огромного человеческого опыта, о чем сам Ньютон образно сказал: "Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов". Законы Ньютона рассматривают обычно как систему взаимосвязанных законов.