Ньютон и его научные концепции

 

 

 

Первый закон  Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью, или инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Для количественной формулировки второго закона динамики вводятся понятия ускорения а, массы  тела т и силы F. Ускорением характеризуется  быстрота изменения скорости движения тела. Масса тела - физическая величина - одна из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (тяжелая или гравитационная масса) свойства. Сила - это векторная величина, мера механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры. Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела):а = F / т. Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета. Первый закон Ньютона можно получить из второго. Действительно, в случае равенства нулю равнодействующих сил (при отсутствии воздействия на тело со стороны других тел) ускорение также равно нулю. Однако первый закон Ньютона рассматривается как самостоятельный закон, а не как следствие второго закона, так как именно он утверждает существование инерциальных систем отсчета.

Взаимодействие  между материальными точками (телами) определяется третьим законом Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:

F12 = - F21, где F12 - сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; F21 - сила, действующая на вторую материальную точку со стороны первой. Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и являются силами одной природы. Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек, характеризующихся парным взаимодействием.

Законы Ньютона  позволяют решить многие задачи механики - от простых до сложных. Спектр таких задач значительно расширился после разработки Ньютоном и его последователями нового для того времени математического аппарата - дифференциального и интегрального исчисления, весьма эффективного при решении многих динамических задач и особенно задач небесной механики. Причинное объяснение многих физических явлений, т. е. реальное воплощение зародившегося еще в древности принципа причинности в естествознании, привело в конце XVIII - начале XIX вв. к неизбежной абсолютизации классической механики. Возникло философское учение - механистический детерминизм, классическим представителем которого был Пьер Симон Лаплас (1749- 1827), французский математик, физик и философ. Лапласовский детерминизм выражает идею абсолютного детерминизма - уверенность в том, что все происходящее имеет причину в человеческом понятии и есть непознанная разумом необходимость.

Согласно современным  представлениям, классическая механика имеет свою область применения: ее законы выполняются для относительно медленных движений тел, скорость которых много меньше скорости света. В то же время практика показывает: классическая механика - безусловно истинная теория и таковой останется, пока будет существовать наука. Вместе с ней останутся и те общие и абстрактные "классические" образы природы - пространство, время, масса, сила и т.д., которые лежат в ее основе. По крайней мере эти образы сохраняются в современной физике и во всем естествознании, только они стали четче и объемнее.

 

 

2.Ньютоновская концепция пространства и времени

 

  Как отмечалось  выше , для  построения  механики  необходимо  было  ввести понятие системы отсчета, ибо о движении можно  говорить  лишь  тогда,  когда есть система отсчета. Ньютон исходил из того, что природе присуща  абсолютно неподвижная система отсчета в виде абсолютного (однородного и  неподвижного) пространства, выступающего как  вместилище  всех  тел,  а  также  абсолютное время,  которое  течет  само  по  себе,  безотносительности   к   каким-либо процессам (Ньютон назвал его длительностью).  Таким образом,  в концепции Ньютона пространство  и  время  оторваны  от  материальных  тел  и  реальных процессов. Ньютоново пространство и время являются абсолютными и всеобщими - они  не изменяются  от  того,  что происходит  в нем   с   материальными   телами. Пространство Ньютон рассматривал как независимую субстанцию. В  определенных условиях пространство может воздействовать на материю, но материя  не  может воздействовать  на  пространство.  Любой   объект   имеет   в   пространстве определенное положение и ориентацию, расстояние между двумя событиями  точно определено. События, происходящие в разных точках в  одно  и  то  же  время, одновременны.  В пространстве нет каких-то меток. Положение объекта в пространстве можно определить относительно другого объекта. С какой скоростью движется  объект? Что такое покой? Ведь во Вселенной движется  все.  Движение  можно  ощутить, если оно неравномерно. Движение с постоянной скоростью  ощутить  невозможно.

 

 

Если две  системы двигаются равномерно, но с разными скоростями,  то  никакой опыт не в состоянии показать, что одна система покоится, а другая  движется. Единственное, что  можно  сказать  о  них,  -  это  то,  что  они  находятся относительно  друг  друга  в  состоянии  равномерного  движения. Все равномерные движения в механике Ньютона  относительны.  В противоположность этому, ускоренные движения абсолютно. Скажем, стоит  поезду  замедлить  ход, как вещи под влиянием  силы  инерции  сдвинутся.  Равномерное  движение  для Ньютона  является  естественным  состоянием  тел.  Ускоренное  же   движение вызывается  какими-то  причинами,  которые  Ньютон  назвал  силами.   Откуда берутся  силы  инерции?  Ньютон приписывал  их  пространству,   в   котором происходит  ускорение.  Т.о.,  Ньютон  может   быть   назван   в   понимании пространства и времени субстанциалистом. Закон всемирного тяготения. Считается,  что  стержнем  динамики  Ньютона является  понятие  силы,  а основная задача  динамики  заключается  в  установлении  закона  из  данного движения и, обратно, в определении закона движения тел по  данной  силе.  Из законов Кеплера Ньютон вывел  существование  силы,  направленной  к  Солнцу, которая была обратно пропорциональна квадрату расстояния планет  от  Солнца. Это  означало  физическое  обоснование   коперниканской гелиоцентрической системы. Обобщив идеи, высказанные Кеплером, Гюйгенсом,  Декартом,  Борелли, Гуком, Ньютон придал им точную форму математического закона, в  соответствии с которым утверждалось существование в природе силы  всемирного  тяготения., обусловливающей  притяжение   тел.   Сила   тяготения   (притяжения)  прямо пропорциональна массе тяготеющих  тел  и  обратно  пропорционально  квадрату расстояния между ними. Данный закон описывает  взаимодействие  любых  тел  - важно лишь то, чтобы расстояние  между  телами  было  достаточно  велико  по сравнению  с  их  размерами  (это  дает  возможность   принимать   тела   за материальные точки). В ньютоновской теории тяготения принимается,  что  сила тяготения передается от одного тяготеющего тела  к  другому  мгновенно,  причём  без  посредства  каких  бы  то  ни  было   сред.   (В   рамках   теории относительности для  передачи  силы  тяготения  от  одного  тела  к  другому требуется время - не большее, чем скорость света.)  Закон всемирного тяготения вызвал продолжительные и  яростные  дискуссии. Это  не  было  случайно,  поскольку  этот  закон  имел  важное   философское значение. Суть заключалась в том, что до Ньютона целью  создания  физических теорий было выявление и представление механизма физических явлений во  всех его деталях. В тех случаях,  когда  это  сделать  не удавалось,  выдвигался аргумент  о  так  называемых  "скрытых  качествах",  которые  не   поддаются детальной  интерпретации.  Бэкон  и Декарт  ссылки  на  "скрытые качества" объявили ненаучными. Декарт считал, что понять суть  явления  природы  можно лишь в  том  случае,  если  его  наглядно  представить  себе.  Так,  явления тяготения он представлял с  помощью  эфирных  вихрей.  В условиях  широкого распространения подобных представлений закон всемирного  тяготения  Ньютона, несмотря на то, что демонстрировал соответствие произведенных на его основе астрономическим  наблюдениям с небывалой  ранее  точностью,   подвергался сомнению на том основании, что  взаимное  притяжение  тел очень  напоминало перипатетическое учение о "скрытых качествах".  И хотя Ньютон  отнюдь  не постулировал наличие  тяготения,  а  установил  факт  его существования  на основе математического анализа и экспериментальных данных,  математический анализ еще не вошел прочно в сознание исследователей в  качестве  достаточно надежного  метода.  Бернулли   даже   обвинял   Ньютона   в   восстановлении перипатетизма. Ньютон не  рассматривал  вопросы  о  причинах  тяготения. Но стремление ограничивать физическое исследование  фактами,  не  претендующими на абсолютную истину, позволило Ньютону завершить формирование  физики  как самостоятельной науки и отделить ее от натурфилософии с  ее  претензиями  на абсолютное знание. Ньютон соединил в себе два противоречивых принципа - Бэкона и Декарта. Он исходил из опыта ("гипотез я не измышляю"), с одной стороны. С другой  -  он был  приверженцем  строгого  математического   доказательства.   Ньютон   не претендовал на объяснение глубочайших причин - он стремился  к  установлению принципа: закон природы не является объяснением, исходящим из  первоначально установленных причин. Закон -  лишь  краткая формулировка  широкой  области явлений, выведенная при  помощи  логического  заключения  и  математического расчета.  В  законе  всемирного тяготения  наука  получила  образец  закона природы как абсолютно точного, повсюду применимого правила, без  исключений, с точно определенными следствиями. Этот  закон  был  включен  Кантом  в его философию,   где   природа   представлялась   царством    необходимости    в противоположность  морали - царству свободы. Физическая концепция Ньютона была своеобразным венцом физики  XVII  века. Статический подход к Вселенной был заменен  динамическим. Экспериментально- математический метод исследования, позволив решить  многие  проблемы  физики XVII века, оказался пригодным для решения физических проблем еще в течение двух веков. Концепция Ньютона,  хотя  и  содержала  бога  нам  обеспечившего первотолчок,  способствовала   возрастанию скептического   отношения    к авторитету и вере, чем ослабляла престиж религии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Несмотря на все значение политических или религиозных преобразований, большинство людей в мире точно так же проживали как за 500 лет до Александра, так и 500 лет спустя. Точно так же повседневная жизнь большинства людей в 1500 году нашей эры была почти такой же, как и за 1500 лет до нашей эры. Между тем с 1500 года с развитием и подъемом современной науки в быту людей, в их работе, питании, одежде, проведении досуга и т. д. произошли революционные изменения. Не меньшие изменения произошли и в философии, и в религиозном мышлении, в политике и экономике Ньютон, гениальный ученый, оказал наибольшее влияние на развитие современной науки, а потому заслуживает одного из самых почетных мест (второго по значению) в любом перечне самых влиятельных исторических лиц. «Темнотой был мир окутан – Бог сказал: Да будет Ньютон!» – писал английский поэт Александр Поуп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Бородин А.И, Бугай А.С, «Биографический словарь деятелей в области математики», М: Феникс, 1990 г.
2. Богомолов А.Н., «Математики, механики», Киев, «Наукова думка», 1983 г.

3. Дубровский. Е.В. Мир вокруг нас. М. 1976

4. Люди, события, даты. Всемирная история. Иллюстрированная энциклопедия для всей семьи». Франция 2001 г. Ридерз Дайджест.
5. Мысль. Разум. Интеллект. М., 2001, Ридерз Дайджест
7. Что такое? Кто такой? Академия педагогических наук СССР. М. 1976. Педагогика

8.  Средства интернета: http://www.sch57.msk.ru:8101/collect/smnewton.htm

9. http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Newton.html