Формирование непосредственных предпосылок классической механики как первой фундаментальной естественно-научной теории

 

Г. Галилей: разработка понятий и принципов «земной динамики»

 

В формировании классической механики и утверждении нового ми­ровоззрения велика заслуга Г. Галилея. Год рождения Галилея — это год смерти Микеланджело и год рождения Шекспира. Галилей — выдающаяся личность переходной эпохи от Возрождения к Новому времени. С прошлым его сближает еще многое: неопределенная трак­товка проблемы бесконечности мира; он не принимает Кеплеровых эллиптических орбит * и ускорений планет; у него нет еще представ­ления о том, что тела движутся в «плоском» однородном пространст­ве благодаря их взаимодействиям; он еще не освободился от чувствен­ных образов и качественных противопоставлений и др. Но в то же время он весь устремлен в будущее — он открывает дорогу математи­ческому естествознанию. Он был уверен, что «законы природы написаны на языке математики»; его стихия — мысленные кинематические динамические эксперименты, логические конструкции; главный пафос его творчества — возможность математического постижения мира; смысл своего творчества он видит в физическом обосновании гелиоцентризма, учения Коперника. Галилей заклады­вает основы экспериментального естествознания: показывает, что естествознание требует умения делать научные обобщения из опыта, а эксперимент — важнейший метод научного познания.

* Галилей считал их простым воскрешением древней пифагорейской идеи о роли числа во Вселенной, несовместимой с новым экспериментальным естество­знанием, за которое он боролся. Поэтому он не обратил внимания и на Кеплеровы законы (возможно, он и не ознакомился с ними, хотя Кеплер послал ему свое сочинение 1609 г.).

 

Еще будучи студентом (университета г. Пиза), Галилей делает открытие большой научной и практической значимости — открывает закон изотропности колебаний маятника, который сразу же нашел применение в медицине, астрономии, географии, прикладной меха­нике. После изобретения зрительной трубы (1608) он усовершенст­вовал ее и превратил в телескоп с 30-кратным приближением, с помощью которого совершил ряд выдающихся астрономических открытий: спутников Юпитера, Сатурна, фаз Венеры, солнечных пятен, обнаружение того, что Млечный Путь представляет собой скопление бесконечного множества звезд, и др.

За признание своих открытий Галилею пришлось вести борьбу с церковной ортодоксией. Ведь его деятельность происходила в атмосфере Контрреформации, усиления католической реакции. Это был трагический для естествознания период истории. Речь шла о сувере­нитете разума в поисках истины. В 1616 г. учение Коперника было запрещено, а его книга внесена в инквизиционный «Индекс запрещенных книг». После выхода в свет декрета начались сумерки ита­льянской науки, в научных кругах воцарилось мрачное безмолвие.

Церковь дважды вела процессы против Галилея. После первого процесса в 1616 г. Галилей был вынужден перейти к методам «нелегальной борьбы» за коперниканизм. Но он продолжал исследование законов движения тел под действием сил в земных условиях. Основ­ные итоги этих исследований он изложил в книге «Диалог о двух системах мира», которая была опубликована во Флоренции в 1632 г.

Книга Галилея вызвала восторг в научных кругах всех стран и бурю негодования среди церковников. Иезуиты немедленно начали кампанию против Галилея, которая привела ко второму процессу инквизиции в 1633 г. Инквизиция пригрозила Галилею не только осудить его как еретика, но и уничтожить все его рукописи и книги. От него требовали признания ложности учения Коперника. Галилей вынужден был уступить. Ценой тягчайшей моральной пытки, неверо­ятных унижений перед теми, кого он так страстно бичевал в своих произведениях, Галилей купил возможность завершения своего дела.

Существует легенда, что 22 июня 1633 г. в церкви Святой Марии после прочтения текста формального отречения Галилей произнес фразу «Eppur si muove! » (И все-таки она движется! ). Эта легенда вдохновила многих художников, писателей, поэтов. На самом деле эта фраза не была произнесена ни в этот день, ни позже. Но тем не менее эта непроизнесенная фраза выражает действительный смысл жизни и творчества Галилея после приговора. В годы, последовав­шие за процессом, Галилей продолжал разработку рациональной ди­намики.

Историческая заслуга Галилея перед естествознанием состоит в следующем:

· он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ус­коренного движения;

· сформулировал понятие ускорения (скорость изменения ско­рости);

· показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение;

· вывел формулу, связывающую ускорение, путь и время:

S= 1/2 аt²;

· сформулировал принцип инерции («если на тело не действует сила, то тело находится либо в состоянии покоя, либо в состо­янии прямолинейного равномерного движения»);

· выработал понятие инерциальной системы;

· сформулировал принцип относительности движения (все сис­темы, которые движутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (т.е. инерциальные системы) равноправ­ны между собой в отношении описания механических процес­сов);

· открыл закон независимости действия сил (принцип суперпо­зиции).

На основании этих законов появилась возможность решения простейших динамических задач. Так, например, X. Гюйгенс получил решения задач об ударе упругих шаров, о колебаниях физического маятника, нашел выражение для определения центробежной силы.

Исследования Галилея заложили надежный фундамент динамики, а также методологии классического естествознания. Дальнейшие исследования лишь углубляли и укрепляли этот фундамент. С полным основанием Галилея называют «отцом современного естетвознания».

 

Картезианская физика

 

Огромное влияние на развитие теоретической мысли в физике ХVII в. оказал великий французский мыслитель и ученый Рене Де­карт (Картезий). Критически пересмотрев старую схоластическую философию, он разработал рационалистическую методологию тео­ретического естествознания. («Оставим книги, посоветуемся с разу­мом! » — говорил Декарт.) Революционное значение для развития ес­тествознания имело его знаменитое «Рассуждение о методе» (1637), где провозглашены новые принципы научного мышления и новые средства математического анализа в геометрии и оптике.

Требование простоты и ясности — основной принцип методоло­гии Декарта. Поэтому в научной системе Декарта первостепенную роль играют простота и очевидность математических аксиом и принципов. Выводы из аксиом (простых, очевидных положений) получа­ются логическим путем, путем математических рассуждений. В про­верке результатов важную роль играет опыт.

Рационалистическая методология вполне естественно приводит Декарта к аналитической геометрии и геометризации физики. От­влеченные числовые соотношения проще и абстрактнее геометри­ческих; отсюда вытекает задача сведения геометрических характе­ристик (положение точки в пространстве, расстояние между точка­ми и др.) к числовым отношениям. Решая эту задачу, Декарт создает аналитическую геометрию.

Декарт закладывает основы механистического мировоззрения, центральная идея которого — идея тождества материальности и про­тяженности. Мир Декарта — это однородное пространство, или, что то же самое, протяженная материя. «...Мир, или протяженная мате­рия, составляющая универсум, не имеет никаких границ» *. Все изме­нения, которые наблюдаются в этом пространстве, сводятся к единственному простейшему изменению — механическому перемещению тел. «Дайте мне материю и движение, и я построю мир» — таков лейтмотив, идейное знамя картезианской физики.

* Декарт Р. Первоначала философии // Соч.: В 2 т. М.. 1989. Т. 1. С. 359.

 

Декарт — основоположник научной космогонии. Он автор первой новоевропейской теории происхождения мира, Вселенной. Хотя мир создан Богом, Бог не принимает участия в его дальнейшем раз­витии. Мир развивается по естественным законам. Законы природы достаточны для того, чтобы понять не только совершающиеся в при­роде явления, но и ее эволюцию. Декарт допускает, что природа была создана Богом в виде первоначального хаоса ее частей и их движе­ний. По Декарту, однородная материя дробима на части, имеющие различные формы и размеры. В процессе дробления и взаимодейст­вия формируются три группы элементов материи — легкие и разно­образной формы (огонь); отшлифованные частицы круглой формы (воздух); крупные, медленно движущиеся частицы (земля). Все эти частицы вначале двигались хаотически и были хаотически перемеша­ны. Однако, по мнению Декарта, законы природы таковы, что они достаточны, чтобы заставить части материи расположиться в весьма стройном порядке. Благодаря этим законам материя принимает форму нашего «весьма совершенного мира». Среди этих законов при­роды — принцип инерции * и закон сохранения количества движения. Из первоначального хаоса благодаря взаимодействиям частиц обра­зовались вихри, каждый из которых имеет свой центр. Непрерывное трение частиц друг о друга шлифует их и дробит. Отшлифованные круглые частицы, находясь в непрерывном круговом движении, об­разуют материю «неба», раздробленные части выпираются к центру, образуя материю «огня». Этот огонь из тонких частиц, находящихся в бурном движении, формирует звезды и Солнце. Более массивные частицы вытесняются к периферии, сцепливаются и образуют тела планет. Каждая планета вовлекается своим вихрем в круговое движе­ние около центрального светила.

* Декарт следующим образом формулирует принцип инерции: «...Каждая час­тица материи в отдельности продолжает находиться в одном и том же состоянии до тех пор, пока столкновение с другими частицами не вынуждает ее изменить это состояние» (Декарт Р. Мир, или Трактат о свете // Соч.: В 2 т. Т. 1. С. 200).

 

Космогоническая теория Декарта объясняла суточное движение Земли вокруг своей оси и ее годовое движение вокруг Солнца. Но объяснить не могла других особенностей Солнечной системы, в том числе законов Кеплера. Это была умозрительная космогония, натур­философская схема, не обоснованная математически. И тем не менее ей присуще великое достоинство — идея развития, поразительно сме­лая для той эпохи.

Эволюционная картина мира быстро распространялась в науке. Величием открывавшихся горизонтов учение Декарта захватило луч­шие умы и надолго определило дальнейшее развитие физики и всего естествознания. Большая часть XVIII в. в истории естествознания прошла под знаком борьбы картезианства и ньютонианства. Несмот­ря на то что Ньютоново направление на том этапе развития науки было более прогрессивным, общие идеи Декарта продолжали оказы­вать серьезное влияние на формирование научных взглядов XVIII в. и даже XIX в., а разработанная им идея космического вихревого движения не раз возрождалась в астрономии и космогонии вплоть до ХХв.

Великий Ньютон имел все основания заявить: «Если я вижу дальше Декарта, то это потому, что я стою на плечах гиганта».

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Какой заголовок подходит к данному тексту?
2. BIM как частный случай PLM. Жизненный цикл продукта, жизненный цикл строительного проекта.
3. I) индивидуальная монополистическая деятельность, которая проявляется как злоупотребление со стороны хозяйствующего субъекта своим доминирующим положением на рынке.
4. I. Индустриализация в годы «первой пятилетки» (1953-1957)
5. I. Какое из данных утверждений выражает основную идею текста?
6. I. Логистика как системный инструмент.
7. I. Понятие как форма мышления
8. I. Предмет, метод и специфика административного права как отрасли права
9. I. Теоретические основы использования палочек Кюизенера как средство математического развития дошкольников.
10. I. Флагелляция как метод БДСМ
11. II. В каком абзаце есть ответ на поставленный вопрос.
12. II. КАК ВЫЗДОРОВЕТЬ ОТ НЕИЗЛЕЧИМОЙ БОЛЕЗНИ ЗА ОДИН ДЕНЬ.