Подання про рух в механічній картині світу. Сучасні наукомісткі технології
Галілео Галілей виступив також противником механіки і астрономії Аристотеля. Він спростовував вчення Аристотеля про те, що важкі тіла падають швидше, ніж легкі. Вивчаючи кинематику руху тіл, він вперше використав поняття інерції. Згідно панувала тоді арістотелівської концепції поняття інерції не існувало і вважалося, що будь-який рух, крім природного, вимагає безперервного впливу, і припинення дії призводить до негайного припинення руху. Галілей виступив проти такої концепції.
Використовуючи поняття інерції, Галілей пояснив, чому Земля при зверненні навколо Сонця і обертанні навколо своєї осі зберігає як атмосферу, так і все, що знаходиться в атмосфері і на земної поверхні. Тут проявився відкритий Галілеєм принцип відносності для механічних явищ, відомий як принцип відносності Галілея і стверджує, що якщо закони механіки справедливі в одній системі координат, то вони справедливі і в будь-який інший системі координат, що рухається прямолінійно і рівномірно щодо першої, тобто в інерційних системах відліку. В іншому формулюванні закон звучить так: ніякими дослідами, проведеними в інерціальній системі відліку, не можна довести, спочиває система відліку або рухається! рівномірно і прямолінійно. Всі закони механіки в усіх інерційних системах відліку проявляються однаково, в них простір і час носять абсолютний характер, тобто інтервал часу і розміри тіл не залежать від стану руху системи відліку.
Одночасно з законом інерції Галілей використовував і інший основне положення класичної механіки- закон незалежності дії сил. Він застосував його до руху тіл у полі сили тяжіння Землі.
У своїх філософських поглядах, Що спираються на природничо-наукові висновки, Галілей стоїть на позиціях нової заснованої ним механічної натурфілософії, механістичного природознавства.
Він виходить з визнання нескінченної і вічної Всесвіту, скрізь єдиною. Стверджує, що небесний світ складається з таких же фізичних тіл, як і Земля. Всі явища природи, на його думку, підкоряються однаковим законам механіки. Сама матерія як реальна субстанція речей складається з абсолютно незмінних атомів (тут Галілей спирається на атомізм Демокрита); всілякі її прояви зводяться до суто кількісним властивостям, тому все в природі можна виміряти і обчислити; рух матерії виступає в єдиній, універсальної механічної формі. У всіх явищах природи, за поданнями Галілея, виявляється сувора механічна причинність, тому в знаходженні причин явищ і пізнанні їх внутрішньої необхідності полягає основна, справжня мета науки, «найвищий ступінь знання».
Джерелом пізнання, по Галілею, є досвід. Він засуджував схоластику, відірвану від дійсності і спирається виключно на авторитети. Метод наукового дослідження Галілея зводився до того, що зі спостережень і дослідів встановлюється припущення - гіпотеза, перевірка якої на практиці дає фізичний закон. В основних рисах цей метод став методом природознавства.
До Галілея фізика і математика існували порізно. Він пов'язав фізику, яка пояснює характер і причини руху, і математику, що дозволяє описати цей рух, тобто сформулювати його закон. Як один із засновників класичної механіки, Галілей зробив два принципово важливі кроки: звернувся до фізичного досвіду і пов'язав фізику з математикою.
При розробці своєї системи світу Коперник виходив з припущення, що Земля і планети обертаються навколо Сонця по кругових орбітах. Щоб пояснити складний рух планет по екліптиці, йому довелося ввести в свою систему 48 епіциклів. І лише завдяки зусиллям німецького астронома Йоганна Кеплера система світу Коперника набула простий і стрункий вид. Кеплер зробив наступний крок - відкрив еліптичну форму орбіт і три закони, руху планет навколо Сонця. Перші два закони Кеплера були опубліковані в 1609 р, третій - в I 1619 г. Найбільш важливим для розуміння загального пристрою Сонячної системи був перший закон, який стверджував, що планети обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах, а Сонце знаходиться в фокусі одного з цих еліпсів . Свого часу греки припускали, що всі небесні тіла повинні рухатися по колу, тому що коло - найдосконаліша з усіх кривих. Хоча греки знали багато про еліпса і їх математичних властивості, вони не дійшли до розуміння того, що, небесні тіла можуть рухатися якось інакше, ніж по колам або складним сполученням кіл. Кеплер першим наважився висловити таку ідею. Його закони мали вирішальне значення в історії науки перш за все тому, що вони сприяли доказу закону тяжіння Ньютона.
Кеплер наполягав на фізичному поясненні явищ природи, не визнавав теологічних уявлень (наприклад, він доводив, що комети є матеріальними тілами), а також антропоморфного розуміння природи, наділення її духоподобнимі силами, виступав проти алхіміків і астрологів.
Вчення Кеплера про закони руху планет мало величезне значення для формування природничо-наукової картини світу, i відкривало шлях до пошуку більш загальних законів механічного руху матеріальних тіл і систем.
У працях сучасників Галілея і Кеплера італійського фізика і математика Еванджеліста Торрічеллі (1608-1647 рр.) І французького математика, фізика і філософа Блеза Паскаля (1623-1662 рр.) Розвивалася експериментальна фізика. Крім вирішення завдання про рух тіла, кинутого під кутом до гори-1 парасолю, Торрічеллі вперше експериментально довів існування атмосферного тиску в дослідах з трубками зі ртуттю. Паскаль увійшов в історію фізики як автор закону про всебічну рівномірної передачі тиску рідини, закону сполучених посудин і теорії гідравлічного преса.
Становлення і подальший розвиток механіки залежало від математичних описів фізичних закономірностей, і в цьому напрямку необхідно виділити роботи французького вченого] Рене Декарта (1596-1650 рр.). Декарт заклав основи аналітичної геометрії, застосував її апарат до опису переміщення тіл, розробив поняття змінної величини і функції. Я «Засадах філософії», опублікованих в 1644 р, Декарт сформулював три закони природи. Перші два висловлюють принцип інерції, в третьому формулюється закон збереження кількості руху. В пізнанні світу Декарт ставив на перше місце проникливість розуму. Він вважав, що за допомогою логічних міркувань можна побудувати картину світу. Послідовників Декарта називали картезіанцями (Картезий - латинізоване ім'я Декарта).
У світі Декарта матерія тотожна простору, весь простір заповнений матерією, порожнечі немає. Атоми заперечуються, матерія ділена до нескінченності. Всі явища Декарт зводив до механічних переміщень. Всі взаємодії здійснюються через тиску, зіткнення - одні частини матерії тиснуть на інші, штовхають їх. Весь світ заповнений вихровими рухами (рухами по колу). Безмежна подільність матерії у Декарта не цілком послідовно поєднується з існуванням «частинок матерії». У Декарта є три типи таких частинок: всюдисущі частки неба, частинки вогню і частки щільної матерії. Рух проводиться силою, що виходить від Бога. Ця ж сила ділить безперервну матерію на частини і частинки і зберігається в них, будучи джерелом їх кругового (вихрового) руху, при якому одні частинки виштовхуються зі своїх місць іншими.
Велика роль французького вченого і в розвитку астрономії, Всесвіт розглядалася ним як саморозвивається система. Спочатку вона перебувала в хаотичному стані, потім рух частинок матерії набуло характеру відцентрових вихрових рухів, в результаті яких утворилися небесні тіла, включаючи Сонце і планети. Таким чином, виникнення Сонячної системи і всього Всесвіту відбувається, по Декарту, без божественного втручання, на основі законів природи. «Бог так чудово встановив ці закони, що навіть якщо припустити, що він не створив нічого, крім сказаного (тобто матерії і руху), і не вніс в матерію ніякого порядку, ніякої пропорційності, а, навпаки, залишив лише самий неймовірний хаос ... то і в такому випадку цих законів було б достатньо, щоб частинки хаосу самі розплуталися і розташувалися в такому прекрасному порядку, що вони утворили б вельми досконалий світ ».
Вчення Декарта стало єдиною наукою. Як і філософи давнини, Декарт включив в своє вчення натурфілософію. Однак в основу своєї натурфілософії Декарт поклав механіку, і вона носила механічний односторонній характер, що було характерно для природознавства того часу. Декарта можна вважати основоположником принципу близкодействия у фізиці. Вол нова теорія світла, теорія електромагнітного поля, молекулярна фізика є розвитком ідей Декарта. Дійсно, в працях багатьох найбільших фізиків XIX в. можна знайти ідеї, які є розвитком ідей Декарта, висловлених ним ще в XVII ст.
Період формування і становлення природничих наукприпадає приблизно на XVII ст .: починається він з робіт Галілея і закінчується дослідженнями Ньютона.
Галілей і Кеплер, виходячи з динамічних і кінематичних законів Аристотеля, переосмислювали його механіку і в підсумку переходу від геоцентризму до геліоцентризму прийшли до своїх кинематическим законам. Ці закони визначили принципово єдину для земних і небесних тіл механіку Ньютона з усіма сформованими їм класичними законами механіки, включаючи закон всесвітнього тяжіння. Галілей, вивчаючи вільне падіння тіл, першим ввів поняття інерції і сформулював принцип відносності для механічних рухів, відомий як принцип відносності Галілея. Вирішальний внесок у становлення механіки вніс англійський фізик Ісаак Ньютон (1643-1727 рр.)
Струнку логічну систему фізичної картині світу надали закони механіки, отримані Ньютоном і викладені в його геніальної праці «Математичні початки натуральної філософії» (коротко - «Начала») в 1687 р. Ньютон більше, ніж будь-хто з інших мислителів його покоління, вніс в наукову картину світу не тільки нового змісту, а й принципово новий стиль однозначного пояснення природи. Ньютон створив основи теорії гравітаційного поля, вивів закон тяжіння, визначає силу тяжіння, яка діє на дану масу в будь-якій точці простору, якщо задані маса і положення тіла, службовця джерелом сил тяжіння, тобто притягає до себе інші тіла.
Динамічні закони Ньютона не тільки випливають з відповідних кінематичних законів Галілея і Кеплера, але і самі можуть бути покладені в основу всіх трьох кінематичних законів Кеплера і обох кінематичних законів Галілея, а також всіляких теоретично очікуваних відхилень від них через складну будову і взаємних гравітаційних збурень взаємодіючих тіл.
І. Ньютон вважав, що світ складається з корпускул, що утворюють тіла і заповнюють порожнечі між ними. Встановивши закон всесвітнього тяжіння, Ньютон не дав пояснення причин тяготи і механізму передачі взаємодії. Молодий Ньютон вважав, що взаємодія через порожнечу здійснює Бог. Пізніше він приходить до гіпотези ефіру у перенесенні взаємодії.
Період становлення механіки з часом перетворився в період її торжества. Механіка стала основою світогляду. Все, що створив сам чоловік, все, що є в природі, має, вважалося, єдину механічну сутність. Цьому сприяли і подальші відкриття в природознавстві, особливо в астрономії більш пізнього періоду.
формування механістичної картини світу зажадало кілька століть і завершилося лише до середини XIX ст. Її слід розглядати як важливий етап у становленні природничо-наукової картини світу.
У цій системі світу речовини складаються з атомів і молекул, що знаходяться в безперервному русі. Взаємодії між тілами відбуваються при безпосередньому контакті (при дії сил пружності і тертя) і на відстані (при дії сил тяжіння). Простір заповнений усепроникаючим ефіром. Взаємодія атомів розглядається як механічне. Немає розуміння сутності ефіру. Згідно механістичної картині світу гравітаційні сили пов'язують все без винятку тіла природи, вони є не специфічним, а загальним взаємодією. Закони тяжіння визначають ставлення матерії до простору і всіх матеріальних тіл один до одного. Тяжіння створює в цьому сенсі реальне єдність Всесвіту. Пояснення характеру руху небесних тіл і навіть відкриття нових планет Сонячної системи було тріумфом ньютонівської теорії тяжіння. ч Механістична картина світу була заснована на наступних чотирьох принципах.
1. Світ будувався на єдиному фундаменті - на законах механіки Ньютона. Всі спостережувані в природі перетворення, а також теплові явища на рівні мікроявленій зводилися до механіки атомів і молекул, їх переміщенням, зіткнень, зчепленням, роз'єднанням. Вважалося, що відкриття в середині XIX в. Закону збереження і перетворення енергії також доводило механічна єдність світу.
2. У механістичній картині світу все причинно-наслідкові зв'язки однозначні, тут панує лапласовий детермінізм. У світі існує точність і можливість приречення майбутнього.
3. У механістичній картині світу відсутня розвиток - в цілому такий, яким він був завжди. Механістична картина світу фактично відкидала якісні зміни, зводячи все до чисто кількісних змін.
4. Механістична картина виходила з уявлення, що мікросвіт аналогічний макросвіту. Вважалося, що механіка мікросвіту може пояснити закономірності поведінки атомів і молекул.
За своєю суттю ця картина світу була метафізичної, все різноманіття світу зводилося до механіки, якісний розвиток, як і все, що відбувається в світі, уявлялося суворо визначеним і однозначним.
Метафізичні погляди на картину світу приводили Ісам Ньютона до постійного відступу від природничо-наукового світогляду і до пояснення явищ надприродними силами, тобто втручанням бога. Ньютон вважав, що Сонячна система одвіку існує такий, який ми її знаємо зараз. Але в такому випадку початкове положення планети на орбіті і її початкова швидкість не знаходять фізичногопояснення. За Ньютону, планети отримали початкову швидкість у вигляді поштовху від бога. УстойчівостьСолнечной системи також не знаходить свого пояснення за допомогою одних тільки сил тяжіння, і Ньютон залишає тут місце дії божественних сил.
Таким чином, Ньютонова концепція сил відводила певну роль в природі богу, на відміну від картезіанської фізики, яка кожне явище пояснювала спеціальною моделлю вихору і згідно з якою бог, одного разу створивши природу, вже більше в неї не втручається. У філософських моделях світогляду це знайшло глибоке відображення у всій суперечливості та складності, притаманною духовного світу людини в епоху звільнення від путсхоластікі.
природно наукова картинасвіту у власному розумінні слова, як ми вже зазначили, починає формуватися тільки в епоху виникнення наукового природознавства в XVI-XVII ст. Аналізуючи процес перебудови свідомості в епоху XVI-XVII ст., Західний дослідник екстерналістского напрямки Е. Цільзель вважає, що становлення нових буржуазних економічних відносин, пронизаних духом раціоналізму, призвело до поступового ослаблення релігійного, магічного сприйняття світу і зміцненню раціональних уявлень про світобудову. А оскільки розвиток виробництва зажадало розвитку механіки, то картина світу даної епохи придбала механістичний характер.
В історії наукового знання класична механіка була новою теоретично розвиненою областю природознавства, що стала основою л механістичної картини світу. Механістична картина світу була і залишається тим початком, на якому грунтуються наступні картини світу, які спираються на успіхи синергетики або ідеї глобального еволюціонізму.
Однією з характерних рис загальнонаукової картини світу є те, що її основою виступає картина світу тієї області пізнання, яка займає лідируюче положення в даний історичний період. У XVII-XVIII ст. лідируюче положення серед наук займала механіка, тому природничо-наукова картина світу отримала назву механістичної. Закони механіки поширювалися також на суспільство і на людину.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:
- Галілей Г. Діалог про дві системи світу // Галлією Избр. Тр. М., 164. Т.1.
- Бесіди і математичні докази // Там же Т.2.
- Декарт Р. Вибрані твори. М., 1950.
- Декарт Р. Твори 13, Т.2. М .: Думка, 1989.
- Ньютон І. Математичні початки натуральної філософії. Пер. А.Н. Крилова // Изв. Миколаїв мор. акад. 1915. Вип.4.
бібліографічна посилання
Раджабов О.Р. ФОРМУВАННЯ механістична картина світу // Сучасні наукомісткі технології. - 2007. - № 10. - С. 98-101;URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25571 (дата звернення: 04.01.2020). Пропонуємо вашій увазі журнали, що видаються у видавництві «Академія природознавства»
Перша природничо-наукова картина світу сформувалася на основі вивчення найпростішої, механічної форми руху матерії. Вона досліджує закони переміщення земних і небесних тіл в просторі і часі. Надалі, коли ці закони і принципи були перенесені на інші явища і процеси, вони стали основою механістичної картини світу.
Створенням класичної механіки наука зобов'язана Ньютону, але грунт для нього підготували Галілей і Кеплер, з короткої характеристикиїх наукових результатів ми і почнемо цю главу.
3.1. Галілей і Кеплер - наукові попередники Ньютона
Становлення механістичної картини світу справедливо пов'язують з ім'ям Г. Галілея, який встановив закони руху вільно падаючих тіл і сформулював поняття про инерциальном русі і механічний принцип відносності. Але головна заслуга Галілея полягає в тому, що він вперше застосував для дослідження природи експериментальний методразом з виміром досліджуваних величин і математичною обробкою їх результатів. Якщо експерименти спорадично ставилися і раніше, то математичний їх аналіз вперше систематично став застосовувати саме Галілей.
Підхід Галілея до вивчення природи принципово відрізнявся від раніше існуючого натурфилософскогопідходу, при якому для пояснення явищ природи придумувалися апріорні, тобто які пов'язані з досвідом і спостереженнями, чисто умоглядні схеми.
Натурфілософія, як показує її назву, являє собою спробу використовувати апріорні філософські принципи для пояснення конкретних явищ природи. Такі спроби робилися, починаючи ще з античної епохи, коли недолік конкретних
даних вчені прагнули компенсувати загальними філософськими міркуваннями. Іноді при цьому висловлювалися геніальні здогадки,які на багато століть випереджали результати конкретних досліджень. Досить нагадати хоча б про атомістичноїгіпотезі будови речовини, яка була висунута давньогрецьким філософом Левкиппом (V ст. до н.е.) і більш детально розроблена його учнем Демокрітом. Однак, у міру того як поступово виникали конкретні науки і відділялися від нерозчленованого філософського знання, натурфілософські пояснення стали гальмом для розвитку науки. У цьому можна переконатися, порівнявши погляди на рух Аристотеля і Галілея.
Виходячи з апріорної натурфілософською ідеї, Аристотель вважав «досконалим» рух по колу, а Галілей, спираючись на спостереження і уявний експеримент, ввів поняття инерциального руху. На його думку, тіло, не схильне до впливу будь-яких зовнішніх сил, буде рухатися не по колу, а рівномірно по прямій траєкторії або залишатися в спокої. Таке уявлення, звичайно, є абстракцією і ідеалізацією, оскільки в дійсності не можна спостерігати такий випадок, щоб на тіло не діяли які-небудь сили. Однак ця абстракція є плідною, бо вона подумки продовжує той експеримент, який наближено можна здійснити в дійсності, коли, по мірі усунення впливу на тіло цілого ряду зовнішніх сил (тертя, опору повітря і т.п.), можна встановити, що воно буде продовжувати свій рух. За допомогою уявного експерименту, службовця продовженням реального експерименту, можна уявити, що при відсутності впливу будь-яких зовнішніх сил воно буде рухатися рівномірно по прямій траєкторії нескінченно.
Перехід до експериментального вивчення природи і математичної обробки результатів експериментів дозволив Галілею відкрити закони руху вільно падаючих тіл. Принципова відмінність нового методу дослідження природи від натурфилософского підходу складалося, отже, в тому, що в ньому гіпотези систематично перевірялися досвідом.
Експеримент можна розглядати як питання, звернений до природи. При цьому необхідно так сформулювати питання до природи, щоб отримати на нього цілком однозначний і певну відповідь.
Експериментальний метод являє собою активневтручання в реальні процеси і явища природи, а не пасивне їх спостереження. Для цього слід так побудувати експеримент, щоб по
можливості максимально ізолюватися від впливу сторонніх чинників, які заважають спостерігати досліджуване явище в «чистому вигляді». У свою чергу, гіпотеза, що представляє собою питання до природи, повинна допускати емпіричну перевірку виведених з неї деяких наслідків. З цією метою, починаючи з Галілея, стали широко використовувати математику для кількісної оцінки результатів експериментів.
Таким чином, нове експериментальне природознавство на відміну від натурфілософських здогадів і умоглядів минулого стало розвиватися в тісній взаємодії теорії і досвіду, коли кожна гіпотеза або теоретичне твердження систематично перевіряються досвідом і вимірами. Саме завдяки цьому Галілею вдалося спростувати колишнє припущення, висловлене ще Аристотелем, що шлях падаючого тіла пропорційний його швидкості. Зробивши експерименти з падінням важких тіл (гарматних ядер), Галілей переконався, що цей шлях пропорційний їх прискоренню, рівному 9,81 м / с 2. З астрономічних досягнень Галілея слід зазначити відкриття супутників Юпітера, а також виявлення плям на Сонці і гір на Місяці.
Новий великий крок у розвитку природознавства ознаменувався відкриттям законів руху планет.Якщо Галілей мав справу з вивченням руху земних тіл, то німецький астроном І. Кеплер (1571- 1630) почав досліджувати руху небесних тіл, а тим самим наважився вторгнутися в область, яка раніше вважалася забороненою для науки. Звичайно, для цього він не міг звернутися до експерименту і тому для визначення орбіт і законів руху планет змушений був скористатися багаторічними систематичними спостереженнями руху планети Марс, зробленими датським астрономом Т. Бразі (1546-1601). Перепробувавши безліч варіантів, Кеплер зупинився на гіпотезі, що траєкторією Марса, як і інших планет, є не окружність, як думали до нього, а еліпс. Результати спостережень Бразі відповідали цій гіпотезі і, отже, підтверджували її, тому можна було впевнено поширити отриманий результат на орбіти інших планет.
Відкриття законів руху планет Кеплером мало неоціненне значення для розвитку природознавства. Воно свідчило, по-перше, про те, що між рухами земних і небесних тіл не існує непереборної прірви, так як вони підкоряються певним природним законам; по-друге, сам спосіб відкриття законів руху небесних тіл в принципі не відрізняється від відкриття законів руху земних тіл.
Однак через неможливість здійснення експериментів з небесними тілами для дослідження законів їх руху довелося звернутися до систематичних спостережень. Проте і тут дослідження здійснювалися в тісній взаємодії гіпотез і спостережень, з подальшою ретельною перевіркою висунутих гіпотез за допомогою вимірювання рухів небесних тіл.
3.2. Класична механіка Ньютона
У своїй роботі по створенню теоретичної механіки Ньютон спирався передусім на відкриті Галілеєм принцип інерції і закон вільного падіннятел. Принцип інерції відноситься лише до випадків, коли на тіло не діють зовнішні сили. Але в реальному світі навряд чи можна спостерігати такі ситуації. Про це свідчить, зокрема, закон вільного падіння тіл.
Однак цей закон є лише окремим випадком прямолінійного равноускоренногоруху тіл під впливом сили тяжіння. Ньютон же поставив собі за мету знайти спільну закон руху тіл, на які діють будь-які сили, а їх траєкторії можуть бути самими різними. Оскільки рух тіла залежить від прикладеної до нього сили, а сила надає тілу прискорення, остільки необхідно було знайти кількісний, математичний метод для визначення прискорення. Тому формування класичної механіки відбувалося за двома напрямками:
1) узагальнення отриманих раніше результатів, і перш за все законів руху вільно падаючих тіл, відкритих Галілеєм, а також законів руху планет, сформульованих Кеплером;
2) створення методів для кількісного, математичного аналізу механічного руху в цілому.
Відомо, що Ньютон створив свій варіант диференціального й інтегрального числення безпосередньо для вирішення основних проблем механіки: визначення миттєвої швидкостіруху як похідною від шляху за часом і прискорення як похідній від швидкості за часом, або другою похідною. Завдяки цьому йому вдалося точно сформулювати основні закони динаміки і закон всесвітнього тяжіння. тепер кількісний підхіддо опису руху здається чимось само собою зрозумілим, але в XVII- XVIII ст. це було найбільшим завоюванням наукової думки. Для порівняння досить відзначити, що китайська наука, незважаючи на її безсумнівні досягнення в емпіричних областях (винахід по-
Роха, паперу, компаса та ін.), так і не змогла в той час піднятися до встановлення кількісних закономірностей руху.
Вирішальну ж роль у становленні механіки зіграв, як уже зазначалося, експериментальний метод,який забезпечив можливість перевіряти всі здогади, припущення і гіпотези за допомогою ретельно продуманих дослідів.
Ньютон, як і його попередники, надавав велике значенняспостереженнями і експерименту, бачачи в них найважливіший критерій для відділення помилкових гіпотез від справжніх. Тому він різко виступав проти допущення так званих прихованих якостей, за допомогою яких послідовники Аристотеля і натурфілософи взагалі намагалися пояснити багато явищ і процеси природи.
«Сказати, що кожен рід речей наділений особливим прихованим якістю, за допомогою якого він діє і виробляє ефекти, - вказував Ньютон, - значить нічого не сказати».
У зв'язку з цим він висуває абсолютно новий принцип дослідження природи, який тепер характеризують як метод принципів,а сам Ньютон називав їх началами.
«Вивести два або три загальних початку руху з явищ і після цього викласти, яким чином властивості і дії всіх тілесних речей випливають з цих явних почав, - було б дуже важливим кроком в філософії, хоча причини цих почав і не були ще відкриті».
Ці початку руху і являють собою основні закони механіки, які Ньютон точно формулює у своїй головній праці "Математичні початки натуральної філософії», опублікованому в 1687 р Зустрічається в заголовку цієї книги термін «натуральна філософія» в XVII-XVIII ст. позначав фізику, найважливішою частиною якої вважалася механіка. З викладу основних її законів він і починає свою працю.
Перший закон,який часто називають законом інерції,постулює:
Усяке тіло продовжує утримуватися в своєму стані спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цей стан.
Звичайно, в реальних умовах руху повністю звільнитися від впливу зовнішніх сил на тіло ніколи не можна. Тому закон інерції являє собою ідеалізацію,в якій відволікаються від дійсно складної картини руху і уявляють собі картину ідеальну, яку можна скласти в уяві шляхом граничного переходу, тобто уявного зменшення впливу на тіло зовнішніх сил іпереходу до такого стану, коли цей вплив стане рівним нулю.
Раніше думали, що тіло буде відразу ж зупинятися після того, як припиниться дія на нього сили. Так нам підказує інтуїція, але вона нас обманює, тому що після дії сили тіло пройде ще певний шлях. Цей шлях буде тим більше, чим менше протидія надають на тіло зовнішні сили. Якби було можливо повністю виключити дію зовнішніх сил, то тіло продовжувало б рухатися вічно. такого наукового підходудо аналізу руху дотримувався Галілей, а за ним і Ньютон. Грунтуючись на помилковою інтуїції, Аристотель у своїй «Фізиці» висунув протилежний погляд, який довгий час панував в науці.
«Рух тіло зупиняється, якщо сила, що штовхає його, припиняє свою дію».
Таким чином, про рух і діє на тіло силі, з точки зору Аристотеля, можна судити по наявності швидкості, а не зі зміни швидкості або прискорення, як стверджував Ньютон.
Другий основний законруху займає в механіці центральнемісце. На відміну від здаються уявлень він показує, що чим більша сила додається до тіла, тим більше прискорення, а не просто швидкість воно набуває. Адже в принципі тіло, що рухається з постійною швидкістю і прямолінійно, не відчуває дії будь-яких сил.
Історія науки свідчить, що природознавство, що виникло в ході наукової революції XVI - XVII ст., Було пов'язано довгий час з розвитком фізики. Саме фізика була і залишається сьогодні найбільш розвиненою і систематизованої природною наукою. Тому, коли виникло світогляд європейської цивілізації Нового часу, складалася класична картина світу, природним було звернення до фізики, її концепціям і аргументам, багато в чому визначив цю картину. Ступінь розробленості фізики була настільки велика, що вона могла створити власну фізичну картину світу, на відміну від інших природних наук, які лише в XX столітті змогли поставити перед собою це завдання (створення хімічної і біологічної картин світу).
Тому, починаючи розмову про конкретні досягнення природознавства, ми почнемо його з фізики, з картини світу, створеної цією наукою.
Поняття «фізична картина світу» вживається давно, але лише в Останнім часомвоно стало розглядатися не тількияк підсумок розвитку фізичного знання, а й як особливий самостійний вид знання - саме загальне теоретичне знання у фізиці (система понять, принципів і гіпотез), що служить вихідною основою для побудови теорій. Фізична картина світу, з одного боку, узагальнює всі раніше отримані знання про природу, а з іншого - вводить у фізику нові філософські ідеї і обумовлені ними поняття, принципи і гіпотези яких до цього не було і які докорінно змінюють основи фізичного теоретичного знання: старі фізичні поняттяі принципи ламаються, нові виникають, картина світу змінюється.
Розвиток самої фізики безпосередньо пов'язано з фізичної картиною світу. При постійному зростанні кількості досвідчених даних картина світу дуже тривалий час залишається відносно незмінною. Зі зміною фізичної картини світу починається новий етап в розвитку фізики з іншою системою вихідних понять, принципів, гіпотез і стилю мислення. Перехід від одного етапу до іншого знаменує якісний стрибок, революцію у фізиці, що складається в катастрофі старої картини світу і в появі нової.
В межах даного етапу розвиток фізики йде еволюційним шляхом, без зміни основ картини світу. Воно полягає в реалізації можливостей побудови нових теорій, закладених в цій картині світу. При цьому вона може еволюціонувати, добудовуватися, залишаючись в рамках певних конкретно-фізичних уявлень про світ.
Ключовим у фізичній картині світу служить поняття «матерія», на яке виходять найважливіші проблемифізичної науки. Тому зміна фізичної картини світу пов'язана зі зміною уявлень про матерію. В історії фізики це відбувалося два рази. Спочатку був здійснений перехід від атомистических, корпускулярних уявлень про матерію до польових - континуальним. Потім, в XX столітті, контінуальниє уявлення були замінені сучасними квантовими. Тому можна говорити про три послідовно змінювали один одного фізичних картинах світу.
МЕХАНІЧНА КАРТИНА СВІТУ
Вона складається в результаті наукової революції XVI -XVII ст. на основі робіт Г. Галілея і П. Гассенді, які відновили атомізм древніх філософів, досліджень Декарта і Ньютона, які завершили побудову нової картини світу, які сформулювали основні ідеї, поняття і принципи, які становлять механічну картину світу.
Основу механічної картини світу склав атомізм, який весь світ, включаючи і людини, розумів як сукупність величезного числа неподільних частинок - атомів, які прямують в просторі і часі.
Ключовим поняттям механічної картини світу було поняття руху. Саме закони руху Ньютон вважав фундаментальними законами світобудови. Тіла мають внутрішнім вродженою властивістю рухатися рівномірно і прямолінійно, а відхилення від цього руху пов'язані з дією на тіло зовнішньої сили (інерції). Мірою інертності є маса, інше найважливіше поняття класичної механіки. Універсальним властивістю тіл є тяжіння.
Вирішуючи проблеми взаємодії тіл, Ньютон запропонував принцип дальнодействия. Згідно з цим принципом взаємодія між тілами відбувається миттєво на будь-якій відстані, без будь-яких матеріальних посередників.
Концепція дальнодействия тісно пов'язана з розумінням простору і часу як особливих середовищ, що вміщають взаємодіючі тіла. Ньютон запропонував концепцію абсолютного простору і часу. Простір уявлялося великим «чорним ящиком», що вміщує всі тіла в світі, але якщо б ці тіла раптом зникли, простір все одно залишилося б. Аналогічно, в образі поточної річки, уявлялося і час, також існуюче абсолютно незалежно від матерії.
У механічній картині світу будь-які події жорстко зумовлювалися законами механіки. Випадковість в принципі виключалася з картини світу. Як говорив П. Лаплас, якби знайшовся гігантський розум, здатний осягнути світ (знання про координати всіх тіл в світі, а також сили, що діють на них), то він однозначно міг би передбачити майбутнє цього світу.
Життя і розум у механічній картині світу не мали ніякої якісної специфікою. Тому присутність людини в світі не змінювало нічого. Якби людина одного разу зник з лиця землі, світ продовжував би існувати як ні в чому не бувало.
На основі механічної картини світу в XVIII - початку XIXст. була розроблена земна, небесна і молекулярна механіка. Швидкими темпами йшло розвиток техніки. Це призвело до абсолютизації механічної картини світу, до того, що вона стала розглядатися в якості універсальної.
В цей же час у фізиці почали накопичуватися емпіричні дані, що суперечать механічної картині світу. Так, поряд з розглядом системи матеріальних точок, повністю відповідала корпускулярним уявленням про матерію, довелося ввести поняття суцільного середовища, Пов'язане по суті справи, вже не з корпускулярним, а з континуальними уявленнями про матерії. Так, для пояснення світлових явищ вводилося поняття ефіру - особливої тонкої і абсолютно безперервної світловий матерії.
У XIX ст. методи механіки були поширені на область теплових явищ, електрики і магнетизму. Здавалося б, це свідчило про великі успіхи механічного розуміння світу як загальної початкової основи науки. Але при спробі вийти за межі механіки матеріальних точок доводилося вводити все нові штучні допущення, які поступово готували крах механічної картини світу. Аналогічно світловим явищ, для пояснення теплоти, електрики і магнетизму вводилися поняття теплорода, електричної та магнітної рідини як особливих різновидів суцільний матерії.
Хоча механічний підхід до цих явищ виявився неприйнятним, досліди штучно підганялися під механічну картину світу. Спроби побудувати атомістичну модель ефіру тривали ще і в XX столітті.
Ці факти, що не укладаються в русло механічної картини світу, свідчили про те, що протиріччя між усталеною системою поглядів і даними досвіду виявилися непримиренними. Фізика потребувала істотній зміні уявлень про матерію, в зміні фізичної картини світу.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА КАРТИНА СВІТУ
В процесі тривалих роздумів про сутність електричних і магнітних явищ М. Фарадей прийшов до думки про необхідність заміни корпускулярних уявлень про матерію континуальними, безперервними. Він зробив висновок, що електромагнітне поле суцільно безперервно, заряди в ньому є точковими силовими центрами. Тим самим відпало питання про побудову механічної моделі ефіру, розбіжності механічних уявлень про ефір з реальними досвідченими даними про властивості світла, електрики і магнетизму. Основні труднощі в поясненні світу за допомогою поняття ефіру полягала в наступному: якщо ефір - суцільне середовище, то він не повинен перешкоджати руху в ньому тіл і, отже, повинен бути подібний до дуже легкому газу. У дослідах зі світлом були встановлені два фундаментальних факту: світлові і електромагнітні коливання не є поздовжніми, а поперечними, і швидкість поширення цих коливань дуже велика. У механіці ж було показано, що поперечні коливання можливі тільки в твердих тілах, причому швидкість їх залежить від щільності тіла. Для такої великої швидкості, як швидкість світла, щільність ефіру в багато разів повинна була перевищувати щільність стали. Але тоді, як же рухаються тіла?
Одним з перших ідеї Фарадея оцінив Максвелл. При цьому він підкреслював, що Фарадей висунув нові філософські погляди на матерію, простір, час і сили, багато в чому зраджували колишню механічну картину світу.
Погляди на матерію змінювалися кардинально: сукупність неподільних атомів переставала бути кінцевим межею подільності матерії, в цій іпостасі приймалося єдине абсолютно безперервне безмежне поле з силовими точковими центрами - електричними зарядами і хвильовими рухами в ньому.
Рух розумілося не тільки як просте механічне переміщення, первинним по відношенню до цієї форми руху ставало поширення коливань в поле, яке описувалося не законами механіки, а законами електродинаміки.
Ньютоновская концепція абсолютного простору і часу не підходила до польових уявленням. Оскільки поле є абсолютно безперервної матерією, порожнього простору просто немає. Так само і час нерозривно пов'язане з процесами, що відбуваються в поле. Простір і час перестали бути самостійними, незалежними від матерії сутностями. Розуміння простору і часу як абсолютних поступилося місцем реляційної (відносної) концепції простору і часу.
Нова картина світу потребувала нового вирішення проблеми взаємодії. Ньютоновская концепція дальнодействия замінювалося фарадеевского принципом близкодействия; будь-які взаємодії передаються полем від точки до точки безперервно і з кінцевою швидкістю. *
Хоча закони електродинаміки, як і закони класичної механіки, однозначно зумовлювали події, і випадковість все ще намагалися виключити з фізичної картини світу, створення кінетичної теоріїгазів ввело в теорію, а потім і в електромагнітну картину світу поняття ймовірності. Правда, поки фізики не залишали надії знайти за імовірнісними характеристиками чіткі однозначні закони, подібні законам Ньютона.
Чи не змінювалося в електромагнітної картині світу уявлення про місце і роль людини у Всесвіті. Його поява вважалося лише капризом природи. Ідеї про якісну специфіку життя і розуму з великими труднощами прокладали собі шлях в науковому світогляді.
Нова електромагнітна картина світу пояснила велике коло явищ, незрозумілих з точки зору колишньої механічної картини світу. Вона глибше розкрила матеріальна єдність світу, оскільки електрику і магнетизм пояснювалися на основі одних і тих же законів.
Однак і на цьому шляху незабаром стали виникати непереборні труднощі. Так, згідно з електромагнітної картині світу, заряд став вважатися точковим центром, а факти свідчили про кінцеву протяжності частки-заряду. Тому вже в електронної теоріїЛоренца частинка-заряд всупереч новій картині світу розглядалася у вигляді твердого зарядженого кульки, що володіє масою. Незрозумілими виявилися результати дослідів Майкельсона 1881 - 1887 рр., Де він намагався виявити рух тіла по інерції за допомогою приладів, які перебувають на цьому тілі. За теорією Максвелла, такий рух можна було виявити, але досвід не підтверджував цього. Але тоді про ці дрібні неприємності і непогодженості фізики постаралися забути, більш того, висновки теорії Максвелла були абсолютизувати, так що навіть такий великий фізик, як Кірхгоф, вважав, що у фізиці не залишилося нічого невідомого і невідкритого.
Але до кінця XIX в. накопичувалося все більше непояснених невідповідностей теорії і досвіду. Одні були обумовлені недобудовою електромагнітної картини світу, інші взагалі не узгоджувалися з континуальними уявленнями про матерії: труднощі в поясненні фотоефекту, лінійчатий спектр атомів, теорія теплового випромінювання.
Послідовне застосування теорії Максвелла до інших рухомих середовищ призводило до висновків про неабсолютності простору і часу. Однак переконаність в їх абсолютності була така велика, що вчені дивувалися своїх висновків, називали їх дивними і відмовлялися від них. Саме так вчинили Лоренц і Пуанкаре, чиї роботи завершують доейнштейновскій період розвитку фізики.
Беручи закони електродинаміки в якості основних законів фізичної реальності, А. Ейнштейн ввів в електромагнітну картину світу ідею відносності простору і часу і тим самим усунув протиріччя між розумінням матерії як певного виду поля і ньютоновскими уявленнями про простір і час. Введення в електромагнітну картину світу релятивістських уявлень про простір і час відкрило нові можливості для її розвитку.
Саме так з'явилася загальна теорія відносності, що стала останньою великою теорією, створеної в рамках електромагнітної картини світу. У цій теорії, створеної в 1916 р, Ейнштейн вперше дав глибоке пояснення природи тяжіння, для чого ввів поняття про відносність простору і часу і про кривизну єдиного чотиривимірного просторово-часового континууму, що залежить від розподілу мас.
Але навіть створення цієї теорії вже не могло врятувати електромагнітну картину світу. З кінця XIXв. виявлялося все більше непримиренних протиріч між електромагнітної теорією і фактами. У 1897 р було відкрито явище радіоактивності і встановлено, що воно пов'язане з перетворенням одних хімічних елементів в інші і супроводжується випусканням альфа-і бета-променів. На цій основі з'явилися емпіричні моделі атома, що суперечать електромагнітної картині світу. А в 1900 р М. Планк в процесі численних спроб побудувати теорію випромінювання був змушений висловити припущення про переривчастості процесів випромінювання.
СТАНОВЛЕННЯ СУЧАСНОЇ ФІЗИЧНОЇ КАРТИНИ СВІТУ
На початку XX ст. виникли два несумісних уявлення про матерії: 1) або вона абсолютно неперервна; 2) або складається з дискретних частинок. Фізики робили численні спроби поєднати дві ці точки зору, але довгий час вони залишалися безрезультатними. Багатьом здавалося, що фізика зайшла в глухий кут, з якого немає виходу.
Це сум'яття посилилося, коли в 1913 р Н. Бор запропонував свою модель атома. Він припустив, що електрон, що обертається навколо ядра, всупереч законам електродинаміки не випромінює енергії. Він випромінює її порціями лише при перескакуванні з однієї орбіти на іншу. І хоча таке припущення здавалося дивним і незрозумілим, саме модель атома Бора в значній мірі сприяла формуванню нових фізичних уявлень про матерію і рух. У 1924 р Луї де Бройль висловив гіпотезу про відповідність кожній частинці певної хвилі. Іншими словами, кожній частинці матерії притаманна і властивість хвилі (безперервність), і дискретність (квантовость). Ці уявлення знайшли підтвердження в роботах Е. Шредінгера і В. Гейзенберга 1925 -1927 рр., А незабаром М. Борн показав тотожність хвильової механіки Шредінгера і квантової механіки Гейзенберга.
Так склалися нові, квантово-польові уявлення про матерію, які визначаються як корпускулярно-хвильовий дуалізм - наявність у кожного елемента матерії властивостей хвилі і частинки. Пішли в минуле і уявлення про незмінність матерії. Однією з основних особливостей елементарних частинок є їх універсальна взаємозалежність і взаімопревращаемость. У сучасній фізиці основним матеріальним об'єктом є квантове поле, перехід його з одного стану в інший змінює число частинок.
Змінюється уявлення про рух, яке стає лише окремим випадком фізичного взаємодії. Відомо чотири види фундаментальних фізичних взаємодій: гравітаційна, електромагнітна, сильна і слабка. Вони описуються на основі принципу близкодействия: взаємодії передаються відповідними полями від точки до точки, швидкість передачі взаємодії завжди конечна і не може перевищувати швидкості світла у вакуумі (300 000 км / с).
Остаточно затверджуються подання про відносність простору і часу, залежність їх від матерії. Простір і час перестають бути незалежними один від одного і, відповідно до теорії відносності, зливаються в єдиному чотиривимірному просторово-часовому континуумі.
Специфікою квантово-польових уявлень про закономірності і причинності є те, що вони виступають в ймовірнісної формі, у вигляді так званих статистичних законів. Вони відповідають більш глибокого рівня пізнання природних закономірностей.
Квантово-польова картина світу вперше включає в себе спостерігача, від присутності якого залежить отримується картина світу. Більш того, сьогодні вважається, що наш світ такий, як він є, тільки завдяки існуванню людини, поява якого стало закономірним результатом еволюції Всесвіту.
Квантово-польова, квантово-релятивістська картина світу і в даний час знаходиться в стані становлення, і з кожним роком до неї додаються нові елементи, висуваються нові гіпотези, створюються і розвиваються нові теорії.
Детальніше про проблеми, що стоять перед фізичною наукою, яка будує картину світу, про зміст її ми поговоримо нижче.
План семінарського заняття (2 години)
1. Поняття фізичної картини світу.
2. Механічна картина світу, її основний зміст.
3. Електромагнітна картина світу.
4. Становлення сучасної фізичної картини світу.
Теми доповідей і рефератів
1. В.Гейеенберг про зв'язок фізики і філософії.
2. Сучасна фізика і східний містицизм.
ЛІТЕРАТУРА
1. Ахиезер А.І., Рекало М.П.Сучасна фізична картина світу. М., 1980.
2. Гейзенберг В.Фізика і філософія. Частина і ціле. М., 1989.
3. Гудков Н.А.Ідея «великого синтезу» в фізиці. Київ, 1990..
4. Єдність фізики. Новосибірськ, 1993.
5. Капра Ф.Дао фізики. СПб., 1994.
6. Пахомов Б.Я.Становлення фізичної картини світу. М., 1985,
Діалектика природи і природознавства Константинов Федір Васильович
2. Механічна картина світу
2. Механічна картина світу
Повноцінної наукою фізика стала в XVII ст., Коли з'явилася суспільна необхідність в більш глибокому вивченні природи. До цього розуміння природи грунтувалося на звичайних знаннях і натурфілософії. Подальший розвиток суспільного виробництва було неможливим без більш глибокого розуміння явищ природи.
При переході від повсякденного до наукового розуміння природи велику роль зіграли матеріалістичні ідеї. У працях П. Гассенді і Г. Галілея був відновлений атомізм давньогрецьких філософів. При цьому на перше місце висувалося поняття руху. Р. Декарт вважав, що воно обумовлює всі явища природи. Справді революційною була гіпотеза Галілея про можливість руху без двигуна (закон інерції). Нарешті, І. Ньютон завершив побудову нової, революційної для того часу картини природи, сформулювавши основні ідеї, поняття і принципи, які становлять механічну картину світу.
І. Ньютон починає свій основний трактат ( «Математичні початки натуральної філософії») з викладу основних понять картини світу. Виходячи з атомистических уявлень про матерію, він вводить поняття маси як кількості матерії, наділяє тіла «внутрішнім вродженою властивістю рухатися рівномірно і прямолінійно», а відхилення від цього стану руху пов'язує з дією на тіло «зовнішньої сили». При цьому І. Ньютон висуває «гіпотезу про тяжіння» як універсальному властивості всіх тіл «тяжіти один до одного». Поставивши перед собою завдання пояснити все явища по спостережуваних рухів, І. Ньютон доповнює картину світу своїм розумінням часу, простору і руху, які існують абсолютно, т. Е. Незалежно від матерії.
Як видно, формулюючи загальні вихідні початку своєї праці, І. Ньютон виклав певні фізичні уявлення про матерію і рух, простір і час, взаємодії та закономірності відповідно до філософськими ідеями Г. Галілея і П. Гассенді (атомістичні уявлення про матерії), Р. Декарта, надавав першорядне значення руху, і Т. Гоббса, який доводив об'єктивність протяжності. При цьому однією з провідних філософських ідей, якою керувався І. Ньютон в своїх дослідженнях, була ідея єдності і універсальної взаємозв'язку явищ.
На основі механічної картини світу Ньютон сформулював закони руху, які він вважав фундаментальними законами світобудови. Створення механіки сприяло прискореному розвитку теоретичних методів дослідження природи. Як відзначають історики фізики, з 1690 по 1750 р особливо швидкими темпами розвивається математична фізика.
У теоретичному базисі механіки І. Ньютона перебувала система матеріальних точок. Виходячи з ньютонівських уявлень про природу, механічної картини світу, Л. Ейлер і Я. Бернуллі розробили ряд нових фізичних теорій - теорію руху твердого тіла, теорію пружності і гідродинаміку. Ж. Л. Лагранж систематизував механіку і поставив перед собою завдання пояснення всіх явищ світобудови чисто аналітичним шляхом, керуючись механікою і механічною картиною світу. В кінці XVIII і початку XIX ст. П. С. Лаплас, реалізуючи програму Лагранжа в поясненні світобудови, розробив «земну», «небесну» і «молекулярну» механіку.
Успіхи механічної теорії в поясненні явищ природи, а також їх велике значення для розвитку техніки, для конструювання різних машин і двигунів привели до абсолютизації механічної картини світу. Вона стала розглядатися в якості універсальної наукової картини світобудови. Весь світ (включаючи і людини) розумівся як сукупність величезного числа неподільних частинок, що переміщаються в абсолютному просторі і часі, взаємопов'язаних силами тяжіння, миттєво передаються від тіла до тіла через порожнечу (ньютоновский принцип дальнодействия). Згідно з цим принципом, будь-які події жорстко зумовлені законами механіки, так що якби існував, за висловом П. Лапласа, «всеосяжний розум», то він міг би їх однозначно прогнозувати і предвичіслять.
У той же час в кінці XVIII - початку XIX ст. у фізиці накопичувалися емпіричні дані, що суперечать механічної картині світу. Так, поряд з розглядом системи матеріальних точок (що повністю відповідало корпускулярним уявленням про матерію) довелося ввести поняття суцільного середовища, пов'язане по суті справи вже не з корпускулярним, а з континуальними уявленнями про матерії. Тим самим виявилося протиріччя між механічною картиною світу і деякими фактами досвіду. Для пояснення світлових явищ вводилося поняття ефіру - особливої тонкої і абсолютно безперервної «світловий матерії». Однак уже Ньютон намагався показати, що ці явища можна пояснити, виходячи з тих принципів, які перебували в основі створеної ним механіки. Він розробив корпускулярну теорію світла, розширивши тим самим зміст механічної картини світу.
У XIX ст. методи механіки були поширені на область теплових явищ, електрики і магнетизму. Здавалося б, все це свідчило про великі успіхи механічного розуміння світу як загальної початкової основи науки. Однак при спробі вийти за межі механіки системи точок доводилося вводити все нові і нові штучні допущення, які поступово готували крах механічної картини світу. Так, для пояснення теплоти було введено поняття «теплорода», т. Е. Особливої тонкої суцільної матерії, для пояснення електрики і магнетизму припустили існування особливих безперервних видів матерії - «електричної» і «магнітної» рідини. Ф. Енгельс критикував емпіриків, які думали, що пояснили все явища, підвівши під них якусь невідому речовину: світлове, теплове або електричне. Ці «уявні речовини тепер можна вважати усуненими», - писав він. І дійсно, пізніше на основі механічної картини світу була побудована кінетична теорія тепла, сформульований закон збереження і перетворення енергії, і таким чином «теплород» був відкинутий.
Але механічний підхід до таких явищ, як світло, електрику і магнетизм, виявився неприйнятним. Досвідчені факти штучно підганялися під механічну картину світу. Незважаючи на безліч спроб, механічну модель ефіру як матеріального носія світла, електрики і магнетизму так і не вдалося побудувати. Однак в рамках цієї картини світу даній обставині не додавалося принципового значення, і спроби побудувати атомістичну модель ефіру тривали навіть в XX в. Вважаючи, що така модель все ж в принципі можлива, і посилаючись на успіхи механічної картини світу, зокрема кінетичної теорії тепла і статистичної механіки, багато найбільші фізики другої половини XIXі навіть початку XX ст. вважали, що механістичне світорозуміння є єдино науковим і універсальним. Так, за свідченням М. Планка, його вчитель Ф. Жолли заявляв:
«Звичайно, в тому чи іншому куточку можна ще помітити або видалити порошинку або пляшечку, але система, як ціле, варто досить міцно, і теоретична фізика помітно наближається до того ступеня досконалості, якою вже століття має геометрія».
Чи не увінчалися успіхом спроби пояснити на основі механічної картини світу явища світла, електрики і магнетизму свідчили про те, що протиріччя між загальним фізичним знанням і приватним - даними досвіду - фактично виявилися непримиренними. Фізика потребувала істотній зміні уявлень про матерію, в зміні фізичної картини світу. Але прихильність фізиків до старих догм заважала розумінню цього принципово важливого обставини.
З книги Хрестоматія з філософії [Частина 2] автора Радугин А. А.Тема 11. Людина у Всесвіті. Філософська, релігійна і наукова картина світу 11.1. Концепція буття - фундамент ф ілософской картини світу Основне завдання кожної філософії полягає у вирішенні проблеми готівкового буття світу. Вирішенням цієї проблеми займалися всі філософи,
З книги Філософія науки і техніки автора Стьопін В'ячеслав СеменовичНаукова картина світу Другий блок основ науки становить наукова картина світу. У розвитку сучасних наукових дисциплінособливу роль грають узагальнені схеми - образи предмета дослідження, за допомогою яких фіксуються основні системні характеристики
З книги Прикладна філософія автора Герасимов Георгій МихайловичКартина світу Сформулюю в загальних рисах істотні з моєї точки зору елементи картини світу, пропонованої цієї філософської сістемой.Существует нескінченна, всюдисуща, незмінна в часі нематеріальна субстанція, в якій міститься повна інформація про всіх
З книги Еволюційна теорія пізнання [вроджені структури пізнання в контексті біології, психології, лінгвістики, філософії та теорії науки] автора Фоллмер ГерхардG МОВУ І КАРТИНА СВІТУ Мова є домашнім винаходом і ми не повинні чекати, що він далеко виходить за межі повсякденного досвіду. (Wilkinson, 1963,127) Мова, без сумніву, є одним з найважливіших ознак людини. Він є основоположні засобом комунікації,
З книги Матеріали сайту Savetibet.ru (без фотографій) автора Гьяцо Тензин З книги Матеріали сайту Savetibet.ru автора Гьяцо ТензинЯсна картина світу бесіда c російськими журналістами Дхарамсала, Індія 7 жовтня 2005 У травні 2005 року, напередодні 70-річного ювілею Його Святості Далай Лами, група російських журналістів, які представляють такі видання, як журнал «Підсумки», газети «Нові Вісті» і
З книги Основи філософії автора Бабаєв ЮрійРелігійна картина світу Якщо розглядати космологічні частина будь-якої релігії конкретно, то ми виявимо певні відмінності в деталях розуміння світобудови, але принципові положення в поясненні вихідних положень світобудови повторюються. звернемося до
З книги 3. Діалектика природи і природознавства автораФілософська картина світу Філософія з самого свого зародження, в силу об'єктивних потреб людини, завжди прагнула розкрити шляхи до пізнання загального, основного, лише в якості ілюстрації використовуючи часом ознаки складових світ елементів буття.
З книги Діалектика природи і природознавства автора Константинов Федір Васильович З книги Інстинкт і соціальну поведінку автора Фет Абрам Ілліч2. Механічна картина світу Повноцінної наукою фізика стала в XVII ст., Коли з'явилася суспільна необхідність в більш глибокому вивченні природи. До цього розуміння природи грунтувалося на звичайних знаннях і натурфілософії. Подальший розвиток суспільного
З книги Філософське орієнтування в світі автора Ясперс Карл Теодор3. Електромагнітна картина світу В процесі тривалих роздумів про сутність електричних і магнітних явищ М. Фарадей прийшов до думки про необхідність заміни корпускулярних уявлень про матерію континуальними (від лат, continuum - безперервність). Він писав: «Я відчуваю
З книги Демокріт автора Віц Броніслава Борисівна З книги Історія світової культури автора Горєлов Анатолій ОлексійовичВсесвіт і картина світу Мислити світобудову - захоплююча думка. Замість існування, в якому я єсмь, я схоплюю в ній єдине, яке є все. Але це - тільки думка. Я, як істота, що охоплює (fa? T) думка про просування (Fortschreiten) за межі будь-якого особливого
З книги Генрі Торо автора Покровський Микита ЄвгеновичГлава II. Атомістична картина світу Історично умовні контури картини, але безумовно те, що ця картина зображує об'єктивно існуючу модель. В. І.
З книги автораНаукова картина світу В процесі духовної еволюції людство не отримало обіцяного щастя, але отримало інформацію, за що теж повинна бути вдячна культурі. Яка вона в найбільш перевіреної наукової формі? Іншими словами, яка сучасна наукова картина
З книги автора2. Романтична картина світу Найважливішу мету свого художньо-філософського творчості романтики бачили в максимально точному вираженні становлення і розвитку життя у всій її динаміці. Органічного будовою світу романтики шукали еквіваленти в «органічних»
У самому виникненні механічної картини світу головну роль зіграли абсолютно нові ідеї світогляду і нові ідеали вивчення діяльності, які склалися в культурі епохи Відродження і самого початку Нового часу. Виниклі в філософії, вони представляли собою збірник ідей, які в сою чергу забезпечили абсолютно нове уявлення знання накопичене попередниками і практичних фактів отриманих при вивченні фізичних процесів і дозволили створити абсолютно нову систему уявлень про ці процесах. І так само принцип єдності матеріального зіграв дуже важливу роль у створенні механічної картини світу, він не розглядав схоластичне поділ на небесний світ і земний, принцип закономірності і причинності природних процесів, принцип експериментального уявлення знання і приєднання на створення дослідження світу за допомогою експерименту з описом її законів математичних законів. Після побудови механічної картини світу, дані принципи переросли в її філософське обґрунтування.
головну частинумеханічної картини світу склали теорії і закони механіки, яка в XVII столітті була найбільш розвиненим розділом фізики. Взагалі, механіка була першою і головною фундаментальною фізичною теорією . Теорії, ідеї і принципи механіки представляли собою перелік найбільш точних знань про фізичні закони, найбільш повно відбивали фізичні процеси в природі. Механіка як наука вивчає механічний рух матеріальних тіл і виникає при русі взаємодії між тілами. Під механічним рухом розуміють зміну взаємного положення тіл або частинок по відношенню один до одного в просторі з плином часу. Наприклад, коливання частинок, рух твердих тіл, морські і повітряні течії і т.д. Взаємодії, які відбуваються в процесі механічного руху, вони представляють собою дії тіл відносно один одного, в результаті такої взаємодії відбувається зміна швидкостей переміщення даних тіл у просторі і часі або їх деформація.
Одним з головних поняттями механіки як фундаментальної фізичної теорії є такі поняття, такі як матеріальна точка - тіло, формами і розмірами якого можна знехтувати в даній задачі; абсолютно тверде тіло- тіло, відстань якого між двома точками залишається постійним, а його деформацією можна знехтувати. Такі поняття характеризуються за допомогою наступних позначень: маса - міра кількості речовини; вага - сила, з якою тіло взаємодіє з опорою. Маса є константою, в той час як вага можна міняти. Ці поняття виражаються за допомогою наступних фізичних величин: енергія, координати, сила, імпульси.
Основними поняттями механічної картини світу склали такі атомізму як - теорія, яка цілий світ, Включаючи людину, розглядала як систему величезного числа матеріальних частинок - атомів. Вони пересувалися в часі і просторі відповідно до діючими законамимеханіки. Матерія - це речовина, яка складається з абсолютно твердих, найдрібніших, неподільних, що переміщаються частинок (атомів). Це пояснення і є корпускулярне уявлення про матерію.
Головним визначенням механічної картини світу було поняття руху, яке уявлялося як механічне переміщення тіл. Тіла мають таку властивість як рівномірний і прямолінійний рух, А відхилення від такого руху обумовлені дією на тіло зовнішньої сили. Механічний рух є єдиною формою руху, тобто зміна положення тіла в просторі і часі.
Всі взаємодії, скільки б їх не було, механічна картина світу перекладала до гравітаційного взаємодії, яке обумовлювало наявність сил тяжіння тіл відносно один одного; величина таких сил визначалася за допомогою закону всесвітнього тяжіння. З цього випливає, що якщо ми знаємо масу одного тіла і силу гравітації, тоді ми можемо визначити і масу іншого тіла. Гравітаційні сили це універсальні сили, тобто ці сили можуть діяти постійно і між тілами і повідомляють будь-яким іншим тілам однакове прискорення.
Механічна картина світу (механічні уявлення) формуються за допомогою геліоцентричної системи М. Коперника, природознавства на основі експерименту Г. Галілея, законами небесної механіки І. Кеплера і механіки І. Ньютона.
Ісаак Ньютон вважається творцем механіка як науки. У 1686 році він представив свою працю «Математичні початки натуральної філософії», де він сформулював цю фізичну теорію, яка стала канонічною.
Ньютон починає свою розповідь з декількох аксіом і визначень, які пов'язані один з одним таким чином, що виникає те, що можна назвати «замкнута система». Кожному такому поняттю було дано свій математичний символ, а потім зв'язку між різними поняттями розглядаються у вигляді математичних рівнянь, які записуються за допомогою таких символів. Математичне представлення системи забезпечує неможливість виникнення протиріч символів всередині системи. Таким чином, взаємодія і рух тіл під дією зовнішніх сил вирішуються у вигляді можливих відповідей математичного рівняння або ж системи таких рівнянь. Порядок визначень і аксіом, який записаний у вигляді деякого числа рівнянь, може розглядатися як опис постійної структури природи, яка не залежить ні від конкретного місця розташування протікання процесу, ні від часу і, отже, має силу, так би мовити, взагалі не залежну ні від простору ні від часу.
Зв'язок різних понять системи між один одним настільки тісна, що якщо змінити хоч одне з цих понять, то і весь сенс теорії руйнується. На цій підставі система Ньютона тривалий час розглядалася як закінчена. Вчені вважали, що в подальшому її завданням буде є тільки практичне застосування ньютонівської механіки до все більш глибоким областям науки. І фактично фізика протягом більше двох століть розвивалася тільки в даному напрямку.
Побудова своєї власної системи Ньютон починає з введення таких визначень, як базисні фізичні поняття, таких, як сила, маса, інерція, кількість руху і т.д. Вирішуючи проблему взаємодії тіл відносно один одного, Ньютон запропонував принцип дальнодействия. Згідно з цим принципом, взаємодія між тілами відбувається миттєво незалежно від відстані, без взаємодії матеріальних тіл, тобто проміжна середовище в передачі взаємодії участі не бере.
Після цих визначень Ньютон вводить такі поняття, як абсолютна і відносна простір, часу та рух, чому присвячено «Повчання», яким завершує перший розділ «Начал». Друга глава містить аксіоми, які представлені у вигляді трьох законів руху. На базі даної аксіоматичної основи розгортається дедуктивний побудову всієї системи «Начал».
Поняття простору і часу вводяться Ньютоном на рівні первинних термінів і отримують фізичне утримання за допомогою аксіом, через закони руху. Хоча вони і складаються з аксіом не тільки тому, що ними визначаються, а й тому, що вводять картину реалізації самих аксіом: закони руху класичної механіки справедливі тільки в інерційних системах відліку, які і визначають один одного як системи, які рухаються инерциально по відношенню до абсолютного простору з плином часу. Слід враховувати, що абсолютне простір Ньютона виступало в його системі в різних іпостасях: теологічне простір як чувствилища бога; простір картини світу як порожнеча; теоретичне простір як універсальна інерціальна система відліку; емпіричне простір як простір відносне. Відповідно одна іпостась абсолютного простору, яка передує законам руху, а інша ними ж задається. У всякому разі, можна тек ж визначити початковий статус абсолютного простору і часу - ящик в якому відсутні стінки і чиста тривалість. Це показано в відомих положеннях «Начал» Ньютона.
Абсолютна, істинне математичний час протікає рівномірно і тому називається тривалістю.
Абсолютна простір безвідносно до всього зовнішнього, і воно залишається завжди однаковим і позбавлене всякого руху.
І абсолютна час, і абсолютний простір існують абсолютно незалежно від матерії. Таким чином, матерія, простір і час представляють три незалежних один від одного сутності.
У співвідношенні з механічною картиною світу Всесвіт представляв собою добре налагоджену систему, яка діяла за допомогою законів суворої необхідності, в яких всі явища і предмети пов'язані між собою чіткими причинно-наслідковими зв'язками. В такому світі немає місця випадковостям, вона повністю виключалася з картини світу. Випадковим могла бути тільки те, причин чого ми не знаємо. Так як наш світ раціональний, а людина наділена розумом, то, врешті-решт, він може отримати точне, повне і вичерпне знання про буття.
Розум і життя в механічній картині світу не мали точної специфікою. Людина в такій картині світу розглядався як природне тіло разом з іншими тілами, і тому так і залишався незрозумілим у своїх «нематеріальних» якостях. Тому присутність в світі людини нічого не змінювало. Якби людина зникла одного разу з лиця землі, світ так би і продовжував існувати, як і було до цього. По суті, класичне природознавство взагалі не прагнуло пізнати людину. Малося на увазі, що світ природний, в ньому немає нічого людського, такий світ можна описати об'єктивно, і такий опис буде точною і повною копією реальності. Пізнання людини як одного з об'єктів добре налагодженої системи автоматично усувало його з такої картини світу.
Таким чином, можна виділити основні етапи формування (побудови) механічної картини світу:
1. У межах механічної картини світу склалася корпускулярна (дискретна) модель світу. Матерія - речова субстанція, яка складається з атомів і молекул. Атоми абсолютно непроникні, міцні, неподільні і характеризуються наявністю ваги і маси.
2. Концепція абсолютного часу і простору: простір постійно, трехмерно і ніяк не залежить від матерії; час не залежить ні від матерії, ні від простору; час і простір ніяк не пов'язані з рухом тіл, вони володіють абсолютним характером.
3. Рух - відносно просте механічне переміщення. Закони руху є фундаментальними законами природи. Тіла рухаються прямолінійно і рівномірно, а відхилення від такого руху і є дія на них зовнішньої сили. Універсальним властивістю тіл є така сила, як сила тяжіння, яка є дальнодействующей. Принцип дальнодействия запропонував Ньютон. І згідно з його принципом, взаємодія тіл між собою відбувається миттєво на різних відстанях, без будь-яких матеріальних посередників. Концепція дальнодействия була заснована на розумінні простору і часу як особливих середовищ, що вміщають в себе взаємодіючі тіла.
4. Всі механічні процеси розглядалися законами механіки і підпорядковувалися принципом детермінізму. Детермінізм - це такий філософський підхід, який визнає тільки об'єктивну закономірність і причинний обумовленість всіх явищ суспільства і природи, заперечення безпричинних явищ. Випадковість виключалася з даної картини світу. Такий чіткий детермінізм знаходив своє вираження в формі динамічних законів. Динамічний закон - це закон, керуючий поведінкою вибраного об'єкту і дозволяє встановлювати точну зв'язок його станів. Динамічний закон, абстрагуючись від випадкових явищ, висловлює безпосередню необхідність. Тому він дає відображення об'єктивної дійсності з точністю, що виключає випадкові зв'язки.
5. Як основа механічна картина світу в XVIII - XIX ст. розробила небесну, земну і молекулярну механіку. Макросвіт і мікросвіт підпорядковувалися одним і тим же механічним законам. Це і призвело до абсолютизації механічної картини світу, яка розглядалася в той час як універсальна.
Розвиток механічної картини світу було обумовлено в основному розвитком механіки. Успішні відкриття механіки Ньютона в головній мірі сприяв абсолютизації ньютоновских уявлень, що виразилося в подальшому в спробах підсумувати все різноманіття явищ природи до механічної форми руху матерії. Така точка зору отримала назву механістичного матеріалізму (механіцизм). Однак розвиток фізики показало нездатність цієї методології, так як описати магнітні, теплові та електричні явища за допомогою законів механіки, а також рух атомів і молекул таких фізичних явищ не представлялося можливим. В результаті в XIX столітті в фізиці настала криза, яка свідчив, що фізики було потрібно суттєва зміна поглядів на світ.
Проводячи оцінку механічної картини світу як один з етапів розвитку фізичної картини світу, потрібно мати на увазі, що з розвитком науки основні положення механічної картини світу не були просто вилучені. Розвиток науки лише відкрило відносний характер механічної картини світу. Неспроможною виявилася не сама механічна картина світу, а її вихідна філософська ідея - механіцизм. У надрах механічної картини світу вже складалися елементи нової - електромагнітної картини світу.
