Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Законы Ньютона – фундамент механистической картины мира




Лекция 1

Научная картина мира. Окружающий нас мир существует объективно и дан человеку в ощущениях. Но не все, что существует, может быть ощущаемо человеком! Тем не менее, человек может обнаружить наличие этого субъективно «неощущаемого», используя, в частности, науку. Человек старается описать обнаруженное языком, понятным другим людям, чтобы передавать своё знание. Таким образом, наука, пытаясь познать мир, решает двуединую задачу:

- познать мир наиболее полно;

- знания описать наиболее просто.

В результате наука создает третий мир (в дополнение к реальному и субъективному) – «мир науки» – где каждому явлению отводится своё место и оно описывается, по возможности, полно и просто.

Научный метод познания. В настоящее время процесс познания описывается следующей последовательностью: наблюдение явления – анализ его – выдвижение гипотезы, объясняющей явление – экспериментальная проверка гипотезы. Если гипотеза подтверждается экспериментом, то на её основе разрабатывается теория. Если эксперимент не подтвердил справедливость предложенного объяснения, то необходимо вновь вернуться к наблюдениям и анализу явления, чтобы предложить новую гипотезу. Созданная теория не только объясняет наблюдаемые явления, с её помощью можно вскрывать новые эффекты и обнаруживать новые взаимосвязи между явлениями природы. Однако теория не бывает вечной, со временем выясняется, что какие-то факты она не может объяснить, и возникает необходимость разработки новой теории, опираясь на ту же последовательность действий.

Выработку указанной процедуры научного метода познания, основанной на экспериментальной проверке правильности гипотез, связывают с именем английского философа и естествоиспытателя Роджера Бэкона (1214–1294). Одними из наиболее ярких фигур, внесших вклад в становление экспериментального подхода в научном познании, являются Жан Буридан (1295–1358), Леонардо да Винчи (1452–1519), Галилео Галилей (1564–1642), Исаак Ньютон (1642–1727).

Проблема движения в механике. Издавна было известно, что для приведения тела в движение необходимо на него подействовать силой. Однако, почему после начала движения тело в одних случаях через некоторое время останавливается, а в других – продолжает двигаться?

Аристотель (384–322 г. до РХ) отвечал на этот вопрос так: «Движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекращает действие». Этот взгляд считался в науке справедливым около 1500 лет. Однако средневековые мыслители в своих работах постепенно пришли к выводу, который сформулировал Г. Галилей: «Действие силы вызывает изменение скорости тела. Если сила не действует, тело покоится или движется с постоянной скоростью». Это высказывание известно как принцип инерции. Это заключение, правильно решившее проблему движения, позволило позже И. Ньютону совершить колоссальный рывок в развитии механики и естествознания в целом.

Принцип относительности. Другим важным достижением средневековой науки явилось открытие явления относительности механического движения. В формулировке Г. Галилея он звучит следующим образом: «Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе координат, движущейся относительно ее равномерно и прямолинейно».

Законы механики. Все мы знаем три закона механики и связываем их с именем И. Ньютона. В первом законе (Существуют такие системы отсчёта (инерциальные), относительно которых любая материальная точка при отсутствии (или полной компенсации) внешних воздействий сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения) И. Ньютон фактически объединил принципы инерции и относительности.

Во втором законе (В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе,
F = m a) И. Ньютон объяснил, к чему приводит действие силы.

В третьем законе механики показано, как взаимодействуют тела между собой.

Эти законы и сейчас позволяют верно решать прикладные задачи механики. Эти законы И. Ньютон и его последователи применили, как это будет показано ниже, и к другим областям науки – астрономии, гидравлике, акустике, оптике, электричеству и т.д. Таким образом, краткая формулировка вклада И. Ньютона в науку может звучать так: опираясь на эксперимент как критерий научной истинности, он сформулировал три закона механики и обеспечил создание единой картины физического мира (т.е. окружающего нас мира, который описывается едиными, одинаковыми законами).

Причинность и закономерность в механике. Законы механики позволяют, зная координаты и скорость тела в начальный момент времени и действующие на него силы (это – причина), определить местоположение тела в любой другой момент времени (следствие). Верно и обратное. То есть никакой неопределённости в поведении тела не существует, учёный или инженер всегда может определить, что было с телом в прошлом сколь угодно давно или решить задачу механики с любой степенью точности на любую перспективу в будущее.

Основные понятия и принципы механики. Разрабатывая законы механики, И. Ньютон опирался на следующие представления о том, как устроен мир:

Ø тела состоят из атомов и пустоты между ними;

Ø атомы взаимодействуют между собой с силами притяжения и отталкивания (подобно III закону Ньютона);

Ø эксперимент – критерий истинности утверждения;

Ø масса является субстанцией (ее нельзя сотворить или уничтожить);

Ø справедливы следующие принципы: причинности, непрерывности, инерции, относительности.

Единый подход к описанию физического мира. Добившись успеха в описании явлений механики, И. Ньютон попробовал распространить приведенные выше основные понятия на другие области физического мира. Основанием для этого являлось убеждение И. Ньютона в том, что если мир создан одним, единым Творцом, то Он использовал одни законы в разных областях созданного им мира, то есть мир также един. Значит законы механики можно применить и в других областях физики

Законы небесной механики. Первой областью знаний, в которой И. Ньютон использовал механистический подход, стала астрономия. В 1687 году он публикует свои результаты, где приводит формулу закона Всемирного тяготения (F=G·M·m / R 2, которую можно представить в виде, аналогичном второму закону механики – F =m g), а также даёт строгий вывод законов Иоганна Кеплера (1571–1630), рассчитывает массы Солнца и планет, обосновывает экваториальное «выпучивание» Земли, по отклонению формы планет от сферы («выпучивание») определяет периоды их вращения вокруг своих осей, объясняет приливы и отливы.

Успехи механистического подхода. При объяснении физических явлений в других областях знаний также удалось достигнуть впечатляющих успехов на основе механистического подхода. Так, например, в акустике, опираясь на представление об атомарном устройстве мира, было установлено, что температура газа определяется скоростью частиц, выведены газовые законы, рассчитано число Авогадро.

Энергия – вторая субстанция физики. Немецкий физик Юлиус Роберт фон Майер (1814–1878) указал на эквивалентность затрачиваемой работы и производимого тепла (1842). Почти одновременно с ним в Англии Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) установил механический эквивалент тепла (@4.2 Дж/кал) и тем самым экспериментально доказал закон сохранения и превращения энергии. Так была научно доказана невозможность создания «вечного двигателя».

Подводя итог, следует отметить, что в течение XVII–XVIII веков наука на основе взгляда на окружающий нас мир как единую сущность – с точки зрения единства (однотипности) законов, описывающих различные физические явления – совершила рывок, непостижимый для предыдущих эпох. Он был достигнут, опираясь на механистический фундамент (т.е. на законы и принципы механики), которые заключаются в следующем.

Мир устроен на единых законах; все физические объекты имеют атомарное строение; атомы взаимодействуют между собой с силами притяжения и отталкивания (подобно III закону Ньютона); эксперимент – критерий истинности утверждения; масса и энергия – субстанции; справедливы принципы причинности, непрерывности, инерции, относительности. Физический мир представляется огромным механизмом ипроисходит «математизация» науки (наука сначала отвечает на вопрос «как?», а лишь потом «почему?»). Это удобно для использования результатов науки в технике.

Механистическая наука дает однозначный ответ, каким будет результат того или иного воздействия на объект (детерминизм). Механистическая наука считает, что мир является механизмом. К чему это приводит в философии?

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 781; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.016 сек.