Методология Исаака Ньютона

Информация - Биология

Другие материалы по предмету Биология

змеряется время), медленны ли или их совсем нет… Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего.

Следует, однако, отметить, что, создав стройную научную теорию, И. Ньютон допускал возможность божественного первотолчка. Ведь представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке, часовщиком в которой был Бог, преобладало в XVII - XVIII вв..

В конце XVII в. произошла также революция в математике. И. Ньютон и Г. Лейбниц независимо друг от друга разработали принципы интегрального и дифференциального исчисления.

Ньютон разработал математический анализ. Он создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления, благодаря этому ему удалось точно сформулировать законы динамики и закон всемирного тяготения, согласно которому все тела, независимо от их свойств и от свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное притяжение, прямо пропорциональное их массам и обратно пропорциональное квадрату расстояния между ними.

Дифференциальное исчисление дало возможность математически описывать не только устойчивые состояния тел, но и текущие процессы, не только покой, но и движение. Эти исследования стали основой математического анализа и математической базой всего современного естествознания.

Итак, изучение природы должно было начаться с установления законов такой простейшей формы движения материи, какой являются механические процессы. Занявшись экспериментальным исследованием свободно падающих тел, выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей сформулировал управляющие ими законы и заложил основы механики, которую превратил в научную дисциплину знаменитый английский ученый Исаак Ньютон.

 

Законы механики, сформулированные Ньютоном

 

Фундаментальные физические теории (законы) представляют собой совокупность наиболее существенных знаний о физических закономерностях. Эти знания не являются исчерпывающими, но на сегодняшний день они наиболее полно отражают физические процессы в природе. В свою очередь, на основе тех или иных фундаментальных теорий формулируются частные физические законы.

Ученые-науковеды едины во мнении, что основу любой физической теории составляют три элемента, основным из которых является совокупность физических величин, с помощью которых описываются объекты данной теории. В механике Ньютона это координаты, импульсы, энергия, силы.

Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения. Механистическая картина мира напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми абсолютно точно. В таком мире нет места случайности. В нем возможен демон Лапласа - существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое.

Непосредственно законы механики, сформулированные Ньютоном, относятся к физическому телу, размерами которого можно пренебречь, материальной точке. Но любое тело макроскопических размеров всегда можно рассматривать как совокупность материальных точек и, следовательно, достаточно точно описать его движения.

Поэтому в современной физике под классической механикой понимают механику материальной точки или системы материальных точек и механику абсолютно твердого тела.

Основания механики Ньютона составляют три закона и два положения относительно природы пространства и времени.

Первый закон Ньютона. Материальная точка в отсутствие действия на нее сил или при взаимном уравновешивании последних находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Второй закон Ньютона. Скорость изменения импульса р материальной точки равна действующей на нее силе F, т.е.

 

= F, или = F, или а = ,

 

где m, v, a, t являются символьными обозначениями соответственно массы, вектора скорости, вектора ускорения и времени.

Третий закон Ньютона. Две материальные точки действуют друг на друга с силами F1 и F2, которые численно равны и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки: F1 = F2.

Три закона Ньютона предполагают определенную природу пространственных и временных промежутков. Выполняются они не во всех, а лишь в так называемых инерциальных системах отсчета.

Отметим, что законы ньютоновской классической механики являются обратимыми. Это своим следствием имеет тот факт, что в классической динамической системе всегда можно, варьируя начальные условия, привести систему в определенное, нужное, заранее выбранное состояние.

Для расчета движения должна быть известна зависимость взаимодействия между частицами от их координат и от скоростей. Тогда по заданным значениям координат и импульсов всех частиц системы в начальный момент времени второй закон Ньютона позволяет однозначно определить координаты и импульсы в любой последующий момент времени. Это позволяет утверждать, что координаты и импульсы частиц системы полностью определяют ее состояние в механике. Любая механическая величина, представляющая для нас интерес (энергия, момент импульса и т.д.), выражается через координаты и импульс.

Таким образом, определяются все три элемента фундаментальной теории, какой является классическая механика.

 

 

Заключение

 

Исаак Ньютон доказал сущест