Создание классической механики и экспериментального естествознания

Становление классической механики

Величайшим достижением естествознания 17 века является становление основ классической механики, которая является первой фундаментальной естественнонаучной теорией.

Классическая механика в течение трех веков являлась единственным теоретическим основанием познания природы и основой механистической картины мира.

Классическая механика до сих пор играет большую роль в развитии естествознания. Она дает объяснение большому количеству физических процессов и явлений как в земных, так и в внеземных условиях. Классическая механика является основой многих достижений техники на протяжении длительного периода времени. основная часть методов научных исследований в разных областях естествознания формировались на фундаменте неклассической механики. таким образом, она определяла мышление и мировоззрение.

Основу классической механики составляет концепция Ньютона. Согласно этой концепции, характеристиками физической реальности являются понятия времени, пространства, материальной точки силы. Физическими событиями в концепции Ньютона является движение материальных точек в пространстве, которое управляется постоянно действующими законами. Материальная точка является единственным способом представления реальности, так как реальное имеет способность к изменению.

Важным инструментом познания природы в современной науке является ньютоновская теория тяготения. С помощью этой теории с максимальной точность описывается движение естественных и искусственных тел в Солнечной системе, в галактиках и звездных системах. При помощи этой теории определяются массы тел и т.д. Разработка молекулярно-кинетической теории вещества, которая позволила понять тепловые процессы, является примером грандиозного успеха механистического представления физических процессов.

Теория тяготения Ньютона не была бы создана без математических достижений ученого. В своей работе «Метод флюксий и бесконечных рядов с приложением его к геометрии кривых» Ньютон описывает предложенный им способ расчета механических движений, основанный на бесконечно малых приращениях величин. Этот метод вместе с методом Г. Лейбница является основой дифференциального и интегрального исчислений.

Для становления классической механики важное значение имело изучение свободного падения тел итальянским ученым Галилео Галилеем. Он установил, что зависимости скорости свободного падения тел от массы нет, а пройденный путь пропорционален квадрату времени падения.

Создание классической механики Ньютона

Выдающийся английский механик, физик, математик, астроном Исаак Ньютон определил основные законы классической механики. Кроме этого, он открыл закон всемирного тяготения, а также закон разложения света. Однако продолжение дела Галилея по созданию классической механики считается главным достижением Ньютона.

в 1667 году Ньютоном были сформулированы три закона динамики, который составляют основной раздел механики. В классической механике законы Ньютона играют основополагающую роль. Являясь результатом громадного человеческого опыта. Законы Ньютона рассматриваются, как правило, в виде системы взаимосвязанных законов.

Первым законом классической механики Ньютона является принцип инерции, который впервые был сформулирован еще Галилеем. Согласно этому принципу, тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до того момента, пока под влиянием каких-то сил не будет вынуждено его изменить. Суть второго закона классической механики заключается в подтверждении того факта, что ускорение, приобретаемое телом, является прямо пропорциональным этой действующей силе и обратно пропорциональным массе тела.

Третий закон Ньютона называется законом равенства действия и противодействия. Согласно этому закону, действия двух тел являются равными по величине и направлены в противоположные стороны.

Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, дополняет эту систему законов движения. Согласно этому закону, все тела испытывают взаимное притяжение, которое прямо пропорционально их массе и обратно пропорциональным квадрату расстояния между ними.

Ни одно из научных открытий, сделанных ранее, не смогло оказать такое большое влияние на развитие естествознания, как открытие Ньютоном закона всемирного тяготения. Этому закону природу подчинялось все, и малое и большое, и небесное и земное. Закон всемирного тяготения является основанием для создания небесной механики.

Заслуга Ньютона, по мнению многих ученых, заключается в том, он изучил самое существенное и создал единую картину мира. По мнению японского физика Х. Юкавы, Ньютону принадлежит заслуга построения теории Солнечной системы, которая воссоздана в рамках классической механики.

Становление экспериментального естествознания

В 1867 году был опубликован главный труд Ньютона под названием «Математические начала натуральной философии», который стал основой современной классической физики. В этой грандиозной работе Ньютон предложил программу, которая стала популярной и ведущей за пределами Англии. Эта научная программа получила название экспериментальной философии. Этим самым Ньютон подчеркнул важное значение эксперимента и опыта в процессе изучения природы.

Существует два метода экспериментального познания природы:

• аналитический, при котором происходит прогнозирование опыта при помощи средств математики, абстракций и идеализации
• синтетически-дедуктивный, когда на основе качественных соотношений вырабатываются теоретические схемы.

Научный метод, предложенный Ньютоном, ставил цель противопоставления естественнонаучного знания вымыслам и умозрительным способам познания. Метод принципов Ньютона предполагает:

• проведение эксперимента, наблюдения
• понять закономерности, управляющие разными процессами
• осуществить выражение этих принципов математическим языком
• при помощи дедуктивного развертывания построить теоретическую систему
• использовать полученные знания на практике.