|
|
ОглавлениеГлава 2. Естественнонаучная картина мира Глава 3. Механика и механистическая картина мира Глава 4. Электромагнитная концепция мира Глава 5. Концепция относительности пространства–времени Глава 6. Термодинамика и концепция необратимости Глава 7. Концепция дискретности и квантовая механика Глава 8. Концепция атомизма и элементарные частицы Глава 9. Концепция детерминизма и стохастические законы Глава 10. Концепция космической эволюции и Вселенная Глава 11. Концептуальные уровни в познании веществ и химических систем Глава 12. Концепция геологических процессов и геосферных оболочек на Земле Глава 13. Концепция уровней биологических структур и организация живых систем Глава 14. Концепция биосферы и экология Глава 15. Концепция биологической и глобальной эволюции Глава 16. Концепция человека в естествознании Глава 17. Синергетика и концепция самоорганизации Глава 18. Концепция системного метода исследования Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 3. МЕХАНИКА И МЕХАНИСТИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРАМеханистическая картина мира возникла на основе достижений механики как науки, изучающей механические процессы и движения. Такая картина рисует природу в виде грандиозной механической системы, подчиняющейся строго определенным, или детерминистическим законам. Подобного рода законы впервые были выявлены при изучении движения простейших систем, например различных транспортных средств на земле или движения планет на небе. Законы движения таких земных и небесных тел изучаются в механике, которая исследует изменение положения тел в пространстве с течением времени под действием внешних сил. При этом механика отвлекается от изучения внутренних процессов, которые происходят в телах при движении. Такой чисто механический подход вполне допустим в определенных условиях, но он оказывается явно ошибочным, когда его начинают использовать там, где он неприменим. Поэтому необходимо четко различать возможности и границы применения механических законов. Всякая попытка их применения к таким процессам, где речь идет о внутренней природе процессов и структур, например, в живой природе или социальных процессах, приводит к характерной ошибке, известной под называнием механицизма. Сторонники этого направления пытаются применить законы, справедливые в механике, т. е. там, где изучается простое перемещение тел в пространстве с течением времени, к явлениям и процессам более сложного характера. С другой стороны, ошибки подобного рода не могут стать основанием для недооценки, а тем более игнорирования механики как особой науки, доказавшей свою плодотворность при исследовании и использовании своих законов и методов в тех конкретных условиях, где они применимы. Основные законы механики впервые были сформулированы И. Ньютоном и составили фундамент всей классической физики. Главной формой движения материи в этой физике признается вещество, состоящее из материальных частиц. Система таких частиц и образует физическое тело. Поскольку важнейшей характеристикой вещества в механике служит масса, то именно она фигурирует в основном законе механики. Хотя в окончательном виде классическая механика была создана Исааком Ньютоном, но почву для дальнейшей его разработки подготовили Галилей и Кеплер. 3.1. ГАЛИЛЕЙ И КЕПЛЕР – НАУЧНЫЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ НЬЮТОНАС именем Галилея справедливо связывают открытие закона движения свободно падающих тел, формулировку понятия об инерциальном движении и установление принципа относительности в механике. Но главная его заслуга состоит в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод исследования вместе с измерением изучаемых величин и математической обработкой результатов измерений. Поэтому его подход к изучению природы принципиально отличается от ранее практиковавшегося натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений и процессов вместо наблюдений и измерений придумывались чисто умозрительные приемы и схемы. Как показывает само ее название, натурфилософия представляет собой попытку использовать априорные, или независимо от опыта придуманные философские принципы для объяснения конкретных явлений природы. Такие попытки неоднократно предпринимались, начиная с античной эпохи, когда недостаток конкретных результатов стремились компенсировать общими, не имеющими отношения к делу философскими рассуждениями. Хотя при этом иногда высказывались гениальные догадки, вроде атомного строения материи, но в целом они тормозили процесс конкретного исследования природы. В этом можно убедиться, сравнивая, например, взгляды на движение античного философа Аристотеля и итальянского ученого Галилея. Исходя из априорной философской идеи, Аристотель считал идеальным и совершенным движение по кругу, в то время как Галилей, опираясь на наблюдения и мысленный эксперимент, таким движением считал движение по прямой. По его мнению, тело, на которое не действуют никакие внешние силы, будет бесконечно двигаться по прямой линии. Такое представление, конечно, представляет абстракцию и идеализацию, поскольку в реальном опыте нельзя исключить действия всех внешних сил. Но эта абстракция разумная, плодотворная, ибо она мысленно продолжает тот путь рассуждений, когда мы мысленно отвлекается, шаг за шагом от воздействия разного рода сил, влияющих на движение тел (сил трения, сопротивления воздуха и т. п.). В пределе можно допустить, что при отсутствии любых внешних сил, тело будет двигаться прямолинейно и равномерно бесконечно. Именно переход к предельному состоянию при экспериментальном изучении позволил Галилею открыть закон свободного падения тел и ввести понятие инерциального движения, которое вошло в качестве первого закона в механику Ньютона. Принципиальное отличие нового метода исследования природы Галилея от натурфилософского способа состояло, поэтому в том, что в нем предположения и гипотезы проверялись экспериментом. С философской точки зрения эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. Но чтобы получить на него определенный ответ, необходимо сформулировать его так, чтобы природа ответила на него вполне определенно и однозначно. Отсюда становится ясным, что экспериментальный метод представляет собой активное взаимодействие исследователя с природой, а не просто пассивное наблюдение явлений. Для этого необходимо было так построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, мешающих наблюдать явление в «чистом виде». В свою очередь, гипотеза должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее следствий, причем желательно в количественной форме. Именно в этих целях начиная с Галилея стали использовать гипотезы, представленные в математической форме. Таким образом, новое естествознание, возникшее в XVII в., в отличие от натурфилософских догадок и умозрений античности и средних веков стало развиваться в тесном взаимодействии гипотезы и эксперимента, теории и опыта, когда выводы из гипотез и теорий стали систематически проверяться посредством эксперимента. Именно таким путем Галилею удалось, например, доказать, что путь свободно падающего тел пропорционален не скорости, как думал Аристотель, а его ускорению, т. е. приращению скорости. Новый крупный шаг в развитии естествознания ознаменовался также открытием законов движения планет. Если Галилей занимался изучением движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер осмелился вторгнуться в область, которая раньше считалась запретной для науки. Для своего анализа он воспользовался тщательными наблюдениями движения планеты Марс, которые много лет вел датский астроном Тихо Браге. Первым делом он занялся определением формы кривой, или орбиты, по которой движутся планеты. Чтобы согласовать результаты наблюдений с теорией, Кеплер пришел к выводу, что такой орбитой служит не окружность, как думали раньше, а эллипс. Затем он установил количественные закономерности, характеризующие зависимости между величинами, описывающими движения планет по эллипсу. Открытие Кеплером законов движения планет имело неоценимое значение для развития естествознания. Оно, во-первых, показало, что между движением земных и небесных тел не существует непроходимой пропасти, во-вторых, те и другие законы имеют объективный характер, в-третьих, все они находят свое обоснование в принципах и законах классической механики. 3.2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ НЬЮТОНАВ своем исследовании проблем механики Ньютон, как отмечено выше, опирался, прежде всего, на открытый Галилеем принцип инерции и закон свободного падения тел. Согласно принципу инерции, всякое тело, на которое не действуют никакие внешние силы, будет двигаться прямолинейно и равномерно. Однако такое утверждение представляет собой абстракцию, поскольку в реальной действительности нельзя полностью освободиться от действия всех внешних сил. Самым знакомым примером таких внешних сил в природе являются силы тяготения, частным примером действия которых служит свободное падение тел вблизи земной поверхности. Галилей установил для них особый закон, согласно которому путь падающего тела пропорционален его ускорению. Этот закон является, по сути дела, частным случаем равноускоренного движения под воздействием силы тяжести. Поэтому Ньютон поставил своей целью найти общий закон движения тел, на которые действуют любые силы и, траектории которых могут быть самыми различными, а не только прямолинейными. Зная, что движение тела зависит от приложенной силы, а сила придает телу ускорение, необходимо было найти математический метод для определения ускорения. Поэтому становление классической механики происходило по двум основным направлениям. Во-первых, обобщения полученных ранее результатов и прежде всего закона свободного падения тел Галилея и законов движения планет Кеплера. Во-вторых, разработки математических методов описания процесса механического движения и количественного определения понятий скорости, ускорения, количества движения, пройденного пути и других величин. Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Рузавин Г.И.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
