3. Физические концепции естествознания

   1. Механистическая картина мира

Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы свободно падающих тел, сформулировал принцип инерции и механический принцип относительности, а также – с именем Ньютона , создавшим систему классической механики.

1. Принцип относительности Галилея

Впервые принцип относительности был сформулирован Галилеем для механического движения. Для его понимания нам надо ввести понятие системы отсчета, или системы координат. Как известно, положение движущегося тела в каждый момент времени определяется по отношению к некоторому другому телу, которое называется системой отсчета. С этим телом связана соответствующая система координат, например, привычная нам, декартова система. На плоскости движение тела или материальной точки определяется двумя координатами: абсциссой x и ординатойy. В пространстве к этим координатам добавляется третья координатаz.

Среди отсчета особо выделяются инерциальные системы, которые находятся друг относительно друга в покое, либо в равномерном и прямолинейном движении. Особая роль инерциальных систем отсчета заключается в том, что для них выполняетсяпринцип относительности.

В формулировке Галилея принцип относительностиозначает, что во всех инерциальных системах отсчета законы классической механики имеют одинаковую форму, т.е. при переходе от одной инерциальной системы к другой уравнения механики не меняются. На языке математики это свойство называетсяинвариантностьюуравнений по отношению к преобразованию координат.

Галилей обратил внимание на то, что никакими механическими опытами, проведенными в данной инерциальной системе отсчета невозможно установить, покоится она или движется равномерно или прямолинейно. Инерционное движение можно заметить и определить, лишь не участвуя в этом движении, так как оно не воздействует на вещи, сами находящиеся в таком же движении. Поясняя это положение, Галилей приводит пример: “Уединитесь в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми Пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет капать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, поставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте, как мелкие летающие животные движутся во все стороны помещения, рыбы будут плавать безразлично во всех направлениях, все падающие капли попадут в подставленный сосуд Заставьте корабль двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно”

Опытным путем установлено, что инерциальной можно считать гелиоцентрическую систему отсчета, начало координат которой, находится в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд. Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, неинерциальная, однако, эффекты, обусловленные ее неинерциальностью, связанной с вращением вокруг собственной оси и вокруг Солнца, при решении многих задач пренебрежимо малы, и в этих случаях ее можно считать инерциальной.