2.1. Механика Ньютона и детерминизм Лапласа. Законы сохранения

Физика (с греч. «фюзис» – природа) – наука о формах материи, которые вхо­дят в состав сложных систем, о взаимодействиях этих форм материи и их движениях.

В иерархии естественных наук физика занимает пер­вую, базовую ступень.

В середине XVII в. астрономи­ческая революция закономерно перерастает в физическую революцию, которую успешно совершил И. Ньютон. Он создал теорию классичес­кой механики (ньютоновской механики), открыл и точно сформулировал основные законы динамики и универсальный закон всемирного тяготения.

Первый закон Ньютона: всякое тело (матери­альная точка или Вселенная) продолжает удерживать­ся в своем состоянии покоя или равномерного прямо­линейного движения, пока на него не действуют другие тела. Стремление тела сохранить состояние покоя или прямолинейного равномерного движения называется инер­цией. Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции. Из первого закона вытекает следствие о существова­нии системы отсчета, в которой наша система двигается с постоянной скоростью. Такая система называется инерциальной.

Второй закон Ньютона: ускорение, приобре­таемое телом (материальной точкой), пропорциональ­но вызывающей его силе, обратно пропорционально массе тела (материальной точки) и направлено по на­правлению действия силы.

а = F/т,

где F – равнодействующая всех сил, действующих на тело, т – его масса, а – ускорение, полученное телом под дей­ствием силы F.

Согласно второму закону, любое изменение естественного состояния покоя или рав­номерного прямолинейного движения имеет насильствен­ный характер.

С проявлением второго закона Ньютона мы встречаемся на каждом шагу, например, отталкивая от берега с одинаковой силой пустую и груженую лодку, мы будем наблюдать более быстрое движение первой.

Третий закон Ньютона: закон равенства действия и противодействия – действие всякого тела на другое тело порождает равное ему по величине и обрат­ное по направлению противодействие.

F₁ = –F_2­­

Например, когда мы приводим в движение любой предмет, мы всегда прикла­дываем усилие потому, что предмет как бы отталкивает нас.

Произведение массы тела на скорость его движения называют импульсом. В общем случае закон сохранения импульса: полный импульс замкнутой сис­темы остается постоянным во времени. Из закона следует, что нельзя вызвать движение одно­го тела не вызвав одновременно противоположно направ­ленного движения другого, взаимодействующего с первым, тела. Так, если из заряженной пушки, масса которой, произведен выстрел снарядом определенной массы, то согласно тре­тьему закону Ньютона, пушка и снаряд должны двигать­ся в разные стороны.

За­кон всемирного тяготения: 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:

F = G•т₁•m₂/r²,

где F – сила всемирного тяготения; G – гравитационная постоянная (6,67•10^–11 м³с²кг^–1; т₁, т₂ – взаимо­действующие массы; r – расстояние между ними.

Этот закон описывает не только движение тел на Земле, он справедлив и для объяснения движения тел в космосе.

Длительное формирование новой точки зрения на мир нас окружающий, приведшее к созданию гелиоцентрической системы, вместо геоцент­рической, классифицируют как вторую глобальную ес­тественнонаучную революцию в естествознании.

Весь мир по теории атомизма, включая человека, восприни­мался как совокупность мельчайших неделимых частиц-атомов и сформировалось представление о материи как ве­щественной дискретной субстанции. Ее составные части атомы (корпускулы) представлялись мельчайшими неде­лимыми частицами. Движение считалось основным свой­ством частиц. Согласно законам механи­ки, все тела обладают внутренним врожденным свойством двигаться равномерно и прямолинейно. Мерой этого свой­ства является масса.

Пространство существует и будет существовать всегда.

Время в этом пространстве су­ществует независимо от материи, оно одномерно – те­чет в одном направлении от прошлого к будущему, это лишь длительность процессов.

Сама Вселенная бесконеч­на в пространстве и времени и неизменна со дня ее сотво­рения. Жизни и разуму не отводится никакой качественной особенности.

При механистической картине окружающий нас мир, вся природа в целом понималась как гигант­ская механическая система, функционирующая по законам класси­ческой механики, в которой все последующие состоя­ния точно и однозначно определялись предыдущим со­стоянием, т.к. все механические процессы подчинялись жесткому детерминизму – закономерной, необходимой взаимосвязи, полной определенности. Случайность в этом случае целиком исключалась из явлений природы. Развитие физических знаний показало ошибочность подобной абсолютизации и ограниченность принципа де­терминизма.