3.2.2 Развитие представлений о движении

Рассмотрим эволюцию представлений о движении поэтапно: 1 этап. Гераклит (VI век до н.э.) разработал концепцию непрерывного изменения, становления. В рамках этой концепции движение необратимо, невозможно вернуться в однажды пройденное состояние (у него возникает знаменитый образ реки, в которую нельзя войти дважды, поскольку в каждый момент она все новая). Аристотель (IV век до н.э.): - мир в целом приведен в движение перводвигателем (богом); - материи чуждо движение: сама по себе она может пребывать только в покое; она начинает движение лишь под действием внешних, независимых от нее, сил. Аристотель разделил движение на два типа: Естественные движения: а) в надлунном мире, где все вечно, совершенно и неизменно – естественное движение небесных тел (планет) – равномерное круговое (это движение от бога необъяснимо) б) в подлунном мире (где четыре элемента имеют свои естественные места: Земля в центре, над ней сфера воды, над которой сфера воздуха и над всем этим сфера огня) все тела имеют врожденное свойство стремиться к своему естественному месту (т.е. к покою). В рамках этой концепции: - «естественное» движение в земных условиях, где все имеет начало и конец, должно быть прямолинейным; - воздух из под воды стремиться вверх; огонь – вверх; камень – вниз и т.д.; - сила стремления тела к естественному месту пропорциональна его массе, т.е. тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Насильственные движения (на Земле): - источник «насильственного движения» тел это всегда внешняя причина, т.е. независимая от движущегося тела, контактная сила от другого тела; - примеры насильственного движения: движение телеги обусловлено, прилагаемой лошадью, силой; камень летит потому, что к нему приложил силу человек и т.п.

2 этап. Механистическая картина мира (механика Ньютона) – XVII - XIX века. В механике Ньютона тела рассматриваются как материальные точки, т.е. абстрактные тела нулевых размеров, наделенных массой реального тела. Движение в классической механике определяется тремя законами Ньютона: I закон Ньютона (закон инерции): если на тело (материальную точку) не действует сила, то оно либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно. Не подверженные внешнему воздействию, тела называются свободными. Первый закон фактически постулирует, что существуют системы отсчета, в которых свободное тело или покоится или движется прямолинейно и равномерно. Такие системы называются инерциальными системами отсчета. II закон Ньютона: ускорение движущегося тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально массе тела и направлено по прямой, по которой эта сила направлена, т.е. III закон Ньютона (закон действия и противодействия): силы взаимодействия двух тел (материальных точек) равны по величине, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки, т.е. . В механике Ньютона: - второй и третий законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета; - согласно второму закону Ньютона, масса тела есть мера его инертности; - движение – механическое перемещение тел может происходить со сколь угодно большой скоростью; - время – параметр движения; уравнения механики безразличны к знаку времени; - любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений (принцип суперпозиции). В механистической картине мира признавался только один вид движения – механическое перемещение в пространстве и времени. На основании этого считалось: - атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все, происходящие в мире, явления; - химические процессы – механические перемещения частиц, механическая форма движения; - живой организм – механизм, и все процессы, протекающие в организме, можно описать с помощью законов механики и т.п. Электромагнитная картина мира (XIX век). В этой картине мира движение – не только перемещение зарядов, но и изменение электромагнитного поля. Таким образом, взаимодействие заряженных частиц представляет собой электромагнитную форму движения. Изменение электромагнитного поля сопровождается распространением электромагнитных волн. Волновые процессы: - дифракция волн – огибание волнами препятствий; имеет место, если размеры препятствий порядка длины волны - интерференция волн – наложение волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других; возникает при воздействии двух и более волн одинаковой частоты в случае, если разность фаз постоянна во времени (т.е. волны когерентны).

3 этап. (XX век) Любое изменение материи называется движением. Так, например, движение – это возникновение и уничтожение тел, их рост и уменьшение, изменение качества, перемена мест. Соответственно существуют и различные виды движения материи: механическое, тепловое, полевое (электромагнитные волны), химическое, биологическое и т.п. Например: - превращение веществ – химическая форма движения; - обмен веществ, процессы, происходящие на клеточном уровне, наследственность, изменчивость – биологическая форма движения. Движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, описывается специальной теорией относительности. Движение мельчайших частиц подчиняется законам квантовой механики. Примеры: расположите представления о движении в порядке их возникновения.

Пример 1.

- атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все происходящие в мире явления (2); - материи чуждо движение само по себе: она может пребывать лишь в покое (1); - движение мельчайших частиц подчиняется закону квантовой механики (3). Пример 2.

- все движущееся движимо другими телами, а мир в целом приведен в движение перводвигателем (1); - химические процессы – механическое перемещение частиц, механическая форма движения (2); - превращение веществ – химическая форма движения материи, более сложная, чем механическая (3).