3.5. В чём состоит заслуга и. Ньютона в эволюции естественных наук?
И. Ньютон (1643–1727 гг.) в своём труде «Математические начала натуральной философии» (1687 г.) заложил основы классической физики:
Существует абсолютное пространство, которое однородно, изотропно и имеет бесконечную протяженность.
Существует абсолютное (истинное и математическое) время. Время бесконечно и имеет одно измерение.
Основу методологии И. Ньютона составляют индуктивный метод и установка на экспериментальное определение количественных отношений между явлениями действительности. В основе механики Ньютона лежат три закона:
1. ЗАКОН ИНЕРЦИИ: всякое тело, на которое не действует внешняя сила, сохраняет по инерции состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
2. ЗАКОН ДВИЖЕНИЯ:
F= mи a,
где: F – внешняя сила, a – ускорение, mи – инерциальная масса.
3. ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ И ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ: всякому действию соответствует равное по величине и противоположно направленное противодействие.
Логическим продолжением стала формулировка закона всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между двумя телами массы m1 и m2, разделёнными расстоянием R составляет:
,
где G – гравитационная постоянная (см. Приложение 3).
Знак минус означает, что сила, действующая на тело, всегда противоположна по направлению радиус-вектору, направленному на тело. То есть, гравитационное взаимодействие приводит к притяжению любых тел. Оно является одним из четырёх фундаментальных взаимодействий, с помощью которых материальный мир описывается современной физикой (см. п. 4.4).
Гравитационное взаимодействие играет ведущую роль на уровне объектов мегамира (галактик, звёздных систем, планет) и крайне малую – на уровне объектов микромира (элементарных частиц).
3.6. Что такое «новейшая революция» в естествознании?
Большинство открытий, на которых базируется современная научная картина мира, было сделано в XIX–ХХ в.в. В значительной степени механистическую картину мира дополнила электромагнитная теория Дж. Максвелла. Классическая наука принимала, что существуют качественно разные формы движения материи. Впервые появилось понятие о физическом поле.
При этом электромагнитная концепция Дж. Максвелла, как и классическая механика И. Ньютона, придерживалась детерминистских позиций: зная причину явления, можно точно и однозначно рассчитать его последствия.
На пороге XIX–ХХ в.в. было совершено много важных открытий, в том числе:
формулировка периодического закона в химии (Д.И. Менделеев – п. 5.6);
открытие рентгеновского излучения (К. Рентген);
открытие радиоактивности (А. Беккерель, П. и М. Кюри);
установление строения атома – п. 5.1;
становление квантовой механики;
формулировка принципов относительности (А. Эйнштейн) и дополнительности (Н. Бор) – п. 6.2.
В новейшей революции естествознания условно выделяются три этапа:
1. В конце XIX века происходит ряд важных открытий – главным образом в физике, химии и биологии. В 1913-1921 гг. на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома в соответствии с Периодической системой Д.И. Менделеева. Это сопровождается нарушением прежних представлений о строении материи, её свойствах, формах движения, о пространстве и времени.
2. Середина 20-х г.г. XX века связана с появлением квантовой механики и её сочетанием со специальной теорией относительности (СТО) А. Эйнштейна в общую квантово-релятивистскую концепцию. Продолжается коренная ломка старых понятий, связанных с классической (ньютоновской) картиной мира.
3. Начало овладения атомной энергией в результате открытия деления ядра (1930 г.). Последующие исследования позволили подойти к изобретению электронно-вычислительных машин и зарождению кибернетики. Теперь в естествознании наряду с физикой лидируют биология, химия, а также смежные науки – космонавтика, кибернетика, информатика. В частности, развитие технологий изучения объектов микромира привело к появлению таких направлений, как молекулярная биология и молекулярная генетика.