- •Министерство образования и науки Республики Казахстан ргп пхв «Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева» Факультет___Механико-математический____
- •Учебно-методический комплекс дисциплины
- •Астана 2016 Содержание учебно-методического комплекса дисциплины (умкд)
- •2. Программа дисциплины (Syllabus)
- •Данные о дисциплине
- •Распределение часов по учебному плану
- •Пререквизиты и постреквизиты учебной дисциплины
- •Характеристика учебной дисциплины
- •7. Контроль и оценка результатов обучения
- •Учебно-методическая обеспеченности дисциплины
- •Знания, умения и навыки студентов оцениваются по следующей системе
- •8. Политика учебной дисциплины
- •3. Глоссарий по дисциплине
- •4. Тезисы лекций по темам учебной дисциплины и методические указания по изучению лекционного курса
- •1. Методология механики
- •2. Основные методологические принципы изучения истории механики
- •1. Предмет и задачи истории механики
- •2. Основные закономерности развития механики
- •3.Периодизация истории механики
- •1. Основные понятия методологии механического познания.
- •2. Социально исторические, культурные, производственно-технические предпосылки становления классической механики.
- •1. Основные достижения классической механики 17 века
- •2. Становление классической механики как фактор социокультурной динамики 16-17 вв.
- •Лекция 5. Механика и методология Архимеда
- •1. Архимед-физик (механик)
- •2. Центр тяжести
- •3. Закон рычага
- •4. Механическое открытие
- •5. Гидростатика
- •6. Определение удельного веса
- •7. Оптика
- •8. Влияние работ Архимеда на развитие механики
- •1. Движение - одна из основных проблем естествознания
- •2. Механика Галилея как основа механики Ньютона
- •3. Механика Ньютона
- •4. Ньютоновская методология исследований
- •Что мы понимаем под пространством?
- •Основные свойства пространства.
- •Проблемы в представлениях о пространстве.
- •4. Способы измерения времени.
- •5. Основные свойства времени.
- •6. Проблемы в представлениях о времени.
- •Лекция 8. Зарождение учения о движении
- •1. Созерцательный характер натурфилософии античности
- •2. Воззрения древних на механическое движение
- •Лекция 9Первые попытки введения количественных характеристик в учении о движении
- •1.Понятие «Импетуса» и диаграмма Орезма
- •2.Баллистическая задача в средние века
- •3. Ростки прогрессивных воззрений в натурфилософских трудах схоластов XIV—XV вв. И возникновение университетов в Европе
- •Лекция 10. Научная революция XVI—XVII вв. И создание фундамента классической механики
- •1.Общие замечания о научной революции
- •2. Предпосылки сближения механики с общественной практикой
- •3. Первые крупные достижения научной революции
- •Лекция 11. Борьба науки против догм схоластики
- •1. Научный переворот, провозглашенный Коперником
- •2.Законы Кеплера
- •3.Учение о движении в трудах Галилея
- •4.Учение о механическом движении у Декарта
- •1.Основные проблемы техники и естествознания XVII в.
- •2.Организация академий наук в Европе
- •3.Создание теории всемирного тяготения
- •4. Геометрическая статика Вариньона
- •5.Зарождение мировоззрения механистического материализма в XVII—XVIII вв.
- •1. Преобразование исполнительной машины введение парового двигателя
- •2.Запросы техники и естествознания, стимулирующие развитие механики
- •3.Организация научно-исследовательской работы в Европе (XVIII в.)
- •1. Развитие геометрической статики (д. Бернулли, Пуансо)
- •2. Разработка принципа виртуальных скоростей учеными XVIII и начала XIX в.
- •3. Дальнейшая разработка принципа виртуальных скоростей в трудах Остроградского и его школы
- •2.Принцип Даламбера и его предыстория
- •3.Общая формула динамики Лагранжа
- •1.Аналитическая динамика в XIX в.
- •2.Теория малых колебаний и устойчивость движения
- •3.Внешняя баллистика
- •4 Прикладная механика
- •5.Изучение упругих свойств материалов
- •6.Механика жидкости и газа
- •Тема 6. Механика и методология Ньютона (1 час).
- •Тема 7. Проблемы пространства и времени (1час).
- •Тема 8. Зарождение учения о движении (1 час).
- •Тема 9.Первые попытки введения количественных характеристик в учении о движении (1 час).
- •Тема 10. Научная революция XVI—XVII вв. И создание фундамента классической механики (1 час).
- •Тема 11. Борьба науки против догм схоластики (1 час).
- •Тема 12.Создание фундамента классической механики - завершающий этап научной революции.
- •Тема 13.Развитие статики твердого тела и механической системы в xviiIиначале XIX в.
- •Тема 14. Развитие аналитической динамики в XVIII и начале XIX в.
- •Тема 15. Краткий обзор основных механических дисциплин XIX и начала XX в.
4.Учение о механическом движении у Декарта
В развитии механистического мировоззрения, материалистического и прогрессивного на ранней стадии своего развития, значительную роль сыграли труды Рене Декарта (1596— 1650), выдающегося французского мыслителя, математика, физика и механика.
Философия Декарта дуалистична: он признавал независимое и самостоятельное существование материи и бога, однако вся деятельность бога, по Декарту, исчерпывается (в мире природы, материальных вещей) тем, что он создал материальный хаос, наделив его определенным и раз навсегда данным количеством движения. Декарт считал, что богу не потребовалось вносить в этот запутанный первозданный хаос никакой соразмерности и никакого порядка, ибо на основе законов движения материи и материальных частиц все тела природы, постепенно упорядочиваясь, смогли сами расположиться в таком виде, в каком наблюдает его человечество. Эту черту мышления Декарта — четкое отделение учения о природе от божественной воли—отмечали Маркс и Энгельс: «В своей физике Декарт наделил материю самостоятельной творческой силой и механическое движение рассматривал как проявление жизни материи. Он совершенно отделяет свою физику от своей метафизики. В границах его физики материя представляет собой единственную субстанцию, единственное основание бытия и познания».
Развивая взгляды Коперника, Рене Декарт Бруно, Галилея и многих других, Декарт вступает в борьбу против схоластической идеологии, провозглашая материальное единство мира. Декарт отождествляет пространство и материю, не оставляя место пустоте. В этом тезисе физика Декарта существенно отличается не только от физики Галилея, от воззрений Гассенди, но и от будущих воззрений Ньютона. Это расхождение непринципиально (как и ряд других тезисов, ставших предметом полемики ньютонианцев и картезианцев); гораздо существеннее было то общее, что позволяет причислять и Декарта и Ньютона к родоначальникам механицизма: критика схоластики, уверенность в материальном единстве мира и в механистической обусловленности всех явлений природы.
Главными догмами, узаконенными церковью и проповедовавшимися схоластикой, были тезис о сотворении мира в шесть дней, признание скрытых враждебных качеств вещей, признание неограяиченного произвола божьей воли в законах природы и в делах человеческих. Наиболее лаконичной формулой схоластики стало крылатое изречение Тертулиана: я верю, потому что нелепо. Там, где человек не мог понять сущности вещей, боялся сил природы, стихии, он выдвигал слепую веру в чудо, в божество.
Первым этапом познания в первой части трактата «Начала философии» Декарт провозглашал сомнение. Размышляя о каком бы то ни было явлении, нужно сначала усомниться во всем. Не должно быть никаких предвзятых суждений об этом явлении. Этот тезис был направлен против схоластики с ее грузом мертвых традиций. В этом вопросе Декарт солидарен с английским мыслителем Ф. Бэконом, боровшимся против ложных призрачных идей, предрассудков, мешающих познанию истины. Он называл их идолами схоластики.
Нужно усомниться во всем, призывал Декарт: палка, опущенная в воду, кажется нам изогнутой под углом. Наши чувства обманывают нас. Прямоугольная башня издали кажется круглой. Сон доставляет нам самые необычные видения, реальность которых мы опровергаем силой рассудка. Вращение Солнца вокруг Земли также оказалось лишь кажущимся. Наконец, сомнению подвергается даже факт существования самого мыслящего существа. Так появляется сомнение в реальном существовании окружающего нас мира.
На этом этапе познания критерием достоверного реального существования мыслящего субъекта являлся, по Декарту, один несомненный факт: я мыслю, следовательно, существую (Cogito ergo sum). В этой формуле — вершина рационализма Декарта, граничащего с идеализмом (мышление предшествует существованию мыслящего субъекта).
Признаваемая Декартом высшая, наиболее достоверная интуиция позволяет ему далее этап за этапом развернуть путь познания истины. Интуиция позволяет исследователю познать основной принцип, раскрывающий сущность явлений природы. По Декарту, интуиция — не вера, не шаткое свидетельство наших чувств, а понятие ясного и внимательного разума. Главным методом построения теории Декарт, в отличие от Ф. Бэкона, считал дедукцию: из основного принципа логически выводятся все частные свойства явления.
Роль опыта сводилась в теории дознания Декарта к роли контролера, к проверке правильности построенной теории. Кроме основного принципа, познанного силой разума, Декарт допускал еще введение дополнительных гипотез; их было много в его системе естественнонаучных воззрений. Картезианская натурфилософия изложена в трактате «Начала философии» (1644); содержание его первой части уже было кратко изложено. Материал, касающийся земной механики, изложен во второй части трактата, называющейся «О началах материальных вещей».
Ограничиваясь пространственными и телесными формами тел при изучении механического движения, Декарт пишет: «...природа материи, то есть тела, рассматриваемого вообще, состоит не в том, что оно — вещь твердая, весомая, окрашенная или каким- либо иным образом возбуждающая наши чувства, но лишь в том, что оно — субстанция, протяженная в длину, ширину и глубину».
Определяя материальное тело только как протяжение, отличая материальные тела только геометрическими характеристиками, Декарт пытался выдержать программу полной геометризации механики. Однако это ему не удалось. Позже он вводит качественное различие материи, заполняющей объем того или иного конкретного тела. Для этого он вводит (в третьей части трактата) три элемента видимого мира. Первый элемент состоит из мельчайших подвижных частиц, образующих Солнце и звезды. Второй элемент состоит из более крупных подвижных частиц, заполняющих мировое пространство наподобие жидкости (прообраз эфира). В этой среде как бы плавают планеты, состоящие из элемента третьего рода, наиболее крупных частиц, пространство между которыми заполнено элементом второго рода. Пустого пространства не существует, материя делима неограниченно.
Основной принцип, позволяющий раскрыть сущность явлений природы, — закон сохранения количества движения. Бог наделил определенным количеством движения отдельные части мира и сохраняет неизменным его суммарное количество.
Из основного принципа Декарт выводит «вторичные причины различных движений» или «законы природы» (три закона).
«Всякая вещь пребывает в том состоянии, в каком она находится, пока ничто его не изменит».
«Всякое движущееся тело стремится продолжать свое движение по прямой».
Первые два закона природы с современной точки зрения составляют закон инерции. Третий закон касается передачи количества движения от одного тела к другому при ударе. Точной количественной закономерности в нем не высказано. Далее следуют семь правил для расчета соударения тел в различных случаях соотношений их «величин» (масс) и скоростей. Четкости в этих правилах нет: некоторые из них верны для упругого удара, другие — для неупругого удара.
В рассмотрении различных частных случаев соударения тел Декарт эффективно использует закон сохранения суммарного количества движения (оперируя чаще всего арифметической суммой). Он считает, что при ударе двух тел одно из них может сообщить другому лишь столько движения, сколько само одновременно потеряет, или отнять у другого столько движения, сколько само приобретает при ударе.
Факт, что масса тела А вдвое больше массы тела В, у него выражается словами: А вдвое превосходит В. Обычно считают, что у Декарта количество движения пропорционально массе и скорости тела. Четкого определения этой величины у Декарта нет, как нет четкого понятия массы тела. Явление удара Декарт полагал в основу взаимодействия тел, не признавая взаимодействия тел на расстоянии.
Космогоническая гипотеза Декарта сводит существо мироздания к мировому вихрю второго элемента: центральный вихрь Солнца, индивидуальные вихри вокруг планет, Луны, спутников. Тяжесть объясняется в картезианской механике реакцией вихря планеты на вихрь Солнца. Приливы и отливы океана объясняются взаимодействием вихрей Земли и Луны. Законы Кеплера Декарт игнорировал.
В картезианской натурфилософии объяснялось все: теплота, свет, химические процессы вплоть до психологических, как гипноз, сновидения и пр. Причем объяснения носили механический характер. Там, где не хватало конкретных знаний о существе явления, картезианцы смело вводили гипотезы, подчас фантастические. Обилие гипотез дискредитировало учение Декарта.
Однако по своим устремлениям и методологическим установкам — найти всем явлениям механическое толкование — физика Декарта, одного из основателей механицизма, была прогрессивной, так как отвергала схоластику и теологию.
Лекция 12. Создание фундамента классической механики - завершающий этап научной революции.
План лекции
1.Основные проблемы техники и естествознания XVII в
Организация академий наук в Европе
Создание теории всемирного тяготения
Геометрическая статика Вариньона 5. Зарождение мировоззрения механистического материализма в XVII—XVIII вв.
