Расцвет механической картины мира

Физические и астрономические открытия Исаака Ньютона. В 1687 году И. Ньютон (1643-1727) опубликовал “Математические на­чала натуральной философии”, которые содержали основные понятия и аксиоматику классической механики, в том числе: понятие массы, импульса, силы, ускорения, центростремительной силы. В “Началах” были сформулированы три закона движения (законы Ньютона) - закон инер­ции, закон пропорциональности силы и ускорения, закон действия и противодействия.

Тут же дан его закон всемирного тяготения, исходя из которого Ньютон объяснил движение небесных тел и создал теорию тяготения. Правда, на вопрос о природе тяготения он отвечал: ”гипотез я не из­мышляю”.

Открытие этого закона ознаменовало переход от кинематического описания Солнечной системы к динамическому объяснению явлений и окончательно утвердило победу учения Коперника. Он показал, что из закона всемирного тяготения вытекают три закона Кеплера; объяс­нил особенности движения Луны, явление прецессии; развил теорию фигуры Земли, отметив, что она должна быть сжата у полюсов, тео­рию приливов и отливов; рассмотрел проблему создания искусствен­ного спутника Земли.

Ньютоном также установлен закон сопротивления и основной за­кон внутреннего трения в жидкостях и газах, выведена формула для скорости распространения волн.

Ньютон создал космологическую теорию, в которой пространство и время считал абсолютными, ни от чего не зависящими. “Мир, скон­струированный Ньютоном, привычен и странен. Абсолютно пустое пространство. Оно не имеет границ и подчиняется евклидовой геомет­рии. Здесь вечно кружатся светила, послушные закону Всемирного тя­готения. Что-то вроде пус­того ящика без стенок... Время у Ньютона абсолютно... Ход времени равномерен и синхронен во всех точках пространства и ни от чего не зависит. Часы идут абсолютно одина­ково во всех уголках Вселенной”.¹

С таким пониманием пространства и времени тесно связана идея дальнодействия - мгновенной передачи действия от одного тела к дру­гому на расстояние через пустое пространство без помощи материи.

В оптике И. Ньютон открыл явление дисперсии, сконструировал телескоп-рефлектор оригинальной системы, исследовал интерферен­цию и дифракцию света, открыл хроматическую аберрацию, так назы­ваемые кольца Ньютона, установил закономерности в их размещении, высказал мысль о периодичности светового процесса. Свет считал по­током корпускул.

Научное творчество Ньютона сыграло исключительно важную роль в истории развития физики и науки в целом. А. Эйнштейн отме­чал, что Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элемен­тарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе и оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на все мировоззрение в целом .

Основные принципы механической картины мира. На основе механики Нютона в естествознании возникла механическая картина мира. Она характеризуется следующими чертами:

1. Все явления в мире (в том числе жизнь человека и общества) можно объяснить законами классической (ньютоновской) механики.

2. Все объекты в мире имеют единую субстанцию – атомы, неделимые мельчайшие частицы вещества.

3. Все атомы и тела, состоящие из них, подчиняются законам механики. Это относится как к неживой, так и к живой природе – к микромиру, макромиру и мегамиру.

4. Пространство и время субстанциональны, то есть существуют независимо от материи и имеют абсолютные, неизменные свойства.

5. Пространство и время не находятся в связи друг с другом.

6. Природа стационарна, не развивается.

7. В природе нет случайных явлений, господствует жесткая, однозначная связь между явлениями – принцип механического детерминизма.

8. Взаимодействие между телами происходит мгновенно, независимо от расстояния, без посредника – принцип дальнодействия.

Таким образом, согласно механической картине мира казалось возможным свести все многообразие явлений природы к механическим. При этом движение понималось не как любое изменение вообще, а лишь как механическое перемещение в пространстве, являющееся результатом внешнего воздействия. Эта концепция отрицает внутренние источники развития, их качественное изменение, скачкообразность развития от низшего к высшему, от простого к сложному.

Последующее развитие науки показало ошибочность механической картины мира.

Дальнейшее развитие идеи атомизма. В конце XVIII - на­чале XIX ве­ков дальнейшее развитие получили идеи атомизма. Веду­щую роль в этих исследованиях сыграли исследования Ломоносова, Лавуазье, Дальтона, Берцелиуса.

М.В. Ломоносов (1711-1765) - великий русский ученый. Сосредо­точил свои исследования на актуальных проблемах своего времени. Экспериментально доказал закон сохранения вещества. В 1756 году, выполнив классический опыт, показал, что в запаянном сосуде при на­гревании без доступа воздуха вес металла не увеличивается и при этом общая масса сосуда остается неизменной.

Представлял природу как единое целое, где все взаимосвязано. Все процессы в природе происходят так, что изменения в одном месте обязательно связаны с изменением в другом. При этом ничто не исче­зает бесследно и не возникает из ничего (закон сохранения материи и движения).

По Ломоносову, окружающий мир состоит из весомой материи и эфира. Все тела состоят из “корпускул” (молекул), содержащих неко­торое количество “элементов” (атомов). Между атомами и молеку­лами он проводил четкую границу, близко подошел к идее молекуляр­ного строения химического соединения.

А.Л. Лавуазье (1743 - 1794) - французский химик, один из основа­телей химии. Создал хорошо оборудованную лабораторию, в которой проводил различные исследования. Доказал сложный состав воздуха и впервые правильно объяснил явление горения, развив основные поло­жения кислородной теории. Разработал новую химическую номенкла­туру, которая впоследствии стала общепризнанной.

Д. Дальтон (1766-1844) - английский химик и физик. На основе атомистических представлений открыл закон парциальных давлений газов; установил, что атомы одного и того же элемента имеют одина­ковые свойства; ввел понятие атомного веса и составил первую таб­лицу атомных весов элементов; предложил обозначения для атомов химических элементов, но они не получили распространения.

Й.Я. Берцелиус (1779 -1848) - шведский химик. Вычислил атомные веса большого количества химических элементов (положив в основу атомный вес кислорода, равный 16), опубликовал таблицу атомных весов 41 химического элемента, ввел обозначения элементов (химическую символику), используемые и в настоящее время. Открыл явление изоморфизма и ряд химических элементов (Се, Se, Si, Zr). Дал до­казательства закона кратных отношений. Признавал реальность су­ще­ствования атомов.

Все вышеуказанные исследования вписывались в механическую картину мира и не вызывали противоречий. Тем не менее, дальнейшее развитие науки показало ее неполноту и вызвало ряд противоречий, приведших в дальнейшем к распаду МКМ.