Можно также назвать также одного гениального
advertisement
Содержание Введение ............................................................................................................... 3 Детство Ньютона ................................................................................................. 6 Расцвет творчества Ньютона ............................................................................. 7 История открытия закона ................................................................................... 8 Механика Ньютона ............................................................................................. 9 Закон всемирного тяготения ............................................................................ 10 Последние годы Ньютона................................................................................. 13 Заключение ........................................................................................................ 15 Список литературы ........................................................................................... 16 2 Введение Вплоть до начала нынешнего столетия в науке господствовала возникшая в Новое время ньютоновско-картезианская парадигма - система мышления, основанная на идеях И. Ньютона и Р. Декарта. Учения Декарта и Ньютона отбросили один очень важный момент фигуру Бога. Рационально-механистический образ мира, сформировавшийся в трудах последователей, демонстрирует нам мир как единый и единственный: мир твердой материи, подчиненный жестким законам. Сам по себе он лишен духа, свободы, благодати, он безмолвен и слеп. Понятая действительность - гигантские космические просторы, в которых движутся по четким траекториям массы материи - не несет в себе никакой необходимости появления человека и сознания. Человек в этом мире - ошибка, описка, курьезный случай. Он - побочный продукт звездной эволюции. Лишенная Бога и сознания Вселенная, не живет, а существует без смысла и цели, более того, всякий смысл для нее - ненужная роскошь, разрушающаяся под влиянием закона энтропии. Механистическая Вселенная Ньютона состоит из атомов - маленьких неделимых частиц, обладающих постоянной формой и массой и связанных таинственным законом тяготения. Она организована в трехмерное пространство классической эвклидовой геометрии. Это пространство абсолютно, постоянно и всегда находится в покое. Оно представляет собой большое вместилище тел, само по себе нисколько от них не завися, и лишь предоставляя им возможность перемещения под воздействием силы притяжения. Точно так же время являет собой чистую длительность, оно абсолютно, автономно и независимо от материального мира. Однородным и неизменным потоком течет оно из прошлого через настоящее в будущее. В целом Вселенная предстает как огромный, полностью детерминированный часовой механизм, в котором действует непрерывная цепь взаимосвязанных причин и следствий. Если бы можно 3 было получить точную информацию о каждом звене этой цепи, то стало бы вполне возможным совершенно точно реконструировать любую ситуацию прошлого и предсказывать события будущего без всяких погрешностей. Вселенная, представленная виде комплекса механических систем, развивается без участия какого бы то ни было сознания и разума. Вся ее история, начиная от «большого взрыва’’ до сегодняшнего дня - результат слепого и стихийного движения материальных масс. Жизнь зарождается в первозданном океане случайно, как результат беспорядочных химических реакций, и пойди процесс чуть по-другому, сознание никогда не проявилось бы в бытие. С физикалистской точки зрения появление жизни и сознания - не только загадка, но и явление достаточно странное, абсурдное, так как оно противоречит второму началу термодинамики, утверждающему, что всякая сложная система неуклонно стремится стать простой, но не наоборот. Полагая человека случайностью, механистическая наука не интересуется его судьбой, его целями и ценностями, которые выглядят смешными нелепостями, мгновенной вспышкой сознания в грандиозной машине бессмысленной Вселенной. Субъективное перемалывается жерновами объективного. Мир выглядит как нечеловекоразмерный, бесстрастно уничтожающий все человеческое, да и просто не замечающий его. В начале XX в. был сделан целый ряд открытий, в корне изменивших видение мира современным естествознанием. Теория относительности А. Эйнштейна, опыты Резерфорда с альфа-частицами, работы Нильса Бора, исследования в химии, биологии, психологии и других науках показали. что мир гораздо разнообразнее, сложнее, чем это представлялось механистической науке, и что сознание человека изначально включено в само наше восприятие действительности. 4 Согласно теории относительности пространство не трехмерно, а время не линейно. И то, и другое не являются отдельными самостоятельными сущностями. Они тесно переплетены и образуют пространственно-временной континуум. Поток времени не является равномерным и однородным, он зависит от позиции наблюдателя и его скорости относительно наблюдаемого события. Кроме того, в общей теории относительности речь идет о том, что пространство и время находятся в тесной связи с массой тел: возле гигантских космических тел пространство способно искривляться, а время - замедляться. Нобелевский лауреат Илья Пригожин положил начало новому принципу осмысления действительности. В свете этого принципа, признающего за Вселенной первичную динамическую неопределенность, оказалось возможным выработать новое понимание эволюции. Второй закон термодинамики не всесилен, ибо все существующие системы имеют прирожденную способность мутировать в направлении большей сложности. Одна и та же энергия, одни и те же принципы обеспечивают эволюцию на всех уровнях: от физико-химических процессов до человеческого сознания и социокультурной информации. Вселенная оказывается единой во всех своих пластах, живой, развивающейся, восходящей на новые ступени бытия. 5 Детство Ньютона С самого рождения Ньютону не повезло. Он оказался не только посмертным ребенком, хотя и спешил – родился преждевременно. Он был так мал, что его можно было бы искупать в большой пивной кружке. Было ясно: только что появившийся человечек – не жилец на белом свете… В раннем возрасте Ньютон рос слабым, пугливым, сторонился шумных детских игр. С тоской оглядывал слабый мальчик живописнейшие окрестности Вулсторпа, и каждый раз его взгляд упирался в шпиль колокольни церкви Северного Уитэма - церкви, недалеко от которой жила теперь его мать и в которой служил его отчим. Вид этой колокольни отравлял ему радость жития на кусочке земли, предназначенном лишь для одного - наслаждения жизнью. Его ничто не радовало, с двух лет он ощущал себя полным сиротой, от которого отказалась мать. Страдания обуревали его нежную душу. Они переходили в глухую злобу, ненависть, даже желание и прямые угрозы сжечь дом Барнабы Смита, его отчима, вместе с его обитателями. А иногда он думал о том, что лишь смерть может прекратить его тоску и страдания. И жаждал смерти. Маленький Исаак постоянно чувствовал себя одиноким, он не играл со сверстниками не только потому, что не хотел, но и потому, что они были не слишком хорошо к нему настроены. С ним было неинтересно - он всегда выигрывал в шашки и другие игры, требующие сообразительности. Он их раздражал, придумывая новые игры или новые правила к старым играм, компенсирующие его телесную немощь. А они рано поняли его умственное превосходство и не простили его. Молодому Ньютону не суждено было подружиться ни с кем из этой ребятни, никогда не бегал он в веселой ватаге, не был участником шумных детских игр. Так началось его одиночество - от рождения и до смерти.... Несмотря на явные способности Исаака, успехами в учении он не блистал. В списке успеваемости он находился на предпоследнем месте, 6 опережая лишь одного явного идиота. Следующим вверх в списке успевающих был Артур Сторер – сын мисс Сторер, у которой жил Исаак. Ньютон страшно ненавидел Артура и однажды, со слов самого Ньютона, избил его. Эта история не представляла бы никакого существенного интереса, если бы не имела свое продолжение - не удовлетворившись физическим триумфом над Артуром Сторером, Ньютон решил обойти его и в списке успеваемости, благо он стоял прямо перед ним. Увлекшись, он легко, просто легчайшим способом, совершенно без натуги обошел не только Артура, но и всех остальных учеников класса. В то время как юному Исааку уже исполнилось 17 лет, мать Анна решила сделать его подлинным хозяином своего достояния, а для этого от Исаака требовалось бросить Королевскую школу. Впрочем, он не высказал ни малейшего сожаления при расставании с этим почтенным заведением и с Грэнтэмом. В базарные дни мать посылала его с верным слугой для продажи продукции имения и покупки необходимых городских товаров. Она втайне надеялась, что его увлечет интересное дело торговли и расчетов, извлечение выгоды. Исаак же обычно просил слугу, чтобы тот оставил его где-нибудь, обычно у подножия Спиттлгэйского холма в тени чужого забора, где он мог бы без помех позаниматься своими игрушками или почитать книгу. Ньютон яростно сопротивляется судьбе, подталкивающей его к хозяйскому ремеслу. Его не прельщает ни власть, ни богатство, ни романтика. Теперь он тоскует о столь легко дававшейся ему школьной науке, ясно начинает ощущать свое предназначение. Расцвет творчества Ньютона В возрасте 24 лет Ньютон познал самоуважение, увидел свое отличие от других и свое превосходство. Так Ньютон в 1666 году в письме к астроному Галлею сообщил о найденном им законе, управляющем падением тел и движением планет. Однако применив свою формулу к 7 движению Луны, Ньютон вынужден был признать поражение: астрономы фиксировали местонахождение Луны вовсе не там, где следовало ей быть по формуле Ньютона. Он не захотел публиковать свой результат. Прошло шестнадцать лет. Ньютон узнал, что значение радиуса Земли, которым он пользовался при расчетах, было неверным. Повторив вычисления с более точным значением этого радиуса, Ньютон получил прекрасное совпадение результата. Прошло еще четыре года, и лишь тогда, многократно убедившись, что ошибки нет, Ньютон публикует свое великое открытие – постижение тайны всемирного тяготения. Ньютон предпочитал заявлять о своем открытии лишь тогда, когда его уже невозможно будет смести потоком неизбежной критики. Еще Галилей отмети, что книга природы написана на языке математики. Он дал и первые образцы прочтения текстов природы. Но у Галилея это были «отрывочные тексты». Только в «Математических началах» мы встречаем первую систематическую реализацию галилеевского постулата. В этом смысле ньютоновские «Начала» задают образец естественнонаучной теории. Он даже придумал свой, вариант календаря, разделив год на шесть зимних месяцев по тридцать дней, пять летних месяцев по тридцати одному дню и один летний месяц в тридцать дней, который в високосный год мог иметь и тридцать один день. История открытия закона История о том, что однажды, гуляя в саду, Ньютон увидел, как с ветки упало яблоко, и это подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения, стала уже легендой. Неудивительно, что многие историки и ученые пытаются установить, соответствует ли она истине. Ведь без закона всемирного тяготения не было бы знаменитой книги Ньютона «Начала». Вот что рассказывает в «Воспоминаниях о жизни Исаака Ньютона» его друг Уильям Стекли, посетивший Ньютона 15 апреля 1725 8 года в Лондоне: «Так как стояла жара, мы пили послеобеденный чай в саду, в тени раскидистых яблонь. Были только мы вдвоем. Между прочим он сказал мне, что в такой же точно обстановке ему впервые пришла мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, кода он сидел, погрузившись в думы …». Мемуары Стекли вышли в свет лишь в 1936 году, однако в 1728 году через год после смерти ученого, Вольтер в книге, посвященной изложению идей Ньютона, приводит аналогичную историю. При этом он ссылается на свидетельство Катарины Бартон, племянницы и компаньонки Ньютона. Ее муж, Джон Кондуит, работавший ассистентом Ньютона, писал в своих мемуарах, опираясь на рассказ самого ученого: «В 1666 году Ньютон был вынужден на некоторое время вернуться из Кембриджа в свое поместье Вулсторп, так как в Лондоне была чума. Когда он однажды отдыхал в саду, ему, при виде падающего яблока, пришла в голову мысль, что сила тяжести не ограничена поверхностью Земли, а простирается гораздо дальше. Почему бы и не до Луны?» Лишь через 20 лет Ньютон доказал, что Луна удерживается на своей орбите той же силой тяготения, под действием которой падают тела на поверхность. В журнале «Современная физика» за 1998 год англичанин Кизинг опубликовал статью «История Ньютоновой яблони». Кизинг считает, что эта яблоня была единственной в саду Ньютона и приводит ее изображения. Легендарное дерево пережило Ньютона почти на сто лет и погибло во время сильной грозы. Механика Ньютона Вершиной научного творчества И. Ньютона является его бессмертный труд «Математические начала натуральной философии», впервые опубликованный в 1687 году. В нем он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и создал впервые единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь Ньютон дал 9 определения исходных понятий – количества материи, эквивалентного массе, плотности; количества движения, эквивалентного импульсу, и различных видов силы. Формулируя понятие количества материи, он исходил из представления о том, что атомы состоят из некой единой первичной материи; плотность понимал как степень заполнения единицы объема тела первичной материей. В этой работе изложено учение Ньютона о всемирном тяготении, на основе которого он разработал теорию движения планет, спутников и комет, образующих солнечную систему. Опираясь на этот закон, он объяснил явление приливов и сжатие Юпитера. Концепция Ньютона явилась основой для многих технических достижений в течение длительного времени. На ее фундаменте сформировались многие методы научных исследований в различных областях естествознания. Закон всемирного тяготения Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения. Эти силы называют силами гравитации, или силами всемирного тяготения. Сила всемирного тяготения проявляется в Космосе, Солнечной системе и на Земле. Ньютон обобщил законы движения небесных тел и выяснил, что F = G(m1*m2)/R2, где G гравитационной — коэффициент постоянной. пропорциональности, Численное значение называется гравитационной постоянной опытным путем определил Кавендиш, измеряя силу взаимодействия между свинцовыми шарами. В результате закон всемирного тяготения звучит так: между любыми материальными точками существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними, действующая по линии, соединяющей эти точки. Физический смысл гравитационной постоянной вытекает из закона 10 всемирного тяготения. Если m1 = m2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. е. гравитационная постоянная равна силе, с которой притягиваются два тела по 1 кг на расстоянии 1 м. Численное значение: G = 6,67 • 10-11 Н • м2/кг2. Силы всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах (или хотя бы масса одного из тел велика). Закон же всемирного тяготения выполняется только для материальных точек и шаров (в этом случае за расстояние принимается расстояние между центрами шаров). Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения. В соответствии со вторым законом Ньютона g = FТ/M, следовательно, FТ = mg. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. В зависимости от высоты h над поверхностью Земли и географической широты положения тела ускорение свободного падения приобретает различные значения. На поверхности Земли и в средних широтах ускорение свободного падения равно 9,831 м/с2. Рис. 1 В технике и быту широко используется понятие веса тела. Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного притяжения к планете (рис. 1). Вес тела обозначается Р. Единица измерения веса — 1 Н. Так как вес равен силе, с которой тело действует на опору, то в соответствии с третьим законом Ньютона по 11 величине вес тела равен силе реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна сила реакции опоры. Рассмотрим случай, когда тело вместе с опорой не движется. В этом случае сила реакции опоры, а следовательно, и вес тела равен силе тяжести (рис. 2): р = N = mg. Рис. 2. В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением, по второму закону Ньютона, можно записать mg + N = та (рис. 3, а). В проекции на ось OX: -mg + N = та, отсюда N = m(g + а). Рис 3. Следовательно, при движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и находится по формуле Р = m(g + а). Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой. Действие перегрузки испытывают на себе 12 космонавты как при взлете космической ракеты, так и при торможении корабля при входе в плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при резком торможении. Если тело движется Вниз по вертикали, то с помощью аналогичных рассуждений получаем mg + +N = та; mg -N = та; N = m(g -а); Р = m(g - а), т. е. вес при движении по вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести (рис. 3, б). Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g - g)m = 0. Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью. Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в корабле наблюдается состояние невесомости. Последние годы Ньютона В свои последние годы он много времени проводил с Китти, своей внучатой племянницей, играл с ней в своем кабинете. Китти через полвека вспоминала о Ньютоне как о приветливом старичке, читавшем без очков маленькими буковками и любившем детскую компанию. В поисках родного тепла он вновь и вновь возвращался в Грэнтэм, к местам своего рождения и детства. Говорят, попадая на деревенские пиры, он незаметно садился сбоку, и сидел в одиночестве до тех пор, пока его не узнавали. Он не упускал случая посетить свадьбу любого, даже самого дальнего своего родственника. Там он освобождался от дум, был свободен, 13 приятен, ничем не скован. Обожатель и родственник Джон Кондуитт так описывает Ньютона в последние его годы: “Он был награжден от рождения очень здоровой и сильной конституцией, был среднего роста и полноват в его последние годы. У него был очень живой проницательный взгляд, любезное выражение лица, прекрасные волосы, белые, как серебро, голова без признаков лысины; когда он снимал парик, он приобретал необычайно почтенный вид. До последней болезни у него был здоровый румянец, хороший цвет лица. Он никогда не пользовался очками и ко дню своей смерти потерял всего один зуб”. Ньютон был одним из тех немногих людей, кто раз и навсегда разграничил понятия личного счастья и цели в жизни. Последнее для него значило служить высшему разуму, идее фундаментальной науки и в какой то степени обществу, забывая, таким образом, о себе. Человек, который на многие века утвердил в физике царство точного эксперимента и бескомпромиссность формул, конец жизни отдал самой голословной, самой ненаучной науке – теологии. Так угас великий разум... 14 Заключение С развитием науки, все полнее раскрывающей физические процессы, происходящие в окружающем нас мире, большинство ученых постепенно перешло к материалистическим представлениям о бесконечности Вселенной. Здесь огромное значение имело открытие И. Ньютоном (1643 – 1727) закона всемирного тяготения, опубликованного в 1687 г. Одним из важных следствий этого закона явилось утверждение, что в конечной Вселенной все ее вещество за ограниченный промежуток времени должно стянуться в единую тесную систему, тогда как в бесконечной Вселенной вещество под действием тяготения собирается в некоторых ограниченных объемах (по тогдашним представлениям – в звездах), равномерно заполняющих Вселенную. Большое значение для развития современных представлений о строении и развитии Вселенной имеет общая теория относительности, созданная А.Эйнштейном (1879 – 1955). Она обобщает теорию тяготения Ньютона на большие массы и скорости движения, сравнимые со скоростью света. Действительно, в галактиках сосредоточена колоссальная масса вещества, а скорости далеких галактик и квазаров сравнимы со скоростью света. Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её расширение - почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение «скрытой» массы? И наконец, как зародилась разумная жизнь во Вселенной? Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют. Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них. 15 Список литературы 1. Астахова В.Г, Дубровский Е.В. и др. «Мир вокруг нас: Беседы о мире и его законах» – М.: Политиздат, 1983 г. 2. «Материалистическая диалектика и пути развития естествознания» / Под ред. А.М. Мостапенко – Л.: Издательство ленинградского университета, 1987 3. Владимир Карцев “Ньютон”, 1987, серия «Жизнь замечательных людей». 4. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М.: ЮНИТИ, 1998. 5. Ньютон и философские проблемы физики XX века. Коллектив авторов под ред. М.Д. Ахундова, С.В. Илларионова. М.: Наука, 1991. 6. Гурский И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1984. 7. ДорфманЯ.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX вв. М., 1999. 16