Механическая картина мира

Ядром механической картины мира является классическая механика ‒ механика Ньютона.

Материя представляет собой вещество, которое состоит из абсолютно неделимых атомов. Они соединяются силами всемирного тяготения и подчиняются законам Ньютона. Пространство – вместилище материи. Оно трехмерно: положение любой точки можно описать тремя независимыми числами ‒ координатами. Оно однородно: все точки обладают одинаковыми свойствами. Наконец, оно изотропно: все направления равноправны. Свойства пространства описывает геометрия Евклида. Эти представления означали разрыв с космологией Аристотеля, в которой Божественный, надлунный и земной, подлунный миры обладают разными свойствами и подчиняются разным законам.

Время всюду одинаково – и на Земле, и на Солнце, и в глубинах Вселенной. Оно всегда течет от прошлого к будущему.

Материя, пространство и время между собой не связаны и не зависят от движения.

Важнейшие принципымеханической картины мира‒принцип относительности Галилея, принцип дальнодействия, принцип причинности.

Принцип дальнодействия. Воздействие одного тела на другое передается мгновенно и не нуждается в участии промежуточной среды.

Принцип причинности. Любое явление вызывается причиной.

Термодинамическая картина мира

Термодинамическая картина мира сформировалась в середине XIX века. Ее стержнем является термодинамика.

Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория

В механической картине мира все явления природы объясняются с помощью законов механики. Они предполагают однозначную связь причины и следствия: любая причина вызывает одно единственной следствие.

По мере изучения тепловых явлений стало ясно, что в природе весьма часто проявляются более сложные отношения. Одно и то же следствие могут порождать разные причины. Например, насыщенный пар способен превращаться в жидкость и при повышении давления, и при понижении температуры.

Исследование тепловых явлений привело к созданию в XIX веке двух научных направлений. Термодинамика не учитывает молекулярное строение вещества. Напротив, молекулярно-кинетическая теория представляет тепловые явления как результат совокупного действия всех молекул данного тела. Нельзя проследить за поведением каждой молекулы или даже их небольшой группы. Однако возможно вычислять значения средних величин, которые характеризуют поведение огромного количества молекул. На их движение влияет множество случайных факторов, поэтому оно подчиняется законам, которые позволяют предсказывать явления лишь с определенной степенью вероятности. Молекулярно-кинетическая теория называется еще иначе ‒ статистическая физика.

Закон сохранения энергии

Важнейшим понятием классической механики является понятие полной механической энергии. Немецкий физик Рудольф Эмануэль (1822 – 1888), более известный под псевдонимом Клаузиус, ввел понятие внутренней энергии тела как совокупной энергии всех молекул тела.

Исследования в этом направлении продолжили Роберт Майер, Джеймс Джоуль, Герман Гельмгольц. Благодаря их деятельности был сформулирован закон сохранения энергии.

Закон сохранения энергии. Существует величина, называемая энергией, которая сохраняется при любых процессах, происходящих в природе.

Он является фундаментальным законом современной физики.

Закон сохранения энергии в применении к тепловым процессам называется первым началом термодинамики.

Первое начало не говорит о направленности термодинамических процессов.