13.3.4. Рождение классической механики

Книга Ньютона "Математические начала натуральной философии" объемом 700 страниц вышла в свет в середине 1687 г. после чего она дважды переиздавалась при жизни автора – в 1713 и 1726 гг. Весь объем книги был разбит на 3 части. Первая из них была посвящена общим законам механики ("законам Ньютона"), а также закону Всемирного тяготения и его иллюстрациям на примерах движения Луны и планет. Во второй части рассматривались силы сопротивления среды движению тел, обсуждались вопросы гидро- и аэростатики, а также вихревые и волновые движения. Наконец, в последней части автор дал обзор общей картины Мироздания с позиций новой механики, изложил теорию земных приливов, оценил сжатие фигуры Земли, описал движение комет. В ходе изложения всех этих проблем Ньютон ввел целый ряд новых понятий и терминов – масса, сила, количество движения, ускорение, центростремительная сила, противодействие и пр. Также он впервые сделал понятие силы равноправным элементом статики и динамики, объединив их в единое целое.

Эта великая книга заложила фундамент всей современной науки, наглядно продемонстрировав тот факт, что математическая модель является неотъемлемой частью физического объекта, позволяя видеть и даже прогнозировать многие его скрытые свойства и особенности. Однако ее влияние на развитие естествознания и философии природы полностью проявилось только в XVIII в. и оказалось поистине революционным. Вряд ли можно назвать другую книгу подобной значимости в истории культуры, т.к. она с одной стороны подвела итог развитию физики всех предшествующих веков, а с другой – распахнула двери в новый мир – мир математической физики – и сформировала в нем четкие пути и цели! Сформулированные в ней законы механики и фигурирующие в них физические понятия, а также использованные схемы, постановки и решения конкретных физико-механических задач создали фундаментальную основу для дальнейшего ускоренного развития всех естественных наук и дали в руки исследователей неоценимый рабочий энструмент! Разумеется, Ньютон основывается на более ранних результатах Галилея, Кеплера, Гюйгенса, обобщает и по-своему осмысливает их и создает стройное здание классической механики, которое с небольшими модификациями существует до сих пор. Большой заслугой Ньютона явился его третий закон (о равенстве сил действия и противодействия), который сцементировал все остальные законы и утверждения в единую основу нового раздела механики – динамику.

Первое издание "Начал" вызвало многочисленные критические замечания по поводу таких новых понятий, как масса и вес тела, сила, притяжение абсолютное пространство, время, движение и т.д. Со временем все возражения против новых законов и понятий отпали, однако остался открытым вопрос о том, как может сила тяготения распространяться через пустое пространство. Сам Ньютон считал, что оно заполнено невидимой и неощущаемой божественной субстанцией – эфиром, – что очень приветствовали многие теологи, активно увязывая идеи Ньютона с учением Аристотеля.

Сам Ньютон был глубоко религиозным человеком (протестантской конфессии), и он написал целый ряд богословских работ, всячески стараясь сблизить концепции научные и религиозные. Так он считал, что Бог, создавая мир, не сделал свой замысел явным для людей, зато наделил их разумом, чтобы они могли сами постигать Его замысел. И своей главнойцелью Ньютон считал именно это постижение и приобщение!

Следует отметить, что почти все доказательства и решения механических задач в "Началах" выполнены геометрическим методом, который в те времена считался классическим и наиболее адекватным способом теоретического исследования, берущим свое начало в Древней Греции. Хотя сам Ньютон к этому времени уже владел началами анализа бесконечно малых (методом флюксий), он использовал в своей книге геометрический метод, который был более близок и понятен его современникам (однако сегодняшнему читателю он довольно неудобен для изучения "Начал").

Настоящее понимание и широкое признание "Начала" получили только в XVIII в., когда, благодаря появившемуся математическому анализу, множество авторов ( в первую очередь Эйлер), стали решать конкретные задачи небесной механики и убеждаться во вселенском характере закона тяготения. Торжество этого и других законов механики Ньютона сильно повлияли на общественное сознание Европы и в немалой степени способствовали распространению атеистических убеждений. Триумфу ньютоновской механики во многом содействовал его друг и спонсор, известный лондонский астроном Э. Галлей, который вскоре после выхода "Начал" произвел согласно закону Ньютона расчет орбиты кометы, уже неоднократно наблюдавшейся в Европе. Он определил период ее обращения вокруг Солнца (оказавшийся равным 76 лет), предсказав ее появление в 1758 году. Хотя сам он не дожил до этого момента, её появление на земном небосклоне окончательно убедило скептиков в торжестве новой механики. Комета же с этого момента стала называться "кометой Галлея", а имя и авторитет Ньютона стали непререкаемыеми в мировой науке.