Лекция 3

Механистическая картина мира. Концепция детерминизма.

Становление механистической картины связывают с именем Г.Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел. Он первым применил экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Подход Галилея отличался от ранее существовавшего натурфилосовского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Отличие нового метода исследования природы от натурфилософского состояло в том, что в нем гипотезы систематически проверялись опытом. Благодаря этому Галилею удалось опровергнуть предположение, высказанное Аристотелем, что путь падающего тела пропорционален его скорости. Он экспериментировал с падением тяжелых тел ( пушечных ядер) и установил, что путь пропорционален их ускорению.

Крупный шаг в развитии естественных наук – открытие законов движения планет. И.Кеплер использовал многолетние систематические наблюдения движения планеты Марс, которые сделал датский астроном Тихо Браге и установил, что орбитой движения планет является не окружность, а эллипс. Открытие Кеплера имело большое значение, показавшее, в частности, что между земными и небесными телами нет большой разницы, поскольку все они подчиняются определенным естественным законам. Правда для небесных тел невозможно поставить эксперимент, поэтому приходится ограничиваться наблюдениями.

И.Ньютон придавал большое значение наблюдениям и эксперименту. Он резко выступал против допущения так называемых «скрытых качеств», с помощью которых Аристотель и его последователи пытались объяснить многие явления и процессы природы. Получил развитие количественный подход к описанию движения, что явилось достижением в науке (китайская наука, несмотря на изобретение компаса, бумаги и пороха, не достигла такого уровня).

Законы механики.

Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям:

1) обобщение полученных ранее результатов, прежде всего законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2) создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления непосредственно для решения основных проблем механики: определения мгновенной скорости как производной от пути по времени движения, и ускорения как производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени.

В основе классической механики Ньютона (науки о движении тел) лежат три закона, сформулированные им в 1687 году в своем главном труде «Математические начала натуральной философии».

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Второй основной закон

Изменение количества движения пропорционально приложенной действующей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Третий закон Ньютона

Действию всегда есть равное и противоположно направленное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.

Для классической механики и механистической картины мира в целом характерна симметрия пространства во времени, которая выражается в обратимости времени. Это означает, что задав уравнение движения тела, его координату и скорость в некоторый момент времени, называемый часто начальным, мы можем точно и однозначно определить его состояние в любой другой момент времени в будущем и прошлом.

Характерные особенности механистической картины мира.

1. Все состояния механического движения тел по отношению ко времени оказываются в принципе одинаковыми, поскольку время считается обратимым.

2. Все механические процессы подчиняются принципу

строгого или жесткого детерминизма, суть которого – в признании возможности точного и однозначного определения состояния механической системы ее предыдущим состоянием (достаточно задать координаты тела и его скорость в уравнении движения- все последующие состояния точно и однозначно определяются первоначальным состоянием). Такую точку зрения наиболее ясно выразил французский ученый П.Лаплас (идея об определенности, строгой заданности приводит к фатализму, исключая целиком и полностью случайность).

3. Пространство и время никак не связаны с движением тел, они имеют абсолютный характер.

4. Тенденция свести закономерности более высоких форм движения материи к законам простейшей его формы - механическому движению.

5. Связь механицизма с принципом дальнодействия, согласно которому действия и сигналы могут передаваться в пустом пространстве с какой угодно скоростью.

Механистическая картина обладала рядом недостатков, ограничивающих ее, которые преодолевались с дальнейшим развитием естествознания.