Вопрос 19. Основные принципы механистической картины мира (мкм): относительности, суперпозиции, причинности.
Важнейшими принципами МКМ являются:
принцип относительности,
принцип суперпозиции (дальнодействия),
принцип причинности.
Принцип относительности Г.Галилея
Принцип относительности Г.Галилея утверждает, что все инерциальные системы отсчета (ИСО) с точки зрения механики совершенно равноправны (эквивалентны). Переход от одной ИСО к другой осуществляется на основе преобразований Галилея (см. рис.1).
Пусть имеется ИСО XYZ, относительно нее вдоль X оси движется равномерно со скоростью V0 система X’Y’Z’. Пусть в момент t = 0 начала координат О и О’ совпадают. Тогда координаты точки М в этих двух системах в некоторый момент времени t будут связаны соотношениями:
x = x’+V0t;
y = y’;
z = z’.
Время везде течет одинаково, т.е. t = t’, масса тел остается неизменной, т.е. m = m’.
Для скоростей:
Vx = V0 + V’x;
Vy = V’y;
Vz = V’z.
Если время и скорости одинаковы, и V0 – величина поятоянная (из условия), то ax = a’x, и, следовательно, силы в обеих системах одинаковы (max = ma’x). Это значит, что все механические явления в ИСО протекают одинаково. Поэтому никакими механическими опытами нельзя отличить покой от равномерного прямолинейного движения.
Принцип дальнодействия
В МКМ было принято, что взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Это положение и названо принципом дальнодействия.
Принцип причинности
Как уже было сказано, в МКМ все многообразие явлений природы сводится к механической форме движения материи (механистический материализм, механицизм). Для того, чтобы понять суть принципа причинности, следует ввести такие понятия как «состояние физической системы» и детерминизм.
1) Понятие состояния физической системы
Именно в механике впервые оформилось понятие «состояния» физической системы как совокупности данных, позволяющей предсказать эволюцию (т.е. изменение, развитие) системы во времени.
Можно дать общее понятие состояния в физике следующим образом:
Знание состояния физической системы в некий момент времени t означает знание ответа на все возможные (в данном разделе физики) вопросы о любой характеристике соответствующего движения этой системы, относящейся к этому моменту времени, а также (и в этом выражается детерминистический характер физики) любому другому моменту времени при заданном внешнем воздействии. При этом состояние в физике однозначно связывается с одним моментом времени.
Под состоянием частицы в механике имеется в виду значение ее координаты (x) и скорости (v) или импульса (mv). Это связано с тем, что в силу уравнений движения И.Ньютона (так называемых обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка) следует, что знания координаты и скорости тела в некий момент времени t достаточно, чтобы ответить на вопрос о любой характеристике механического движения тела в этот момент (т.е. о производных от скорости любого порядка) и, затем, во все другие моменты времени (отсюда вытекает механический детерминизм).
Поэтому значения координат и скоростей всех тел (частиц), составляющих механическую систему, отвечают приведенному выше понятию состояния физической системы в классической механике.