Реферат: Механіка від Аристотеля до Ньютона
З 14 він років навчався в домініканському монастирі і став ченцем, перемінивши справжнє ім'я Филиппо на Джордано. Глибокі знання одержав шляхом самоосвіти в багатій монастирській бібліотеці. За сміливі виступи проти догматів церкви і підтримку навчання Коперника Бруно змушений був залишити монастир. Переслідуваний церквою він довгі роки скитался по багатьом містам і країнам Європи. Скрізь він читав лекції, виступав на публічних богословських диспутах. Так, в Оксфорді в 1583 р. на знаменитому диспуті про обертання Землі, нескінченності Всесвіту і незліченності населених світів у ній він, по відкликаннях сучасників, "раз п'ятнадцять заткнув рот бідолахо доктору" - своєму опоненту.
У 1584 р. у Лондоні вийшли його основні філософські і природничонаукові твори, написані італійською мовою. Найбільш значним була праця "Про нескінченність всесвіті і світах" (світом називали тоді Землю з її мешканцями). Натхненний навчанням Коперника і глибоких загальфілософських ідей німецького філософа XV в. Миколи Кузанского, Бруно створив своє, ще більш сміливе і прогресивне про світобудову, багато в чому угадавши прийдешнього наукового відкриття.
Ідеї Джордано Бруно на цілі сторіччя обігнали його час. Він писав "Небо... єдиний безмірний простір, лоно якого містить усі, ефірна область, у якій усі пробігає і рухається. У ньому - незліченні зірки, сузір'я, кулі, сонця і землі... розумом ми укладаємо про нескінченну кількість інших"; "Усі вони мають свої власні рухи... одні кружляються навколо інших". Він затверджував, що ні тільки Земля, але і ніяке інше тіло не може бути центром світу, тому що Всесвіт нескінченний і "центрів" у ній нескінченне число. Він затверджував, що мінливість тіл і поверхні нашої Землі, вважаючи, що протягом величезних проміжків часу "моря перетворюються в континенти, а континенти - у моря". Навчання Бруно спростовувало священне писання, що спирається на примітивні представлення про існування плоскої нерухомої Землі. Сміливі ідеї і виступи Бруно викликали ненависть до вченого з боку церкви. І коли в тузі за батьківщиною Бруно повернувся в Італію, він був виданий своїм учнем інквізиції. Його оголосили в боговідступництві. Після семирічного ув'язнення у в'язниці його спалили на багатті в Римі на площі Квітів. Тепер тут коштує пам'ятник з написом «Джордано Бруно .Від сторіччя, що він передбачав, на тім місці, де був запалений багаття».
Для торжества теорії Коперника й ідей, висловлених Джордано Бруно, а отже, і для прогресу матеріалістичного світогляду узагалі величезне значення мали астрономічні відкриття, зроблені Галилео Галилеем(1564—1642).
Цей великий італійський був основоположником експериментально—математичного методу дослідження природи. Леонардо да Вінчі дав лише начерки такого методу вивчення природи, Галилей же залишив розгорнутий виклад цього методу і сформулював найважливіші принципи механічного світу.
Галилей народився в родині збіднілого дворянина в місті Пизе (недалеко від Флоренції). Ставши надалі професором математики Падуанского університету, учений розгорнув активну науково-дослідну діяльність, особливо в області механіки й астрономії. За допомогою сконструйованого їм телескопа Галилей знайшов кратери і хребти на Місяці (у його представленні - "гори" і "моря"), розглянув незліченні, скупчення зірок, що утворять Млечный Шлях, побачив супутники, Юпітера, розглянув плями на Сонце і т.д. Завдяки цим відкриттям Галилей здобував усеєвропейську славу "Колумба неба". Астрономічні відкриття Галилея, у першу чергу супутників Юпітера, стали наочним доказом істинності геліоцентричної теорії Коперника, а явища, що спостерігаються на Місяці, що представлявся планетою, цілком аналогічній Землі, і плями на Сонце підтверджували ідею Бруно про фізичну однорідність Землі і неба. Відкриття ж зоряного складу Млечного Шляху з'явилося побічним доказом незліченності світів у Всесвіті.
Зазначені відкриття Галилея поклали початок його запеклій полеміці зі схоластиками і церковниками, що відстоювали аристотелевско—птолемеевскую картину світу. Якщо дотепер католицька церква за викладеними вище причинами була змушена терпіти погляду тих учених, що визнавали теорію Коперника в якості однієї з гіпотез, а її ідеологи вважали, що довести цю гіпотезу неможливо, то тепер, коли ці докази з'явилися, римська церква приймає рішення заборонити пропаганду поглядів Коперника навіть як гіпотезу, а сама книга Коперника вноситься в "Список заборонених книг" (1616 р.). Усе це поставило діяльність Галилея під удар, але він продовжував працювати над удосконалюванням доказів істинності теорії Коперника. У цьому відношенні величезну роль зіграли роботи Галилея й в області механіки. Схоластична фізика, що панувала в цю епоху, що заснувалася на поверхневих спостереженнях і умоглядних викладеннях, була засмічена представленнями про рух речей відповідно до їхній "природи" і метою, про природну вагу
і легкості тіл, про "острах порожнечі", про досконалість кругового руху й інших ненаукових домислів, що сплелися в заплутаний вузол з релігійними догматами і біблійними міфами. Галилей шляхом ряду блискучих експериментів поступово розплутав його і створив найважливішу галузь механіки (динаміку, тобто навчання про рух тел.
Займаючись питаннями механіки, Галилей відкрив ряд її фундаментальних законів: пропорційність шляху, прохідного падаючими тілами, квадратам часу їхнього падіння; рівність швидкостей падіння тіл різної ваги в безповітряному середовищі(усупереч думці Аристотеля і схоластиків про пропорційність швидкості падіння тіл їхньої ваги); збереження прямолінійного рівномірного руху, повідомленого якому-небудь тілу, доти, поки який-небудь зовнішній вплив не припинить його (що згодом одержало назву закону інерції), і ін.
Філософське значення законів механіки, відкритих Галилеем було величезним. Відкриття ж законів механіки Галилеем і законів руху планет Кеплером, що дали строго математичне трактування поняття цих законів, ставило це розуміння на фізичний ґрунт. Тим самим вперше в історії розвиток людського пізнання поняття закону природи здобувало строго науковий зміст.
Закони механіки були застосовані Галилеем і для доказу теорії Коперника, що була незрозуміла більшості людей, що не знали цих законів. Наприклад, з погляду "здорового розуму" здається зовсім природним, що при русі Землі у світовому просторі повинний виникнути найсильніший вихор, що змітає усі з її поверхні. У цьому і складався один із самих "сильних" аргументів проти теорії Коперника. Галилей же установив, що рівномірний рух тіла анітрошки не відбивається на процесах, що відбуваються на його поверхні. Наприклад, на кораблі, що рухається, падіння тіл відбувається так само, як і на нерухомому. По(цьому знайти рівномірний і прямолінійний рух Землі на самій Землі неможливо.
Спростовуючи аргументи Птоломея проти обертання Землі шляхом розбору безлічі механічних явищ, Галилей приходить до відкриття закону інерції і механічного принципу відносності. Відкриттям закону інерції була ліквідована багатовікова омана, висунуте Аристотелем, про необхідність постійної сили для підтримки рівномірного руху. Це мало величезне не тільки чисто наукове, але і світоглядне значення. Як відомо до инерциальным систем відліку відносяться спочиваючі системи і системи, що рухаються щодо нерухомих рівномірно і прямолінійно. Рівноправність таких систем Галилей доводить різними досвідами і логічними міркуваннями. У результаті він дійде висновку важливому висновку: «Ніякими механічними досвідами, проведеними усередині системи, неможливо установити, спочиває чи система рухається рівномірно і прямолінійно». Це і є механічний принцып відносності.
Однак саме Иоганну Кеплеру (1571-1630) належить спроба динамічного підходу до пояснення руху небесних тіл, що стала разом з тим величезним кроком до створення дійсно небесної механіки.
И. Кеплер говорив:«Думку моя належала небу».
Народився цей великий німецький астроном і математик 27 грудня 1571 року в місті Вейль-дер-Штадт на півдні Німеччини в бідній протестантській родині. Але незважаючи на це Кеплер поставив і вирішив силою свого генія задачу про закони руху планет; він осяг його порядок і уразумел його красу, він став творцем небесної механіки.
Він відкрив три основних закони руху планет, винайшов оптичну систему, застосовувану зокрема, у сучасних рефракторах, підготував створення диференціального, інтегрального і варіаційного числення в математику.
Кеплер написав багато наукових праць і статей. Найважливіший його твір -«Нова астрономія» (1609), присвячена вивченню руху Марса за спостереженнями Т. Бразі й утримуюча перші два закони руху планет. У творі "Гармонія Світу" (1619) Кеплер сформулював третій закон, що поєднує теорію руху всіх планет у струнке ціле. Сонце, займаючи один з фокусів еліптичної орбіти планети, є, по Кеплеру, джерелом сили, що рухає планети. Він висловив справедливі здогади про існування між небесними тілами тяжіння і пояснив припливи і відливи земних океанів впливом Місяця. Складені Кеплером на основі спостережень Бразі "Рудольфовы таблиці" (1627) давали можливість обчислювати для будь-якого моменту часу положення планети з високої для тієї епохи точністю. У роботі "Скорочення коперниковой астрономії" (1618-
1622) Кеплер виклав теорію і способи пророкування сонячних і місячних затьмарень Його дослідження з оптики викладені у творі "Доповнення до Вителло" (1604) і "Діоптрики" (1611).
Чудові математичні здібності Кеплера проявилися, зокрема, у висновку формул для визначення обсягів багатьох тел.
Рукопису Кеплера були придбані Петербурзькою академією наук і зберігаються зараз у Росії в Санкт-Петербурзі.
Але усе-таки вченим, що заклав основи сучасного природознавства і який є творцем класичної фізики, був великий англійський фізик, механік, астроном і математик Исаак Ньютон (1643-1727)
Високе визнання одержали роботи Ньютона, у яких він заклав основи наукового розуміння законів світобудови замість фантастичних домислів релігії.
Исаак Ньютон народився в містечку Вулсторп біля міста Грантема в родині небагатого фермера. Учився в Кембріджському університеті. У 1669 -1701 р. Ньютон - професор фізики і математики в Кембріджському університеті ; з 1703 р. майже чверть століття - беззмінний президент Лондонського королівського суспільства - англійської
академії наук.
Ньютон сформулював основні закони класичної механіки, відкрив закон всесвітнього тяжіння, розробив основи диференціального й інтегрального числень. У книзі "Оптика" він пояснив більшість світлових явищ за допомогою развитой їм корпускулярної теорії світла.
Фізичні відкриття Ньютона були тісно зв'язані з рішенням астрономічних задач. Оптика Ньютона виросла зі спроб удосконалити об'єктиви для астрономічних телескопів - рефракторів, позбавить їх від перекручувань - аберацій. У 1668 р. він розробив конструкцію дзеркального телескопа - рефлектора і за це в 1672 р. був обраний членом Лондонського королівського суспільства. Ньютон на основі встановленого їм закону всесвітнього тяжіння зробив висновок, що всі планети і комети притягаються до Сонця, а супутники - до планет із силою, назад пропорційної квадрату відстані, і розробив теорію руху небесних тел.
Ньютон показав, що з закону всесвітнього тяжіння випливають закони Кеплера, прийшов до висновку про неминучість відхилень від цих законів унаслідок дії, що обурює, на кожну чи планету супутник інших тіл Сонячної системи. Теорія тяжіння дозволила йому пояснити багато астрономічних явищ - особливості руху Місяця прецесію, припливи і відливи стиск Юпітера, розробити теорію фігури Землі.
Але головна праця Ньютона «Математичні початки натуральної філософії» був відправним пунктом усіх робіт з механіки протягом наступних двох століть. Геліоцентрична система світу Коперника одержала тепер динамічне обґрунтування і стала міцною науковою теорією. Три закони Ньютона завершили праці Галилея, Декарта, Гюйгенса й інших учених по створенню механіки і стали міцною основою для подальшого її розвитку.
До першого видання «Почав» Ньютон написав свою власну передмову, де він говорив про тенденцію сучасного йому природознавства «підкорити явища природи законам математики». Далі Ньютон накидав програму механічної фізики: «Твір це нами пропонується як математичне обґрунтування фізики. Усі труднощі фізики, як буде видно, полягає в тому, щоб по явищах руху розпізнати сили природи, а потім по цих силах пояснити всі інші явища». Так Ньютон сформулював задачі фізики.