Механическая картина мира Переход от натуральной философии к классической механике

В античную эпоху рабский труд был дешевым, производство не требовало применения машин и механизмов, которые использовались лишь в военном деле и театральном искусстве. Машина Герона, в которой вылетающий из трубок пар вращал небольшой паровой котел, считалась всего лишь игрушкой и развития не получила. Примитивное производство не нуждалось в науке, основанной на эксперименте. В течение многих веков мыслители использовали натурфилософский метод познания природы. Они строили умозрительные схемы, не связанные с экспериментом. Авторитет Аристотеля был господствующим.

Иная ситуация сложилась в Новое время. Производство требовало новой науки, основанной на эксперименте. Переход к ней нуждался в революционных идеях. Необходимо было кардинально пересмотреть методы исследования природы. Научная революция началась в астрономии с открытия Николая Коперника, постепенно переросла в революцию физическую и привела к созданию механической картины мира. Важнейшую роль в ее построении сыграл великий итальянский ученый Галилео Галилей. Он впервые применил экспериментальный метод исследования, измерения физических величин и математическое описание явлений природы. Этим он заложил основы классической механики, создание которой завершил Исаак Ньютон.

Научные открытия Галилео Галилея

Важнейшей и наиболее разработанной в Новое время наукой оказалась механика. Галилею приходилось преодолевать авторитет Аристотеля, почти две тысячи лет господствующий в науке. В частности, Аристотель был уверен в том, что тяжелые тела падают быстрее легких, поскольку на них действует бóльшая сила. Галилей, будучи еще студентом Пизанского университета, решил это проверить. Он бросал с наклонной Пизанской башни тела разной массы. Традиционно упоминаются пуля и пушечное ядро. Оказалось, что они падают на Землю одновременно. Галилей открыл закон падения тел. Но гораздо более важным явилось то, что это было начало экспериментальной физики.

Галилей ввел в механику важнейшие понятия: сила, скорость, средняя скорость, ускорение, среднее ускорение, равномерное движение, инерция.

Аристотель утверждал, что причиной движения дел на Земле является сила. Галилей показал, что сила является причиной не движения, а ускорения, т.е. изменения скорости. Тела способны совершать движение и без ее воздействия, по инерции. Это утверждение получило название принципа инерции.

Принцип инерции. Тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока действующая на него сила не изменит это состояние.

Системы отсчета, в которых он выполняется, получили название инерциальных.

Другим важнейшим принципом классической механики, который сформулировал Галилей, был принцип относительности.

Принцип относительности Галилея. В инерциальных системах отсчета все явления природы протекают одинаково.

Галилей красочно описал его. Представьте, что Вы находитесь в каюте корабля, который движется равномерно и прямолинейно относительно берега. Вы не сможете определить, покоится корабль или движется, если, конечно не заглянете в иллюминатор. Тела будут падать отвесно. Нить с грузом будет висеть строго вертикально. Даже мухи будут летать так, как будто корабль покоится.

Галилей первым стал применять математику в физике. Поэтому его справедливо считают отцом не только экспериментальной, но и теоретической физики.

Во времена Галилея была изобретена зрительная труба. Но она служила игрушкой для богатых горожан. Галилей превратил ее в важнейший научный прибор. С его помощью он сделал выдающиеся открытия: обнаружил спутники Юпитера, горы на Луне, фазы Венеры, пятна на Солнце. Галилей направил свой телескоп на Млечный Путь и увидел, что он представляет собой скопление огромного множества звезд.