Модель Вселенной Ньютона
Модель Вселенной Ньютона
Согласно модели Ньютона, все физические явления происходят в трехмерном пространстве, которое описывается евклидовой геометрией. Как утверждал Ньютон: «Само абсолютное пространство, без учета внешних факторов, всегда остается неизменным и неподвижным… Абсолютное, истинное математическое время по своей сущности течет с постоянной скоростью, не подвергаясь внешним воздействиям».
По представлениям Ньютона, в неподвижном и неизменном пространстве двигаются материальные частицы – атомы, маленькие, твердые и неразрушимые предметы, из которых состоит вся материя. Отличие представлений Ньютона от представлений Демокрита заключалось в том, что, по Ньютону, между материальными частицами действуют силы взаимодействия, очень простые и по сути зависящие только от масс и расстояний между частицами. Анализируя многочисленные данные наблюдений движения планет, Ньютон открыл закон всемирного тяготения, который явился одной из вершин классической физики.
В своей книге «Оптика» Ньютон писал:
Мне кажется вероятным, что Бог вначале сотворил материю в виде твердых, обладающих массой, цельных, непроницаемых и подвижных частиц, наделенных такими размерами, пропорциями, формами и другими качествами, которые наилучшим образом отвечают той цели, для которой Он сотворил их, и что эти частицы, будучи цельными, несравненно плотнее любого пористого тела, из них составленного; и они настолько плотны, что никогда не изнашиваются и не разбиваются, и ни одна сила не может разделить то, что Бог сотворил единым при своем первотворении (3).
Для того чтобы дать строгое математическое описание силы тяжести или гравитации, вызывающей взаимное притяжение материальных частиц, Ньютон использовал абсолютно новые понятия и математические операции дифференциального исчисления. Ньютоновские уравнения движения – основы классической механики. Считалось, что они отражают незыблемые законы, управляющие движением материальных частиц, а значит, и всеми природными явлениями. По мнению Ньютона, Бог создал материальные частицы, силы между ними и фундаментальные законы движения. Таким образом, вся Вселенная была запущена в движение и движется до сих пор подобно хорошо отлаженному механизму.
Сам Ньютон при помощи своей теории объяснил движение планет и основные свойства Солнечной системы. Тем не менее его планетарная модель была сильно упрощенной и не учитывала, например, гравитационного взаимодействия планет. Из-за этого Ньютон обнаружил в своей модели некоторые несообразности, которые он сам не мог объяснить. Однако он решил проблему достаточно просто, придя к выводу, что Бог всегда присутствует во Вселенной и исправляет эти несообразности.
Итак, основными постулатами модели Ньютона являются:
1. Пространство и время Вселенной абсолютны, но они не зависят от материальных объектов и процессов.
2. Пространство и время метрически бесконечны, однородны (свойства одинаковы во всех точках) и изотропны (независимость свойств физических объектов от назначения).
3. Вселенная стационарна, не претерпевает эволюции. Изменяются системы, но не мир в целом.
1. Гравитационный: если Вселенная бесконечна, с бесконечным числом небесных тел, то сила тяготения будет бесконечно большой и Вселенная в результате должна сколлапсировать.
2. Фотометрический: если существует бесконечное число небесных тел, то должна быть бесконечная светимость неба, а этого нет.
Великий математик Лаплас поставил перед собой честолюбивую задачу: уточнить и усовершенствовать подсчеты Ньютона «и предложить окончательное описание механики Солнечной системы и настолько приблизить теорию к наблюдениям, чтобы в астрономических таблицах не осталось белых пятен».
Результатом его усилий была большая работа в пяти томах, «Небесная механика», в которой Лаплас успешно и подробно описал движение планет, лун и комет, причины приливов и других гравитационных явлений. Опираясь на ньютоновские законы движения, он показал, что Солнечная система неподвижна. Когда Лаплас продемонстрировал Наполеону первое издание своей книги, тот, как рассказывают, заметил: «Месье Лаплас, мне сказали, что этот грандиозный труд об устройстве Вселенной не содержит ни одного упоминания о Творце». На что Лаплас резко ответил: «Сир, я не нуждаюсь в этой гипотезе».
Вдохновленные блестящим успехом ньютоновской механики в астрономии, физики использовали ее для описания непрерывного течения жидкостей и колебаний упругих тел и вновь добились успеха. Даже теория теплоты получила механистическое обоснование, согласно которому теплота представляет собой энергию, порожденную сложным хаотическим движением молекул вещества. Так, при повышении температуры воды подвижность молекул возрастает до тех пор, пока они не преодолеют силы взаимного притяжения и не разделятся. При этом вода превращается в пар. Напротив, при охлаждении термическое движение замедляется, между молекулами возникает более прочная связь и образуется лед. Подобным же образом можно с чисто механической точки зрения объяснить много других температурных явлений.
Ньютоновская механика пережила свой расцвет в XVIII–XIX веках. Триумф механики Ньютона убедил физиков в том, что ее законы управляют движением всей Вселенной и являются основными законами природы и что явления природы не могут иметь другого объяснения. Тем не менее по прошествии менее ста лет стало очевидно, что ньютоновская модель не может объяснить новые открытия, а ее закономерности действуют не всегда.
А началось все с открытия и исследования явлений электричества и магнетизма, которые свидетельствовали о существовании сил неизвестной природы и не допускали механистического толкования. Это неизвестное до сих пор взаимодействие было названо полем.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона Сила действия равна силе противодействия. Этот закон очень близок к закону полюсов.Если вы на кого-то давите, он/она сопротивляется вам с такой же силой. Если вы пытаетесь от кого-то добиться чего-то, у этого человека сразу же возникает желание ничего
Шаманский бубен как модель вселенной
Шаманский бубен как модель вселенной Конструкция бубнаТрадиционные представления народов Сибири о пространстве и времени наиболее полно воплощены в шаманском бубне. Бубен — это не только музыкальный инструмент, но и универсальное выражение модели мира, карта
05. Пространство – Творец. Спор Ньютона и Эйнштейна
05. Пространство – Творец. Спор Ньютона и Эйнштейна Если вы глубоко задумаетесь над смыслом слова «Пространство», то вам придется признать, что практически невозможно сказать о нем что-либо определенное и толком объяснить, что оно собой представляет.На ум придут такие
25. Концепции времени Ньютона и Эйнштейна. Параллельные миры
25. Концепции времени Ньютона и Эйнштейна. Параллельные миры Время, согласно воззрениям И.Ньютона, «во всех точках пространства текло и течет одинаково, т. е. в какие бы области пространства мы ни помещали бы часы, время они будут отсчитывать с одной и той же скоростью».По
Приложение Модель Вселенной
Приложение Модель Вселенной Предположим, что наша фигура, состоящая из четырех соединенных кругов, представляет миры и времена материи в минеральном состоянии, материи в клеточном состоянии, материи в молекулярном состоянии и материи в электронном состоянии. Используя
1.2. От Анаксимандра до Ньютона
1.2. От Анаксимандра до Ньютона Существует широко распространенное убеждение, что на заре человечества первоначально было освоено понятие пространства и только потом, по подобию пространства, люди постепенно приспособили для практических целей понятие времени.Может
Модель защиты
Модель защиты Трудные времена бывают у каждого человека в разные периоды развития сознания. И с человеком в состоянии некоторого разочарования в жизни бывает очень трудно общаться, даже если это ваш близкий друг. Мы уже отмечали, что проседание в глубь подсознания
Предисловие от редакции Человеческое тело – это модель вселенной
Предисловие от редакции Человеческое тело – это модель вселенной Прежде чем мы приступим к рассказу о китайских чудо-методиках, прочтите мудрую притчу «Человек, вол, собака и обезьяна».«Когда Бог сотворил мир, пришел к Нему человек и сказал: “Ты создал меня человеком,
Мнение Р.Ньютона
Мнение Р.Ньютона В последнее время древние затмения были заново изучены Робертом Ньютоном, рассмотревшим не только античные, но и средневековые затмения. Мы не будем подробно излагать его труды, а приведем только одну цитату, подводящую итог его исследований.«Мы можем
РАЗДЕЛ I. ОБЩНОСТЬ ДВУХ МИРОВ ВСЕЛЕННОЙ. ИХ СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ. Глава 1. Теория строения материального мира и теория происхождения Вселенной о… существовании духовно-нематериального мира и его связи с миром материальным.
РАЗДЕЛ I. ОБЩНОСТЬ ДВУХ МИРОВ ВСЕЛЕННОЙ. ИХ СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ. Глава 1. Теория строения материального мира и теория происхождения Вселенной о… существовании духовно-нематериального мира и его связи с миром материальным. «И сказал Бог, да будет свет, И
Тема «Чудесный год» сэра Исаака Ньютона Дата: 1666 год Катрен 2/66
Тема «Чудесный год» сэра Исаака Ньютона Дата: 1666 год Катрен 2/66 Par grans dangiers le captif eschap?, Peu de temps grand la fortune chang?e: Dans le palais le peuple est attrap?, Par bon augure la cite est assieg?e. Во время великой опасности пленник сбегает. Очень скоро удача изменит великому человеку. Люди заперты внутри дворца, Но, к
Модель психики
Модель психики С очень давних времен люди пытались создать рабочие модели внутреннего и внешнего миров — с тех пор, как они оказались разделены. Астрологам необходимо знать о спорах, бушевавших сотни лет назад, о рассуждениях относительно различных моделей небесных
2060 год — предсказание Исаака Ньютона
2060 год — предсказание Исаака Ньютона Предсказание конца света на 2060 год сделал английский математик, физик и астроном Исаак Ньютон (1642–1727). Он известен открытиями закона всемирного тяготения, трех законов механики, а также своей книгой «Математические начала
Модель
Модель Вместе со своими детьми я смотрю научно-фантастический сериал «Грань». В первой серии приземляется пассажирский самолет, а все пассажиры на борту мертвы. ФБР начинает расследование, и выясняется, что это не изолированное, аномальное событие. По всему земному шару
Модель любви
Модель любви Вот как некоторые люди из разных стран, испытавшие ОСП, описывают последствия своего опыта собственными словами (примечание: цитаты приведены дословно; для большинства из них английский – не родной язык).Чэнь из КитаяИсходные данные: «Я верил в марксизм. Еще
Источник
Основные понятия, законы и принципы классической физики
Классическая физика понимается как фундаментальная база исследования макрообъектов. Для иллюстрации этого положения рассмотрим следующий пример. Как движется автомобиль? Поступательное движение поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное движение колес. Колеса отталкиваются от поверхности дороги, и в результате автомобиль перемещается в пространстве по отношению к окружающим предметам. Все эти процессы изучает «Механика». Началом «цепочки» механических движений является движение поршня, который толкает газообразная смесь в камере сгорания. Процессы в газах изучает «Молекулярная физика». Часть энергии рабочей смеси преобразуется в энергию поршня, а часть «выбрасывается» в виде теплоты вместе с отработанными газами, расходуется на последующее сжатие рабочей смеси и т.д. Эти энергетические процессы, от которых зависят КПД и мощность двигателя, изучает «Термодинамика». Электромагнитные процессы в системе зажигания изучает «Электродинамика». Поскольку эти процессы формируются с помощью транзисторов микросхем и других устройств, которые основаны на квантовых явлениях, то они изучаются «Квантовой физикой».
Таким образом, движение автомобиля представляет собой сумму самых разных явлений. Различные специальные дисциплины изучают отдельные явления, агрегаты и узлы автомобиля. Это связано с их сложностью и привело к дифференциации науки. Однако самое первое описание движения автомобиля связано с основными законами классической физики.
Самый простой вид движения материи в макромире – это перемещение тел по отношению к другим телам. Для его описания используются основные понятия кинематики: движение, скорость, ускорение, относительность движения, система отсчета, материальная точка, траектория и т.п. и основные законы, объясняющие механическое движение, — законы Ньютона:
Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. (Закон инерции).
Изменение количества движения пропорционально приложенной действующей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует (второй закон – главный закон динамики).
Действие всегда есть равное и противоположно направленное противодействие, т.е. взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны (третий закон).
Согласно законам механики – основной причиной движения является действие сил. Поэтому анализу понятия силы в классической физике уделяется большое внимание. Силы делятся на: силу упругости (она связана с деформацией тел) и силу трения. Природа этих сил связана с электрическим взаимодействием между атомами; силу тяготения (ее называют силой тяжести, под ее действием свободные тела падают на Землю). Сила тяготения часто проявляется в виде веса – силы, с которой тело действует на опору; силу инерции.
Существуют разные формы движения материи (механическая, тепловая, электрическая и т.д.), которые могут переходить друг в друга. Поэтому физика использует важнейшее понятие, выражающее меру перехода одних форм движения в другие, — это энергия. Важнейшие законы классической физики – законы сохранения:
Закон сохранения энергии: энергия не уничтожается и не создается, а может лишь переходить из одной формы в другую.
Закон сохранения импульса: если сумма внешних сил равна нулю, импульс системы тел остается постоянным при любых происходящих в ней процессах.
В современной физике эти важнейшие законы сохраняют свое фундаментальное значение, они выполняются всегда и везде, не только в макромире, но и в космосе и в микромире.
Несмотря на то, что классическая термодинамика была составной частью классической физики, однонаправленность тепловых процессов принципиально отличала их от механических. Любое механическое движение обратимо, т.е. может происходить как в прямом, так и в обратном направлении через те же промежуточные состояния: вращение маховика, качание маятника и т.п. При этом в уравнениях движения меняется лишь знак времени: вместо
t следует использовать –t. Это означает, что механическое движение симметрично по отношению к изменению знака времени. Тепловые процессы в этом смысле существенно отличаются: они необратимы, не симметричны по отношению к изменению знака времени. Время всегда течет в одну сторону, так называемая «стрела времени».
Все реальные процессы протекают с увеличением энтропии, т.е. ведут к установлению теплового равновесия. Из этого следует, что всякая упорядоченность в окружающем мире постепенно исчезает, плотности частиц и температуры выравниваются, энергия рассеивается, со временем прекращается вообще всякое направленное движение, всякая жизнь, останется только молекулярный хаос. Долгое время умы не только физиков, но и философов занимала идея тепловой смерти Вселенной.
Сосуществовавшие концепции описания природы – корпускулярная и континуальная – взаимоисключали друг друга, так как считалось, что они относятся к разным сферам реальности. Поэтому обнаружение двойственной природы у одних и тех же объектов означало для классической физики потрясение всех ее основ и получило название «кризиса физики».
Основные понятия темы:
Корпускулярная концепция природы описывает все явления и процессы природы как движение частиц.
Континуальная концепция природы описывает все явления и процессы как
Вещество – вид материи, обладающий корпускулярными свойствами.
Поле – вид материи, который представляет собой взаимодействие частиц и описывается длиной волны, фазой и амплитудой.
Динамические закономерности отображают объективную закономерность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно.
Статистические закономерности отображают объективную закономерность в форме результата взаимодействия большого числа элементов и поэтому характеризуют их поведение в целом.
Закрытые (замкнутые) системы – системы, которые не обмениваются со своим окружением ни массой, ни энергией.
Энтропия – мера беспорядка в системе.
I -е начало термодинамики – закон сохранения энергии.
II -е начало термодинамики – энтропия замкнутой системы постоянно возрастает.
«Тепловая смерть Вселенной» — направленность всех процессов во Вселенной к точке термодинамического равновесия.
Тема 7. Открытые системы и
Неклассическая термодинамика
Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 300 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник