и легкости тел, о "боязни пустоты", о совершенстве кругового движения и другими ненаучными домыслами, которые сплелись в запутанный узел с религиозными
9
догматами и библейскими мифами. Галилей путем ряда блестящих экспериментов постепенно распутал его и создал важнейшую отрасль механики — динамику, т. е. учение о движении тел.
Занимаясь вопросами механики, Галилей открыл ряд ее фундаментальных законов: пропорциональность пути, проходимого падающими телами, квадратам времени их падения; равенство скоростей падения тел различного веса в безвоздушной среде(вопреки мнению Аристотеля и схоластиков о пропорциональности скорости падения тел их весу); сохранение прямолинейного равномерного движения, сообщенного какому-либо телу, до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не прекратит его (что впоследствии получило название закона инерции), и др.
Философское значение законов механики, открытых Галилеем было громадным. Открытие же законов механики Галилеем и законов движения планет Кеплером, давшими строго математическую трактовку понятия этих законов, ставило это понимание на физическую почву. Тем самым впервые в истории развитие человеческого познания понятие закона природы приобретало строго научное содержание.
Законы механики были применены Галилеем и для доказательства теории Коперника, которая была непонятна большинству людей, не знавших этих законов. Например, с точки зрения "здравого рассудка" кажется совершенно естественным, что при движении Земли в мировом пространстве должен возникнуть сильнейший вихрь, сметающий все с ее поверхности. В этом и состоял один из самых "сильных" аргументов против теории Коперника. Галилей же установил, что равномерное движение тела нисколько не отражается на процессах, совершающихся на его поверхности. Например, на движущемся корабле падение тел происходит так же, как и на неподвижном. По—этому обнаружить равномерное и прямолинейное движение Земли на самой Земле невозможно.
Опровергая аргументы Птоломея против вращения Земли путём разбора множества механических явлений, Галилей приходит к открытию закона инерции и механического принципа относительности. Открытием закона инерции было ликвидировано многовековое заблуждение, выдвинутое Аристотелем, о необходимости постоянной силы для поддержания равномерного движения. Это имело огромное не только чисто научное, но и мировоззренческое значение. Как известно к инерциальным системам отсчёта относятся покоящиеся системы и системы, которые движутся относительно неподвижных равномерно и прямолинейно. Равноправность таких систем Галилей доказывает различными опытами и логическими рассуждениями. В результате он приходит к очень важному выводу: «Никакими механическими опытами, проведёнными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно». Это и есть механический принцып относительности.
Однако именно Иоганну Кеплеру (1571-1630) принадлежит попытка динамического подхода к объяснению движения небесных тел, которая стала вместе с тем огромным шагом к созданию действительно небесной механики.
И. Кеплер говорил:«Мысль моя принадлежала небу».
Родился этот великий немецкий астроном и математик 27 декабря 1571 года в городе Вейль-дер-Штадт на юге Германии в бедной протестантской семье. Но несмотря на это Кеплер поставил и решил силою своего гения задачу о законах движения планет; он постиг его порядок и уразумел его красоту, он стал творцом небесной механики.
Он открыл три основных закона движения планет, изобрел оптическую систему, применяемую в частности, в современных рефракторах, подготовил создание
10
дифференциального, интегрального и вариационного исчисления в математике.
Кеплер написал много научных трудов и статей. Важнейшее его сочинение -«Новая астрономия» (1609), посвящена изучению движения Марса по наблюдениям Т. Браге и содержащая первые два закона движения планет. В сочинении "Гармония Мира" (1619) Кеплер сформулировал третий закон, объединяющий теорию движения всех планет в стройное целое. Солнце, занимая один из фокусов эллиптической орбиты планеты, является, по Кеплеру, источником силы, движущей планеты. Он высказал справедливые догадки о существовании между небесными телами тяготения и объяснил приливы и отливы земных океанов воздействием Луны. Составленные Кеплером на основе наблюдений Браге "Рудольфовы таблицы" (1627) давали возможность вычислять для любого момента времени положение планеты с высокой для той эпохи точностью. В работе "Сокращение коперниковой астрономии" (1618-
1622) Кеплер изложил теорию и способы предсказания солнечных и лунных затмений Его исследования по оптике изложены в сочинении "Дополнение к Вителло" (1604) и "Диоптрики" (1611).
Замечательные математические способности Кеплера проявились, в частности, в выводе формул для определения объемов многих тел.
Рукописи Кеплера были приобретены Петербургской академией наук и хранятся сейчас в России в Санкт-Петербурге.
Но всё же учёным, который заложил основы современного естествознания и который является создателем классической физики, был великий английский физик, механик, астроном и математик Исаак Ньютон (1643-1727)
Высокое признание получили работы Ньютона, в которых он заложил основы научного понимания законов мироздания взамен фантастических домыслов религии.
Исаак Ньютон родился в местечке Вулсторп близ города Грантема в семье небогатого фермера. Учился в Кембриджском университете. В 1669 -1701 гг. Ньютон - профессор физики и математики в Кембриджском университете ; с 1703 г. почти четверть века - бессменный президент Лондонского королевского общества - английской
академии наук.
Ньютон сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, разработал основы дифференциального и интегрального исчислений. В книге "Оптика" он объяснил большинство световых явлений с помощью развитой им корпускулярной теории света.
Физические открытия Ньютона были тесно связаны с решением астрономических задач. Оптика Ньютона выросла из попыток усовершенствовать объективы для астрономических телескопов - рефракторов, избавить их от искажений - аберраций. В 1668 г. он разработал конструкцию зеркального телескопа - рефлектора и за это в 1672 г. был избран членом Лондонского королевского общества. Ньютон на основе установленного им закона всемирного тяготения сделал заключение, что все планеты и кометы притягиваются к Солнцу, а спутники - к планетам с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, и разработал теорию движения небесных тел.
11
Ньютон показал, что из закона всемирного тяготения вытекают законы Кеплера, пришел к выводу о неизбежности отклонений от этих законов вследствие возмущающего действия на каждую планету или спутник остальных тел Солнечной системы. Теория тяготения позволила ему объяснить многие астрономические явления - особенности движения Луны прецессию, приливы и отливы сжатие Юпитера, разработать теорию фигуры Земли.
Но главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии» был отправным пунктом всех работ по механике в течение последующих двух веков. Гелиоцентрическая система мира Коперника получила теперь динамическое обоснование и стала прочной научной теорией. Три закона Ньютона завершили труды Галилея, Декарта, Гюйгенса и других учёных по созданию механики и стали прочной основой для дальнейшего её развития.
К первому изданию «Начал» Ньютон написал своё собственное предисловие, где он говорил о тенденции современного ему естествознания «подчинить явления природы законам математики». Далее Ньютон набрасывал программу механической физики: «Сочинение это нами предлагается как математическое обоснование физики. Вся трудность физики, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить все остальные явления». Так Ньютон сформулировал задачи физики.
«Начала» — вершина Научного творчества Ньютона — состоят из трёх частей: в первых двух речь идёт о движении тел, последняя часть посвящена системе мира.
Приведём формулировку законов Ньютона в русском переводе, сделанном академиком А.Н. Крыловым.
1. Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
2. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
3.Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, — взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.
«Начала» Ньютона знаменовали новую эру в развитии науки. Они явились прочным фундаментом, на котором успешно строилась физика XVIII—XIX веков, получившая название классической. Книга подводила итог всему сделанному за предшествующие тысячелетия в учении о простейших формах движения материи.
Здоровье Ньютона было хорошим, и только на 80-м году жизни он начал страдать каменной болезнью, от которой и умер в ночь на 21 марта 1727 года восьмидесяти четырёх лет от роду. По указу короля его торжественно похоронили в Вестминстерском аббатстве. На надгробной плите могилы Ньютона высечены слова: «Здесь покоится то, что было смертного в Исааке Ньютоне». Надпись на памятнике Ньютону гласит: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, который почти божественным разумом первым доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливов океанов. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого».
12
