ЗАВЕРШЕНИЕ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ В XVIII в

Ньютон

Достигнутые опытным естествознанием результаты получили завершение в работах великого английского ученого Исаака Ньютона (1642-1727). Важнейшим научным достижением Ньютона было создание теории движения планет и связанное с этим открытие закона всемирного тяготение, положенного в основу физического обоснования гелиоцентрической системы.

Ньютон в 1661 г. был принят в колледж Святой Троицы. Одним из его учителей был профессор Исаак Барроу, который читал лекции по оптике на весьма высоком уровне. Ньютон получил степень бакалавра, а затем магистра. В это же время разразилась эпидемия чумы, и Ньютон уехал из Кембриджа в деревню, где он много и плодотворно работал, его будущие великие открытия созревали в деревенском уединении. В 1669 г. Барроу решил посвятить себя теологии, передал кафедру своему гениальному ученику. Ньютон стал профессором Кембриджа.

Первая научная работа Ньютона относится к оптике. В 1668 г. он построил первую миниатюрную модель рефлектора. В 1671 г. Ньютон построил второй усовершенствованный рефлектор, послуживший поводом к избранию его членом Королевского общества.

Прочитанный Ньютоном мемуар об открытиях в оптике вовлек его в полемику с Робертом Гуком (1635-1703), официальным экспериментатором Королевского общества. Гук в докладе, представленном обществу, и в книге «Микрография» становится на точку зрения волновой теории и высказывает мысль о поперечности световых волн. Раздраженный полемикой, Ньютон принял решение ничего не публиковать по оптике до тех пор, пока жив Гук, и выполнил это решение. Кроме первых двух оптических мемуаров, повлекших за собой полемику с Гуком, Ньютон не публиковал ничего до 1704 г., когда была издана его «Оптика».

Астроном Галей понял, что идея Гюйгенса о существовании центростремительной силы позволяет объяснить динамику движения планет, и пытался ее разработать. В ходе работы он встретился с большими трудностями и обратился к Ньютону. Ньютон показал ему рукопись, в которой проблема, волновавшая Галлея, была полностью решена. Галлей стал настойчиво убеждать Ньютона опубликовать свой труд. Ньютон долго не соглашался. Только с помощью влиятельных лиц в Кембридже Галлею удалось сломить сопротивление Ньютона. В конце концов знаменитые «Математические начала натуральной философии» Ньютона вышли в свет в 1687 г., спустя 144 года после того, как Коперник опубликовал свою систему мира. Эта система получила динамическое обоснование и стала прочной научной теорией. Одновременно было завершено начатое Галилеем дело создания новой механики. Три закона Ньютона завершают труды Галилея, Декарта, Гюйгенса и др. ученых по созданию классической механики и вместе с тем создают прочную основу для плодотворного ее развития.

С приходом к власти Вильгельма Оранского в 1688 г. Ньютон был избран депутатом парламента от Кембриджа.

Назначенный смотрителем Монетного двора, Ньютон в короткий срок перечеканил монету, способствовал тем самым оздоровлению финансов страны. В 1699 г. он назначается директором Монетного двора, а в 1703 г. был избран президентом Королевского общества. Окруженный почетом и славой Ньютон провел свои последние годы жизни в Лондоне, где умер в 1727г. и захоронен в Вестминстерском аббатстве.

Ньютон и Лейбниц разработали общий метод решения задач. Ньютон назвал свой метод исчислением флюксий, именуя этим термином то, что мы ныне подразумеваем под производной. Саму переменную Ньютон назвал флюентой (текущей).

Интересно, что в «началах» Ньютон не пользуется своим методом, а доказывает свои предложения геометрическим способом и с помощью метода предельных отношений.

Основной результат своих спектроскопических исследований Ньютон сформулировал так: «Всякий однородный свет имеет собственную окраску, отвечающую степени его преломляемости, и такая окраска не может изменяться при отражениях и преломлениях».

Таким образом, по Ньютону, у светового луча имеется объективная, неизменная характеристика (цвет), которую он охраняет при отражении и преломлении. В другом месте Ньютон, что эта характеристика не может быть изменена какой-либо иной причиной, которую он мог наблюдать.

Из своих исследований Ньютон сделал важный практический вывод о существовании хроматической аберрации, которую он ошибочно считал неустранимой. Им были введены в астрономию телескопы –рефлекторы.

Ньютон был первым в мире, открывшим периодичность в световых явлениях. Он установил, что для каждого цвета имеется своя длина, на которую изменяется толщина воздушного клина, когда одно цветовое кольцо заменяется другим того же цвета. Следует признать. Ньютон определил длину волны весьма точно.

Ньютон исследовал также явление дифракции и, описав достаточно точно радужные полосы на внешних границах тени волоса, не заметил внутренней светлой полосы.

Ньютон постоянно обсуждает две концепции: корпускулярную и волновую, Волновая теория ему кажется неспособной справиться с противостоящими ей огромными трудностями.

Ньютон был первым строгим критиком волновой теории, рассматривающей свет как механические волны в особой среде, которая со времени Гюйгенса стала называться световым эфиром. Мысль же о том, что световые волны могут быть другой, не механической природы, ему в то время не могла прийти в голову.

При всем различии оптики Ньютона и Гюйгенса у них есть одна существенная общая чета: оба они стремятся описать явление света в рамках механических представлений. Механика лежала в основе физических и философских воззрений XVII в.

Заслуга Ньютона состоит в том. Что он ввел во всеобщее употребление понятие массы и указал способы ее измерения.

Ньютон ввел и второе фундаментальное понятие механики: количество движения, определив его как меру движения, пропорциональную массе и скорости (II определение «Начал»).

Лейбниц указывал, что в явлениях природы сохраняется и другая мера движения. Так, если падающий груз производит деформирующее действие (таким образом, Галилей измерял скорости падения), то это действие пропорционально высоте падения и, следовательно, квадрату скорости, а так как оно к тому пропорционально и массе падающего тела, то движение, сообщенное деформированному телу, пропорционально произведению массы на квадрат скорости. Эту величину Лейбниц позже назвал «живой силой», отличая ее от «мертвой силы», силы давления неподвижного груза. Что величина mv сохраняется, было ясно еще Гюйгенсу, который опирался на закон сохранения величины mv в своей теории упругого удара и в теории маятника.

Что же касается лейбницевской «живой силы», то она, как мы теперь знаем, является энергетической характеристикой движения и равна кинетической энергии 1/2 mv

движущей точки.

Итак, Ньютон ввел в механику фундаментальные понятия: массы, силы, количества движения (импульса). Стержнем ньютоновской динамики является понятие силы., а основная задача динамики сводится к установлению закона силы из данного движения и, обратно, определению закона движения тел по данной силе. Так, из закона Кеплера Ньютон вывел существование силы, направленной к Солнцу т обратно пропорциональной квадрату расстояния планет от Солнца. Тем самым Ньютон решил задачу физического обоснования системы Коперника. Одновременно он открыл существование в природе силы, которая обуславливает притяжение тел, в том числе Луны к Земле, и притяжение самой Земли, как и других планет, к Солнцу, т.е. силу всемирного тяготения.

«Тяготение существует ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из них» (предложение VII).

«…Тяготение ко всей планете происходит и слагается из тяготений к отдельным частям ее..» (следствие 1).

«Тяготение к отдельным равным частицам тел обратно пропорционально квадратам расстояний мест до частиц» (следствие 2).

Так формулирует Ньютон свой знаменитый закон, который мы ныне выражаем компактной формулой: F= G …. Этим законом Ньютон дал точную динамическую основу всей системе Коперника и всей небесной механике, которая, развиваясь на этой основе, добилась огромных успехов.

Французские просветители и материалисты, высоко оценивая роль разума и науки, стали «виновниками» того, что в историю науки и культуры XVIII в. вошел под названием «век разума».

Переход от феодализма к капитализму отмечен в этом столетии тремя крупными вехами. Это, во-первых, американская революция 1775-1783 гг., в результате которой на политической карте появилось новое независимое государство – США. Затем разразился пожар Великой французской революции (1789-1794), обеспечившей победу буржуазии над феодальным дворянством.

Промышленный переворот в Англии начался, когда была изобретена первая прядильная машина Джоном Уайяттом в хлопчатобумажном производстве.

Фабрика потребовала универсального двигателя. В крепостнической России на алтайских заводах гениальный русский механик Иван Ползунов (1728-1766) думал о том, чтобы «пресечь водяное руководство» и перейти от привязанного к реке водяного колеса к тепловому двигателю – «огненной машине». Ползунов построил пароатмосферную машину непрерывного действия с автоматическим впуском и выпуском пара и инжектированием холодной воды для образования вакуума. К сожалению, со смертью Ползунова изобретение надолго было забыто.

Универсальный паровой (а не пароотмосферный) двигатель с отделением конденсатора от рабочего цилиндра и непрерывным действием был создан английским изобретателем Джемсом Уаттом (1736-1819).

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 662; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!