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1. Le concept d'image scientifique du monde

Le concept même d '«image scientifique du monde» est apparu dans les sciences naturelles et la philosophie à la fin du XIXe siècle, cependant, une analyse spéciale et approfondie de son contenu a commencé à être effectuée à partir des années 60 du XXe siècle. Et, néanmoins, jusqu'à présent, une interprétation sans ambiguïté de ce concept n'a pas été obtenue. Le fait est que ce concept lui-même est quelque peu vague, il occupe une position intermédiaire entre le reflet philosophique et naturaliste des tendances du développement des connaissances scientifiques. Il existe donc des images scientifiques générales du monde et des images du monde du point de vue des sciences individuelles, par exemple, physiques, biologiques ..., ou du point de vue de toutes les méthodes dominantes, styles de pensée - probabiliste- statistique, évolutif, systémique, informationnel-cybernétique, synergétique, etc. P. images du monde. En même temps, l'explication suivante du concept d'image scientifique du monde peut être donnée. (NKM).

L'image scientifique du monde comprend les réalisations les plus importantes de la science, créant une certaine compréhension du monde et de la place de l'homme dans celui-ci. Il n'inclut pas d'informations plus spécifiques sur les propriétés de divers systèmes naturels, sur les détails du processus cognitif lui-même. En même temps, NCM n'est pas une collection de connaissances générales, mais un système intégral d'idées sur les propriétés générales, les sphères, les niveaux et les lois de la nature, formant ainsi la vision du monde d'une personne.

Contrairement aux théories rigoureuses, NCM a la visibilité nécessaire, se caractérise par une combinaison de connaissances théoriques abstraites et d'images créées à l'aide de modèles.

Les caractéristiques de diverses images du monde sont exprimées dans leurs paradigmes inhérents.

Paradigme (<греч. – пример, образец) – совокупность определенных стереотипов в понимании объективных процессов, а также способов их познания и интерпретации.

Ainsi, nous pouvons donner la définition suivante de NCM.

NCM est une forme particulière de systématisation des connaissances, principalement leur généralisation qualitative, synthèse idéologique de diverses théories scientifiques.

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2. Formation d'une image mécanique du monde (MCM)

Dans l'histoire des sciences, les images scientifiques du monde ne sont pas restées inchangées, mais se sont remplacées, nous pouvons donc parler deévolution images scientifiques du monde. La plus évidente est l'évolutionimages physiques du monde: naturalo-philosophique jusqu'aux XVIe-XVIIe siècles, mécaniste jusqu'à la seconde moitié du XIXe siècle, thermodynamique (dans le cadre de la théorie mécaniste) au XIXe siècle, relativiste et mécanique quantique au XXe siècle. La figure 1 montre schématiquement le développement et l'évolution des images scientifiques du monde en physique.

Fig. 1. Images physiques du monde

L'image physique du monde est créée grâce à des mesures et des observations expérimentales fondamentales, sur lesquelles se fondent des théories, expliquant les faits et approfondissant la compréhension de la nature. La physique est une science expérimentale, elle ne peut donc pas atteindre des vérités absolues (ainsi que la connaissance elle-même en général), car les expériences en elles-mêmes sont imparfaites. Cela est dû au développement constant des idées scientifiques.

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3. Concepts de base et lois de MKM

Le MKM a été formé sous l'influence d'idées matérialistes sur la matière et les formes de son existence. Les idées fondamentales de cette image du monde sont l'atomisme classique, remontant à Démocrite et à ce qu'on appelle. mécanisme . La formation même d'une image mécanique est à juste titre associée au nom de Galileo Galilei, qui a le premier appliqué la méthode expérimentale à l'étude de la nature, ainsi que les mesures des quantités étudiées et le traitement mathématique ultérieur des résultats. Cette méthode était fondamentalement différente de la méthode philosophique naturelle qui existait auparavant, dans laquelle, pour expliquer les phénomènes de la nature, a priori (<лат. a priori allumé. expérimenter), c'est-à-dire sans rapport avec l'expérience et l'observation, des schémas spéculatifs, pour expliquer des phénomènes incompréhensibles, des entités supplémentaires ont été introduites, par exemple, le calorique mythique «liquide», qui déterminait l'échauffement du corps, ou la substance phlogistique qui assure la combustibilité d'une substance (le plus de phlogistique dans une substance, mieux elle brûle).

Les lois du mouvement planétaire découvertes par Johannes Kepler, à leur tour, ont témoigné qu'il n'y a pas de différence fondamentale entre les mouvements des corps terrestres et célestes (comme le croyait Aristote), puisqu'ils obéissent tous à certaines lois naturelles.

Le cœur de MCM est la mécanique newtonienne(mécanique classique).

La formation de la mécanique classique et l'image mécanique du monde basée sur celle-ci se sont déroulées dans 2 directions (voir Fig. 2):

1) généraliser les résultats obtenus précédemment et, surtout, les lois de la chute libre des corps découvertes par Galilée, ainsi que les lois du mouvement planétaire formulées par Kepler ;

2) créer des méthodes d'analyse quantitative du mouvement mécanique en général.

Riz. 2

Dans la première moitié du XIXe siècle avec la mécanique théorique, la mécanique appliquée (technique) se distingue également, ayant obtenu un grand succès dans la résolution de problèmes appliqués. Tout cela a conduit à l'idée de la toute-puissance de la mécanique et à la volonté de créer une théorie de la chaleur et de l'électricité également sur la base de concepts mécaniques. Cette idée a été exprimée le plus clairement en 1847 par le physicien Hermann Helmholtz dans son rapport « Sur la conservation de la force » :"La tâche ultime des sciences physiques est de réduire les phénomènes de la nature à des forces attractives et répulsives constantes, dont l'ampleur dépend de la distance"

Il y a beaucoup de concepts dans toute théorie physique, mais parmi eux, il y a les principaux, dans lesquels se manifeste la spécificité de cette théorie, sa base, l'essence de la vision du monde. Ces concepts incluent le soi-disant.fondamentalnotions, à savoir :

question,
Circulation,
espace,
temps,
interaction.

Chacun de ces concepts ne peut exister sans les quatre autres. Ensemble, ils reflètent l'unité du Monde. Comment ces concepts fondamentaux ont-ils été révélés dans le cadre du MCM ?

QUESTION. La matière, selon MKM, est une substance constituée des plus petits atomes de particules mobiles absolument indivisibles, c'est-à-dire discret ( discret "discontinue"), ou, en d'autres termes, corpusculaire idées sur la matière. C'est pourquoi les concepts les plus importants en mécanique étaient les concepts de point matériel et de corps absolument rigide (Point matérielun corps dont les dimensions peuvent être négligées dans les conditions de ce problème,corps absolument rigideun système de points matériels dont la distance entre eux reste toujours inchangée).

ESPACE . Rappelons qu'Aristote niait l'existence de l'espace vide, liant l'espace, le temps et le mouvement. Atomistes 18-19 siècles au contraire, ils reconnaissaient les atomes et l'espace vide dans lequel les atomes se déplacent. Newton, cependant, considérait deux types d'espace :

relatif , que les gens apprennent à connaître en mesurant la relation spatiale entre les corps ;

absolu , qui par son essence même est indépendante de tout ce qui est extérieur et reste toujours la même et immobile ; ceux. l'espace absolu estconteneur vide de corps, il n'est pas lié au temps et ses propriétés ne dépendent pas de la présence ou de l'absence d'objets matériels en son sein. L'espace en mécanique newtonienne est

Par la suite, A. Einstein, analysant les concepts d'espace absolu et de temps absolu, écrivit : « Si la matière disparaissait, il ne resterait que l'espace et le temps (une sorte de scène sur laquelle se jouent les phénomènes physiques) ». Dans ce cas, l'espace et le temps ne contiennent pas de « marques » spéciales à partir desquelles on pourrait compter et répondre aux questions « Où ? » et quand?" Par conséquent, pour y étudier des objets matériels, il est nécessaire d'introduire un système de référence (système de coordonnées et horloge). Le référentiel rigidement lié à l'espace absolu est appelé inertiel.

tridimensionnel (la position de n'importe quel point peut être décrite par trois coordonnées),
continu,
sans fin,
homogène (les propriétés de l'espace sont les mêmes en tout point),
isotrope (les propriétés de l'espace ne dépendent pas de la direction).

Les relations spatiales dans MKM sont décrites par la géométrie d'Euclide.

TEMPS . Newton considérait deux types de temps, similaires à l'espace : relatif et absolu. Les gens apprennent le temps relatif dans le processus de mesure, et le temps absolu (vrai, mathématique) en lui-même et dans son essence, sans aucune relation avec quoi que ce soit d'extérieur, coule uniformément et est autrement appelé durée. Ainsi, le temps de Newton, comme l'espace, est un réceptacle vide d'événements qui ne dépend de rien. Le temps s'écoule dans un sens du passé vers le futur.

CIRCULATION . Le MKM ne reconnaissait que le mouvement mécanique, c'est-à-dire un changement de position du corps dans l'espace au fil du temps. On croyait que tout mouvement complexe pouvait être représenté comme la somme des déplacements spatiaux (Principe de superposition). Le mouvement de tout corps a été expliqué sur la base des trois lois de Newton, tout en utilisant des concepts aussi importants que force et masse . Dans MCM, la force est comprise comme la cause d'un changement de mouvement mécanique et la cause de la déformation. De plus, on a remarqué qu'il est commode de comparer les forces par les accélérations d'un même corps provoquées par celles-ci ( m = const ). En effet, il découle de la deuxième loi que F 1 / F 2 \u003d a1 / a2, tandis que la valeur m \u003d F / a pour un corps donné était une valeur constante et caractérisée inertie corps. Ainsi, la mesure quantitative de l'inertie d'un corps est sa masse inertielle.

INTERACTION. Ici, nous devrions revenir à notre époque et voir comment la question des interactions (la cause profonde, la nature des forces) est résolue dans le cadre de l'image scientifique moderne du Monde. La physique moderne réduit toute la variété des interactions à 4ème interactions fondamentales : fortes, faibles, électromagnétiques et gravitationnelles. À l'avenir, ils seront examinés plus en détail. Ici nous nous arrêterons sur gravitationnel.

L'interaction gravitationnelle signifie la présence de forces attractives entre tous les corps. L'ampleur de ces forces peut être déterminée à partir de la loi de la gravitation universelle. Si la masse de l'un des corps (standard) et la force gravitationnelle sont connues, la masse du deuxième corps peut également être déterminée. La masse trouvée à partir de la loi de la gravitation universelle est appelée la gravité . On a déjà parlé plus tôt de l'égalité de ces masses, donc la masse est à la fois une mesure d'inertie et une mesure de gravitation. Les forces gravitationnelles sont universelles. Newton n'a rien dit sur la nature des forces gravitationnelles. Fait intéressant, même aujourd'hui, leur nature est toujours problématique.

Il faut dire qu'en mécanique classique, la question de la nature des forces, en fait, ne se posait pas, ou plutôt, n'avait pas une importance fondamentale. Simplement, tous les phénomènes naturels étaient réduits aux trois lois de la mécanique et à la loi de la gravitation universelle, à l'action des forces d'attraction et de répulsion.

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4. Principes de base du MCM

Les principes les plus importants de MKM sont :

principe de relativité,
principe de longue portée,
principe de causalité.

Le principe de relativité de Galilée. Le principe de relativité de Galileo stipule que tous les référentiels inertiels (ISR) du point de vue de la mécanique sont complètement égaux (équivalents). Le passage d'une ISO à une autre s'effectue sur la base de transformations galiléennes (voir Fig. 2).

Soit un IFR XYZ, par rapport à lui le long de l'axe il se déplace uniformément avec une vitesse V 0 système XYZ. Soit à l'instant t = 0 l'origine des coordonnées O et O match. Alors les coordonnées t. M dans ces deux systèmes à un moment donné t sera lié par :

x \u003d x "+ voix ;
y=y" ;
z = z".

Le temps s'écoule de la même manière partout, c'est-à-dire t = t", la masse des corps reste inchangée, c'est-à-dire m = m".

Pour les vitesses: V x \u003d Vo + V "x; V y \u003d V" y; V z \u003d V" z;

Si le temps et la vitesse sont identiques et V 0 est une valeur constante (de la condition), alors un x = un" x , et, par conséquent, les forces dans les deux systèmes sont les mêmes (ma x = ma x ) signifie que tous les phénomènes mécaniques en ISO procèdent de la même manière. Par conséquent, aucune expérience mécanique ne peut distinguer le repos d'un mouvement rectiligne uniforme.

Principe longue portée. Dans MCM, on a supposé que l'interaction est transmise instantanément et que l'environnement intermédiaire ne participe pas à la transmission de l'interaction. Cette position s'appelait le principe de l'action à longue portée.

Principe de causalité.Comme déjà mentionné, dans MCM toute la variété des phénomènes naturels à la forme mécanique du mouvement de la matière (matérialisme mécaniste, mécanisme). D'autre part, on sait qu'il n'y a pas de phénomènes sans cause, qu'il est toujours possible (en principe) de distinguer la cause et l'effet. La cause et l'effet sont liés et s'influencent mutuellement. L'effet d'une cause peut être la cause d'un autre effet. Cette idée a été développée par le mathématicien Laplace, déclarant ce qui suit :"Chaque phénomène qui se produit est lié au précédent sur la base du principe évident qu'il ne peut pas se produire sans une cause productrice. L'opinion contraire est une illusion de l'esprit.Ceux. Laplace croyait que toutes les connexions entre les phénomènes sont basées sur non ambigu lois. Cette doctrine de la conditionnalité d'un phénomène par un autre, de leur connexion régulière sans ambiguïté, est entrée en physique sous le nom de déterminisme laplacien ( déterminisme prédestination). Les relations non ambiguës significatives entre les phénomènes sont exprimées par des lois physiques.

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question test

1. Comment classer les images scientifiques du monde ?
2. Définir NCM
3. Qu'est-ce qu'un paradigme ?
4. Nommez les principales images physiques du monde et indiquez le moment approximatif où elles se sont formées et développées.
5. Sur quelles idées de base le MCM est-il basé ?

6. Qu'est-ce qu'un jugement a priori ?
7. Sur quels principes l'image mécanique du monde est-elle basée ?
8. Expliquez le principe de l'action à longue portée.
9. Expliquez le principe de relativité de Galilée.
10. Qu'est-ce que le principe de causalité ?

Littérature

1. Diaghilev FM Concepts des sciences naturelles modernes. M. : Éd. IMPE, 1998.
2. Dubnishcheva T.Ya. Concepts des sciences naturelles modernes. Novossibirsk : Maison d'édition YuKEA, 1997.

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Les droits de distribution et d'utilisation du cours appartiennent à
Université technique de l'aviation d'État d'Oufa

La formation d'une image mécaniste du monde est associée au nom de Galileo Galilei, qui a établi les lois du mouvement des corps en chute libre et formulé le principe mécanique de la relativité. Il a été le premier à appliquer la méthode expérimentale à l'étude de la nature, ainsi que les mesures des grandeurs étudiées et le traitement mathématique des résultats de mesure. Si des expériences étaient périodiquement organisées auparavant, c'est lui qui a commencé à appliquer systématiquement leur analyse mathématique pour la première fois.

L'approche de Galilée pour l'étude de la nature était fondamentalement différente de la méthode philosophique naturelle qui existait auparavant, dans laquelle des schémas a priori purement spéculatifs étaient inventés pour expliquer les phénomènes naturels.

Philosophie naturelle, est une tentative d'utiliser des principes philosophiques généraux pour expliquer la nature. Parfois, des conjectures brillantes ont été exprimées, qui pendant de nombreux siècles ont devancé les résultats d'études spécifiques. Par exemple, l'hypothèse atomiste de la structure de la matière avancée par le philosophe grec ancien Leucippe (5 av. J.-C.) et étayée plus en détail par son élève Démocrite (vers 460 av. J.-C. - l'année de la mort n'est pas connue), ainsi que l'idée d'évolution exprimée par Empédocle (vers 490 - vers 430 av. J.-C.) et ses disciples. Cependant, après l'apparition progressive des sciences concrètes et leur séparation des connaissances indifférenciées, les explications philosophiques naturelles sont devenues un frein au développement de la science.

Cela peut être vu en comparant les points de vue sur le mouvement d'Aristote et de Galilée. Sur la base de l'idée a priori naturelle et philosophique, Aristote considérait le mouvement "parfait" dans un cercle, et Galilée, s'appuyant sur des observations et des expériences, introduisit le concept mouvement d'inertie.

L'équivalent est la formulation suivante, pratique pour une utilisation en mécanique théorique: "On appelle un référentiel inertiel, par rapport auquel l'espace est homogène et isotrope, et le temps est homogène." Les lois de Newton, ainsi que tous les autres axiomes de la dynamique en mécanique classique, sont formulés par rapport à des référentiels inertiels.

Le terme « système inertiel » (en allemand : Inertialsystem) a été proposé en 1885 par Ludwig Lange et signifiait un système de coordonnées dans lequel les lois de Newton sont valides. Tel que conçu par Lange, ce terme devait remplacer le concept d'espace absolu, soumis à des critiques dévastatrices à cette époque. Avec l'avènement de la théorie de la relativité, le concept s'est généralisé au « référentiel inertiel ».

Système de référence inertiel (ISO)- un référentiel dans lequel tous les corps libres se déplacent en ligne droite et uniformément ou sont au repos (Fig. 2). L'utilisation de la Terre comme ISO, malgré son caractère approximatif, est largement répandue en navigation.

Riz. 2. Référentiel inertiel.

Le système de coordonnées inertiel, dans le cadre de l'ISO, est construit selon l'algorithme suivant. En tant que point O - l'origine des coordonnées, le centre de la terre est choisi conformément à son modèle accepté. Axe z coïncide avec l'axe de rotation de la terre. axes X et y sont dans le plan équatorial. Il convient de noter qu'un tel système ne participe pas à la rotation de la Terre.

Selon Galileo, un corps qui n'est affecté par aucune force externe ne se déplacera pas en cercle, mais uniformément le long d'une trajectoire rectiligne ou restera au repos. Une telle représentation, bien sûr, est une abstraction et une idéalisation, car en réalité, il est impossible d'observer une situation telle qu'aucune force n'agit sur le corps. Cependant, cette abstraction poursuit mentalement l'expérience, qui peut être réalisée approximativement dans la réalité, lorsque, en s'isolant de l'action d'un certain nombre de forces extérieures, on peut établir que le corps poursuivra son mouvement sous l'impact de forces étrangères sur lui. diminue.

La nouvelle science naturelle expérimentale, contrairement aux conjectures et spéculations naturalo-philosophiques du passé, a commencé à se développer dans une interaction étroite entre la théorie et l'expérience, lorsque chaque hypothèse ou hypothèse théorique est systématiquement vérifiée par l'expérience et les mesures. C'est grâce à cela que Galilée a pu réfuter l'hypothèse antérieure d'Aristote selon laquelle la trajectoire d'un corps qui tombe est proportionnelle à sa vitesse. Ayant entrepris des expériences de chute de corps lourds (boulets de canon), Galilée a prouvé que cette trajectoire est proportionnelle à leur accélération (9,81 m/s 2). Galilée a découvert les satellites de Jupiter, des taches sur le Soleil, des montagnes sur la Lune, qui ont sapé la foi dans la perfection du cosmos.

Une nouvelle étape majeure dans le développement des sciences naturelles a été marquée par la découverte des lois du mouvement planétaire. Si Galilée s'est occupé de l'étude du mouvement des corps terrestres, l'astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) a étudié les mouvements des corps célestes, s'immisçant dans un domaine qui était auparavant considéré comme interdit à la science.

Kepler ne pouvait pas se tourner vers l'expérimentation pour ses recherches et a donc été contraint d'utiliser de nombreuses années d'observations systématiques du mouvement de la planète Mars, faites par l'astronome danois Tycho Brahe (1546-1601). Après avoir essayé de nombreuses options, Kepler a retenu l'hypothèse que la trajectoire de Mars, comme d'autres planètes, n'est pas un cercle, mais une ellipse. Les résultats des observations de Brahe correspondaient à l'hypothèse et la confirmaient.

La trajectoire de Mars n'est pas un cercle, mais une ellipse, dont l'un des foyers est le Soleil - position connue aujourd'hui sous le nom de Première loi de Kepler. Une analyse plus poussée a conduit à deuxième loi: le rayon vecteur reliant la planète et le Soleil couvre des surfaces égales en un temps égal. Cela signifiait que plus une planète est éloignée du Soleil, plus elle se déplace lentement. Troisième loi de Kepler: le rapport du cube de la distance moyenne de la planète au Soleil au carré de la période de sa révolution autour du Soleil est une valeur constante pour toutes les planètes : a³ / T² = const.

La découverte des lois du mouvement des planètes par Kepler en témoigne : il n'y a pas de différence entre les mouvements des corps terrestres et célestes, ils obéissent tous à des lois naturelles ; la manière même de découvrir les lois du mouvement des corps célestes ne diffère pas en principe de la découverte des lois des corps terrestres. Certes, en raison de l'impossibilité de réaliser des expériences avec des corps célestes, afin d'étudier les lois de leur mouvement, il a fallu se tourner vers des observations, c'est-à-dire en interaction étroite entre théorie et observation, vérification minutieuse des hypothèses avancées par la mesure des mouvements des corps célestes.

La formation de la mécanique classique et l'image mécaniste du monde basée sur celle-ci se sont déroulées dans deux directions: la généralisation des résultats obtenus précédemment (les lois du mouvement des corps en chute libre découvertes par Galilée) et les lois du mouvement planétaire formulées par Kepler; création de méthodes d'analyse quantitative du mouvement mécanique en général.

Newton a créé sa propre version du calcul différentiel et intégral directement pour résoudre les problèmes de base de la mécanique : la définition de la vitesse instantanée comme la dérivée de la trajectoire par rapport au temps du mouvement et l'accélération comme la dérivée de la vitesse par rapport au temps ou la dérivée seconde du chemin par rapport au temps. Grâce à cela, il a pu formuler avec précision les lois fondamentales de la dynamique et la loi de la gravitation universelle. Au XVIIIe siècle. ce fut la plus grande conquête de la pensée scientifique.

Newton, comme ses prédécesseurs, attachait une grande importance aux observations et aux expériences, les considérant comme le critère le plus important pour séparer les fausses hypothèses des vraies. Par conséquent, il s'est vivement opposé à l'hypothèse des soi-disant «qualités cachées», à l'aide desquelles les disciples d'Aristote ont tenté d'expliquer de nombreux phénomènes et processus de la nature. Dire que chaque espèce de chose est dotée d'une qualité latente spéciale par laquelle elle agit et produit des effets, a souligné Newton, c'est ne rien dire.

À cet égard, il propose un principe entièrement nouveau pour l'étude de la nature, selon lequel déduire deux ou trois principes généraux du mouvement des phénomènes, puis énoncer comment les propriétés et les actions de toutes les choses corporelles découlent de ces principes évidents. être une étape très importante en philosophie, bien que les causes de ces principes n'aient pas encore été découvertes.

Ces principes de mouvement sont les lois fondamentales de la mécanique, que Newton formule avec précision dans son ouvrage principal, The Mathematical Principles of Natural Philosophy, publié en 1687.

Première loi qui est souvent appelée loi d'inertie, stipule que tout corps continue à être maintenu dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme jusqu'à ce qu'il soit contraint par des forces appliquées de changer cet état. Cette loi, découverte par Galilée, a pu montrer qu'à mesure que l'impact des forces extérieures diminue, le corps continuera à se déplacer, de sorte qu'en l'absence de toutes forces extérieures, il doit rester soit au repos, soit en mouvement uniforme et rectiligne.

Bien sûr, dans les mouvements réels, on ne peut jamais complètement se débarrasser de l'influence des forces de frottement, de la résistance de l'air et d'autres forces externes, et donc la loi d'inertie est une idéalisation dans laquelle on fait abstraction d'une image vraiment complexe du mouvement et imagine un idéal image que l'on peut obtenir en passant à la limite, celles-ci. par une diminution continue de l'action des forces extérieures sur le corps et le passage à un état où cet effet devient égal à zéro.

Deuxième loi fondamentale occupe une place centrale en mécanique : la variation de la quantité de mouvement est proportionnelle à la force agissante appliquée et se produit dans le sens de la droite le long de laquelle cette force agit.

Troisième loi de Newton :à l'action, il y a toujours une contre-action égale et de direction opposée, sinon les interactions de deux corps l'un contre l'autre sont égales et dirigées dans des directions opposées.

Newton croyait que les principes de la mécanique sont établis en utilisant deux méthodes opposées, mais en même temps interdépendantes - l'analyse et la synthèse. Des hypothèses authentiques, susceptibles de vérification expérimentale, constituent la base et le point de départ de toute recherche en sciences naturelles. Grâce à cela, l'étude des processus mécaniques a été réduite à leur description mathématique exacte. Pour une telle description, il était nécessaire et suffisant de préciser les coordonnées du corps et sa vitesse (ou impulsion mv), ainsi que l'équation de son mouvement. Tous les états ultérieurs d'un corps en mouvement étaient précisément et sans ambiguïté déterminés par son état initial.

Ainsi, en fixant cet état, il était possible d'en déterminer tout autre état, à la fois dans le futur et dans le passé. Il s'avère que le temps n'a aucun effet sur le changement des corps en mouvement, de sorte que dans les équations du mouvement, le signe du temps pourrait être inversé. Par conséquent, la mécanique classique et l'image mécaniste du monde dans son ensemble sont caractérisées par la symétrie des processus dans le temps, qui s'exprime dans la réversibilité du temps.

Dès lors, on a facilement l'impression qu'aucun changement réel ne se produit pendant le mouvement mécanique des corps. Étant donné l'équation du mouvement du corps, ses coordonnées et sa vitesse à un moment donné, souvent appelé son état initial, nous pouvons déterminer avec précision et sans ambiguïté son état à tout autre moment dans le futur ou le passé. Formulons les traits caractéristiques de l'image mécaniste du monde.

1. Tous les états du mouvement mécanique des corps par rapport au temps s'avèrent être fondamentalement les mêmes, puisque le temps est considéré comme réversible.

2. Tous les processus mécaniques sont soumis au principe du déterminisme rigide, l'essentiel est la reconnaissance de la possibilité d'une détermination précise et sans ambiguïté de l'état d'un système mécanique par son état antérieur.

Selon ce principe, le hasard est exclu de la nature. Tout dans le monde est strictement déterminé (ou déterminé) par des états, des événements et des phénomènes antérieurs. En étendant ce principe aux actions et comportements des personnes, on en vient inévitablement à fatalisme.

Avec une image mécaniste, le monde qui nous entoure lui-même se transforme en une machine grandiose, dont tous les états ultérieurs sont déterminés avec précision et sans ambiguïté par ses états précédents. Ce point de vue sur la nature a été exprimé le plus clairement et au sens figuré par un scientifique français. XVIIIe siècle Pierre Simon Laplace (1749-1827) :

3. L'espace et le temps ne sont en rien liés aux mouvements des corps, ils ont un caractère absolu.

À cet égard, Newton introduit les concepts d'espace et de temps absolus ou mathématiques.

Espace absolu - en mécanique classique - espace euclidien tridimensionnel, dans lequel le principe de la relativité et des transformations galiléennes est respecté. Le terme a été introduit par Newton (avec le concept de temps absolu) dans les Principia Mathematica. Pour lui, l'espace et le temps agissent comme un réceptacle universel qui a des relations d'ordre et existe indépendamment l'un de l'autre et des corps matériels.

Cette image rappelle les idées sur le monde des anciens atomistes, qui croyaient que les atomes se déplaçaient dans l'espace vide. De même, dans la mécanique newtonienne, l'espace s'avère être un simple réceptacle pour les corps qui s'y déplacent et qui n'ont aucun effet sur lui.

4. La tendance à réduire les schémas des formes supérieures de mouvement de la matière aux lois de sa forme la plus simple - le mouvement mécanique.

Le mécanisme, qui a tenté d'aborder tous les processus sans exception du point de vue des principes et de la portée de la mécanique, a été l'une des conditions préalables à l'émergence de la méthode de pensée métaphysique.

5. La connexion du mécanisme avec le principe d'action à longue portée, selon lequel les actions et les signaux peuvent être transmis dans l'espace vide à n'importe quelle vitesse. En particulier, on a supposé que les forces gravitationnelles, ou forces d'attraction, agissent sans aucun milieu intermédiaire, mais leur force diminue avec le carré de la distance entre les corps. Newton a laissé la question de la nature de ces forces aux générations futures. Tout ce qui précède et quelques autres caractéristiques ont prédéterminé les limites de l'image mécaniste du monde, qui ont été surmontées au cours du développement ultérieur des sciences naturelles.

1. Vues scientifiques naturelles et méthodologie de Léonard de Vinci.

3. Galeleo Galilei et la naissance des sciences naturelles expérimentales.

4. Johannes Kepler et la découverte des lois de la mécanique céleste.

6. Succès et difficultés de l'image mécanique du Monde.

Image mécanique du monde.

1.Vues scientifiques naturelles et méthodologie de Léonard de Vinci.

La nouvelle science, et en particulier la physique, commence avec Galilée et Newton.
Mais elle, comme la nouvelle culture, n'était pas une continuation directe de la science et de la culture du Moyen Âge. Au tournant du XVe siècle. l'ancienne culture médiévale des pays d'Europe occidentale et centrale a été remplacée par une nouvelle culture, dont les traits caractéristiques étaient l'humanisme, la restauration de l'intérêt pour l'antiquité, la renaissance des valeurs anciennes, le rejet de la scolastique, la foi dans les capacités de l'homme et de son esprit.

C'est la Renaissance. A cette époque, la peinture, la sculpture, l'architecture, la littérature et les nouvelles sciences naturelles expérimentales se développent avec une rapidité inhabituelle. Et parmi ces titans de la Renaissance, l'un des premiers devrait s'appeler Léonard de Vinci, "à qui les branches les plus diverses de la physique doivent les découvertes les plus importantes".

Pour Leonardo, l'art a toujours été une science. S'engager dans l'art signifiait pour lui faire des calculs scientifiques, des observations et des expériences. Le lien de la peinture avec l'optique et la physique, avec l'anatomie et les mathématiques forcées
Leonardo devient scientifique. Léonard appréciait particulièrement les mathématiques.

Les mathématiques de Léonard sont des mathématiques à valeur constante, elles ne pouvaient bien sûr pas maîtriser les problèmes complexes du mouvement. La simplicité de l'appareil mathématique et la complexité des problèmes qu'il a entrepris en physique et en technologie, l'ont parfois obligé à remplacer les calculs mathématiques par l'observation et la mesure, ont conduit à l'invention de nombreux appareils.

Quant aux vues de Léonard de Vinci sur l'espace et le temps, elles étaient les mêmes que celles d'Aristote.

Très caractéristique de la mécanique de Léonard de Vinci est le désir de plonger dans l'essence du mouvement oscillatoire. Il a abordé l'interprétation moderne du concept de résonance, parlant d'une augmentation de l'amplitude des oscillations lorsque la fréquence naturelle du système coïncide avec la fréquence de l'extérieur.

Une grande place dans les travaux de Léonard était occupée par l'hydraulique. Il a commencé à étudier l'hydraulique en tant qu'étudiant et y est retourné tout au long de sa vie. Léonard a conçu et partiellement achevé la construction d'un certain nombre de canaux. Il s'est presque rapproché de la formulation de la loi de Pascal et, dans la théorie des vases communicants, il a pratiquement anticipé les idées du XVIIe siècle.

Leonardo a été le premier et a beaucoup traité des problèmes de vol. Les premières études, dessins et dessins sur aéronefs remontent aux environs de 1487. Des pièces métalliques ont été utilisées dans ses aéronefs ; l'homme était placé horizontalement, mettant le mécanisme en mouvement avec ses bras et ses jambes.

Il a construit un modèle de planeur et s'est préparé à le tester. Le désir de protéger une personne lors de ces tests l'a conduit à l'invention d'un parachute.

Au temps de Léonard de Vinci, le système géocentrique du monde de Ptolémée régnait en maître. Leonardo a souligné à plusieurs reprises son échec. On peut supposer que Léonard, indépendamment de
Copernic a failli comprendre le système héliocentrique du monde.

Léonard a observé la nature avec curiosité, et pour cette seule raison, il ne pouvait s'empêcher de s'intéresser aux questions de géologie, de paléontologie et d'agronomie.
Ainsi est née sa théorie des fossiles. Léonard n'a pas peur d'abandonner les idées bibliques sur les catastrophes et les inondations sur Terre. Il soutient que la découverte de coquillages et de plantes fossilisés dans des endroits mystérieux n'a rien à voir avec les déclarations bibliques, mais est causée par le lent mouvement de la terre et de la mer.

Il est difficile d'énumérer tous les problèmes d'ingénierie sur lesquels l'esprit curieux de Léonard a travaillé. Il a inventé de nombreux types de machines pour la filature, le tissage et d'autres fins. Parmi ses archives survivantes, il y a une description d'une boussole avec un centre mobile, une excavatrice, un appareil pour un plongeur et divers types d'outils de forage. Surtout de nombreuses inventions ont été faites par Leonardo dans le domaine du génie militaire et militaire.

En 1502 - 1503. Léonard de Vinci écrit une lettre au sultan turc, dans laquelle il lui propose plusieurs de ses inventions et projets, dont le projet d'un pont sur la baie de la Corne d'Or, qui relierait Galata à
Istanbul et sous laquelle les voiliers pouvaient naviguer.

A la même époque, Léonard de Vinci dessine un pont sur
Bosphore. Cette boule serait un immense pont d'environ 24 mètres de large, haut de l'eau
41 mètres et une longueur de 350 mètres, dont 233 mètres au-dessus de la mer, le reste
117 mètres - au-dessus de la terre. Il s'agissait de projets et d'idées exceptionnellement audacieux qui se sont concrétisés bien plus tard.

De nombreux artistes de cette époque, malgré l'interdiction stricte de l'église, ont étudié l'anatomie humaine. Leonardo s'est d'abord intéressé à l'anatomie en tant qu'artiste. Il a étudié les muscles du corps dans diverses positions des bras et des jambes, mais a rapidement élargi considérablement le champ de la recherche anatomique : il s'est intéressé au cœur, au système circulatoire et aux poumons ; il a été le premier à donner une description correcte de la colonne vertébrale et s'est approché de la compréhension moderne du rôle des poumons dans le corps. L'importance des travaux anatomiques de Léonard pour le développement de la médecine est incontestable. Il convient de noter que Léonard de Vinci considérait l'activité de l'organisme, ses différents organes, ses différents mouvements du point de vue de la mécanique.

On ne peut que s'étonner et admirer la polyvalence des intérêts et l'esprit curieux de ce penseur.

Résumant l'activité scientifique de ce géant, je voudrais attirer l'attention sur ses vues méthodologiques.

« L'expérience est l'interprète de la nature. Il ne trompe jamais, seuls se trompent nos jugements, qui attendent de lui ce qu'il ne peut donner. Il faut faire des expériences, changer les circonstances, jusqu'à en tirer des règles générales.

Appréciant hautement le rôle de l'expérience, le rôle de la pratique, Léonard de Vinci n'était pas un praticien étroit, il était bien conscient de la nécessité de la théorie :
« Celui qui aime la pratique sans science est comme un timonier qui entre dans un navire sans gouvernail ni compas : il ne sait jamais où il navigue. La pratique doit toujours être fondée sur une bonne théorie. La science est le commandant, et la pratique est les soldats. Telle est la méthodologie de la connaissance de Léonard de Vinci, qui a conservé sa valeur jusqu'à ce jour.

2. Système héliocentrique du Monde de Nicolas Copernic.

Le système géocentrique de Ptolémée, malgré les doutes exprimés quant à son exactitude et ses suppositions correctes sur le mouvement de la Terre, a duré dans la science pendant 14 siècles. Et ce n'est qu'avec le début des découvertes géographiques, avec le passage du Moyen Âge féodal à la nouvelle époque, qu'il est devenu nécessaire de remplacer la théorie de Ptolémée par une nouvelle.

En 1506 Après avoir reçu une éducation (mathématiques, droit canonique, médecine, astronomie), Copernic est revenu d'Italie dans sa patrie en Pologne et en 10 ans a formalisé ses idées, nées au cours des années d'études et d'errance, sous la forme d'une théorie scientifique - la système héliocentrique du Monde. Dans ce système
Copernic a réduit la Terre au rôle d'une planète ordinaire, il a placé le Soleil au centre du système et toutes les planètes, avec la Terre, se sont déplacées autour du Soleil sur des orbites circulaires. Depuis 16 ans, Copernic mène des observations astronomiques du Soleil, des étoiles et des planètes. En 1532, à la veille de son soixantième anniversaire, il achève l'œuvre de sa vie, Sur les révolutions des sphères célestes. En février 1543 est publiée l'immortelle création de N. Copernic « sur les rotations des sphères célestes », mais Copernic lui-même n'a vu son livre que quelques heures avant sa mort (24 mai 1543). L'essai "Sur les rotations des sphères célestes" se compose de 6 livres. Le premier livre contient tous les arguments logiques et physiques en faveur du mouvement de la Terre. Le deuxième livre contient des éléments d'astronomie sphérique et se termine par un catalogue contenant les coordonnées de 1025 étoiles. Le troisième livre contient la théorie du mouvement du soleil, le quatrième livre la théorie du mouvement de la lune. Le plus important est le cinquième livre, qui donne un développement complet de la théorie héliocentrique des mouvements planétaires avec toutes les preuves mathématiques. Dans le sixième livre, le mouvement apparent des planètes est exposé.

La grande importance du système héliocentrique créé par Copernic
Le monde a été découvert après que Kepler ait découvert les vraies lois du mouvement elliptique des planètes, et I. Newton, sur leur base, la loi de la gravitation universelle ; lorsque Le Verrier et Adams, sur la base des données de ce système, ont prédit l'existence et déterminé théoriquement l'emplacement d'une planète inconnue (Neptune), et Galle, pointant un télescope au point du ciel indiqué par eux, a découvert une planète inconnue . À l'heure actuelle, les enseignements de Copernic n'ont pas perdu leur signification. il a révélé la véritable image du monde et a fait une révolution révolutionnaire "dans le développement du système de vision scientifique du monde".

3. Galileo Galilei et la naissance des sciences naturelles expérimentales.

Galileo Galilei - le grand scientifique italien, l'un des fondateurs de la mécanique classique, est né le 15 février 1564 dans la famille d'un noble pisan pauvre. Galilée a reçu sa première éducation dans un monastère.
À l'âge de dix-sept ans, il entre à l'Université de Pise, d'abord à la Faculté de médecine, puis à la Faculté de droit, où il étudie en profondeur les mathématiques et la philosophie. En 1589 Galileo a été nommé professeur de mathématiques à l'Université de Pise. Durant ces années
Galilée est engagé dans une réfutation des enseignements d'Aristote sur la proportionnalité de la vitesse de chute au poids du corps. Pour réfuter cette doctrine, il prend deux corps, de forme et de taille identiques (boules en fonte et en bois).
En trouvant des corrélations entre le taux de chute et le temps de chute, entre la distance parcourue et le temps de chute, Galileo a réfuté l'illusion séculaire et prouvé la constance de l'accélération de la chute libre. Mais à l'université, la mécanique et l'astronomie devaient être exposées dans l'esprit de
Aristote et Ptolémée. En 1592, il devint professeur d'université à
Padoue, où il travailla pendant 18 ans (jusqu'en 1610). À la fin de la période de Padoue
Galilée commence à s'opposer ouvertement au système ptolémaïque -
Aristote.

Après avoir fabriqué un télescope avec un grossissement de 32 fois et l'avoir dirigé vers le ciel, Galilée a découvert les irrégularités de la lune ; La Voie lactée s'est avérée être composée de nombreuses étoiles, dont le nombre a augmenté avec l'augmentation de l'augmentation du tube; Jupiter a quatre lunes. Tout cela ne correspondait pas aux enseignements d'Aristote sur l'opposition du terrestre et du céleste, mais confirmait le système copernicien.

En 1612, Galilée publie "Discours sur les corps dans l'eau et ceux qui s'y meuvent", cet ouvrage était dirigé contre la mécanique d'Aristote. Elle est suivie de la lettre de Galilée sur les taches solaires. C'était aussi une réfutation d'Aristote, mais elle ne pouvait passer inaperçue de l'église, l'église accuse Galilée de prouver le mouvement de la Terre et l'immobilité du Soleil ; ils essaient d'obtenir une interdiction des enseignements de Copernic. En 1615, Galilée se rendit à Rome pour se défendre et empêcher l'interdiction des enseignements de Copernic. Mais le 5 mars
1616 l'enseignement de Copernic « comme faux et complètement contraire au Saint
Écriture » était interdite, Galilée a reçu un ordre tacite de la Sainte Inquisition de se taire. En 1623, il se rend à nouveau à Rome pour obtenir l'abolition des restrictions sur ses activités scientifiques, mais il n'a pas réussi à obtenir l'abolition officielle des restrictions. Malgré les restrictions, Galilée prépare la publication de son ouvrage principal "Dialogue sur les deux principaux systèmes du monde : ptolémaïque et copernicien". En février 1632, le livre est publié, il comprend toutes les œuvres de Galilée, tout ce qui a été créé par lui de 1590 à 1625. Le but du scientifique est de présenter non seulement des arguments astronomiques, mais aussi mécaniques en faveur de la vérité de la doctrine.
Copernic.

La rotation de la Terre, selon Ptolémée, aurait dû y disperser les corps ; les corps pendant la chute devraient se déplacer non pas verticalement, mais obliquement, car ils seront en retard sur le mouvement
Terre; les oiseaux et les nuages ​​auraient dû être emportés vers l'ouest. Réfutant ces arguments, Galilée en vient à la découverte de la loi d'inertie. La découverte de cette loi a éliminé l'illusion séculaire mise en avant par
Aristote, sur la nécessité d'une force constante pour maintenir un mouvement uniforme. La rédaction moderne de cette loi est la suivante :
Tout corps conserve un état de repos ou de mouvement uniforme et rectiligne jusqu'à ce que le choc d'autres corps le fasse sortir de cet état. Galileo a défini le principe mécanique de la relativité : aucune expérience mécanique menée à l'intérieur d'un système inertiel fermé ne peut déterminer si le système est au repos ou se déplace de manière uniforme et rectiligne.

Conversations d'interlocuteurs sur diverses découvertes astronomiques
(irrégularités de la Lune, taches sur le Soleil, phases de Vénus, satellites de Jupiter) confirme l'idée de la validité de la théorie de Copernic.

Le succès du "Dialogue" a été incroyable, des personnes partageant les mêmes idées saluent avec enthousiasme Galileo avec l'ouverture d'une nouvelle ère dans l'étude de la nature.
Les opposants, à leur tour, ont lancé une rumeur selon laquelle sous le masque d'un défenseur
Aristote et Ptolémée sortis par le pape lui-même. La persécution de Galilée a commencé ; en septembre, le commandement de l'inquisition papale a été donné à Galilée pour qu'il apparaisse dans
Rome, mais en raison de la maladie de Galilée, ils accordent un petit répit. En février 1633
Galileo arrive à Rome, lors de l'interrogatoire, il a nié avoir partagé
La doctrine copernicienne après l'Inquisition l'a déclarée hérétique.
Galilée était fermement convaincu que dans la discussion sur le système héliocentrique du monde, l'écriture et la parole n'étaient pas interdites, et le livre lui-même a été publié avec la permission des censeurs. Après interrogatoire, Galileo a été arrêté et emprisonné dans les chaînes de l'Inquisition. 22 juin 1633 dans l'église
Marie, avec un grand rassemblement de personnes, le dernier acte de jugement sur Galilée a eu lieu. Selon le verdict, son livre fut interdit et lui-même passa en prison, dont la durée était laissée à la discrétion du Saint-Office. L'acte humiliant d'épreuve et de renoncement a grandement miné la santé du malade Galilée, mais malgré tout, Galilée a mentalement vu son futur travail «Conversations et preuves mathématiques», dans lequel les idées du «Dialogue» ont été développées plus avant. Les "Conversations" ont été achevées en 1637. Le livre résume tout ce que Galileo a fait dans le domaine de la mécanique. En 1642, Galilée mourut. L'un des grands penseurs, un grand astronome, mécanicien, physicien, mathématicien, est décédé.

Galileo est considéré comme l'un des fondateurs des sciences naturelles expérimentales et des nouvelles sciences. C'est lui qui a formulé les exigences d'une expérience scientifique, consistant en l'élimination des circonstances secondaires, en la capacité de voir l'essentiel. Par expérience, Galilée a réfuté les enseignements d'Aristote sur la proportionnalité de la vitesse de chute au poids du corps, a montré que l'air a un poids et a déterminé sa densité. Il fut le premier à pointer un télescope vers le ciel à des fins scientifiques, élargissant ainsi le champ des connaissances. Les expériences de pensée de Galileo sont construites sur l'idéalisation du mouvement des balles, chariots et autres objets matériels horizontalement et sur un plan incliné. L'expérience de pensée s'est ensuite répandue en physique et est devenue la méthode de cognition la plus importante ; elle a été utilisée par Maxwell lors de la création de la théorie du champ électromagnétique.
Les expériences de pensée ont permis à de nombreux scientifiques (Maxwell, Boltzmann,
Carnot et autres) pour établir des régularités dans le mouvement thermique chaotique et la thermodynamique. Ainsi, à la fois le principe de relativité de Galilée, qui a été développé plus avant dans la théorie de la relativité, et l'expérience de pensée, introduite par lui dans la science et devenue une méthode nécessaire de la physique moderne, témoignent du niveau méthodologique extrêmement élevé auquel le grand Scientifique italien se tenait dans ses recherches.

4. Johann Kepler et la découverte des lois de la mécanique céleste.

Johannes Kepler est né le 27 décembre 1571, son père, Heinrich Kepler, noble ruiné, servait comme simple soldat, sa mère, fille d'un aubergiste du village, ne savait ni lire ni écrire. À la naissance, le garçon a miraculeusement survécu. Quand il avait quatre ans, ses parents l'ont abandonné, à l'âge de 13 ans, il est mort pour la troisième fois, mais la vie ne l'a pas quitté.
Après avoir obtenu son diplôme de l'école du monastère en 1579, Kepler a été transféré dans une école théologique de trois ans, après quoi il est resté au séminaire de Tübingen, puis à l'université de Tübingen. À l'université, il se familiarise avec les enseignements de Copernic, devenant son ardent partisan. Alors qu'il travaillait comme professeur de mathématiques et de philosophie au Collège de Graz, il a commencé, parallèlement à l'enseignement, à s'engager dans des travaux scientifiques en astronomie, ainsi qu'à établir des calendriers et des horoscopes. Kepler a été contraint d'étudier l'astrologie pour ne pas mourir de faim, pour nourrir sa famille et mener des recherches en astronomie.

Au cours de sa vie, Kepler a écrit de nombreuses œuvres. Son premier livre, publié en 1597, est sorti sous le titre intéressant The Cosmographic Mystery. Kepler s'est donné pour tâche de trouver les relations numériques entre les orbites des planètes. En essayant diverses combinaisons de nombres, il a proposé un schéma géométrique grâce auquel il était possible de trouver les distances des planètes au Soleil.
Kepler a envoyé son travail à l'astronome danois Tycho Brahe et à G. Galileo.
À cause de la persécution par l'Église catholique, la vie à la maison est devenue insupportable et Kepler se rend à Prague. Là, il fut nommé mathématicien impérial et devait travailler sous Tycho Brahe, l'astronome impérial. En 1601, Tycho Brahe meurt, et entre les mains de Kepler se trouve le journal de trente ans d'observations du "roi de l'astronomie".

En 1609, le livre de Kepler The New Astronomy, ou
Physique céleste avec commentaires sur le mouvement de la planète Mars selon les observations
Brahé tranquille. Pendant huit ans, il a travaillé sur des calculs, soixante-dix fois il a dû répéter chaque calcul, mais, malgré tout, il a formulé les deux premières lois du mouvement planétaire :
1. Toutes les planètes se déplacent sur des ellipses, dont l'un des foyers est le Soleil.
2. Le vecteur rayon tiré du Soleil à la planète décrit des aires égales dans des intervalles de temps égaux.

Le besoin et le malheur continuent de le hanter, en 1611 sa femme et son fils moururent, et il se retrouva avec deux enfants dans ses bras. Le besoin matériel l'oblige à quitter Prague, et il se rend à Linz, où il prend la place d'un professeur de mathématiques. En 1615, il apprend que sa mère est accusée de sorcellerie. Il dépense toute sa force et son ingéniosité pour sauver sa mère de l'incendie, en 1621 il obtient sa libération. Même après de tels coups du sort, la force de l'esprit ne le quitte pas, et il publie un nouvel ouvrage "Harmonie du Monde", contenant la troisième loi de la mécanique céleste : les carrés des périodes des planètes sont liés comme les cubes des demi-grands axes de leurs orbites.

Les autres œuvres les plus célèbres de Kepler sont : "Rudolf Tables"
- les tables planétaires astronomiques, sur lesquelles Kepler a travaillé pendant 20 ans. Ils ont été nommés d'après l'empereur Rudolph 2. Ces tables ont servi les marins et les astronomes, les compilateurs de calendrier et les astrologues, et seulement dans
19ème siècle ont été remplacés par d'autres plus précis. Avec mon travail en mathématiques
Kepler a apporté une grande contribution à la théorie de la conique
Les sections, dans le développement de la théorie des logarithmes, ont contribué au développement du calcul intégral et à l'invention du premier ordinateur.
En 1618, la guerre de Trente Ans commence. Le trésor est toujours vide Kepler vit de petits boulots, faisant de nombreux voyages à
Ratisbonne avec des problèmes pour émettre un salaire. Au cours d'un de ces voyages, Kepler tomba malade et mourut. En 1774, l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg acheta la majeure partie des archives Kepler.

Cet homme remarquable et grand scientifique dans son pays natal, en
Vejle et Ratisbonne, ont érigé un monument et ouvert des musées. Kepler est destiné à l'immortalité en récompense de sa persévérance et de son ingéniosité, avec lesquelles il a renouvelé ses tentatives pour percer les mystères de la nature, pour les lois du mouvement planétaire qu'il a découvertes.

En 1996, 425 ans se sont écoulés depuis la naissance de l'un des plus grands astronomes du monde, Johannes Kepler.

5. Mécanique et méthodologie d'Isaac Newton.

En 1987, 300 ans se sont écoulés depuis la publication de l'œuvre remarquable du professeur Isaac Newton de l'Université de Cambridge.
"Les principes mathématiques de la philosophie naturelle".

Dans son ouvrage fondamental, qui contient 700 pages en traduction russe, le brillant physicien, astronome et mathématicien anglais a décrit le système des lois de la mécanique, la loi de la gravitation universelle, a donné une approche générale de l'étude de divers phénomènes basée sur la "méthode de principes", c'est-à-dire Le travail était non seulement d'une grande importance scientifique, mais aussi d'une grande importance méthodologique. Pour Newton, l'héritage de ses prédécesseurs était très important :
"Si j'ai vu plus loin que d'autres, c'est parce que je me suis tenu sur les épaules de géants."
Galilée et Kepler doivent être cités en premier lieu parmi ces géants.
A 27 ans, il devient professeur à l'Université de Cambridge.

Dans ses travaux sur l'optique, Newton a posé une question très importante et difficile : « Les rayons lumineux ne sont-ils pas de très petites particules émises par les corps lumineux ? Et l'hypothèse de l'expiration, puis la théorie corpusculaire, inconditionnellement reconnue par ses disciples et appuyée par l'autorité de Newton, qui a dominé l'optique au XVIIIe siècle. Beaucoup n'étaient pas d'accord avec cette théorie. sur sa base, il était impossible d'expliquer l'interférence et la diffraction de la lumière. Dans la théorie de la lumière, Newton a voulu combiner les représentations corpusculaire et ondulatoire. À cette occasion,
Newton avait deux pensées intéressantes :
1. Sur la possible transformation des corps en lumière et en retour. En 1933-1934. pour la première fois, les faits de la transformation d'un électron et d'un positron en quanta gamma ont été découverts
(photons) et la naissance d'un électron et d'un positron dans l'interaction d'un photon avec des particules chargées. C'est une découverte fondamentale de la physique moderne des particules élémentaires.
2. De l'influence des corps sur la propagation de la lumière.

Le summum de la création scientifique de Newton est le "Beginnings ..". Environ deux ans et demi de travail acharné ont coûté à Newton la préparation de la première édition de "Beginnings ..". Le livre se composait de trois parties : les deux premières énonçaient les lois du mouvement des corps, la troisième partie était consacrée au système
Paix. Pour la première édition, Newton a écrit sa propre préface, où il parle de la tendance des sciences naturelles contemporaines à « subordonner les phénomènes de la nature aux lois des mathématiques ». Ensuite, Newton formule le but du travail et les tâches de la physique : « Nous proposons ce travail comme fondements mathématiques de la physique. Toute la difficulté de la physique réside dans la reconnaissance des forces de la nature par les phénomènes de mouvement, puis, en utilisant ces forces, pour expliquer tous les autres phénomènes », il a réussi à faire face à cette tâche difficile. Comme première loi de la mécanique, Newton a pris la loi d'inertie découverte par Galilée, en la formulant plus strictement. Le cœur de la mécanique est la deuxième loi, qui relie le changement de la quantité de mouvement du corps à la force agissant sur lui, c'est-à-dire la variation de la quantité de mouvement du corps par unité de temps est égale à la force agissant sur lui et se produit dans la direction de son action. Dans la troisième loi de la mécanique, il a été reflété que l'action des corps a toujours le caractère d'interaction et que les forces d'action et de réaction sont égales en grandeur et opposées en direction. La quatrième loi était la loi de la gravitation universelle. Après avoir énoncé la position sur la nature universelle des forces de gravité et leur nature identique sur toutes les planètes, montrant que "le poids d'un corps sur n'importe quelle planète est proportionnel à la masse de cette planète", établissant l'expérience de la proportionnalité de la masse du corps et son poids (gravité),
Newton conclut que la force gravitationnelle entre les corps est proportionnelle aux masses de ces corps.

Même avant Newton, de nombreux scientifiques pensaient que la force gravitationnelle était inversement proportionnelle au carré de la distance, mais seul Newton était capable de justifier logiquement et de prouver de manière convaincante cette loi universelle en utilisant les lois de la dynamique et de l'expérience. L'établissement de la proportionnalité entre la masse et le poids signifiait que la masse n'est pas seulement une mesure de l'inertie, mais aussi une mesure de la gravité.

Dans la troisième partie du livre, le scientifique expose le système général du Monde et la mécanique céleste, la théorie de la compression de la Terre aux pôles, la théorie des marées, le mouvement des comètes, les perturbations dans le mouvement des planètes, etc. ., basé sur la loi de la gravitation universelle. La théorie de la gravitation a suscité des discussions philosophiques et avait besoin de preuves supplémentaires. Le premier était la question de la forme de la Terre. Selon la théorie de Newton, la Terre était comprimée aux pôles, selon la théorie
Descartes - étendu. Les différends ont été résolus à la suite de la mesure de l'arc du méridien terrestre dans la zone équatoriale (Pérou) et dans le nord (Laponie) par deux expéditions de l'Académie des sciences de Paris. La théorie s'est avérée vraie
Newton.

Les travaux de Newton révèlent sa méthodologie et sa vision du monde de la recherche. Newton était convaincu de l'existence de la matière, de l'espace et du temps, de l'existence de lois objectives du monde, accessibles à la connaissance humaine. Avec sa volonté de tout réduire à la mécanique, Newton a soutenu le matérialisme mécaniste (mécanisme). Malgré ses grandes réalisations dans le domaine des sciences naturelles, il croyait profondément en Dieu et prenait la religion très au sérieux. Il croyait que « la sagesse du Seigneur se révèle également dans la structure de la nature et dans les livres sacrés. Étudier les deux est un acte noble. Newton était l'auteur de "Commentaire sur le livre du prophète Daniel", "Apocalypse", "Chronologie". De cela, nous pouvons conclure que pour Newton, il n'y avait pas de conflit entre la science et la religion, dans sa vision du monde, les deux coexistaient.

Newton lui-même caractérise sa méthode de cognition comme suit :
«Dériver deux ou trois principes généraux du mouvement à partir des phénomènes, puis énoncer comment les propriétés et les effets de toutes les choses corporelles découlent de ces principes manifestes, serait un pas très important en philosophie, même si les causes de ces principes n'étaient pas encore découvert. Par principes, Newton entend les lois les plus générales qui sous-tendent la physique. Cette méthode a été appelée plus tard la méthode des principes, Newton a décrit les exigences de la recherche sous la forme de 4 règles :
1. Ne doit pas accepter d'autres causes dans la nature que celles qui sont vraies et suffisantes pour expliquer les phénomènes.
2. Il faut attribuer les mêmes causes aux mêmes phénomènes.
3. Les propriétés des corps soumis à l'investigation, qui sont indépendantes et immuables au cours des expériences, doivent être considérées comme les propriétés générales des corps matériels.
4. Les lois trouvées inductivement à partir de l'expérience doivent être considérées comme vraies tant qu'elles ne sont pas contredites par d'autres observations.

Puisque les principes sont établis par l'étude des phénomènes de la nature, ce sont d'abord des hypothèses, d'où l'on tire, par déduction logique, des conséquences qui se vérifient dans la pratique.
Par conséquent, la méthode des principes de Newton est une méthode hypothético-déductive qui, en physique moderne, est l'une des principales pour construire des théories physiques. La méthode de Newton a été très appréciée dans les déclarations méthodologiques de nombreux scientifiques, dont A. Einstein et
S.I. Vavilov, mais de nombreux scientifiques pensaient également que les principes et les hypothèses découlaient directement de l'expérience. Par conséquent, une théorie se déduit directement de l'expérience au moyen de la logique formelle, qui n'a pour but que de relier certaines données expérimentales à d'autres.

Beaucoup de questions et de disputes dans l'histoire de la physique ont été causées par les opinions
Newton sur l'espace et le temps. Newton part du fait que, dans la pratique, les gens connaissent l'espace et le temps en mesurant les relations spatiales entre les corps et les relations temporelles entre les processus.
Newton qualifie de relatifs les concepts d'espace et de temps ainsi élaborés. Il admet qu'il existe dans la nature un espace et un temps absolus indépendants de ces relations, comme réceptacles vides des corps et des événements. L'espace et le temps, selon Newton, ne dépendent pas de la matière et des processus matériels, ce qui n'est pas cohérent avec les idées de la physique du XXe siècle. Puisque la matière de Newton est inerte et incapable d'auto-mouvement, et que l'espace absolu vide est indifférent à la matière, il reconnaît la "première impulsion", c'est-à-dire Dieu, comme la principale source de mouvement.

Newton - ce génie brillant - a indiqué, selon Einstein, les modes de pensée, les recherches expérimentales et les constructions pratiques, a créé des méthodes brillantes et les a parfaitement maîtrisées, a été exceptionnellement inventif pour trouver des preuves mathématiques et physiques, a été placé par le destin lui-même à un tournant dans le développement mental de l'humanité. La physique moderne n'a pas écarté la mécanique de Newton, elle n'a fait que fixer les limites de son applicabilité.

6. Succès et difficultés de MKM

Le MKM a été formé sous l'influence d'idées matérialistes métaphysiques sur la matière et les formes de son existence. Les idées fondamentales de cette image du Monde sont l'atomisme et le mécanisme classiques.
Le noyau du MCM est la mécanique newtonienne, dans toute théorie physique il y a pas mal de concepts, mais il y en a de base dans lesquels se manifeste la spécificité de cette théorie, sa base, son aspect idéologique. Ces concepts incluent : la matière, le mouvement, l'espace, le temps, l'interaction. La matière est une substance constituée des particules mobiles (atomes) absolument solides les plus petites, encore indivisibles, c'est-à-dire dans le MKM, des concepts discrets de matière ont été adoptés. Et donc, les concepts les plus importants en mécanique étaient les concepts de point matériel et de corps absolument rigide, un point matériel est un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans les conditions d'un problème donné. Un corps absolument rigide est un système de points matériels dont la distance reste inchangée.

Espace. Aristote a nié l'existence de l'espace vide, liant l'espace, le temps et le mouvement. Les atomistes, quant à eux, reconnaissaient les atomes et l'espace vide dans lequel les atomes se déplacent.
Newton considère deux types d'espace : le relatif, que l'on connaît en mesurant les relations spatiales entre les corps, et l'absolu est un réceptacle vide des corps, il n'est pas lié au temps et ses propriétés ne dépendent pas de la présence ou l'absence d'objets matériels en elle. Elle est tridimensionnelle, continue, infinie, homogène, isotrope. Les relations spatiales sont décrites dans le MCM par la géométrie d'Euclide.

Temps. Newton considère deux types de temps : relatif et absolu. Le temps relatif est connu dans le processus de mesure.
"Le temps absolu, vrai, mathématique en lui-même et dans son essence même, sans aucune relation avec quoi que ce soit d'extérieur, s'écoule régulièrement et est autrement appelé durée." Ainsi, le temps est un réceptacle vide d'événements, ne dépendant de rien, il s'écoule dans un sens (du passé vers le futur), il est continu, infini et partout le même (homogène).

Trafic. Seul le mouvement mécanique était reconnu dans MKM, c'est-à-dire modification de la position du corps dans l'espace au cours du temps. On croyait que tout mouvement complexe pouvait être représenté comme la somme des déplacements spatiaux (principe de superposition). Le mouvement de tout corps a été expliqué sur la base des trois lois de Newton.

Il faut noter qu'en mécanique la question de la nature des forces n'avait pas une importance fondamentale. Pour ses lois et sa méthodologie, il suffisait que la force soit une caractéristique quantitative de l'interaction mécanique des corps. Elle a simplement cherché à réduire tous les phénomènes naturels à l'action de forces d'attraction et de répulsion, rencontrant en chemin des difficultés insurmontables.

Les principes les plus importants de MCM sont le principe de relativité de Galileo, le principe d'action à longue portée et le principe de causalité. Le principe de relativité
Galileo affirme que tous les systèmes de référence inertiels (ISR) sont complètement égaux (équivalents) du point de vue de la mécanique. Le passage d'un référentiel inertiel à un autre s'effectue sur la base des transformations
Galilée.

Dans MCM, on a supposé que l'interaction est transmise instantanément et que le support intermédiaire ne participe pas à la transmission de l'interaction.
Cette position porte le principe d'action à longue portée.

Comme vous le savez, il n'y a pas de phénomènes sans cause, vous pouvez toujours distinguer la cause et l'effet, la cause et l'effet sont interconnectés et s'influencent mutuellement. Un effet peut être la cause d'un autre phénomène. "Chaque phénomène qui se produit est lié au précédent sur la base du principe évident qu'il ne peut pas se produire sans une cause productrice." Dans la nature, il peut y avoir des relations plus complexes :
1. Le même effet peut avoir différentes causes, par exemple la conversion de vapeur saturée en liquide due à une augmentation de pression ou à une diminution de température.
2. Dans le mouvement thermique, par exemple, la vitesse, l'énergie cinétique, la quantité de mouvement d'une particule individuelle changent sans modifier les paramètres macro
(température, pression, volume) caractérisant le système dans son ensemble. À la suite du développement de la thermodynamique et de la physique statistique, un certain nombre de lois importantes ont été découvertes, notamment la conservation et la transformation de l'énergie pour les processus thermiques (la première loi de la thermodynamique) et la loi de l'augmentation de l'entropie dans les systèmes isolés (la deuxième loi de la thermodynamique).

La thermodynamique est une branche de la physique qui étudie les lois régissant le passage de l'énergie d'une forme à une autre. La première loi de la thermodynamique stipule : La chaleur communiquée au système est dépensée pour changer son énergie interne et pour que le système travaille contre les forces externes.
Du point de vue de la première loi de la thermodynamique, n'importe quel processus peut avoir lieu dans le système, tant que la loi de conservation et de transformation de l'énergie n'est pas violée.

Tous les processus réels sont irréversibles, puisque la présence de forces de frottement conduit nécessairement au passage d'un mouvement ordonné à un mouvement désordonné. Pour caractériser l'état du système et la direction du flux des processus, une fonction d'état spéciale, l'entropie, a été introduite en physique. Il s'est avéré que l'entropie d'un système fermé ne peut pas diminuer.
La fermeture du système signifie que les processus qui s'y déroulent se déroulent spontanément, sans influence extérieure. Dans le cas des processus réversibles (et ils n'existent pas dans la réalité), l'entropie d'un système fermé reste inchangée, dans le cas des processus irréversibles, elle augmente. Ainsi, en réalité, l'entropie d'un système fermé ne peut qu'augmenter, c'est la loi de l'augmentation de l'entropie (une des formulations de la seconde loi de la thermodynamique). Cette loi est d'une grande importance pour l'analyse des processus dans les systèmes macroscopiques fermés. La nature statistique de cette loi fait qu'elle est plus fondamentale que les lois dynamiques.

En physique moderne, les idées probabilistes-statistiques sont largement utilisées (physique statistique, mécanique quantique, théorie de l'évolution, génétique, théorie de l'information, théorie de la planification, etc.). Sans aucun doute, leur valeur pratique est aussi: contrôle de la qualité du produit, vérification du fonctionnement d'un objet, évaluation de la fiabilité de l'unité, organisation d'un service de masse. Mais ni la thermodynamique ni la physique statistique n'ont été capables de changer radicalement le concept de
MKM, détruisez-le : MKM a changé et élargi ses frontières.
Le développement de la physique jusqu'au milieu de xlxc s'est déroulé principalement dans le cadre des vues newtoniennes, mais de plus en plus de nouvelles découvertes, en particulier dans le domaine des phénomènes électriques et magnétiques, ne s'inscrivaient pas dans le cadre des concepts mécaniques, c'est-à-dire Le MKM est devenu un frein aux nouvelles théories, et le besoin d'une transition vers de nouvelles vues sur la matière et le mouvement se faisait sentir. Ce n'est pas le MCM lui-même qui s'est avéré intenable, mais son idée philosophique originale - le mécanisme. Dans les entrailles du MKM, les éléments d'une nouvelle image - électromagnétique - du Monde ont commencé à prendre forme.

Tout ce qui a été dit sur l'image mécanique du Monde peut se résumer dans les conclusions suivantes :
1. Les progrès impressionnants de la mécanique ont conduit au mécanisme et l'idée de l'essence mécanique du monde est devenue la base de la vision du monde. Les atomes indivisibles formaient la base de la nature. Les êtres vivants sont des "machines divines" fonctionnant selon les lois de la mécanique. Dieu a créé le monde et l'a mis en mouvement.
2. Physique moléculaire développée dans le cadre du MCM. L'idée de chaleur s'est formée dans deux directions: en tant que mouvement mécanique des particules et en tant que mouvement de "fluides" en apesanteur et imperceptibles (calorique, phlogistique).
A partir des « fluides » magnétiques électriques, la mécanique a cherché à expliquer les phénomènes électriques et magnétiques, à partir des fluides
"force vitale" a essayé de comprendre le travail des organismes vivants.
3. L'analyse du fonctionnement des moteurs thermiques a conduit à l'émergence de la thermodynamique, dont la réalisation la plus importante a été la découverte de la loi de conservation et de transformation de l'énergie. Mais dans le MKM, tous les types d'énergie étaient réduits à l'énergie du mouvement mécanique. Le macrocosme et le microcosme obéissaient aux mêmes lois mécaniques. Seuls les changements quantitatifs ont été reconnus. Cela signifiait l'absence de développement, c'est-à-dire que le monde était considéré comme métaphysique.

Bibliographie:

1. Diaghilev FM "Concepts des sciences naturelles modernes"
2. Solopov E.F. "Concepts des sciences naturelles modernes"

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Une série: Notes de lecture

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par la compagnie des litres.

Image mécanique du monde

L'homme a reçu les premières connaissances sur la nature dans la société primitive. Il s'agit de connaissances révélées par l'observation systématique des mêmes phénomènes et des mêmes propriétés des objets ou obtenues par l'expérience de la vie (le bois ne coule pas, la pierre coule, le feu chaud, la glace froide, etc.). Les connaissances des peuples anciens n'étaient pas scientifiques, elles n'étaient en aucune façon systématisées et n'avaient aucune base théorique, mais ne concernaient que les observations quotidiennes et l'expérience quotidienne.

Dans les pays de l'Orient ancien (Mésopotamie, Egypte), la connaissance avait une forme plus large, il y avait des sciences, mais elles étaient tissées d'aspects mystiques et religieux. Le véritable berceau des sciences naturelles est la Grèce (VI-IV siècles av. J.-C.). La science grecque était rationnelle (elle n'a pas eu recours à l'aide de la religion et du mysticisme pour expliquer les faits) et systémique (elle a commencé à classer les phénomènes et les objets d'étude).

Le développement de la science a été facilité par la structure particulière des cités-États grecques - avec des normes de vie démocratiques et une abondance de lois sociales. Une méthode d'organisation similaire a été appliquée dans le domaine de la connaissance : si la société humaine obéit à des lois, alors la nature doit obéir à ses propres lois. Les caractéristiques du mode de production esclavagiste ont donné quatre occupations prioritaires dans la société grecque - la politique, la guerre, l'art, la philosophie ; La philosophie était comprise comme une science naissante. La contemplation et une vision abstraite-spéculative du monde formaient les deux grands principes de la science grecque : la pensée conceptuelle et la création de théories philosophiques globales.

La recherche scientifique des Grecs n'avait aucune signification pratique, c'était un mouvement de pure pensée philosophique : la planimétrie d'Hipparque, la géométrie d'Euclide, les apories des Éléates, la recherche diogène de l'essence de l'homme. Le but de la connaissance scientifique était d'étudier le processus de transformation du Chaos initial en Cosmos. Ainsi sont apparues les œuvres de Thalès, Anaximandre, Héraclite, Diogène. Ils ont reconnu l'esprit humain comme le seul outil de connaissance. Les Grecs ont obtenu de grands succès en mathématiques (Pythagore, Euclide, Platon), dans la doctrine de l'atome (Démocrite, Leucippe), dans la doctrine de l'indestructibilité de la matière (Empédocle), mais Aristote a créé les sciences naturelles comme programme scientifique.

Aristote est l'auteur de nombreux ouvrages sur la nature - "Physique", "Sur le ciel", "Météorologie", "Sur l'origine des animaux", etc. Pour la première fois au monde, il attire l'attention sur les lois du mouvement des corps physiques et a ainsi donné naissance à la branche de la physique - mécanique. Trafic Défini par Aristote comme un changement de position du corps dans l'espace, l'espace aristotélicien était rempli de matière transparente, semblable à l'air. Il possède le dicton "la nature a peur du vide", c'est-à-dire que l'espace est rempli de la ressemblance de l'éther. Le mouvement est créé sans cause de mouvement ; un corps automoteur a une source de mouvement en soi. Il distingue les mouvements naturels et violents, locaux (pour les corps lourds) et fougueux (pour les corps légers).

Dans le raisonnement, Aristote a introduit notion de puissance, qui comprend trois principaux types de force - traction, pression et impact. Considérant un mouvement de rotation complexe, il en déduit la définition du moment de force, et pour la chute naturelle du corps il en déduit la loi V = F / w, où V est la vitesse, F est la force du corps s'efforçant vers sa endroit naturel, w est la résistance de l'air. Selon la loi d'Aristote, la vitesse de chute d'un corps dépendait de sa masse. Ce point de vue a duré jusqu'à l'époque de Galilée. C'est-à-dire que les corps lourds, en raison de leur masse, se précipitent vers la terre (lieu naturel) et les corps légers, en raison de leur légèreté, se précipitent vers l'éther ardent, situé derrière une couche d'air, haut dans le ciel, pour tirer .

Il a exclu les corps célestes des principes "terrestres" du mouvement : ils se déplacent dans un cercle parfait et n'ont pas besoin de force pour se déplacer. Les corps célestes obéissent à des lois célestes (leurs mouvements sont éternels et immuables, n'ont ni commencement ni fin), inapplicables aux corps terrestres, imparfaits par nature. Les corps terrestres imparfaits ne peuvent se mouvoir qu'avec l'application d'une force extérieure ; d'autres corps leur servent de source de mouvement.

Aristote croyait que le mouvement existe pour toujours et que le premier mouvement du monde a donné naissance au premier moteur, par lequel il a compris Dieu. Il comprenait l'interaction physique comme l'application de la force du motif au mobile (c'est-à-dire que l'action est purement unilatérale).

Les idées d'Aristote sur la mécanique ont duré jusqu'à l'époque de Galilée. Galilée a créé une nouvelle mécanique qui a rejeté les principes d'Aristote. Il établit des lois physiques pour le mouvement des corps, introduit les définitions de la force, de la vitesse, de l'accélération, du mouvement uniforme, de l'inertie, les concepts de vitesse moyenne et d'accélération moyenne, compare pour la première fois le concept de force au concept mathématique de vecteur ( lors de la détermination de la nature du mouvement en fonction de la force appliquée, il est parti de la direction de cette force ou de l'interaction des forces), formulé quatre axiomes de la mécanique (deux sur la chute libre, un sur l'inertie et un sur la relativité du mouvement) :

1. Loi d'inertie. Le mouvement libre le long d'un plan horizontal se produit à une vitesse constante en amplitude et en direction.

2. Un corps en chute libre se déplace Avec accélération constante, et la vitesse finale d'un corps tombant du repos est liée à la hauteur qui a été parcourue jusqu'à présent.

3. La chute libre des corps peut être considérée comme un mouvement sur un plan incliné, et la loi d'inertie correspond au plan horizontal.

4. À l'intérieur d'un système en mouvement uniforme (appelé inertie) tous les processus mécaniques se déroulent de la même manière qu'à l'intérieur d'un repos.

Il a dérivé le principe de relativité en 1632 à l'aide d'expériences de pensée, par abstraction. Le principe suppose que la trajectoire d'un corps qui tombe s'écarte de la verticale en raison de la résistance de l'air et dans un espace sans air, le corps tombera exactement au-dessus du point à partir duquel la chute a commencé.

Les lois physiques pour l'image mécanique du monde ont été formulées par Isaac Newton.

I loi, ou loi d'inertie, découverte par Galilée : tout corps conserve un état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme jusqu'à ce qu'il soit contraint d'en changer sous l'action de certaines forces.

Loi II : la variation de la quantité de mouvement du corps par unité de temps est égale à la force agissant sur lui et se produit dans la direction de son action. F = m et ·ā, où F est la force motrice, ā est l'accélération et m et est la masse d'inertie.

La deuxième loi de Newton relie le changement de l'élan du corps (momentum) à la force agissant sur lui et est au cœur de la mécanique. La loi était révolutionnaire pour l'époque, mais inapplicable à la physique moderne, puisque Newton croyait que la masse ne dépendait pas de la vitesse. Newton considérait la masse comme une mesure de l'inertie, et l'accélération et l'inertie comme des contre-actions d'égale grandeur dirigées dans des directions opposées, c'est-à-dire que plus le corps est massif, moins on peut lui donner d'accélération.

Loi III : Les forces d'action et de réaction sont égales en grandeur et opposées en direction.

IVe loi, formulée par Newton est la loi de la gravitation universelle : la force de gravité est inversement proportionnelle au carré de la distance :

F gr = γ · m gr · M gr /r 2 , où γ est la constante gravitationnelle.

Il a déduit la loi de l'hypothèse selon laquelle la même force agit sur la Lune se déplaçant sur l'orbite terrestre et sur la pierre tombant sur la Terre : la Lune gravite vers la Terre et la force de gravité s'écarte constamment du mouvement rectiligne et est maintenue dans son orbite. À partir de cette hypothèse, il a calculé la constante de la force gravitationnelle, ou constante gravitationnelle. Selon les calculs modernes, la constante gravitationnelle est :

G \u003d (6,673 ± 0,003) 10 -11 nm 2 kg -2.

Newton était d'avis matérialisme mécaniste(c'est-à-dire qu'il a cherché à expliquer les lois de la physique sur la base de l'existence objective de la matière, de l'espace et du temps), bien qu'il soit une personne religieuse dans l'esprit de son époque et ait même écrit un essai théologique dans ses années de déclin. Pour tenter de définir plus précisément les modalités de son approche de la recherche scientifique, Newton en déduit quatre principes fondamentaux:

1. Il ne doit pas accepter d'autres causes dans la nature que celles qui sont vraies et suffisantes pour expliquer les phénomènes (répétant le fameux principe du rasoir d'Occam).

2. Les mêmes causes doivent être attribuées aux mêmes phénomènes.

3. Les propriétés des corps soumis à l'investigation, qui sont indépendantes et immuables au cours des expériences, doivent être considérées comme les propriétés générales des corps matériels.

4. Les lois dérivées inductivement de l'expérience doivent être considérées comme vraies tant qu'elles ne sont pas contredites par d'autres observations.

Cette méthode s'appelle aujourd'hui hypothétique-déductif et est utilisé en physique moderne.

Newton a laissé une marque indélébile non seulement en mécanique. Ses recherches dans le domaine de l'optique ont été d'une grande importance, qui ont immédiatement reçu une reconnaissance mondiale et sont devenues fondamentales pendant plusieurs siècles. Newton croyait que la lumière se composait des plus petites particules, qu'il appelait corpuscules, d'où la théorie corpusculaire de la lumière. La théorie n'a pas expliqué certains phénomènes - par exemple, l'interférence et la diffraction de la lumière, car ce sont des processus ondulatoires.

Newton comprenait l'incomplétude de la théorie corpusculaire et allait la combiner avec la théorie des ondes, ce qui, en fait, ne s'est produit qu'au XXe siècle, lorsque la théorie des ondes qui a remplacé la théorie corpusculaire était également incapable d'expliquer tous les phénomènes.

Newton a également fait une application pour la théorie de la possibilité de transformer les corps en lumière et la lumière en corps, qui n'a été découverte par les scientifiques pour les particules ultra-petites qu'au XXe siècle, et la théorie de l'influence des corps sur la propagation de la lumière. , qui a été expérimentalement prouvé par Einstein et a formé la base de la théorie générale de la relativité. Le grand mérite des disciples de Newton a été l'introduction des méthodes de calcul différentiel intégral dans la physique et la création d'une image mécanique du monde.

L'image mécanique du monde reposait sur une théorie matérialiste basée sur l'atomisme classique, dont l'ancêtre était Démocrite. Pour l'époque, il s'agissait sans aucun doute d'une image avancée et scientifique du monde. Il était basé sur les travaux de Galilée et de Newton. L'image naturelle et philosophique du monde qui prévalait auparavant était basée sur l'observation comme seule méthode d'étude du monde.

L'image mécanique du monde a mis l'expérience au premier plan. Les expériences ont commencé à être accompagnées d'un appareil mathématique, de calculs précis et l'invention du télescope et du microscope a permis de regarder dans des mondes sans commune mesure avec l'environnement. Newton a développé les lois de la mécanique classique pour la physique du monde environnant, Kepler - les lois de la mécanique céleste pour l'Univers, Leeuwenhoek a conduit la biologie aux formes microscopiques, etc.

Le développement de la mécanique classique est allé dans deux sens:

1) comme une généralisation des lois de Galilée et des études de Kepler ;

2) comme transition vers de nouvelles méthodes d'analyse quantitative du mouvement mécanique. La matière dans ce système ne semblait divisible qu'au niveau d'un atome, l'espace - vide (évidemment, pour la possibilité de déplacer des atomes indivisibles), le temps - vide et unidirectionnel (du présent au futur), le mouvement - mécanique (changement de position du corps dans l'espace au fil du temps) ; toutes les interactions se réduisaient aux trois lois de la mécanique et à la loi de la gravitation universelle, à l'action des forces d'attraction et de répulsion.

À principes de l'image mécanique du monde comprennent les principes de relativité, d'action à long terme, de causalité.

Le principe de relativité a été formulé pour la première fois par Galileo et a déclaré que tous les cadres de référence inertiels sont égaux et que la transition d'un système à un autre se produit à l'aide de transformations spéciales développées par Galileo. Dans les systèmes inertiels de Galileo, le temps s'écoule de la même manière partout et la masse du corps est inchangée. Un temps constant avec une masse constante correspond à une vitesse constante, et si tous ces paramètres sont inchangés, alors les forces dans les deux systèmes sont les mêmes et tous les phénomènes mécaniques se déroulent de la même manière. La conclusion que Galilée a tirée sur la base de raisonnements et de calculs est la suivante : aucune expérience ne peut distinguer le repos d'un mouvement rectiligne uniforme (correspondant, bien sûr, à l'image mécanique du monde).

Principe longue portée a été développé dans le cadre du matérialisme mécaniste avec atomes indivisibles et espace vide : l'interaction se transmet instantanément, et le milieu intermédiaire ne participe pas à la transmission de l'interaction. Un milieu vide, bien sûr, ne pouvait participer au transfert d'interaction, et les corps étaient considérés comme des points matériels qui, sous l'influence d'une force appliquée, se déplaçaient instantanément dans le vide.

Principe de causalité a été développé par le mathématicien Laplace et dit : tout phénomène qui se produit est lié au précédent sur la base du principe évident qu'il ne peut pas se produire sans une cause productrice. L'opinion contraire est une illusion de l'esprit.

Le principe de Laplace s'appelait Déterminisme laplacien et supposé l'existence de relations entre les phénomènes sur la base de lois non ambiguës ; il a été fixé dans la physique mécaniste comme le principe que toute connexion fondamentale entre des phénomènes peut être exprimée par une loi physique, cette image du monde ne comprenait pas l'existence de connexions complexes. Il y a de la matière, il y a un mouvement mécanique, il y a une raison à cela, il y a une conséquence. Il reste à voter la loi.

Ces principes se sont réduits à néant lorsqu'il est devenu clair que l'espace entre les corps n'est pas vide, que les corps eux-mêmes ne sont pas du tout des points matériels, mais ont une masse, que les phénomènes sont complexes, irréductibles à une cause et à un effet.

Le matérialisme mécanique a repris de la philosophie grecque l'idée de la matérialité du monde et de sa divisibilité jusqu'au seuil ultime - les atomes. La matière était considérée comme discrète, et les notions de point matériel et de corps absolument rigide se sont imposées. Par définition, point matérielétait un corps mathématiquement abstrait, dont les dimensions peuvent être négligées, et corps absolument rigide, respectivement, un système de points matériels dont la distance entre eux reste toujours inchangée. En gros, un corps matériel est un corps réel divisé à l'extrême, c'est-à-dire un atome, et un corps absolument solide est un objet dépourvu de toutes ses qualités et propriétés.

Dans le même temps, l'existence d'un modèle idéal de toutes choses (l'idée de Platon) était rejetée, car il faudrait alors admettre l'existence d'un plan unique pour la construction du monde matériel, et cela revenait à à introduire l'idée de Dieu dans les sciences naturelles.

L'espace dans le matérialisme mécaniste n'était considéré que comme une extension mesurable. Contrairement au monde des objets, où la présence de la matière était évidente, l'espace était considéré comme un contenant de vide dans lequel les objets matériels pouvaient se déplacer.

L'espace se distinguait par le fait qu'il était dépourvu de structure atomique. Il était absolu, c'est-à-dire mathématiquement vide. Il existait en dehors du temps et était nécessaire pour mouvoir des corps ou des atomes.

Le temps et le mouvement dans l'image mécanique du monde sont des concepts absolus. Bien que Newton considère deux types de temps- relatif, qui est perçu par les personnes dans le processus de mesure, et absolu- c'est-à-dire mathématique, qui existe indépendamment des causes extérieures, n'affecte rien, est de nature uniforme et ne diffère que par la durée, l'image mécanique du monde n'a appris que le temps mathématique absolu.

Si l'espace était considéré comme un réceptacle absolument vide pour les corps en mouvement et les atomes, alors le temps était le même réceptacle vide pour les événements en cours. Le mouvement du temps est allé dans une direction - du passé vers le futur.

Le mouvement dans le monde mécanique était le mouvement mécanique de points matériels ou de corps absolument rigides. Les mouvements complexes en mécanique étaient décrits comme la somme de mouvements simples d'un point de l'espace à un autre. Les lois découvertes par Newton ont été utilisées pour décrire ces mouvements. La mécanique a introduit le concept de masse et de force dans la science, et la masse était considérée comme constante pour un corps particulier et exprimait son inertie, et la force était comprise comme la cause d'un changement de mouvement mécanique et la cause de la déformation. Tout mouvement selon les lois de Newton pourrait être décrit en termes d'application d'une force donnée à une certaine masse.

Plus tard Descartes introduit le concept de quantité de mouvement (le produit de la masse et de la vitesse). Descartes percevait le monde qui l'entourait comme une donnée mathématique : il considérait la matière comme une simple extension aux caractéristiques géométriques qui existe parce qu'il y a mouvement. Descartes a formulé la physique concepts d'impulsion de force et la loi qui stipule que la quantité de mouvement d'une force, égale au produit de la force appliquée et du temps de son action F dt, donne la constance de la quantité de mouvement m V, c'est-à-dire m V = F dt.

Dans cette définition, la seule valeur qui peut changer est la durée (à masse constante, vitesse et force uniformes). Percevant le monde matériel comme un modèle mathématique, Descartes a développé un système de coordonnées bien connu (X, Y, Z), qui a reçu son nom.

En mécanique classique, le concept interactions (la science moderne divise le faible, le fort, l'électromagnétique et le gravitationnel) s'appuyait sur les lois bien connues de la mécanique newtonienne et sur la loi de la gravitation universelle, fonctionnant avec les notions de forces d'attraction et de répulsion, c'est en fait la question d'interaction n'était pas considérée par la mécanique classique.

Dans l'image mécanique du monde, ce n'était pas nécessaire : tous les types de mouvements pouvaient être réduits à un simple changement de position du corps dans l'espace. Les interactions étaient comprises comme l'application des forces d'un corps à un autre pour modifier la trajectoire du mouvement ou pour sortir ce corps du repos. La mécanique ne connaissait aucun type de mouvement autre que mécanique (translation) et rotationnel (comme un mouvement en cercle), et la seule interaction considérée comme plus profonde était la force de gravité découverte par Newton.

la gravité décrit comme un mouvement mécanique, mais dérivé du mouvement du mégamonde. Selon la loi de la gravitation universelle, si la masse de l'un des corps et la force de gravité sont connues, la masse du second corps peut également être déterminée. De la loi gravitationnelle, Newton a dérivé l'identité de la masse gravitationnelle et de la masse d'inertie. Einstein a appelé ce principe la loi fondamentale de la nature et a jeté les bases de la théorie générale de la relativité.

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L'extrait suivant du livre Concepts des sciences naturelles modernes (T. V. Karpova, 2010) fourni par notre partenaire de livre -

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Image mécanique du monde

L'image mécanique du monde s'est formée à la suite de la révolution scientifique des XVIe et XVIIe siècles. G. Galileo, I. Kepler, R. Descartes, P. Laplace, I. Newton et de nombreux autres scientifiques ont contribué à sa formation.

Les idées et les lois de la mécanique, qui devinrent la branche la plus développée de la physique, formèrent la base des nouvelles idées de la science du monde. En fait, c'est la mécanique qui est la première théorie physique fondamentale. La base de l'image mécanique du monde était l'atomisme, que le monde entier, y compris l'homme, comprenait comme un ensemble d'un grand nombre de particules indivisibles - des atomes se déplaçant dans l'espace et le temps conformément à quelques lois de la mécanique. Il s'agit d'une représentation corpusculaire de la matière.

Les lois de la mécanique, qui régissaient à la fois le mouvement des atomes et le mouvement de tout corps matériel, étaient considérées comme les lois fondamentales de l'univers. Par conséquent, le concept clé de l'image mécanique du monde était le concept de mouvement. Les corps ont une propriété interne innée de se déplacer de manière uniforme et rectiligne, et les déviations de ce mouvement sont associées à l'action d'une force externe (inertie) sur le corps. La mesure de l'inertie est la masse. La gravité est une propriété universelle des corps.

Résolvant le problème de l'interaction des corps, Newton a proposé le principe de l'action à longue portée. Selon ce principe, l'interaction entre les corps se produit instantanément à n'importe quelle distance, sans aucun intermédiaire matériel.

Le concept d'action à longue portée est basé sur la compréhension de l'espace et du temps en tant que supports spéciaux contenant des corps en interaction. Newton a proposé le concept d'espace absolu et de temps absolu. L'espace absolu était représenté comme une grande "boîte noire", un réceptacle universel pour tous les corps matériels de la nature. Mais même si tous ces corps disparaissaient soudainement, l'espace absolu demeurerait. De même, dans l'image d'une rivière qui coule, le temps absolu était représenté. Elle est devenue la durée universelle de tous les processus de l'Univers. L'espace absolu et le temps absolu existent complètement indépendamment de la matière.

Dans l'image mécanique du monde, tous les événements étaient rigoureusement prédéterminés par les lois de la mécanique. L'aléatoire, en principe, était exclu de l'image du monde.

La vie et l'esprit dans l'image mécanique du monde n'avaient aucune spécificité qualitative. Par conséquent, la présence ou l'absence d'une personne dans le monde n'a rien changé. Si une personne disparaissait une fois de la surface de la Terre, le monde continuerait d'exister, comme si de rien n'était.

Basé sur l'image mécanique du monde au XVIIIe - début du XIXe siècle. mécaniques terrestres, célestes et moléculaires ont été développées. Le développement technologique s'est déroulé à un rythme rapide. Cela a conduit à l'absolutisation de l'image mécanique du monde, et elle a commencé à être considérée comme universelle.

Dans le même temps, des données empiriques ont commencé à s'accumuler en physique qui contredisaient l'image mécanique du monde. Ainsi, à côté de la considération de la nature comme système de points matériels, qui correspondait pleinement aux idées corpusculaires sur la matière, il était nécessaire d'introduire le concept de milieu continu. Il était nécessaire d'expliquer les phénomènes lumineux. C'est ainsi que le concept d'éther est apparu en physique - une matière légère particulièrement fine et absolument continue. Ce n'étaient plus des idées corpusculaires, mais continuelles sur la matière.

Au XVIIIe siècle, la doctrine des substances impondérables apparaît. Dans son cadre, les notions de fluides électriques et magnétiques, caloriques, phlogistiques ont été introduites. C'étaient aussi des variétés spéciales de matière solide. Cela était requis par la nature mécaniste de la science classique, qui étendait les principes et les approches de la mécanique à d'autres branches de la science.

Ainsi, bien que l'approche mécanique de ces phénomènes n'ait pas été entièrement justifiée, les faits expérimentaux ont été artificiellement ajustés pour s'adapter à l'image mécanique du monde.

Au 19ème siècle, une crise s'est produite en physique, qui a été provoquée par des recherches et des découvertes dans le domaine de l'électricité et du magnétisme. Puis il est devenu clair que les contradictions entre les données expérimentales et l'image mécanique du monde devenaient trop aiguës. La physique avait besoin d'un changement significatif dans leur vision du monde.

Table des matières
Le système des sciences naturelles et l'image scientifique naturelle du monde.
Plan didactique
Avant-propos
Examen thématique
Sciences naturelles de base
La méthode scientifique de connaître la nature
Éléments de la méthode scientifique de la cognition
Pseudoscience
Sciences fondamentales et appliquées. Technologie
Connaissances scientifiques dans l'Orient ancien
L'émergence de la science dans la Grèce antique
sciences anciennes
Programme mathématique de Pythagore - Platon
Programme atomistique de Leucippe et Démocrite
Le programme continu d'Aristote
Le développement de la science à l'époque hellénistique
Connaissances scientifiques au Moyen Âge
Les principales caractéristiques de la vision du monde et de la science médiévales
La Renaissance : une révolution dans la vision du monde et la science
Les découvertes de Copernic et Bruno - le fondement de la première révolution scientifique
Galileo Galilei et son rôle dans le développement de la science classique
La suite de la révolution scientifique
Isaac Newton et l'achèvement de la révolution scientifique
Science classique des temps modernes