Пространство и время по Ньютону

Введение.

Актуальность. Прошло более 2500 лет с той поры, как было положено начало осмыслению времени и пространства, тем не менее, и интерес к проблеме и споры философов, физиков и представителей других наук вокруг определения природы пространства и времени нисколько не снижаются. Значительный интерес к проблеме пространства и времени естественен и закономерен, влияния данных факторов на все аспекты деятельности человека нельзя переоценить. Понятие пространства – времени является важнейшим и самым загадочным свойством Природы или, по крайней мере, человеческой природы. Представление о пространстве времени подавляет наше воображение. Недаром попытки философов античности, схоластов средневековья и современных ученых, владеющих знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени – пространства не дали однозначных ответов на поставленные вопросы. Диалектический материализм исходит из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени". Пространство и время, здесь выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - временной континуум как универсальную арену динамики физических объектов. В прошлом веке представители неклассической физики (физики элементарных частиц, квантовой физики и др.) выдвинули новые представления о пространстве и времени, неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции: согласно одним, в мире вообще ничего нет, кроме пустого искривленного пространства, а физические объекты являются только проявлениями этого пространства. Другие концепции утверждают, что пространство и время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с интерпретацией времени – пространства философией физики существуют многочисленные теории философов, придерживающихся идеалистических взглядов. Поэтому изучение концепции пространства и времени актуально и по сей день.

Цель работы. Изучить физическое пространство и время в концепции Ньютона.

Задачи работы

• Осветить становление философских взглядов путём рассмотрения жизненного пути философа;
• Рассмотреть воззрения Ньютона по вопросу физического пространства и времени;

Объект работы. Философские взгляды И. Ньютона.

Предмет работы. Физическое пространство и время по Ньютону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1 . Биография Исаака Ньютона

 

Ньютон Исаак (1643-1727 гг.), английский математик, механик и физик, астроном и астролог, создатель классической механики, член (1672 г.) и президент (с 1703 г.) Лондонского королевского общества. Один из основоположников современной  физики, сформулировал основные законы механики и был фактическим создателем единой физической программы описания всех физических явлений на базе механики; открыл закон всемирного тяготения, объяснил движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, а также приливы  в океанах, заложил основы механики сплошных сред, акустики и физической оптики. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687 г.) и "Оптика" (1704 г.).

Разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую  аберрацию, исследовал интерференцию  и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал  основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время считал абсолютными. Работы Ньютона намного опередили общий  научный уровень его времени, были малопонятны современникам. Был  директором Монетного двора, наладил  монетное дело в Англии. Известный  алхимик, Ньютон занимался хронологией  древних царств. Теологические труды  посвятил толкованию библейских пророчеств (большей частью не опубликованы).

Ньютон родился 4 января 1643 года в  деревне Вулсторп, (графство Линкольншир, Англия) в семье мелкого фермера, умершего за три месяца до рождения сына. Младенец был недоношенным; бытует легенда, что он был так мал, что  его поместили в овчинную рукавицу, лежавшую на лавке, из которой он однажды выпал и сильно ударился головкой об пол. Когда ребенку исполнилось три года, его мать вторично вышла замуж и уехала, оставив его на попечении бабушки. Ньютон рос болезненным и необщительным, склонным к мечтательности. Его привлекала поэзия и живопись, он, вдали от сверстников, мастерил бумажных змеев, изобретал ветряную мельницу, водяные часы, педальную повозку.

Трудным было для Ньютона начало школьной жизни. Учился он плохо, был  слабым мальчиком, и однажды одноклассники  избили его до потери сознания. Переносить такое для самолюбивого Ньютона  было невыносимо, и оставалось одно: выделиться успехами в учебе. Упорной  работой он добился того, что занял  первое место в классе.

Интерес к технике заставил Ньютона  задуматься над явлениями природы; он углубленно занимался и математикой. Об этом позже написал Жан Батист Бие: "Один из его дядей, найдя  его однажды под изгородью  с книгой в руках, погруженного в  глубокое размышление, взял у него книгу  и нашел, что он был занят решением математической задачи. Пораженный таким  серьезным и деятельным направление  столь молодого человека, он уговорил его мать не противиться далее  желанию сына и послать его  для продолжения занятий".

После серьезной подготовки Ньютон в 1660 г. поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr'a (так назывались неимущие студенты, которые обязаны прислуживать членам колледжа, что не могло не тяготить Ньютона). Начал изучать астрологию в последний год обучения в  колледже.

Ньютон серьезно относился к  астрологии и ревностно защищал  ее от нападок со стороны своих  коллег. Занятия астрологией и  стремление доказать ее значимость подтолкнуло  его на исследования в области  движения небесных тел и их влияния  на нашу планету.

За шесть лет Ньютоном были пройдены все степени колледжа и подготовлены все его дальнейшие великие открытия. В 1665 г. Ньютон стал магистром искусств. В этом же году, когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, он решил временно поселиться в Вулсторпе. Именно там он начал активно заниматься оптикой. Лейтмотивом всех исследований было стремление понять физическую природу света. Ньютон считал, что свет - это поток особых частиц (корпускул), вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока они не встретят препятствия. Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения (упругое отражение), и закон преломления.

В это время уже, в основном, завершилась  работа, которой суждено было стать  основным великим итогом трудов Ньютона - создание единой, основанной на сформулированных им законах механики физической картины  Мира.

Поставив задачу изучения различных  сил, Ньютон сам же дал первый блистательный  пример ее решения, сформулировав закон  всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движения планет вокруг Солнца, природы морских приливов. Это не могло не произвести огромного  впечатления на умы исследователей. Программа единого механического  описания всех явлений природы - и "земных", и "небесных" на долгие годы утвердилась  в физике. пространство время кант ньютон

В 1668 году Ньютон вернулся в Кембридж и вскоре он получил Лукасовскую  кафедру математики. Эту кафедру  до него занимал его учитель И. Барроу, который уступил кафедру  своему любимому ученику, чтобы материально  обеспечить его. К тому времени Ньютон уже был автором бинома и создателем (одновременно с Лейбницем, но независимо от него) метода дифференциального  и интегрального исчисления.

Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, он в эти же годы сконструировал телескоп-рефлектор (отражательный). Второй из изготовленных телескопов (улучшенный) послужил поводом для  представления Ньютона в члены  Лондонского королевского общества. Когда Ньютон отказался от членства из-за невозможности уплаты членских взносов, было сочтено возможным, учитывая его научные заслуги, сделать для него исключение, освободив его от их уплаты.

Его теория света и цветов, изложенная в 1675 году, вызвала такие нападки, что Ньютон решил не публиковать  ничего по оптике, пока жив Гук, наиболее ожесточенный его оппонент. С 1688 года до 1694 года Ньютон был членом парламента.

К тому времени, в 1687 г. вышли "Математические начала натуральной философии" - основа механики всех физических явлений, от движения небесных тел до распространения  звука. Несколько веков спустя эта  программа определила развитие физики, и ее значение не исчерпано и поныне.

Постоянное гнетущее ощущение материальной необеспеченности, огромное нервное  и умственное напряжение было, несомненно, одной из причин болезни Ньютона. Непосредственным толчком к болезни  явился пожар, в котором погибли  все подготавливавшиеся им рукописи. Поэтому для него имела большое  значение должность смотрителя Монетного  двора с сохранением профессуры в Кембридже. Ревностно приступив  к работе и быстро добившись заметных успехов, Ньютон был в 1699 назначен директором. Совмещать это с преподаванием  было невозможно, и Ньютон перебрался в Лондон.

В конце 1703 г. его избрали президентом  Королевского общества. К тому времени  Ньютон достиг вершины славы. В 1705 г. его возводят в рыцарское достоинство, но, располагая большой квартирой, имея шесть слуг и богатый выезд, он остается по-прежнему одиноким.

Пора активного творчества позади, и Ньютон ограничивается подготовкой  издания "Оптики", переиздания  труда "Математические начала натуральной  философии" и толкованием Священного Писания (ему принадлежит толкование Апокалипсиса, сочинение о пророке  Данииле).

Ньютон умер 31 марта 1727 года в Лондоне  и похоронен в Вестминстерском  аббатстве. Надпись на его могиле заканчивается словами: "Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Теория пространства и времени Ньютона

 

Современная физика отказалась от концепции абсолютного пространства и времени классической физики Ньютона. Релятивистская теория продемонстрировала, что пространство и время относительны. Нет, по-видимому, фраз, повторяемых  более часто в работах по истории  физики и философии. Однако все не так просто, и подобные утверждения  требуют определенных уточнений (правда, достаточно лингвистического толка). Тем  не менее, обращения истокам иногда оказывается очень полезным для  понимания современного состояния  науки.

Время, как известно, можно  измерить при помощи равномерного периодического процесса. Однако, не имея времени, откуда мы знаем, что процессы равномерны? Очевидны логические трудности в определении подобных первичных понятий. Равномерность хода часов должна постулироваться и называться равномерным течением времени. Например, определяя время при помощи равномерного и прямолинейного движения, мы тем самым превращаем первый закон Ньютона в определение равномерного хода времени. Часы идут равномерно, если тело, на которое не действуют силы, движется прямолинейно и равномерно (по этим часам). При этом движение мыслится относительно инерциальной системы отсчета, которая для своего определения также нуждается в первом законе Ньютона и равномерно идущих часах.

Другая трудность связана  с тем, что два одинаково равномерных  на данном уровне точности процесса могут  оказаться относительно неравномерными при более точном измерении. И  мы постоянно оказываемся перед  необходимостью выбора все более  надежного эталона равномерности  хода времени.

Как уже отмечалось, процесс  считается равномерным и измерение  времени с его помощью приемлемым до тех пор, пока все другие явления  описываются максимально просто. Очевидно, что требуется определенная степень абстрагирования при подобном определении времени. Постоянный поиск правильных часов связан с нашим убеждением в некотором объективном свойстве времени обладать равномерным темпом хода.

Ньютон отлично понимал  существование подобных трудностей. Более того, в своих "Началах" он и ввел понятия абсолютного  и относительного времени, чтобы  подчеркнуть необходимость абстрагирования, определения на основе относительного (обыденного, измеряемого) времени его  некоторой математической модели —  времени абсолютного. И в этом его понимание сущности времени не отличается от современного, хотя из-за различия в терминологии возникла определённая путаница.

Обратимся к "Математическим Началам Натуральной Философии" (1687 г.). Сокращённые формулировки определения  Ньютоном абсолютного и относительного времени звучат следующим образом:

"Абсолютное (математическое) время без всякого отношения  к чему-либо внешнему протекает  равномерно. Относительное (обыденное)  время есть мера продолжительности,  постигаемая чувствами при посредстве  какого-либо движения."

Соотношение между этими  двумя понятиями и необходимость  в них ясно видна из следующего пояснения:

"Абсолютное время различается  в астрономии от обыденного  солнечного времени уравнением  времени. Ибо естественные солнечные  сутки, принимаемые при обыденном  измерении времени за равные, на самом деле между собою  неравны. Это неравенство и  исправляется астрономами, чтобы  при измерениях движений небесных  светил применять более правильное  время. Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного  движения, которым время могло  бы измеряться с совершенною  точностью. Все движения могут  ускоряться или замедляться, течение  же абсолютного времени изменяться  не может."