Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Закон считался универсальным, сам Ньютон указывал, что это всеобщий закон, применимый для всех планет; на его основе он создал теорию сжатия Земли у полюсов, теорию приливов и отливов, движения комет, возмущения в движении планет и т. п. И первую проверку закон всемирного тяготения прошел именно на космическом уровне. В 1682 г. друг Ньютона Галлей открыл комету, впоследствии названную его именем, и предсказал ее возвращение к Земле через 76 лет; предсказание он делал, исходя из законов Кеплера, но без учета ньютоновой гравитации.

Через 76 лет комета не появилась. Расчеты решил перепроверить француз Клеро, он провел свои вычисления с учетом возмущений Сатурна и Юпитера и дал точную дату появления кометы Галлея, сделав ошибку всего на три недели. Опираясь на закон всемирного тяготения, в XIX в. ученым удалось сначала рассчитать, а затем и увидеть планету Нептун.

Гравитационное взаимодействие является взаимодействием ввиду силы притяжения между двумя любыми телами. Из гравитационного закона Ньютон вывел тождественность гравитационной массы и массы инертности. Этот принцип был назван Эйнштейном фундаментальным законом природы и положен в основу общей теории относительности.

Формирование термодинамической картины мира связано с быстрым ростом промышленного прогресса в XIX в., получившего название промышленной революции. Развитие капитализма способствовало ускоренному количественному и качественному росту технических изобретений, причем основанных на самых передовых научных идеях. Человечество открыло для себя паровой котел. Стали изобретаться и внедряться в производство все новые и новые паровые машины. Их использовали сначала стационарно (паровые двигатели для помола зерна, для суконных и других мануфактур), затем стали применять и для замены традиционного средства передвижения (животные), поставив паровую машину на рельсы. Так возникли первые паровозы. Мир начал стремительно развиваться. Наука полностью вышла из-под контроля Церкви, в обществе возникло понимание, что технические изобретения способствуют и росту благосостояния, делают жизнь удобнее и приятнее.

Наука откликнулась на новые желания общества: ученые включились в изучение теплоты, занялись теоретическими исследованиями, например, Фурье вывел дифференциальное уравнение теплопроводности, Никола Карно занялся увеличением работоспособности тепловых машин, Клапейрон обратил внимание на исследование свойств газообразного вещества и вывел уравнение состояния газа, физик Клаузиус разработал принцип эквивалентности теплоты и работы, ввел понятия внутренней энергии и взаимопревращения энергии.

Эксперимент стал ведущим средством для проверки жизнеспособности новых теорий. Срок от экспериментальной проверки до технического внедрения сократился до минимального. Классическая механика для этого общества устарела. Она не отвечала духу времени. Сложные явления оказалось невозможным объяснить в позиций классической механики. К таким явлениям относились тепловая энергия и понятие фазового перехода. Не укладывающимися в теорию при изучении теплоты оказались такие факты, как наличие одинаковых следствий при разных причинах и несоответствие состояния атомов состоянию системы в целом. Новая теория получила название термодинамической, а новая картина мира – термодинамической картины мира.

В механике существовало понятие механической работы, которое определялось произведением приложенной силы на энергию, необходимую для производства работы: А = F · x. Способов передачи кинетической энергии другому телу в механике было всего два: либо приложение некой силы к другому телу, либо толчок при ударе (откуда и все рассуждения о первотолчке Бога). Если другое тело перемещалось, то полученная им кинетическая энергия растрачивалась полностью. Но в некоторых случаях такая энергия не растрачивалась (сжатие пружины, подъем тела на высоту), а накапливалась (например, как в сжатой пружине). Накопленная, но не использованная энергия называлась потенциальной.

Потенциальная энергия, по современным понятиям, накапливается в составляющих тело мельчайших частицах. Механика не занималась состоянием частиц, она ограничивалась признанием того, что потенциальной энергией обладают деформированные тела, застрявшие в процессе деформации. Величина потенциальной энергии в механике определяется величиной работы, которую данное тело может совершить, приходя в равновесное состояние с системой тел (разжавшаяся пружина, опущенный вниз груз).