Реферат на тему Ньютон Исаак (1643-1727) Математические начала натуральной философии.

Содержание:

1. Введение 1

1.1 Социально-исторический контекст 1

1.2. Научно-философская ситуация 3

1.3. Персональные данные об авторе 3

1.4. Проблематизация авторской позиции 4

2. Общая характеристика произведения 5

2.1 Место работы в творчестве автора 5

2.2 Исследуемые проблемы в работе 6

3. Ключевые идеи работы Ньютона 9

3.1 Исторический контекст Начала 9

3.2 Три издания Принципов 13

3.3 «Определения» и абсолютное пространство, время и движение 15

3.4 Законы движения Ньютона 18

4. Заключение 23

4.1 Предметное заключение 23

4.2 Рефлексия 25

5. Список литературы 27

Заключение:

4. Заключение

4.1 Предметное заключение

Если смотреть ретроспективно, нет работы более плодотворной в развитии современной физики и астрономии, чем «Начала» Ньютона . Его вывод о том, что сила, удерживающая планеты на их орбитах, является единообразной с земной гравитацией, навсегда положил конец взглядам, восходящим, по крайней мере, еще к Аристотелю, о том, что небесное царство требует одной науки, а подлунное царство — другой. Как и предлагалось в предисловии к ее первому изданию, окончательный успех теории гравитации Ньютона сделал идентификацию фундаментальных сил природы и их определение в законах первоочередной задачей физики. Успех теории привел также к новой концепции точной науки, согласно которой каждый систематическое несоответствие между наблюдением и теорией, каким бы незначительным оно ни было, воспринимается как нечто важное о мире. И как только стало ясно, что теория гравитации предоставляет гораздо более эффективные средства, чем наблюдение, для точного определения сложных орбитальных движений — так же, как Ньютон предлагал в Принципах в случае орбиты Луны — физическая теория получила приоритет над наблюдением. чтобы ответить на конкретные вопросы о мире.

Ретроспективный взгляд на «Начала» после появления специальной и общей теории относительности Эйнштейна отличался от того, каким он был на протяжении всего девятнадцатого века. Сейчас считается, что ньютоновская теория выдерживает только высокое приближение в ограниченных обстоятельствах, во многом так же, как результаты Галилея и Гюйгенса для движения под однородной гравитацией стали рассматриваться как имеющие только высокое приближение после ньютоновской обратной квадратичной гравитации. Однако в середине девятнадцатого века, когда не было оснований полагать, что когда-либо возникнет какое-либо противоречивое несоответствие между теорией Ньютона и наблюдениями, « Начала» рассматривались как образец совершенства в эмпирической науке во многом так же, как Евклидов. Элементы считалась образцом совершенства математики в начале семнадцатого века. Из-за того, что теория Эйнштейна исторически основывалась на ньютоновской науке, « Начала » сохранили свое уникальное основополагающее положение в истории физики в нашу постньютоновскую эпоху. Возможно, более поразительно то, что из-за логической связи между ньютоновской и эйнштейновской теориями — Эйнштейн показал, что ньютоновская гравитация является предельным случаем общей теории относительности, точно так же, как Ньютон показал (в книге 1, раздел 10), что однородная гравитация Галилея выполняется предельный случай обратного квадрата силы тяжести — хотя Принципы больше не может рассматриваться как образец совершенства, он по-прежнему широко рассматривается физиками как образец эмпирической науки в лучшем виде.

Несмотря на экстравагантные заявления о Началах, сделанные некоторыми в течение нескольких лет после того, как они впервые появились: «… он, кажется, исчерпал свои аргументы и мало что оставил делать тем, кто его сменит» [ 1 ] — самый позитивный взгляд на него, который кто-либо мог обосновать в первой половине восемнадцатого века, подчеркнул бы его перспективы больше, чем его достижения. У теории гравитации было слишком много свободных концов, наиболее вопиющим из которых было расхождение в два раза в среднем движении лунного апогея, несоответствие, которое подрывает утверждение, что Луна удерживается на орбите силой, обратной квадрату. Никто не знал эти незавершенные дела лучше, чем сам Ньютон, но никто не имел большего представления о потенциале теории гравитации для решения целого ряда вопросов планетарной астрономии, что вполне может объяснить, почему он сделал эти незакрепленные концы труднодоступными. за исключением самых технически подготовленных и внимательных читателей. В период с конца 1730-х до начала 1750-х годов ситуация резко изменилась, когда несколько свободных концов были связаны. В некоторых случаях дает такие выдающиеся результаты, как первое действительно успешное описательное описание движения Луны в истории астрономии. Во второй половине восемнадцатого века обещание Принципы не только были общепризнаны теми, кто занимался эмпирическими исследованиями, но и большая часть этого обещания была реализована. В этом процессе возникло то, что мы сейчас называем «ньютоновской механикой», равно как и основанные на гравитации объяснения часто существенных отклонений планет от кеплеровского движения, достижение теории гравитации Ньютона, которая в конечном итоге положила конец всякому противодействию ей.

В течение восемнадцатого века « Начала» также рассматривалось как выдвигающее мировоззрение, прямо противоположное широко картезианскому мировоззрению, которое во многих кругах пришло на смену схоластическому мировоззрению во второй половине семнадцатого века. Ньютон явно намеревался рассматривать эту работу именно таким образом, когда в 1686 году он изменил ее название на Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , со ссылкой на самую известную работу Декарта того времени, Principia Philosophiae . (Титульный лист первого издания Ньютона подчеркивал этот намек, помещая первое и третье слова заголовка крупным шрифтом.) Основное отличие мировоззрения в « Началах Ньютона».было избавить небесные пространства от вихрей, несущих планеты. Впоследствии ньютонианцы превзошли Ньютона в улучшении этого мировоззрения различными способами, включая силы повсюду, явно действующие на расстоянии. Например, аспект «часовой вселенной» ньютоновского мировоззрения нельзя найти в « Началах» ; его добавил Лаплас в конце восемнадцатого века, после того, как успех теории гравитации в объяснении сложных отклонений от кеплеровского движения стал полностью очевиден.

В дополнение к рассмотрению теории гравитации как потенциально трансформирующей орбитальной астрономии, Ньютон рассматривал « Начала» как иллюстрацию нового пути естественной философии. Одним из аспектов этого нового пути, о котором было объявлено в предисловии к первому изданию, был упор на силы:

Ибо вся трудность философии, по-видимому, состоит в том, чтобы обнаружить силы природы из явлений движений, а затем продемонстрировать другие явления из этих сил. Именно на эти цели направлены общие положения в книгах 1 и 2, в то время как в книге 3 наше объяснение системы мира иллюстрирует эти положения. В книге 3 с помощью утверждений, математически продемонстрированных в книгах 1 и 2, мы выводим из небесных явлений гравитационные силы, с помощью которых тела стремятся к Солнцу и отдельным планетам. Затем движения планет, комет, Луны и моря выводятся из этих сил с помощью предположений, которые также являются математическими. Если бы только мы могли вывести другие явления природы из механических принципов с помощью тех же рассуждений! Многие вещи заставляют меня подозревать, что все явления могут зависеть от определенных сил, с помощью которых частицы тел по неизвестным причинам либо движутся друг к другу и образуют правильные формы, либо отталкиваются друг от друга и удаляются. Поскольку эти силы неизвестны, философы до сих пор тщетно испытывали природу. Но я надеюсь, что изложенные здесь принципы прольют свет на этот или более верный способ философствования. [Но я надеюсь, что изложенные здесь принципы прольют свет на этот или более верный способ философствования. [Но я надеюсь, что изложенные здесь принципы прольют свет на этот или более верный способ философствования. [П , 382]

Второй аспект нового метода касается использования математической теории не для вывода проверяемых выводов из гипотез, как это сделали Галилей и Гюйгенс, а для охвата всего диапазона альтернативных теоретических возможностей, позволяя эмпирическому миру выбирать среди них. Этот новый подход наиболее убедительно изложен в конце Книги 1, Раздел 11:

Я использую слово «притяжение» здесь в общем смысле для любого стремления каких бы то ни было тел приблизиться друг к другу, независимо от того, происходит ли это стремление в результате действия тел, притягиваемых друг к другу, или действующих друг на друга посредством духов. испускается или возникает из-за действия эфира, воздуха или какой-либо среды — будь то телесной или бестелесной — каким-либо образом подталкивая друг к другу плавающие в нем тела. Я использую слово «импульс» в том же общем смысле, рассматривая в этом трактате не виды сил и их физические качества, а их количества и математические пропорции, как я объяснил в определениях. Математика требует исследования тех количеств сил и их пропорций, которые следуют из любых предполагаемых условий. Затем, переходя к физике,эти пропорции необходимо сравнить с явлениями, чтобы можно было выяснить, какие условия силы применяются к каждому виду притягивающих тел. И тогда, наконец, можно будет более уверенно спорить о физических видах, физических причинах и физических пропорциях этих сил. [P , 588]

Третий аспект нового метода, который в то время оказался наиболее спорным, заключался в готовности удерживать вопросы о механизме, посредством которого силы влияют на их изменения в движении в неопределенном состоянии, даже когда математическая теория видов и пропорций сил казалась не оставлять альтернативы, кроме действий на расстоянии. Этот аспект оставался несколько неявным в первом издании, но затем, в ответ на критику, которую он получил, был полемически разъяснен в General Scholium, добавленном в конце второго издания:

Я еще не смог вывести из явлений причину этих свойств гравитации и не выдвигаю гипотезы. Ибо все, что не выводится из явлений, следует называть гипотезой; и гипотезы, будь то метафизические или физические, или основанные на оккультных качествах, или механические, не имеют места в экспериментальной философии. В этой экспериментальной философии утверждения выводятся из явлений и обобщаются путем индукции. Этим методом были обнаружены непроницаемость, подвижность и импульс тел, а также законы движения и закон гравитации. И достаточно того, чтобы гравитация действительно существовала и действовала согласно законам, которые мы установили, и чтобы ее было достаточно для всех движений небесных тел и нашего моря. [ P , 943]

На протяжении большей части восемнадцатого века основная задача Principia представленный философам, вращался вокруг того, что делать с математической теорией сил в отсутствие какого-либо механизма, кроме действия на расстоянии, через который эти силы действуют. Однако к последним десятилетиям столетия оставалось мало места для того, чтобы задаться вопросом, действительно ли гравитация действует в соответствии с законами, установленными Ньютоном, и достаточна ли она для всех движений небесных тел и нашего моря.

Никто не мог отрицать, что возникла наука, которая, по крайней мере в некоторых отношениях, настолько превзошла все, что было когда-либо прежде, что стала единственным образцом науки в целом. Таким образом, перед философами стояла задача определить сначала точную природу и пределы знаний, полученных в этой науке, а затем методологически, как был достигнут этот выдающийся прогресс с тем, чтобы другие области исследований могли последовать этому примеру.

Фрагмент текста работы:

1. Введение

1.1. Социально-исторический контекст

Исаака Ньютона знают, за то, чего он никогда не делал: обнаружение силы тяжести, когда яблоко упало ему на голову и разбудило его от сна под деревом. Но именно он сам кормил легенду. Он был уже довольно стар, когда он рассказывал, что, увидев падение яблока, он понял, что сила тяжести, притягивающая фрукты к земле, — это та же сила, которая удерживает Луну на орбите Земли. Позже все было преувеличено, но верно то, что Ньютон был вдохновлен повседневными событиями, чтобы придумать простые формулы для описания движения всего, что он видел. Он был первым, кому удалось объяснить Природу с помощью нескольких математических уравнений, а не только слов .

Исаак Ньютон (1643-1727) — образец, которому должна следовать наука, только ради этого достижения. Но кроме того, этот английский физик сделал и другие важные открытия в математике, оптике и астрономии, несмотря на то, что в школьных классах в детстве отмечал, что он был «ленив и рассеян». Несмотря на это, его дядя настоял на том, чтобы он поступил в Кембриджский университет, и именно там его выдающийся и уникальный талант начал проявляться. Устав от математики, которой его учили преподаватели, он изобрел производные и интегралы; Прошло двадцать семь лет, и он никому об этом не рассказал, а затем он столкнулся с немецким эрудитом Лейбницем, у которого возникла такая же идея. Как профессор Кембриджа на той же должности, которую недавно занимал Стивен Хокинг, Ньютон обнаружил, что белый свет представляет собой смесь цветов и состоит из частиц. Но его великий соперник Роберт Гук — тогда отвечавший за эксперименты в Королевском обществе — отверг его революционную теорию. Ньютон, не допускавший ни малейшей критики, решил не публиковать свою работу до смерти Гука, примерно тридцать лет спустя.

Это был стиль Ньютона: орел и решка, как и его самая известная фраза: «Если я и видел дальше, то стоя на плечах гигантов». Из письма Гуку мы не знаем, было ли это упражнением в скромности или подстрекательством к его врагу, который был довольно низкорослым и сгорбленным. Это также интерпретировалось как дань уважения Копернику, Галилею и Кеплеру, на открытиях которых он опирался, чтобы написать свои « Начала» («Математические принципы естественной философии»), труд, для которого Исаак Ньютон вошел в историю в 1687 году благодаря настойчивости Эдмонда Галлея — именем которой была названа знаменитая комета. Галлей финансировал книгу, поощрял его начать ее, а также закончить, когда Ньютон хотел отказаться от нее после очередной ссоры с Гуком, который настаивал на том, что идея книги принадлежит ему. Хотя первоначальная идея заключалась в том, чтобы объяснить, почему планеты движутся по эллиптическим орбитам, как сказал Кеплер, Ньютон сделал гораздо больше. Он открыл формулу силы притяжения (гравитации), которая действует как на небесные тела, так и на объекты на Земле .

Это был закон всемирного тяготения, который вместе с тремя другими его законами движения точно описывал многие вещи: траектория планеты, кометы или пули. Это также объяснило приливный цикл, привлеченный Луной. И эта формула даже объясняет, что Земля не является идеальной сферой и почему, когда Земля вращается, мы не летим в космос (что действительно происходит с объектами, прикрепленными к колесу). Это было одним из классических возражений тех, кто отказывался верить, что Земля движется, как сказал Коперник. Галилей объяснил, что все, что вращается, имеет инерцию, чтобы уйти по касательной, например, инерцию, которую мы ощущаем при повороте автомобиля. Но Ньютон, стоя на плечах двух своих предшественников, подсчитал, что гравитация в 300 раз сильнее этой силы инерции — вот почему мы остаемся привязанными к Земле, не замечая этого. Все эти великие успехи Ньютона оставили науку очень высокой самооценкой, но вскоре он уйдет на пенсию после нервного срыва. Он отошел в сторону науки и последние 40 лет своей жизни посвятил теологии, политике и поискам философского камня.