Реферат: Что изучает физика?

Г Л А В А II

К О Н Ц Е П Ц И И Ф И З И К И

ВВЕДЕНИЕ: что изучает физика?

Физика — наука о природе,изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности природы,строение и законы движения материи. Физику относят к точным наукам. Ее понятия и законысоставляют основу естествознания. Границы, разделяющие физику и другиеестественные науки, исторически условны. Принято считать, что в своей основефизика является наукой экспериментальной, поскольку открытые ею законы основанына установленных опытным путем данных. Физические законы представляются в видеколичественных соотношений, выраженных на языке математики. В целом физикаразделяется на экспериментальную, имеющую дело с проведением экспериментов сцелью установления новых фактов и проверки гипотез и известных физическихзаконов, и теоретическую, ориентированную на формулировку физических законов,объяснение на основе этих законов природных явлений и предсказание новыхявлений.

Структура физики сложна. Внее включаются различные дисциплины или разделы. В зависимости от изучаемыхобъектов выделяют физику элементарных частиц, физику ядра, физику атомов имолекул, физику газов и жидкостей, физику плазмы, физику твердого тела. Взависимости от изучаемых процессов или форм движения материи выделяют механикуматериальных точек и твердых тел, механику сплошных сред (включая акустику),термодинамику и статистическую механику, электродинамику (включая оптику),теорию тяготения, квантовую механику и квантовую теорию поля. В зависимости оториентированности на потребителя получаемого знания выделяют фундаментальную иприкладную физику. Принято выделять также учение о колебаниях и волнах,рассматривающее механические, акустические, электрические и оптическиеколебания и волны под единым углом зрения. В основе физики лежатфундаментальные физические принципы и теории, которые охватывают все разделыфизики и наиболее полно отражают суть физических явлений и процессов действительности.

ЗАРОЖДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

От ранних цивилизаций, возникших на берегахТигра, Евфрата и Нила (Вавилон, Ассирия, Египет), не осталось никакихсвидетельств о достижениях в области физических знаний, за исключениемовеществленных в архитектурных сооружениях, бытовых и т.п. изделиях знаний.Возводя различного рода сооружения и изготавливая предметы быта, оружия и т.д.,люди использовали определенные результаты многочисленных физических наблюдений,технических опытов, их обобщений. Можно сказать, что существовали определенныеэмпирические физические знания, но не было системы физических знаний.

Физические представления вДревнем Китае появились также на основе различного рода техническойдеятельности, в процессе которой вырабатывались разнообразные технологическиерецепты. Естественно, что прежде всего вырабатывались механическиепредставления. Так, китайцы имели представления о силе ( то, что заставляетдвигаться), противодействии, (то, что останавливает движение), рычаге, блоке,сравнении весов (сопоставлении с эталоном). В области оптики китайцы имелипредставление об образовании обратного изображения в «cameraobscura». Уже в шестом веке до н.э. они знали явления магнетизма - притяжения железа магнитом, на основе чегобыл создан компас. В области акустики им были известны законы гармонии, явлениярезонанса. Но это были еще эмпирические представления, не имевшие теоретическогообъяснения.

В Древней Индии основунатурфилософских представлений составляют учение о пяти элементах — земле,воде, огне, воздухе и эфире. Существовала также догадка об атомном строениивещества. Были разработаны своеобразные представления о таких свойствахматерии, как тяжесть, текучесть, вязкость, упругость и т.д., о движении ивызывающих его причинах. К VI в. до н.э. эмпирические физические представленияв некоторых областях обнаруживают тенденцию перехода в своеобразные теоретическиепостроения (в оптике, акустике).

ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭПОХИ АНТИЧНОСТИ

1. Специфика первых систем теоретического

физического знания

В свете современныхисторико-научных исследований считается, что основы теоретического физическогознания закладывались в эпоху античности в Древней Греции и других странахСредиземноморья. Государственное устройство типа рабовладельческой демократии,относительная терпимость к выбору религиозных верований позволяли обсуждать проблемыестествознания и осуществлять разграничение науки и религии при решении этихпроблем. Это способствовало появлению сначала различных натурфилософскихконцепций на основе наблюдений и экспериментов, затем разработке теоретическихфизических концепций. В силу низкого уровня развития техники,существовавшей недооценки количественныхрасчетов и отстраненности потребностей рабовладельческого производства отдостижений науки, эксперимент в эпоху античности не стал ни методомсисетематической проверки получаемых знаний, ни основным источникомэмпирических знаний. Но постепенно на смену мифологическим объяснениям явленийдействительности стали приходить попытки их научного обоснования.

Основной вопрос, занимавшиймыслителей в это время был вопрос о соотношении единого и многого ( иначеговоря, из какого начала образовалось окружающее нас множество вещей).

Фалес, высказавший мысль отом, что все вещи произошли из воды, по сути произвел революционный переворот вмировоззрении, означавший отказ от мифологического объяснения явленийдействительности в пользу представлений о них как превращении веществ. Значениеэтого переворота в культуре общества трудно переоценить, ибо по сути своейсовременные представления о действительности укладываются в эту парадигму (разумеетсяв конкретизированном виде). Вслед за Фалесом по этому пути пошли Гераклит,высказавший идею об огне, как первооснове всего существующего, Анаксимандр — апейроне, Анаксагор — гомеомериях, Анаксимен — воздухе. Эмпедокл — четырехстихиях (огне, воздухе, воде и земле). Таким образом, ионийскиенатурфилософские концепции утверждали идею о действительности как непрерывномпроцессе преобразования материальных элементов (газообразных, жидких, твердых).

Картина мира, построенная наоснове данных концепций, не нуждалась в божественном вмешательстве, но ееслабостью был чисто описательный характер, не допускавший количественныхизменений. Данная картина была дополнена Пифагором, внесшим идею объясненияявлений реальности на основе математической закономерности. Но в областифизических явлений опытное познание подменялось мистикой чисел. Идеаломпознания пифагорийцев было пассивное созерцание, а не активный эксперимент.Вместе с тем для развития физических концепций была важна установленнаяпифагорейцами возможность операций с физическими величинами сведением их к мереи числу, что расширяло возможности человека в преобразовании природы. Такимобразом, несомненно укреплялась идея о естественном характере развитиядействительности, которая приобретала все более конкретные очертания и вылиласьв атомистическую концепцию, сыгравшую огромную роль в развитии науки.

2. Концепция атомистики

Предшествующие концепции недопускали существования пустоты. А раз в мире все заполнено, то движениеневозможно — данный принцип утверждался Парменидом и обосновывался ЗакономЭлейским (5 в. до н.э.). Атомистическая концепция, начало которой было положеноЛевкиппом и Демокритом, исходила из признания пустоты и движущихся в ней атомов- бесчисленных неделимых частиц (отличающихся друг от друга величиной иформой), различные сочетания которых образуют множество окружающих вещей. Кромепризнания пустоты для атомистической концепции характерно также признаниепринципов сохранения материи (ничто не может возникнуть из ничего) и сохранения форм материи (природа все разлагаетна тела и в ничто ничего не переводит, т.е. в природе повторяются постоянноодни и те же формы материи). Наличие пустоты (вакуума) было необходимо длясуществования движения, ибо в заполненном мире вещам двигаться некуда. Эпикур, в отличие от Демокрита, исходившегоиз господства необходимости в мире атомов, привнес в атомистику идею случайногоотклонения атомов от закономерных траекторий, благодаря чему они могутсталкиваться и образовывать тела. Поскольку в объяснениях Демокрита и Эпикураотсутствуют представления о взаимном притяжении атомов, то соединение их вцелостность при образовании вещей обусловливалось наличием у атомов крючочков.Лукреций Кар (1 в до н.э.) избирательность атомов при объединении в телаобъяснялось на основе принципа «подобный стремится к подобному». Впоэме «О природе вещей» Лукреций в поэтической форме изложил основныеположения атомистической концепции. Важной является идея об обмене тел своими«истечениями» — своеобразном прообразе дальнодействующих силахпритяжения. Идея атомистики оказалась столь плодотворной, что просуществоваладо настоящего времени.

Концепция атомистики впериод античности не могла опираться на экспериментальное доказательствосуществование атомов. Она опиралась на факты наблюдения типа «ступенидворцов постепенно стираются», «запахи переносятся»,«вблизи моря одежда увлажняется» и т.д., что позволило предположитьсуществование невидимых частиц, из которых состоит все многообразие вещей.

3. Физическое учение Платона

Своеобразное физическоеучение изложено Платоном в диалоге «Тимей». Заимствовав у своихпредшественников представление о четырех видах материи (земле, воде, воздухе иогне), он изображает их взаимопревращаемыми. Эти виды материи являются проявлениемпервичной материи. Частицы (своего рода молекулы) разных видов материиразличаются геометрической фигурой и размерами. Платон, опираясь наразработанную Теэтетом геометрию правильных многогранников, объяснял свойствовидов материи — твердость, плавкость, воздухообразность, огнеобразность — геометрией многогранников. Из пяти видов правильных многогранников только утетраэдра, октаэдра и икосаэдра все грани одинаковые — они представляют собойравносторонние треугольники, каждый из которых может быть разбит на шесть прямоугольныхравнобедренных треугольников. У додекаэдра пятиугольные грани на одинаковыетреугольники не разделяются. Куб и додекаэдр не могут превращаться в такиефигуры, в том числе и друг в друга. Поскольку из существующих видов материисамым устойчивым и наименьше подвижным является Земля, то ей соответствуетчетырехугольная плоскость куба как наиболее обеспечивающая эту устойчивость.Свойство других видов материи обеспечиваются соответствующими многогранниками.

4. Аристотельская физика

Физическое учение Аристотеляотличалось от соответствующих Демокрита и Платона своей«антиатомистичностью». Считая опыт источником знаний, Аристотельвыступал в своей «Физике» против истолкования чувственновоспринимаемых тел на основе недоступных наблюдению атомов. Отвергает он исуществование пустоты. Опыт свидетельствует о том, что чем плотнее среда, тембольше она оказывает сопротивление движению. В бесконечно разреженномпространстве сопротивления движению нет, поэтому движение тел было бы в нембесконечным, что невозможно. Физический мир Аристотеля базируется на принципеестественности: каждое тело знает свое место. Естественное движение возникаеттогда, когда тело стремится занять свое естественное место (падающий каменьстремится вниз, к земле, искры летят вверх, к небесным огням и т.д.). Т.е. всетела в силу тяжести или легкости стремятся к центру мира либо от него. Так, ввоздухе дерево стремится к центру, а в воде — от него. В остальных случаях,когда нет естественных причин движения, оно может осуществляться лишьнасильственно, т.е. под действием внешних сил. Таким образом, естественноедвижение возможно под действием тяжести, во всех остальных случаях — поддействием силы. Живые существа в своем движении реализуют свое естественноепредназначение (птицы летают, рыбы плавают и т.д.).

Для объяснения всегосуществующего Аристотель использовал четыре типа начал (причин): материальнуюпричину (материю — то, из чего что-либо возникает); формальную причину (форму — то, что в пассивной материи существует как возможность, превращает вдействительность), движущую причину (действие — то, что движет), целевуюпричину (цель — то, ради чего что-либо осуществляется). Материальная причинабыла выделена представителями милетской школы (Фалесом, Гераклитом и др.),Формальная причина — Платоном, движущей причиной занимались Анаксагор иЭмпедокл (у первого действие вызывалось Нусом, у второго — враждой и дружбой).Родоначальником целевой причины Аристотель считал себя. По словам Д.Бернала,«эта теория была бичом для науки в силу того, что она обеспечивала легкийспособ объяснения любого явления с помощью постулирования соответствующей целидля него, не стараясь выявить то, как оно действует». [1]

Источником всякого движенияАристотель считал неподвижный перводвигатель (бога) или первоформу (являющуюся,по сути, планом мира). Движение понималось Аристотелем как переход чего-либо извозможности в действительность, при этом он различал такие роды движения, каккачественное (изменение), количественное (увеличение и уменьшение), перемещение(движение в пространстве), возникновение и уничтожение. Для Аристотеляокружающий мир состоял из чувственно воспринимаемых взаимопревращающихсяэлементарных качеств — теплое, холодное, влажное и сухое, которые образуютосновные элементы мира: землю (холодную и сухую), воду (холодную и влажную),воздух (теплый и влажный), огонь (теплый и сухой). Подобное объяснение несвидетельствовало о сущностном понимании законов движения неодушевленнойматерии, т.е. не вносило в познание мира собственно физического содержания.Поэтому физическую концепцию Аристотеля часто называют феноменологической.Отказавшись от атомистической концепции, Аристотель не мог объективноспособствовать прогрессу в развитии этой плодотворной физической идеи. Но егонесомненной заслугой было создание рациональной, всеобъемлющей, целостной,упорядоченной на основе его логики системы знаний, оказавшей огромное влияниена развитие арабской и европейской средневековой мысли.

5.Статика и гидростатикаАрхимеда

(III- II в. до н.э.)

Эпоха эллинизмахарактеризовалась наибольшим вкладом в развитие физики со стороны механики.Потребности в создании различного рода технических устройств (строительных,военных и т.д.) выдвигали на первый план вопросы статики. Архимед, создавтеорию рычага, заложил основы статики. Строительная и военная техникаосновывалась на рычаге, позволявшем перемещать в пространстве тела большоговеса при относительно небольших усилиях. Проблема рычага явилась обобщениемэмпирически освоенных приемов его использования в разных областях деятельности.В своих трудах «О равновесии плоских тел и центрах тяжести плоскихфигур» и не дошедшим до нас «О весах» Архимед изложил основныепостулаты теории рычага:

-Равные тяжести на равныхдлинах уравновешиваются, на неравных же длинах не уравновешиваются, ноперевешивает тяжесть на большей длине.

-Если при равновесиитяжестей на каких-нибудь длинах к одной из тяжестей будет что-то прибавлено, тоони не будут уравновешиваться, но перевесит та тяжесть, к которой было прибавлено.

-Точно так же, если от однойиз тяжестей будет отнято что-нибудь, то они не будут уравновешиваться, ноперевесит та тяжесть, от которой не было отнято.

-Если две величиныуравновешиваются на каких-нибудь длинах, то на тех же самых длинах будутуравновешиваться и равные им.

Исходя из этих, многократнопроверенных на практике, постулатов, Архимед формулирует закон рычага в видеследующих теорем:

— Соизмеримые величиныуравновешиваются на длинах, обратно пропорциональных тяжестям.

— Если величинынесоизмеримы, то они точно так же уравновесятся на рычагах, которые обратнопропорциональны этим величинам.

Дав определение центрутяжести тела как расположенной внутри его точки, при подвешивании за которуюоно останется в покое и сохранит первоначальное положение, Архимед определилцентры тяжести треугольника, параллелограмма, трапеции и других фигур.

Архимед явился такжеосновоположником и гидростатики, законов плавающих тел. Этому был посвящен еготруд «О плавающих телах». Гидростатика использовалась при определенииплотности тел путем взвешивания их в воде и при определении грузоподъемностикорабля. Логическая схема обоснования законов гидростатики отличалась от схемыобоснования закона рычага. Вначале Архимед формулирует предположение овнутренней структуре жидкости, а затем формулирует ряд теоретических следствий,вытекающих из данного предположения. Архимед исходит из того, что поверхностьвсякой неподвижно установившейся жидкости будет иметь форму шара, центркоторого совпадает с центром Земли, и что жидкость по своей природе такова, чтоиз ее частиц, расположенных на одинаковом уровне и прилежащих друг к другу,менее сдавленные выталкиваются более сдавленными и что каждая из ее частицсдавливается жидкостью, находящейся над ней по отвесу, если только жидкость незаключена в каком-нибудь сосуде и не сдавливается еще чем-то другим. Следствияиз этой гипотезы, выводимые математически, таковы:

— Тело, равнотяжелое сжидкостью, будучи опущено в эту жидкость, погружается так, что никакая их частьне выступает над поверхностью жидкости, и не будет двигаться вниз.

— Тело, более легкое, чемжидкость, будучи опущено в эту жидкость, не погружается целиком и некоторая егочасть остается над поверхностью жидкости.

— Тело, более легкое, чемжидкость, будучи опущено в эту жидкость, погружается настолько, чтобы объемжидкости, соответствующий погруженной части тела, имел вес, равный весу всеготела.

— Тело, более легкое, чемжидкость, опущенное в эту жидкость силою, будет выталкиваться вверх с силой,равной тому весу, на который жидкость, имеющая равный объем с телом, будеттяжелее этого тела.

— Тело, более тяжелое, чемжидкость, опущенное в эту жидкость, будет погружаться, пока не дойдет до самогониза, и в жидкости станет легче на величину веса жидкости в объеме, равномобъему погруженного тела.

В более кратком виде законАрхимеда формулируется в следующем виде: на всякое тело, погруженное вжидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весувытесненной им жидкости. Данный закон оказался справедливым и для газа. Однимиз первых случаев практическогоприменения данного закона была проверка состава короны, изготовленной длясиракузского царя Гиерона. На основе того, что короной вытеснялось большееколичество воды, чем золотым слитком Архимед установил, что корона состоит неиз чистого золота, а из сплава.

6. Оптика Евклида и Птолемея

В эпоху античности в областиоптики прежде всего необходимо отметить работу по геометрической оптике иперспективе. К их числу относятся «Оптика» и «Катоптрика»Евклида (III в. до н.э.). Евклид в области оптики опирался на разработаннуюатомистами концепцию зрительных лучей, согласно которой от вещей отделяютсяобразы, вызывающие в глазу зрительные ощущения. Он геометрически вывел законыперспективы из четырнадцати исходных положений, которые были результатомоптических наблюдений. Наиболее важные из них:

— Лучи, исходящие из глаза,распространяются прямолинейно и расходятся в бесконечность.

— Фигура, охватываемаясовокупностью зрительных лучей, есть конус, вершина которого расположена вглазу, а основание — на поверхности видимых предметов.

— Видимы те предметы, накоторые падают зрительные лучи, и невидимы те, на которые зрительные лучи непадают.

— Предметы, видимые подбольшими углами, кажутся больше, видимые под меньшими углами кажутся меньше, авидимые под равными углами кажутся одинаковыми.

— Предметы, видимые подбольшими углами. различаются более отчетливо.

— Все лучи обладаютодинаковой скоростью.

— Луч есть прямая линия,средние участки которой соединяют концы.

— Все, что видимо, видимо впрямолинейном направлении.[2]

Зрительные лучирассматриваются как линии распространения света. Евклидом впервые формулируетсязакон распространения света, являющийся основой геометрической оптики. Архимедв концепцию «лучей зрения» ввел поправки, основанные на влияниивеличины зрачка на результат измерения. Герон Александрийский четко различаетоптику (учение о видении, о природе света), диоптрику (учение о визировании,визирных инструментах) и катоптрику (учение об отражении). Рассматриваяотражение света от зеркала он доказал, что при равенстве угла падения и углаотражения сумма длин путей, которые проходит падающий луч от глаза до зеркала иотраженный луч от зеркала до объекта, является наименьшим расстоянием из всехвозможных.

Наиболее полное исследованиепреломления света осуществлено Птолемеем в его «Оптике», где описанырезультаты экспериментирования по преломлению света в стекле и воде, сведенныев таблицы, которые были весьма точны для своего времени. Он стремился выявитьпричину того, что при отражении углы падения и отражения равны, а припреломлении углы падения неравны углам преломления. Он посчитал уголпреломления пропорциональным углу падения. Закон преломления должен был ещеждать своего открытия Снеллиусом в XVII веке.

7. Роль физических концепций античности

в развитии физики

Оценивая значение физическихконцепций античности, важно иметь в виду, что не все из них дошло до нас. Но идошедшее позволяет сделать вывод о том, что корни современной физики уходят вантичную физику. Античные физические концепции содержали постановку многихфундаментальных физических проблем. определивших содержание физическихисследований на протяжении многих последующих столетий. Многие физическиеконцепции античности обнаружили свою «живучесть». Так, аристотельскаяфизика сохраняла свое влияние до середины XVII века, физическое учение Платона- до середины XIX века, атомистическая концепция Демокрита и Эпикура — до XXвека. Принято считать, что физика Нового времени в качестве своей значительнойчасти содержит фундаментально переработанные физические концепции античности.По поводу оценки уровня развития физического эксперимента во времена античностисуществуют разные точки зрения. Одна исходит из того, что этот уровень в целомбыл всегда невысок, другая, напротив, признает этот уровень весьма высоким,(соответствующим образцам эксперимента Нового времени и ограниченного лишьвозможностями античной техники), по утраченным с крушением античнойцивилизации. В последнем случае европейской науке уровень развития экспериментапришлось восстанавливать заново. Отсюда следует, что роль теоретических.физических концепций и физического эксперимента античности в развитииевропейской науки различны. Во всяком случае, совершенно очевидно, что врезультате ударов варваров пострадали прежде всего те достижения античнойкультуры и науки, которые зависели от «широкой материальной организации».[3]

При оценке науки периодаантичности все же невозможно отвлечься от того социокультурного контекста, врамках которого она развивалась. Наука все-таки действительна развиваласьпреимущественно весьма состоятельными людьми, причем не для целейнепосредственного практического применения — рабовладельческий способпроизводства не мог не оказывать своего воздействия на характер науки. Ноглавное значение античной культуры в том, что она несла саму идею естественныхнаук, которая пережила время политического могущества античной цивилизации икоторая оказала мощнейшее влияние на характер развития европейской культуры.

ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ

СРЕДНЕВЕКОВЬЯ

1. Социокультурные особенности развития науки в эпоху средневековья

Внутренние(непроизводительный рабский труд, презрение свободных граждан к труду,восстание рабов и т.д.) и внешние(нашествие варваров) причины привели к распаду Римское государство. Античнаяцивилизация погибла, многие культурные и научные достижения были утрачены.Организованной силой сохранилось христианская церковь, сумевшая быстроприспособиться к происшедшим изменениям. Становление нового, феодального укладаво многом осуществлялось с опорой на христианство. Римская эпоха мало что далатеоретической науке, но она оставила богатый опыт в военном, техническом иадминистративном деле, который, на ряду с латинской грамотой, осваивалсязавоевателями. Постепенно создавались школы, колледжи, университеты, попавшиепод влияние церкви. В монастырях оказались сосредоточенными труды древнихавторов. Колледжи, монастыри и университеты превращались в центры новойзападноевропейской культуры. В это время на Ближнем Востоке на основе ислама былосоздано на Аравийском полуострове сильное арабское государство, быстрозавоевавшее Иран, Египет, страны Среднего Востока, юг Пиринейского полуострова.Поскольку основной задачей арабов было совершенствование военного дела, сборданей и разнообразных податей, то производством, торговлей занималисьпредставители коренных народов. И хотя арабский язык стал государственнымязыком, завоеватели сохраняли культуру завоеванных народов. На арабский языкбыли переведены труды античных авторов. Стали создаваться университеты вКордове (755 г.), Багдаде (795 г.), Каире (972 г.). Для сравнения образованиеуниверситетов в Европе: в Монпелье (1180 г.) Винченце (1205 г.), Ареццо (1215г.), Падуе (1222 г.), Тулузе (1229 г.), Гренобле (1339 г.), Праге (1348 г.), Флоренции (1349 г.), Кракове(1368 г.). Важно подчеркнуть, что влияние ислама в арабских университетах былослабее, чем христианства в западно-европейских университетах. Таким образом,арабы в VII- XI вв. были звеном, связывающим восточную и западную культуру. Многиетруды античных авторов на латинский язык переводились с арабского языка. Тотфакт, что в качестве языка культурного общения на Арабском Востокеиспользовался живой разговорный язык, а не мертвый латинский (как в Европе),был важным культурным фактором. Кроме того, распространение среди арабовсуфизма, обязывавшего мусульман исповедовать три обязательных догмата — веру вАллаха, в его пророков и загробный суд, — давало больше свободы для решенияпроблем естествознания, благодаря чему на Арабском Востоке могли развиватьсянаучные представления, в основе которых лежало научное наследие античности.Начавшись с комментариев трудов античных авторов (прежде всего в областимеханики и оптики), физические учения приобретали самостоятельный вид. Наиболеезначительными фигурами среди арабских ученых были Ибн Сина, аль-Бируни и ИбнРушд.

2.

Основные физические цели

средневековья

Аль-Бируни изобрел«конический прибор», позволявший определять плотность металлов идругих веществ, причем с весьма высокой точностью.[4](Вклад аль-Бируни в развитие астрономии описан в разделе «Концепцииастрономии».)

Ибн Рушд, известный в Европепод именем Аверроэс, дан комментарий к «Физике» Аристотеля. Вантичной механике проблемы различия между кинематикой и динамикой несуществовало. В античной механике математической формулировки скорости движенияне было, ибо само представление о возможности количественной оценкикачественной определенности отсутствовало (Аристотель эти категории считалпринципиально различными). Одни интерпретаторы Аристотеля полагали, чтодвижение надо рассматривать лишь как чистое перемещение. Ибн Рушд настаивал нанеобходимости описывать движение с учетом вызвавших его причин.

В области физических ученийИбн Сины (980-1037), которого в Европе называли Авиценной, связано с проблемойдвижения брошенного тела. По данной проблеме он разработал собственнуюконцепцию, суть которой заключается в признании того, что движимое получаетсклонность от движителя. По Ибн Сине, существуют три вида склонностей:психическая (связанная с жизнью), естественная и противоестественная(насильственная). Естественная склонность присуща свободно падающим телам.Противоестественная склонность (или приложенная сила) присущапротивоестественно движущимся телам, причем ее действие зависит о величины весатела, которому она сообщена. Ибн Сина утверждал, что противоестественнаясклонность ощущается как сопротивление насильственной попытке остановитьестественное движение или перевести один вид противоестественного движения вдругой. Если насильственное движение снаряда вызвано действующей в пустотесиле, то оно должно силой, то оно должно сохраняться, не уничтожаясь и непрерываясь. Если же сила существует в теле, то она должна либо оставаться внем, либо исчезнуть. Но если она остается, то движение будет продолжатьсянепрерывно. Признание действия зависимости противоестественной склонности отвеличины веса тела, которому она сообщена, было шагом к количественной оценкесклонности.[5]Аристотелевские представления о роли воздуха в передаче движения Ибн Синой былиотвергнуты. Таким образом, Ибн Сина полагал, что в теле может быть только одна«склонность». Веком позже аль- Баркат утверждал возможностьодновременного существования в одном теле разных «склонностей» — присвободном падении тяжелого тела источник естественной склонности находится всамом теле и поэтому может непрерывно действовать, пока тело не достигнетсвоего естественного места.

В XIII веке к анализу даннойпроблемы обратился Фома Аквинский, который отрицал возможность передачи телусамостоятельной способности движения. У. Окхэм проблему брошенного тела свел кчисто кинематической задаче, снимая вопрос об источнике движения, а Ж.Буридан,выявив противоречия аристотельской трактовки проблемы, формирует физическоепредставление о зависимости напора от скорости перемещения и «количестваматерии», заключенного в движущемся теле, солидаризировавшись с концепцией аль-Барката.

Достижения в области оптикиэпохи средневековья связаны прежде всего с именами аль-Хайсама, известного вЕвропе как Альхазен. Он создал капитальный труд «Сокровище оптики»,оказавший большое влияние на развитие этой области физики. Он впервые даланатомическое описание глаза и разработал концепцию, в соответствии с которойзрение вызывается лучами, приходящими в глаз от объектов, а изображениеформируется внутри хрусталика прежде, чем достигнет оптического нерва.Рассматривая свет как поток частиц, Альхазен отражение света трактует какмеханическое явление. Установив, что нормаль к поверхности зеркала, падающий иотраженный лучи находятся в одной плоскости, он усовершенствовал формулировкузакона отражения. В Западной Европе оптические исследования начинаются в XIIIвеке. Р.Гросетет разрабатывает геометрическую теорию происхождения радуги какэффекта преломления света в каплях воды и концепцию прямолинейного распространениясвета и звука на основе представления их как волн — отражение светарассматривалось по аналогии с эхом. Несомненным достижением было и изобретениев XIII веке очков, но оно не основывалось на каких-либо теоретическихразработках. К достижениям следует отнести и исследования магнетизма П. деМарикура (Перегрина), который высказал мысль о том, что стрелка компасаповорачивается не к Полярной звезде (как думали древние китайцы), а к полюсу.

При оценке результатовразвития физических представлений в эпоху средневековья большинство историковнауки исходит из того, что за это время ни в одной из областей физики не былоразработано ни одной последовательной физической теории, ни эффективныхэкспериментных методов. Теоретические построения отличались абстрактностью.Технические достижения не основывались на теоретических разработках, теория ипрактика разобщены. Новая физика существовала лишь в потенции — в отдельных, невсегда отчетливых догадках, идеях. Но религиозные предрассудки (какхристианства, так и ислама) не дает возможности им раскрыться. Умственнаядеятельность остается еще подчиненной религиозным догматам. В физикеотсутствовали развитые количественные оценки. Однако развитие деловой жизнитребовало качественных расчетов все больше и больше. Феодальная системахозяйства обнаруживала признаки разложения. Зарождавшиеся новые экономическиеотношения способствовали техническому прогрессу главным образом за счетрационализации труда. Медленное, но постепенно ускоряющееся развитие техники инаучных запросов готовил почву для возникновения новойобщественно-экономической формации. Можно сказать. что наука развивалась вследза развитием зарождающегося капитализма, усиливая свое влияние на этот процесс.

ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭПОХИ

ВОЗРОЖДЕНИЯ

1. Влияние потребностей практики и инженерии на развитие физики

Развитие новых общественныхотношений в XV-XVI вв. сопровождалось усилением интереса к экспериментальному иматематическому естествознанию. Изменения в технических приемах опережало ихтеоретическое осмысление. В XVI веке изобретаются гидравлические насосы,плотины, пресс для чеканки монет, вязальная машина и т.д. Эти техническиеизобретения демонстрировали, с одной стороны, роль инженерии, а с другой — ставилиперед естествознанием новые проблемы, требовавшие физического эксперимента(проблема трения в машинах, проблема надежности инженерных сооружений и т.д.).Таким образом, материальные потребности капиталистического экономическогоразвития вели к совершенствованию технических приемов (в горном и военном деле,мореплавании и т.д.). Это обусловливало использование новых материалов ипроцессов, что, в свою очередь ставило проблемы, которые существовавшая ранеенаука разрешить не могла. Развивавшееся мореплавание раздвигало горизонтпрежнего опыта и усиливало потребность в его расширении и обогащении. Со

еще рефераты

Еще работы по физике

Реферат по физике

Методы и средства контактных электроизмерений температуры

Полупроводники, р-n переход