Период становления физики как науки (начало 17 – 80-е гг. 17 в.). 2 страница

2.3. СРЕДНИЕ ВЕКА. Конец 6 века. Первое упоминание о механических часах. Изобретение их приписывают Пацификусу из Вероны (начало 9 в.). Достоверно известно, что простейшие башенные механические часы построены в 1335г. в Милане. Ибн-Сина (Авиценна) (9 в.) исследует движение свободно брошенного тела и дает его теорию. Альхазен выполняет разложение скорости брошенного тела на две составляющие – параллельную и перпеникулярную. Он же проводит исследования по физиологической оптике. На смену теории зрительных лучей древнегреческих мыслителей приходит теория зрения Альхазена, согласно которой зрительные изображения тел создаются лучами, исходящими от видимых тел. Попадая в глаз,эти лучи вызывают зрительные ощущения. Исследовал явления отражения и преломления света, усовершенствовал формулировку закона отражения, впервые установив, что нормаль к поверхности зеркала, падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости. Его труд «Сокровище оптики» дошел до нас в латинском переводе, опубликованном в 1572 г. Ал-Бируни разработал с помощью отливного сосуда способ определения объемов тел неправильной формы, который применял для нахождения удельных весов чистых металлов, некоторых сплавов и драгоценных камней. Омар Хайям усовершенствовал способы взвешивания и определения удельных весов (изложены в его трактате «Весы мудростей или об абсолютных водяных весах»). В 12 в. возникают первые представления о различии между кинематическим и динамическим описанием движения. В 1121 г. Ал-Хазини написал трактат «Книга о весах мудрости» – своеобразный курс средневековой физики. Он содержал таблицы удельных весов твердых и жидких тел для 50 веществ, в нем указывалось также, что закон Архимеда применим и к воздуху, удельный вес воды зависит от температуры, вес тела пропорционален количеству вещества, содержащегося в нем, скорость измеряется отношением пройденного пути ко времени; описано применение ареометра; приводятся описания четырех конструкций применявшихся в то время весов, снабженные схематическими чертежами. Около 1250 г. Альберт Великий открыл мышьяк. В 1558 г. опубликован первый рукописный трактат по магнетизму «Послание о магните» П. Перегрино, где дано описание свойств магнитного камня, методов определения полярности магнита, взаимодействия полюсов, намагничивания прикосновением, явления магнитной индукции. Применения магнита и т.п. В 1271 г. появился рукописный трактат по оптике Э. Вителлия, получивший широкое распространение в средние века (напечатан в 1533 г.). В нем наряду с описанием открытий, сделанных Евклидом и Альхазеном, содержится закон обратимости световых лучей при преломлении, доказывается, что параболические зеркала имеют один фокус, подробно исследуется радуга. В 1299 г. в Италии С. Армати изобрел очки. Очки быстро распространились в странах Западной Европы, а затем в Азии. В России они появились не позже 15 в. В 13 в. Р. Бэкон измеряет фокусное расстояние сферического зеркала и открывает сферическую аберрацию, выдвигает идею зрительной трубы, один из первых рассматривает линзы как научные приборы, основу познания рассматривает в опыте. Является предвестником экспериментального метода. В 1310 г. Т. Теотоникус раскрывает природу радуги, не объясняя, однако, порядка цветов. Первое правильное объяснение радуги приписывают Ал-Фаризи (примерно 1280 г.). В начале 14 в. У. Гейтсбери ввел понятия мгновенной скорости и ускорения. Он же впервые рассмотрел вопросы об ускорении и замедлении движения и о пути, пройденном при равномерно-ускоренном движении. В 14 в. исследуется относительное перемещение, получает развитие теория «движущей силы» – теория «импетуса» (Ж. Буридан, Н. Орем, А. Саксонский), используется понятие «количество материи» (Ж. Буридан). Складывается представление о зависимости «импетуса» от скорости перемещения и «количества материи», заключенной в движущемся теле. Ж. Буридан устанавливает также связь между «импетусом» и упругой деформацией. Он впервые ставит вопрос о несоответствии механики Аристотеля опытным фактам. А. Саксонский ввел деление движений на поступательное и вращательное, равномерное и переменное. Введены понятия равномерно-переменного движения и угловой скорости. Н. Орем дал графическое изображение движения, введя метод двумерных координат (это сделал также Дж. Ди Казалис в 1346 г.), и установил закон равномерно-переменного движения, связывающий путь, пройденный телом, со временем. С этого времени в научных трудах появляются графики скорости движения и кинематические доказательства приобретают геометрический характер. Переведены труды Аристотеля «Физика» и «О небе».

2.4. ЭПОХА ВОЗРОЖДЕНИЯ. Одним из наиболее выдающихся представителей этого периода был итальянский художник и естествоиспытатель Леонардо да Винчи (15. 4. 1452 – 2. 5. 1519). Его научные работы посвящены математике, механике, физике, астрономии, геологии, ботанике, анатомии и физиологии человека и животных. Леонардо проектировал города с улицами-эстакадами, конструировал машины, что давало ему возможность более глубоко проникнуть в суть законов механики. Он постиг природу инерции, понимал, что действие равно противодействию и направлено против него. Исследовал свободное падение и движение тела, брошенного горизонтально, явления удара, определял центры тяжести различных тел, в частности полукруга и тетраэдра, изучал трение (определил коэффициенты трения качения и скольжения), изобрел конусный шарикоподшипник. Близко подошел к открытию закона сообщающихся сосудов, установленного затем Б. Паскалем. Леонардо да Винчи исследовал законы бинокулярного зрения, влияние среды на окраску тел, пытался экспериментально определить силу света в зависимости от расстояния и т.п. Известен и как конструктор различных летательных аппаратов, ткацких станков, печатных и деревообрабатывающих машин и др. Открыл существование сопротивления среды и подъемную силу. В его рукописях даны рисунки парашюта и геликоптера, он является автором ряда гидротехнических проектов и проектов металлургических печей. Изучал сопротивление материалов. Его исследования во многом опередили свое время.. В 1440 г.Н. Кузанский изобретает первый гигрометр (из шерсти). В 1664 г. Ф. Да Поппи конструирует гигрометр из пергамента, в 1781 г. Ж. Делюк – из китового уса, в 1783 г. Х. Де Соссюр – волосяной гигрометр. Н.Кузанский развивает мысли о том, что движение является основой всего сущего, неподвижного центра во Вселенной нет, последняя бесконечна, Земля и все небесные тела созданы из одной и той же первоматерии. Появляются первые переводы трактатов древнегреческих ученых: Архимеда, Герона, Евклида и др. В 1530 г. Дж. Фракасторо говорит о магнитном полюсе Земли (в 1588 г. Л. Сануто говорит о двух магнитных полюсах). В 16 в. Н. Тарталья в трактатах «Новая наука» (1537) и «Проблемы и различные изобретения» (1546) описывает траекторию движения снарядов, доказывает, что она криволинейна и наибольшая дальность полета достигается при наклоне ствола пушки под углом 45^о к горизонту, чем положил начало баллистике; считает скорость падения тела пропорциональной высоте падения. В 1538 г. Дж. Фракасторо применил линзы для увеличения видимых размеров предметов.

В 1543 г. вышел в свет труд Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», содержащий научное обоснование гелиоцентрической системы мира. Николай Коперник (1473 – 1543) родился в Торуни на Висле. Его отец, богатый краковский купец, умер когда Николаю было 10 лет; воспитанием и прекрасным образованием Коперник в значительной мере обязан брату своей матери Лукашу Ваченроде. Коперник сначала учился в знаменитом Краковском университете; свое образование он продолжил в старинных университетах Италии, изучая юридические науки в Болонье и медицину в Падуе. В Ферраре он получил степень доктора канонического права, а в Риме Коперник сам читал лекции по математике. После почти десятилетнего пребывания в стране Возрождения и гуманизма, в ведущих научных центрах того времени, Коперник вернулся на родину. В Фромборке он был избран каноником – членом церковного совета при епископе, которым к тому времени стал его дядя Ваченроде. Однако основное внимание он уделял астрономии, и как астроном Коперник был хорошо известен Европе. Так, при подготовке проекта реформы календаря советники Ватикана запрашивали его мнение. Сам Коперник наблюдал мало. По преданию, уже на смертном одре Коперник увидел первый оттиск своей книги, изданной под присмотром Рэтика в Нюрнберге. Через 73 года после появления книга Коперника была внесена Ватиканом в Индекс запрещенных изданий (с примечанием «Впредь до исправления»), где она числилась до 1822 г. В 1584 г. опубликован диалог Дж. Бруно «О бесконечности, Вселенной и мирах», где высказаны идеи о бесконечности Вселенной, существовании в ней, кроме солнечной, других планетных систем, возможности открытия новых планет в нашей солнечной системе, вращении Солнца и звезд вокруг оси, мысли о единстве законов природы. В 1585 г. опубликован трактат Дж. Бенедетти «Различные математические и физические рассуждения», в котором содержатся принцип инерции, применяемый для объяснения ускорения движения тела, догадка о центробежной силе, доказательство гидростатического парадокса. В конце 16 в. было открыто свойство изохронности колебаний маятника (Г. Галилей), построены термоскоп – первый термометр (Галилей), зрительная труба и микроскоп (Янсен). Они стали мощным орудием эксперимента: телескоп положил начало оптической астрономии, микроскоп позволил заглянуть человеку в мир клетки. Этим завершается период Возрождения в физике, завершается и ее предистория, начинается новая фаза – становление физики как научной дисциплины. /

ЛЕКЦИЯ 3. ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИКИ КАК НАУКИ.

В эпоху возрождения физические наблюдения и опыты еще не носили систематического характера и не были объединены единым методом исследования. 17 век положил начало систематическому использованию в физике экспериментального метода, творцом которого и последовательным проводником стал Г.Галилей – один из основоположников точного естествознания. «… Прежде чем человечество созрело для науки, охватывающей действительность, - писал А.Эйнштейн, - необходимо было другое фундаментальное достижение, которое не было достоянием философии до Кеплера и Галилея. Чисто логическое мышление не могло принести нам никакого знания эмпирического мира. Все познание реальности выходит из опыта и возвращается к нему. Положения, положенные при помощи логических способов, при сравнении с действительностью оказываются совершенно пустыми. Именно потому, что Галилей сознавал это, и особенно потому, что он внушал эту истину ученым, он является отцом современной физики и, фактически, современного естествознания вообще». Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 г. в Пизе. Он принадлежал к старинному, но обедневшему патрицианскому роду. Одиннадцати лет вместе с отцом, известным музыкантом своего времени, он переехал во Флоренцию, где был отдан на воспитание в монастырь Валломброса. Раннее изучение греческого и латыни способствовало развитию блестящего литературного стиля Галилея. Однако под предлогом болезни глаз отец забрал сына из монастыря, и в 17 лет Галилей стал студентом медицинского факультета Пизанского университета. Здесь он впервые столкнулся с физикой Аристотеля; увлекшись механикой и математикой, Галилей оставил медицину. Вскоре он вернулся во Флоренцию, где провел несколько лет, занимаясь математикой. По совету отца он изучает Евклида и Архимеда, и именно труды этих великих мыслителей древности оказали решающее влияние на формирование Галилея как ученого. К этому времени относятся его первые работы по гидростатике, приведшие к изобретению весов для определения удельного веса сплавов, и теоретические исследования о центре тяжести тел. В 1589 г. Галилей получил кафедру математики в Пизе, а три гоа спустя он переехал в Падую и затем в Венецию. Этот период стал временем наивысшего творческого расцвета Галилея, период, который 30-летний профессор считал счастливейшим в своей жизни. К этому времени относятся его основополагающие исследования по механике: им был открыт изохронизм колебаний маятника, изобретен пропорциональный циркуль; в эти годы Галилей стал сторонником и пропагандистом системы Коперника. В Венеции он встретил Марину Гамбу, от которой впоследствии у него были две дочери и сын; брак их не считался тогда законным. Замечательным для наблюдательной астрономии стал 1609 год, когда Галилей впервые направил на небо построенную им зрительную трубу. Поразительные результаты наблюдений были незамедлительно опубликованы Галилеем в сочинении, торжественно озаглавленном «Звездный вестник». Слава Галилея росла. С башни собора св. Марка он демонстрировал звездное небо венецианскому дожу. Он стал «Первым философом и математиком Великого Герцога Тосканы» при дворе Козимо 11 Медичи. Галилей становится членом Папской Академии дей Линчеи. Коперниковские взгляды Галилея никто не запрещает. Но вскоре с обострением борьбы между Папой и протестантами обострилась борьба идеологическая. В 1616 г. конгрегация из 11 доминиканцев и иезуитов объявляет учение Коперника нелепым и еретичным. Книга Коперника запрещается, а Галилею частным образом указали на недопустимость защиты этого учения. В 1637 г. Галилей ослеп, еще раньше умерла его любимая старшая дочь, ухаживавшая за ним. Он умер вблизи Флоренции на руках своих учеников Вивиани и Торричелли. Только недавно, в 1971 г., католическая церковь отменила решение об осуждении Галилея. В основе мировоззрения Галилея лежала идея, которая была и остается стержневой идеей науки: вся совокупность процессов во Вселенной образует некоторое гармоническое, упорядоченное целое. Эта идея так же стара, как сама наука, она появилась вместе с наукой, она отличает науку от донаучных представлений, и развитие науки состоит в последовательном выяснении причинной связи, объединяющей мироздание и превращающей его в упорядоченное целое. Цель науки Галилей видел в отыскании причин явлений, а задачу ученого – в «изучении великой книги природы». Именно Галилей, а перед ним также И. Кеплер, установивший три закона движения планет (1609 – 1619), раскрыв тем самым кинематический аспект строения солнечной системы, подготовили путь Ньютону, который завершил создание механики и построил первую научную картину природы – механическую картину мира.

Жизнь Иогана Кеплера (1571 – 1630) началась в Вюртемберге. Кеплер окончил Тюбингенский университет, где он в 1593 г. получил степень магистра богословия. Рано познакомившись с математикой и астрономией, Кеплер после долгих сомнений принял приглашение преподавать эти науки в Граце; там же была написана его первая книга «Космографическая тайна», привлекшая внимание Галилея и Тихо Браге к ее молодому автору. Вскоре преследования протестантов со стороны католиков заставили Кеплера переехать в Прагу, где он стал вычислителем у Тихо Браге. Браге поручил Кеплеру обработку его многолетних визуальных наблюдений Марса. Именно на основании детального анализа движений Марса, когда учитывались расхождения расчетов и наблюдений всего на несколько дуговых минут, Кеплер установил первые два закона планетных движений. Эти законы были изложены в книге «Новая астрономия», опубликованной в 1609 г. в Праге. Кеплер также занимался оптикой и указал комбинацию линз, лежащую в основе общеупотребительного теперь кеплерова телескопа. В 1601 г. Тихо Браге умер, и Кеплер занял его место математика в своеобразном астролого-астрономическом институте, учрежденном при дворе императора Рудольфа 11. Его труд «О стереометрии винных бочек, преимущественно австрийских и имеющих наивыгоднейшую форму» предвосхитил многие результаты интегрального исчисления. В 1618 г. Кеплер опубликовал книгу «Гармония мира, геометрическая, архитектоническая, гармоническая, психологическая, астрономическая с приложением, содержащим космографическую тайну, в пяти книгах». В этом удивительном сочинении, полном фантазии и мистики, Кеплер вновь обратился к поискам скрытых пропорций и законов симметрии, управляющих миром. В числе законов, из которых все остальные были давно забыты, Кеплером было указано на пропорциональность квадратов периодов обращения планет по орбитам кубам их средних расстояний от Солнца. Теперь эта связь известна как третий закон Кеплера. Многое в мышлении Кеплера напоминает нам мотивы современной теоретической физики. Действительно, нет ли прямой связи между кеплеровскими поисками законов гармонии мира и тем направлением в физике, где наиболее общие законы природы отождествляют с законами инвариантности и симметрии. Недаром Эйнштейн так высоко ценил Кеплера.

На этом этапе формирования физики как науки, который длился почти столетие, было получено немало новых сведений. Заложены основы электро- и магнитостатики (У. Гильберт,1600). В области оптики открыт закон преломления света (В. Снеллиус,1621; Р. Декарт, 1630), обнаружены явления дисперсии света (Я. Марци,1648; И.Ньютон. 1666), дифракции (интерференции) (Ф. Гримальди), двойного лучепреломления (Э. Бартолин, 1669), поляризации (Х. Гюйгенс,1678), измерена скорость света (О. Ремер,1676), сформулирован основной принцип геометрической оптики (П. Ферма,1662), разработаны корпускулярная (И. Ньютон,1666) и волновая (Х. Гюйгенс, 1678) теории света. Быстро развивается геометрическая оптика, закладываются основы физической оптики. В механике Х. Гюйгенс изучает криволинейное движение, создает теорию физического маятника, устанавливает понятие момента инерции и законы центробежной силы (1673), подготавливая тем самым почву для открытия второго закона механики и закона всемирного тяготения. В 1657 г. Гюйгенс сконструировал маятниковые часы, ставшие основой точной экспериментальной техники. Установлены законы удара упругих и неупругих тел, закон сохранения количества движения (Х. Гюйгенс, 1669), основной закон упругости (Р. Гук, 1660).

В 1643 – 1644 гг Э. Торричелли открыл атмосферное давление и способ получения вакуума, построил первый барометр. В 1650 г. О. Герике построил воздушный насос и выполнил с ним ряд опытов. В 1661 г. Р. Бойль и Р. Тоунли установили обратно пропорциональную зависимость давления газа от объема, переоткрытую в 1676 г. Э. Мариоттом. В результате этих открытий уже в первой половине 17 в. возникло учение о газах. В это же время М. Мерсенн закладывает основы физической акустики.

Однако накопленная сумма разнородных знаний и фактов еще не была оформлена, объединена в единую систему, которая в свою очередь охватила бы всю природу. Единая общая картина мира была создана И. Ньютоном как завершенная система механики, законы которой управляют всеми явлениями природы. Именно она и открыла новый период в развитии физики.

 

ЛЕКЦИЯ 4. ПЕРИОД КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ.

 

4.1. ВВЕДЕНИЕ.

В 1687 г. вышел в свет основополагающий труд И.Ньютона «Математические начала натуральной философии», содержащий основные понятия и аксиоматику механики, в частности представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, понятие состояния, массы, закон пропорциональности силы ускорению и закон всемирного тяготения. Исходя из последнего закона, Ньютон объяснил движения небесных тел, в результате чего стал возможным переход от кинематического описания солнечной системы к динамическому. Это окончательно утвердило победу учения Коперника.

В «Началах» также была объединена земная механика с небесной. Создалось впечатление, что законы механики управляют всеми процессами в природе. «Таким образом, Ньютон заложил основы той совокупности законов природы, которая дает возможность понять законы всех явлений, - писал А.Эйнштейн. – Ньютон считал, что этого можно достичь за счет сведения любых процессов к движению частиц, которые взаимодействуют между собой». Ньютон построил первую физическую картину мира с абсолютным временем и пространством и концепцией дальнодействия, которая длительное время господствовала в науке. «… Ньютон был первым, кому удалось найти ясно сформулированную основу, из которой с помощью математического мышления можно было логически прийти к количественному согласующемуся с опытом описанию широкой области явлений», - отмечал Эйнштейн. Построенный Ньютоном фундамент физики оказался исключительно плодотворным и до конца 19 в. считался незыблемым. Вот почему год выхода в свет «Начал» можно считать этапным и принять за начало нового периода в истории физики – периода классической физики, длившегося два столетия, пока под давлением новых фактов возведенная Ньютоном и его последователями величественная и грандиозная система не потребовала видоизменений и уточнений. «Первый повод к пересмотру или изменению какой-нибудь физической теории почти всегда вызывается установлением одного или нескольких фактов, которые не укладываются в рамки прежней теории, - отмечал М.Планк. – Факт является той архимедовой точкой опоры, при помощи которой сдвигаются с места даже самые солидные теории». Конец 19 и начало 20 в. предоставили в распоряжение физиков такие факты, которые привели к революции в физике. Но до этого на протяжении двух столетий многие поколения ученых считали, что суть всех физических явлений сводится к механическому движению, что механика Ньютона является ключом к пониманию всего, что происходит вокруг. Первый ощутимый удар по учению Ньютона нанесла теория электромагнитного поля Максвелла, дальнейшее развитие которой углубило ее противоречия с классической механикой и в конце концов привело к пересмотру основных положений физики. Это была вторая после ньютоновской фундаментальная физическая теория. Поэтому в периоде классической физики целесообразно выделить ряд этапов.

 

4.2. ПЕРВЫЙ ЭТАП (конец 17 – 60-е гг. 19 в.) проходит под знаком полного господства механики Ньютона. Исаак Ньютон родился 4 января 1643 г. в деревушке Вулсторп недалеко от Грантэма в семье небогатого фермера. Отец его умер еще до рождения сына и в детстве Исаак большую часть времени находился на попечении родственников. Он учился в школе Грантэма, а затем (1661) поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета на правах сабсайзера – студента, в обязанности которого входило прислуживание членам колледжа (преподавателям). В 1665 г. Ньютон получает степень бакалавра, а в 1668 г. – степень магистра и одновременно становится старшим членом колледжа. В 1669 г. учитель Ньютона И.Барроу передает ему Лукасовскую кафедру, и с этого времени Ньютон на протяжении многих лет читает в Кембриджском университете лекции по математике и оптике. Научные исследования Ньютон начал вести еще будучи студентом, и его творческая деятельность достигла пика очень рано – 1665-1667 г. Из-за чумы в Англии он уехал из Кембриджа на родину. В Вулсторпе за неполные два года он разработал основы анализа бесконечно малых (метод флюксий), начал размышлять о всемирном тяготении, начал оптические эксперименты, приведшие к доказательству объективности цвета как характеристики света. Однако, вернувшись в Кемридж, Ньютон не опубликовал сразу же полученные результаты. Он обнародовал их постепенно. Известность как физик Ньютон получил после 1668 г., когда им была изготовлена первая модель телескопа-рефлектора. Это изобретение послужило поводом для его избрания членом Лондонского Королевского общества. В 1673 г. на заседании ЛКО был зачитан мемуар Ньютона «Новая теория света и цветов», в котором изложена теория, построенная на основе убедительных экспериментов по дисперсии света. Ньютон показал, что существуют монохроматические лучи различной цветности и что белый свет есть смесь этих лучей. Наиболее значителен вклад Ньютона в развитие механики. Интересуясь проблемами механики еще с середины 60-х годов, Ньютон благодаря настойчивости Э.Галлея систематизировал свои результаты в этой области в фундаментальном труде «Начал». В предисловии к ним Ньютон писал: «Было желательно вывести из начал механики и остальные явления природы, рассуждая подобным же образом, ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некими силами, с которыми частицы тел, вследствие причин покуда неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга. Так как эти силы неизвестны, то до сих пор попытки философов объяснить явления природы оставались бесплодными». Так родилась ньютоновская программа изучения физических явлений, которую разрабатывали многие естествоиспытатели 18 – первой половины 19 вв.

Огромное влияние оказал Ньютон и на развитие методологии научных исследований. Его “метод принципов”, реализованный в “Началах” и “Оптике”, состоит в следующем: на основе опыта формулируются наиболее общие закономерности – аксиомы (принципы) – из них дедуктивным путем выводятся законы и положения, которые должны быть проверены на опыте. Согласие с опытом этих следствий служит гарантией справедливости основных положений теории. Этот путь построения физического знания оказался необычайно плодотворным.

Приведем определения “Математических начал натуральной философии” Ньютона 1. Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее. Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мною найдено опытами над маятниками, произведенными точнейшим образом.

2. Количество движения есть мера такового, устанавливаемая пропорционально скорости и массе.

3. Врожденная сила материи есть присущая ей способность сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Эта сила всегда пропорциональна массе, и если отличается от инерции массы, то разве только воззрением на нее.

4. Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции. Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы.

Поучение. В изложенном выше имелось в виду объяснить, в каком смысле употребляются в дальнейшем менее известные названия. Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные:

1. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчиваемая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.

2. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, например, протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли.

3. Место есть часть пространства, занимаемая телом и, по отношению к пространству бывает или абсолютным, или относительным.

4. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного его абсолютного места в другое, относительное – из относительного в относительное же.

Аксиомы или законы движения.

Закон 1. Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменять это состояние.

Закон 2. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Закон 3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе – взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.

В книге “О системе мира” Ньютон предлагает правила умозаключений в физике:

1. Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений. По этому поводу философы утверждают, что природа ничего не должна делать напрасно, а было бы напрасным утверждать многим то, что может быть сделано меньшим. Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей.

2. Поэтому, поскольку возможно, должно приписывать те же причины того же рода проявлениям природы.

3. Такие свойства тел, которые не могут быть ни усиляемы, ни ослабляемы и которые оказываются присущими всем телам, над которыми можно производить испытания, должны считаться свойствами всех тел вообще.

4. В опытной физике предложения, выведенные из совершающихся явлений с помощью индукции, несмотря на возможность противоречащих им предложений, должны приниматься за верные или в точности, или приближенно, пока не обнаружаться такие явления, которыми они еще более уточняются или же окажутся подверженными исключениям.

В последние годы жизни Ньютон занялся богословием. Однако подход Ньютона к священному писанию привел его точный ум к противоречию с догматами церкви, что в то время было далеко небезопасно. В 1696 г. Ньютон переехал в Лондон, где был назначен сначала хранителем, а потом директором Монетного двора. В 1701 г. Ньютон был выбран членом парламента от Кембриджского университета и, наконец, в 1703 г. он стал президентом Королевского общества, которым оставался до своей смерти. Ньютон не был женат, у него было мало друзей. Он никогда не покидал пределов Англии. Похоронен Ньютон в Вестминстерском аббатстве.