Концептуальные основания физики, страница 2

частицы                                Индивид                       Галактики

   Ядра                                     Вид                         Метагалактика

Атомы                                 Популяция                     Вселенная

            Молекулы                            Сообщество              

               Клетки                                 Биосфера

В-третьих, различаются три структурных уровня материи: неорганический (неживая природа), органический (живая природа) и социальный. Эти структурные уровни отличаются по трем основным параметрам: а) определенная внутренняя упорядоченность основных свойств; б) специфика законов движения и взаимодействия; в) пространственные масштабы.

2. Механика и динамика Ньютона. Механическая (механистическая) картина мира.

А) Формирование механики и механической картины мира. Самый первый раздел современной физики – механика (от гр.: орудие, машина) неотделим от динамики (от гр.: сила, движение). В Древней Греции слово «механика» употреблялось для названия простейших машин (ворот, блок, рычаг, винт), применяемых при строительстве различных сооружений, в том числе для подъема и опускания актеров. Естественно, здесь же складываются первые представления о движении. Они основаны на первичных наблюдениях и познании закономерностей в наблюдаемых явлениях.

Основы механики заложены И. Кеплером в работах «Новая астрономия» (1607) и «Космографическая тайна» (1619) и Г. Галилеем в работах «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» (1638) и «Точная наука механики» (1649). Далее их разрабатывал И. Ньютон и изложил в работе «Математические начала натуральной философии» (1687).

Долгое и успешное развитие механики приводит к формированию механической картины мира. Модель упорядоченной, хорошо отлаженной машины, на которой основывается эта картина, становится универсальной, распространенной даже на человека (как, например, у Р. Декарта).

Механическая картина мира – иерархия физических тел (систем) от атома до вселенной, собираемых в единую систему силами всемирного тяготения и центробежными силами. Причинно-следственные связи понимаются как однозначные. Мир в целом не развивается. Микро-, макро- и мегамир аналогичны.

Механика изучает изменение с течением времени взаимного положения тел и их частей в пространстве и позволяет рассчитывать самые различные процессы, происходящие под воздействием гравитационных, электростатических, упругих и других сил. Она является соединением физики (описательной) и математики (новой дифференциальной). Введение математики в физику было не менее значительным делом Галилея и Ньютона, чем их экспериментальные исследования. Благодаря этому физика стала аналитическим знанием.

Галилей строил механику по образцу геометрии Евклида: сначала вводил постулаты и определения, а затем получал из них необходимые следствия. Евклид устанавливал соотношения в пространстве, а Галилей выявил характер движения тел. Он ввел определения силы, скорости, ускорения, равномерного движения, инерции, понятия средней скорости и среднего ускорения.

Он сформулировал четыре «аксиомы». Три закона: об инерции и два о процессе свободного падения, а также принцип относительности. Все они формулируются как мыслительный эксперимент, они не следуют из опыта и не являются его прямым обобщением. Например, в законе инерции говорится о свободном движении по горизонтальной плоскости, которое происходит с постоянной по величине и направлению скорости, но из опыта следует, что движение замедляется.