Domov > Prednáška

Newton je zakladateľom klasickej mechaniky. A hoci sa dnes z hľadiska modernej vedy javí Newtonov mechanistický obraz sveta drsný a obmedzený, bol to práve on, ktorý dal impulz rozvoju teoretických a aplikovaných vied na ďalších takmer 200 rokov. Newtonovi vďačíme za pojmy ako absolútny priestor, čas, hmotnosť, sila, rýchlosť, zrýchlenie; objavil zákony pohybu fyzických telies, čím položil základ pre rozvoj vedy o fyzike. (Nič z toho by sa však nemohlo stať, keby pred ním nebol Galileo, Kopernik a ďalší. Nečudo, že sám povedal: „Stál som na pleciach obrov.“) Zastavme sa pri hlavnom výdobytku Newtonovho vedeckého bádania - mechanistický obraz sveta. Obsahuje tieto ustanovenia:

Tvrdenie, že celý svet, Vesmír, nie je nič iné ako súbor obrovského množstva nedeliteľných a nemenných častíc pohybujúcich sa v priestore a čase, vzájomne prepojených gravitačnými silami prenášanými z tela na telo cez prázdnotu. Z toho vyplýva, že všetky udalosti sú pevne predurčené a podliehajú zákonom klasickej mechaniky, čo umožňuje predurčovať a predpovedať priebeh udalostí. Základnou jednotkou sveta je atóm a všetky telesá pozostávajú z absolútne pevných, nedeliteľných, nemenných teliesok - atómov. Pri opise mechanických procesov použil pojmy „telo“ a „telo“. Pohyb atómov a telies bol prezentovaný ako jednoduchý pohyb telies v priestore a čase. Vlastnosti priestoru a času boli zas prezentované ako nemenné a nezávislé od telies samotných. Príroda bola prezentovaná ako veľký mechanizmus (stroj), v ktorom každá časť mala svoj vlastný účel a prísne dodržiavala určité zákony. Podstatou tohto obrazu sveta je syntéza prírodovedných poznatkov a zákonov mechaniky, ktorá zredukovala (redukovala) celú rozmanitosť javov a procesov na mechanické.

Je možné zaznamenať výhody a nevýhody takéhoto obrazu sveta. Medzi plusy patrí skutočnosť, že to umožnilo vysvetliť mnohé javy a procesy vyskytujúce sa v prírode bez toho, aby sa uchýlili k mýtom a náboženstvu, ale zo samotnej prírody. Pokiaľ ide o nevýhody, je ich veľa. Napríklad hmota v mechanistickej interpretácii Newtona bola prezentovaná ako inertná substancia, odsúdená na večné opakovanie vecí; čas je prázdnym trvaním, priestor je jednoduchý „prijímač“ hmoty, existujúci nezávisle ani od času, ani od hmoty. Poznávajúci subjekt bol eliminovaný zo samotného obrazu sveta – a priori sa predpokladalo, že takýto obraz sveta vždy existuje sám o sebe a nezávisí od prostriedkov a metód poznávajúceho subjektu. Mechanistický obraz sveta, metódy vedeckého vysvetľovania prírody, ktoré rozvinul Newton, dali silný impulz rozvoju iných vied, vzniku nových oblastí poznania – chémie, biológie (napr. R. Boyle dokázal ukázať, ako sa prvky spájajú a vysvetliť ďalšie chemické javy na základe predstáv o pohybe „malých častíc hmoty“ (teliesok)). Lamarck pri hľadaní odpovede na otázku o zdroji zmien v živých organizmoch, opierajúc sa o Newtonovu mechanistickú paradigmu, dospel k záveru, že vývoj všetkého živého podlieha princípu „zvyšovania pohybu tekutín“. Až do 19. storočia vládol v prírodných vedách mechanistický obraz sveta a poznanie bolo založené na metodologických princípoch – mechanizme a redukcionizme. S rozvojom vedy, jej rôznych oblastí (biológia, chémia, geológia, samotná fyzika) sa však ukázalo, že mechanistický obraz sveta nie je vhodný na vysvetlenie mnohých javov. Faraday a Maskwell teda pri štúdiu elektrického a magnetického poľa zistili, že hmotu možno reprezentovať nielen ako látku (v súlade s jej mechanistickým výkladom), ale aj ako elektromagnetické pole. Elektromagnetické procesy sa nedali zredukovať na mechanické, a preto sa navrhol záver: nie zákony mechaniky, ale zákony elektrodynamiky sú základom vesmíru. Napokon objav zákona zachovania energie v 40. rokoch 19. storočia (J. Mayer, D. Joule, E. Lenz) ukázal, že také javy ako teplo, svetlo, elektrina, magnetizmus nie sú od seba izolované. (ako si to predstavujeme predtým), ale interagujú, prechádzajú za určitých podmienok jeden do druhého a nie sú ničím iným, než rôznymi formami pohybu v prírode. Mechanistický obraz sveta bol teda narušený jeho zjednodušenou predstavou pohybu ako jednoduchého pohybu telies v priestore a čase, navzájom izolovaných, jedinej možnej formy pohybu – mechanického, priestoru ako „zásobníka“. "hmoty a času ako nemenná konštanta, nezávislá od samotných tiel. 5. Koniec XIX - začiatok XX storočia. poznačená celou kaskádou vedeckých objavov, ktoré dokončili podkopanie Newtonovho mechanistického konceptu. Aby sme vymenovali aspoň niektoré: ide o objav elementárnej častice - elektrónu, ktorý je súčasťou štruktúry atómu (J. Thompson), potom - kladne nabitej častice - jadra vo vnútri atómu (E. Rutherford, 1914), na základe ktorého bol navrhnutý planetárny model atómu: Elektróny sa točia okolo kladne nabitého jadra. Rutherford tiež predpovedal existenciu ďalšej elementárnej častice vo vnútri atómu - protónu (ktorý bol neskôr objavený). Tieto objavy prevrátili dosiaľ existujúce predstavy o atóme ako elementárnej, nedeliteľnej častici vesmíru, jeho „tehle“. Ďalšiu citeľnú ranu klasickej prírodnej vede zasadila teória relativity A. Einsteina (1916), ktorá ukázala, že priestor a čas nie sú absolútne, sú nerozlučne spojené s hmotou (sú to jej atribútové vlastnosti) a sú tiež vzájomne prepojené pohyb. Sám Einstein veľmi jasne opísal podstatu tohto objavu vo svojom diele „Fyzika a realita“, kde hovorí, že ak sa skôr (čo znamená doba dominancie klasickej newtonovskej mechaniky) verilo, že v prípade zániku všetkej hmoty z vesmíru, priestor a čas by boli zachované, potom teória relativity zistila, že priestor aj čas by zmizli spolu s hmotou. Význam týchto objavov zároveň spočíva v tom, že sa stala zrejmá skutočnosť: obraz objektívneho sveta nie je určený len vlastnosťami tohto sveta samotného, ​​ale aj charakteristikami predmetu poznania, jeho činnosť, osobné postavenie, príslušnosť ku konkrétnej kultúre závisí od interakcie poznávajúceho subjektu s prístrojmi, od metód pozorovania a pod. Obrovským úspechom vedy 19. storočia je prielom v otázkach, ako sa ľudská spoločnosť funguje, či už sa riadi určitými objektívnymi zákonmi (ako príroda), alebo v nej pôsobia prvky, subjektivizmus. Zavádzanie techniky do výroby, upevňovanie tovarovo-peňažných vzťahov v krajinách západnej Európy vyvolalo potrebu zisťovať príčiny, faktory prispievajúce k hromadeniu bohatstva národa. Takto vznikla klasická politická ekonómia (XVIII. storočie, Adam Smith), ktorá je založená na myšlienke, že zdrojom bohatstva je práca a regulátorom ekonomických vzťahov sú zákony trhu. Adam Smith tvrdil, že základom pracovných vzťahov sú súkromné, individuálne záujmy jednotlivcov. „Každý jednotlivec... má na mysli len svoj vlastný záujem, sleduje len svoj prospech a v tomto prípade ho vedie neviditeľná ruka k cieľu, ktorý nebol súčasťou jeho zámerov. Pri presadzovaní vlastných záujmov často slúži záujmom spoločnosti efektívnejšie, ako keď sa im vedome snaží slúžiť. Neskôr, v 40. rokoch. storočia nemecký filozof K. Marx kritizoval klasickú politickú ekonómiu a podarilo sa mu odhaliť mechanizmus kapitalistického vykorisťovania, čím vytvoril teóriu nadhodnoty. Koncept A. Smitha aj učenie K. Marxa možno považovať za prvé vedecké prístupy k štúdiu zákonitostí spoločenského života. Bolo by však chybou podať vec tak, že ani filozofi, ani vedci neuvažovali o spoločnosti a človeku pred Smithom a Marxom. Stačí pripomenúť Platónovu doktrínu ideálneho štátu, projekty o spravodlivej a prosperujúcej spoločnosti od Thomasa Mora („Utópia“), Tomasa Campanellu („Mesto slnka“). Tieto myšlienky však mali utopický charakter, boli to len „sny“, o vedeckom prístupe v tomto prípade hovoriť netreba. Pravda, v 19. storočí sa anglickí utopickí socialisti F. Fourier (1772-1837) a R. Owen (1771-1858), vychádzajúc z myšlienok francúzskych materialistov osvietenstva, pokúsili vytvoriť „sociálnu vedu“ ( F. Fourier), ale ich učenie o spravodlivej spoločnosti sa neoslobodilo od idealizmu a utopizmu. Treba poznamenať, že vplyv úspechov prírodných vied sa prejavil aj v oblasti humanitných vied (psychológia, pedagogika, história, rétorika, právna veda): požiadavky na uplatnenie metód vedy (pozorovanie, opis, experiment) platí aj pre túto oblasť vedomostí. Suma sumárum: Koncom 19. storočia sa skončilo obdobie formovania klasického typu vedeckých poznatkov, v arzenáli ktorých boli významné úspechy. Vo fyzike je to Newtonova klasická mechanika, neskôr termodynamika, teória elektriny a magnetizmu; v chémii bola objavená periodická sústava prvkov, boli položené počiatky organickej chémie; v matematike rozvoj analytickej geometrie a matematickej analýzy; v biológii - evolučná teória, teória bunkovej stavby organizmov, objav röntgenového žiarenia atď. Koncom 19. storočia prevládal pocit, že veda našla odpovede takmer na všetky otázky o svete, chýbalo už len málo na rozlúštenie. A zrazu - nový prielom - objav štruktúry atómu, ktorý spôsobil "krízu fyziky", ktorá sa neskôr rozšírila do iných oblastí poznania. Dnes, pri pohľade z diaľky minulých rokov, môžeme povedať, že prelom XIX-XX storočia. znamenal prechod od klasickej vedy k neklasickej (alebo poklasickej). Ich rozdiely možno znázorniť takto:

№	klasická veda	postklasická veda
1.	Vytiahnutie subjektu z objektu.	Uznanie subjektivity poznania a poznania.
2.	Inštalácia na racionalitu.	Účtovanie neracionálnych spôsobov poznania.
3.	Dominancia dynamických zákonov.	Účtovanie o úlohe a význame pravdepodobnostno-štatistických zákonitostí.
4.	Predmetom skúmania je makrokozmos.	Predmetom skúmania je mikro-, makro- a megasvet.
5.	Hlavnou metódou poznania je experiment.	Modelovanie (vrátane matematického).
6.	Bezpodmienečná viditeľnosť.	Podmienená viditeľnosť.
7.	Jasná hranica medzi prírodnými a humanitnými vedami.	Vymažte tento okraj.
8.	Zodpovedná disciplína. Prevaha diferenciácie vied.	Diferenciácia a integrácia (systémová teória, synergetika, štruktúrna metóda).

Bez toho, aby sme podrobne odhalili podstatu identifikovaných charakteristických čŕt poklasickej vedy (do tej či onej miery sa to stalo v priebehu odhaľovania štádií vývoja vedy), poznamenávame, že zmeny, ktoré v nej nastali, mali obrovský dopad na svet ako celok a na postoj človeka k nemu. Prejavuje sa to po prvé v tom, že v modernej vedeckej a technologickej dobe neexistujú jednotné kánony, všeobecne uznávané štandardy vo vnímaní sveta, jeho vysvetľovaní a chápaní - táto otvorenosť sa prejavuje v pluralite myšlienok, konceptov, hodnoty. Ďalšou (druhou) črtou súčasnej situácie je zrýchlený rytmus udalostí, ich sémantická hustota a konfliktnosť. Po tretie, vyvinula sa paradoxná situácia: na jednej strane sa stratila viera v racionálnu štruktúru vesmíru a na druhej strane je tendencia racionalizovať, technizovať všetky aspekty života spoločnosti aj jednotlivcov. Výsledkom týchto procesov je radikálna zmena životného štýlu, preferenčný postoj ku všetkému pominuteľnému, meniaci sa, na rozdiel od stabilného, ​​tradičného, ​​konzervatívneho. Prednáška č. 4 Štruktúra vedeckého poznania

Rôzne typy vedeckých poznatkov. Empirické poznatky, ich štruktúra a znaky. Štruktúra a špecifiká teoretických poznatkov. Základy vedy.

1. V každom vednom odbore – fyzike, biológii, chémii atď., existuje množstvo druhov alebo foriem vedeckého poznania – empirické fakty, hypotézy, modely, zákony, teórie atď. Všetky sa navzájom líšia v miera zovšeobecnenia, napríklad empirické fakty sú druhom empirickej reality, reprezentovanej rôznymi informačnými prostriedkami - textami, vzorcami, fotografiami, videokazetami a jednoducho javmi pozorovanými v každodennom živote, pričom zákon je formuláciou všeobecných tvrdení o vlastnosti a vzťahy skúmaného predmetu (podložené faktami) . Pozrime sa bližšie na každý z nich. Najdôležitejšou úlohou vedeckého bádania je nájsť, odhaliť zákonitosti určitej, objektívnej činnosti, vyjadriť ich vhodnými pojmami, teóriami, myšlienkami, princípmi. Vo svojej najvšeobecnejšej podobe možno zákon definovať ako spojenie medzi javmi, procesmi, ktoré sa vyznačuje objektívnosťou, konkrétnosťou, univerzálnosťou, nevyhnutnosťou, opakovaním a stabilitou. Stabilita, nemennosť zákonov však vždy koreluje s konkrétnymi podmienkami, v prípade zmeny, pri ktorej sa táto nemennosť odstraňuje a generuje sa nová, čo vedie k zmene zákona, jeho prehĺbeniu, rozšíreniu alebo zúženiu. rozsahu. Zákony sa objavujú spočiatku vo forme predpokladov, hypotéz. Hypotéza je forma poznania, ktorá obsahuje predpoklad formulovaný na základe množstva faktov, ktorých skutočný význam je neistý a je potrebné ho dokázať. V modernej metodológii vedy sa pojem „hypotéza“ používa v dvoch významoch:

ako problematická a nespoľahlivá forma poznania; ako metóda vedeckého poznania.

V prvom význame musí hypotéza spĺňať nasledujúce požiadavky:

dodržiavanie zákonov ustanovených vo vede; súlad so skutočným materiálom; konzistentnosť z hľadiska formálnej logiky (ak hovoríme o rozpore samotnej objektívnej reality, potom musí hypotéza obsahovať rozpory); absencia subjektívnych, svojvoľných predpokladov (ktoré nezrušia činnosť samotného subjektu); možnosť jej potvrdenia alebo vyvrátenia buď v priebehu priameho pozorovania, alebo nepriamo – vyvodzovaním dôsledkov z hypotézy.

Existujú rôzne typy hypotéz: všeobecné, konkrétne a pracovné. Všeobecné hypotézy sú základom pre budovanie základov vedeckého poznania, naznačujú vzorce rôznych druhov vzťahov medzi javmi. Jednotlivé hypotézy obsahujú aj predpoklady, ale o vlastnostiach jednotlivých faktov, udalostí, konkrétnych javov. Pracovná hypotéza je akýmsi východiskovým bodom – predpokladom predneseným v prvej fáze štúdie, ktorý je akýmsi návodom na hľadanie výskumu. Treba tiež pamätať na to, že existujú takzvané adhoc (hypotézy pre daný prípad) - to sú predpoklady potrebné na vyriešenie množstva problémov, ktoré sa neskôr môžu ukázať ako chybná možnosť. Jednou z najkomplexnejších a najrozvinutejších foriem vedeckého poznania je teória, ktorá predstavuje holistický odraz pravidelných a podstatných súvislostí určitej oblasti reality. Vo vede existujú určité kritériá, ktoré musí teória spĺňať. Aby sme vymenovali len niektoré z nich:

Teória by nemala byť v rozpore s údajmi o faktoch a skúsenostiach a mala by byť overiteľná na dostupnom experimentálnom materiáli. Nemalo by byť v rozpore so zásadami formálnej logiky a zároveň by sa malo vyznačovať logickou jednoduchosťou, „prirodzenosťou“. Teória je „dobrá“, ak zahŕňa a spája širokú škálu predmetov do koherentného systému abstrakcií.

Karl Popper, filozof vedy, prirovnal teóriu k sieťam navrhnutým na zachytenie toho, čo nazývame skutočný svet, aby ho pochopili, vysvetlili a osvojili si ho. V súlade s tým musí pravdivá teória zodpovedať všetkým (a nie niektorým) skutočným skutočnostiam a spĺňať požiadavky praxe. Popper nazval teóriu nástrojom, ktorého test sa vykonáva v priebehu jeho aplikácie a ktorého vhodnosť sa posudzuje podľa výsledkov takýchto aplikácií. Teória má zložitú štruktúru, v ktorej sa rozlišujú tieto zložky: pojmy, rovnice, axiómy, zákony; idealizované predmety - abstraktné modely; súbor techník, metód, pravidiel, dôkazov zameraných na objasnenie poznatkov; filozofické zovšeobecnenia a zdôvodnenia. Jadrom teórie (o ktorej bude reč neskôr) je abstraktný, idealizovaný objekt, bez ktorého nie je možné vybudovať teóriu, pretože obsahuje skutočný výskumný program. Existujú rôzne typy teórií: matematické, vyznačujúce sa vysokým stupňom abstrakcie na základe dedukcie. Dominantným momentom matematickej teórie je aplikácia axiomatickej, hypoteticko-deduktívnej metódy a metódy formalizácie. Existujú teórie experimentálnych (empirických) vied – fyzika, chémia, biológia atď. V modernej vede je tiež zvykom deliť teórie na fenomenologické a nefenomenologické. Fenomenologické teórie opisujú procesy, vlastnosti a kvality predmetov bez toho, aby sa ponorili do podstaty, bez odhaľovania vnútorných mechanizmov (napríklad psychologické, sociologické, pedagogické teórie). Ich úlohou je usporiadať a zhrnúť fakty pomocou špecifickej terminológie. Fenomenologické teórie spravidla vznikajú v počiatočnom štádiu vývoja akejkoľvek vedy. S rozvojom vedeckého bádania sa fenomenologická teória nahrádza nefenomenologickou, čiže vysvetľujúcou. Vysvetľujúce teórie odhaľujú hlboký, vnútorný mechanizmus skúmaných javov a procesov, ich interakciu, podstatné stabilné súvislosti a vzťahy, teda zákony, navyše teoretické, a nie empirické, keďže sa formujú na základe idealizovaných objektov. Podľa stupňa ich predvídateľnosti je možné klasifikovať teórie ako spoľahlivé a pravdepodobnostné. Medzi spoľahlivé patria teórie klasickej mechaniky, fyziky, chémie; až pravdepodobnostná – teória spoločenských a humanitných vied. Treba poukázať aj na takú dôležitú formu vedeckého poznania, akou je problém. Problémom sú s najväčšou pravdepodobnosťou poznatky o nevedomosti, o tom, čo by sa malo vyriešiť, na ktorú z mnohých otázok, ktoré sa vynárajú pri štúdiu konkrétneho javu, je dôležité odpovedať. Schopnosť správne identifikovať problém je často dôležitejšia ako samotné riešenie. Čo zvyčajne spôsobuje problémy? Vznikajú buď pri strete dvoch rôznych teórií, alebo v prípade rozporu v samostatnom probléme, alebo sú výsledkom kolízie teórie a pozorovania. Formulácia a riešenie vedeckých problémov si vyžaduje voľbu určitých výskumných metód, ktoré sú determinované buď jeho účelom, alebo povahou riešených problémov. Ďalej využitie pojmového aparátu, pomocou ktorého je možné fixovať určité javy. Pri formulovaní a výbere problému majú veľký význam vedecké tradície. Rôznorodosť foriem vedeckého poznania tvorí jeho štruktúru, ktorá vyjadruje jednotu stabilných vzťahov medzi prvkami daného systému. Štruktúra vedeckého poznania a poznania sa objavuje v rôznych častiach, a teda v súbore špecifických prvkov. Štruktúra vedeckého poznania sa môže líšiť z hľadiska interakcie medzi objektom a predmetom vedeckého poznania podľa takého kritéria, ako je predmet a metódy poznania, ktoré umožňuje vyčleniť prírodné vedy (prírodné vedy). ), spoločnosť (spoločenské vedy, humanitné vedy) a samotné poznanie (logika, epistemológia). , epistemológia, kognitológia atď.), podľa kritéria „základy vedy“, kde sa rozlišujú tri prvky: a) ideály a normy ; b) filozofické základy; c) vedecký obraz sveta. Štruktúru vedeckého poznania možno znázorniť aj ako jednotu jeho dvoch hlavných rovín – empirickej a teoretickej. V našej prednáške, ako vyplýva z naznačených bodov plánu, máme v úmysle zvážiť takmer všetky kritériá, podľa ktorých boli vedecké poznatky štruktúrované. Začnime tým druhým, teda vzťahom medzi empirickou a teoretickou úrovňou poznania. 2. Empirické (experimentálne) poznanie a poznanie je činnosť založená na živej, priamej kontemplácii predmetu. Jeho charakteristickými znakmi sú zhromažďovanie faktov, ich primárne zovšeobecnenie, popis pozorovaní a experimentov, ich systematizácia a klasifikácia. Najdôležitejším prvkom empirického výskumu je fakt (z lat. factum – hotovo, hotovo). Pojem „fakt“ má tieto významy: 1) fragment reality, týkajúci sa buď objektívnej reality, alebo sféry vedomia a poznania („fakty vedomia“); 2) vedomosti o akomkoľvek jave, udalosti, ktorej spoľahlivosť bola preukázaná; 3) veta fixujúca empirické poznatky (vedomosti získané v priebehu pozorovaní a experimentov). Fakty vo vedeckom poznaní majú dvojaký význam: 1) tvoria základ pre predkladanie hypotéz a vytváranie teórií; 2) sú kľúčové pri overovaní teórií. V prípadoch, keď sa fakty a teória rozchádzajú, potrebuje čas na opätovné overenie teórie a až keď sa rozpor medzi nimi stane neriešiteľným, teória je vyhlásená za nepravdivú. Fakty sa stávajú „tvrdohlavou vecou“, „vzduchom“ alebo „chliebom vedca“ iba vtedy, ak sú akceptované bez ohľadu na to, či sa to vedcom páči alebo nie, a tiež ak čo najkomplexnejšie a komplexne pokrývajú predmet štúdia (hovoríme o neprípustnosti „odstrihnutia » niektorých faktov, vytrhnutia ich jednotlivých fragmentov zo súboru). Na druhej strane sa netreba hnať za množstvom faktov. Hlavným cieľom výskumníka pri práci s faktami je zhromaždiť ich určité množstvo, dať im zmysel, skonštruovať pojmový systém. Zber faktov sa uskutočňuje pomocou takej metódy empirického poznania, ako je pozorovanie. Vedec si nefixuje len fakty, s ktorými sa stretáva, riadi sa určitým cieľom, hypotézou, a preto má pozorovanie systematizovaný, usporiadaný a cieľavedomý charakter. Vedec jednoducho neeviduje žiadne skutočnosti, ale vykonáva ich selekciu, selekciu, pričom ponecháva tie z nich, ktoré súvisia s ním stanoveným cieľom.

mechanika je oblasť fyziky, ktorá študuje najjednoduchšiu formu pohybu hmoty - mechanický pohyb, ktorá spočíva v zmene polohy telies alebo ich častí v čase. Skutočnosť, že mechanické javy sa vyskytujú v priestore a čase, sa odráža v akomkoľvek zákone mechaniky, ktorý explicitne alebo implicitne obsahuje časopriestorové vzťahy - vzdialenosti a časové intervaly.

Mechanika sa nastavuje sama dve hlavné úlohy:

štúdium rôznych pohybov a zovšeobecnenie získaných výsledkov vo forme zákonov, pomocou ktorých možno predvídať charakter pohybu v každom konkrétnom prípade. Riešenie tohto problému viedlo I. Newtonom a A. Einsteinom k ​​zavedeniu takzvaných dynamických zákonov;

hľadanie spoločných vlastností, ktoré sú vlastné každému mechanickému systému v procese jeho pohybu. V dôsledku riešenia tohto problému boli objavené zákony zachovania takých základných veličín, akými sú energia, hybnosť a moment hybnosti.

Dynamické zákony a zákony zachovania energie, hybnosti a momentu hybnosti sú základné zákony mechaniky a tvoria obsah tejto kapitoly.

§jedna. Mechanický pohyb: základné pojmy

Klasická mechanika pozostáva z troch hlavných častí - statika, kinematika a dynamika. V statike sa zvažujú zákony sčítania síl a podmienky rovnováhy telies. V kinematike sa uvádza matematický popis všetkých druhov mechanického pohybu bez ohľadu na dôvody, ktoré ho spôsobujú. V dynamike sa študuje vplyv interakcie medzi telesami na ich mechanický pohyb.

V praxi všetko fyzické problémy sú vyriešené približne: skutočný komplexný pohyb považovaný za súbor jednoduchých pohybov, skutočný objekt nahradený idealizovaným modelom tento objekt atď. Napríklad, keď uvažujeme o pohybe Zeme okolo Slnka, môžeme zanedbať veľkosť Zeme. V tomto prípade je popis pohybu značne zjednodušený – polohu Zeme vo vesmíre možno určiť jedným bodom. Medzi modelmi mechaniky sú tie určujúce hmotný bod a absolútne tuhé telo.

Materiálny bod (alebo častica) je teleso, ktorého tvar a rozmery možno v podmienkach tohto problému zanedbať. Každé telo môže byť mentálne rozdelené na veľmi veľký počet častí, ľubovoľne malé v porovnaní s veľkosťou celého tela. Každá z týchto častí môže byť považovaná za hmotný bod a samotné telo - za systém hmotných bodov.

Ak sú deformácie telesa pri jeho interakcii s inými telesami zanedbateľné, tak je to popísané modelom absolútne tuhé telo.

Absolútne tuhé telo (alebo tuhé telo) je teleso, ktorého vzdialenosť medzi akýmikoľvek dvoma bodmi sa v procese pohybu nemení. Inými slovami, ide o teleso, ktorého tvar a rozmery sa pri pohybe nemenia. Absolútne tuhé teleso možno považovať za sústavu hmotných bodov pevne prepojených.

Polohu telesa v priestore možno určiť len vo vzťahu k niektorým iným telesám. Napríklad má zmysel hovoriť o polohe planéty vo vzťahu k Slnku, lietadla alebo lode vo vzťahu k Zemi, ale nemožno uviesť ich polohu vo vesmíre bez ohľadu na konkrétne teleso. Absolútne tuhé teleso, ktoré slúži na určenie polohy pre nás zaujímavého objektu, sa nazýva referenčné teleso. Na opis pohybu objektu je referenčné teleso spojené s ľubovoľným súradnicovým systémom, napríklad pravouhlým karteziánskym súradnicovým systémom. Súradnice objektu umožňujú nastaviť jeho polohu v priestore. Najmenší počet nezávislých súradníc, ktoré je potrebné nastaviť na úplné určenie polohy telesa v priestore, sa nazýva počet stupňov voľnosti. Napríklad hmotný bod voľne sa pohybujúci v priestore má tri stupne voľnosti: bod môže vykonávať tri nezávislé pohyby pozdĺž osí karteziánskeho pravouhlého súradnicového systému. Absolútne tuhé teleso má šesť stupňov voľnosti: na určenie jeho polohy v priestore sú potrebné tri stupne voľnosti na opísanie translačného pohybu pozdĺž súradnicových osí a tri na opísanie rotácie okolo rovnakých osí. Súradnicový systém je vybavený hodinami na udržanie času.

Súbor referenčného telesa, súradnicový systém s ním spojený a súbor navzájom synchronizovaných hodín tvoria referenčný rámec.

Pozri tiež: Portál: Fyzika

klasickej mechaniky- druh mechaniky (odbor fyziky, ktorý študuje zákonitosti zmeny polôh telies v priestore v čase a príčiny, ktoré to spôsobujú), založený na Newtonových zákonoch a Galileovom princípe relativity. Preto sa často nazýva Newtonovská mechanika».

Klasická mechanika sa delí na:

• statika (ktorá uvažuje o rovnováhe telies)
• kinematika (ktorá študuje geometrické vlastnosti pohybu bez zváženia jeho príčin)
• dynamika (ktorá uvažuje o pohybe telies).

Existuje niekoľko ekvivalentných spôsobov, ako formálne opísať klasickú mechaniku matematicky:

• Lagrangeov formalizmus
• Hamiltonovský formalizmus

Klasická mechanika poskytuje veľmi presné výsledky, ak je jej aplikácia obmedzená na telesá, ktorých rýchlosti sú oveľa menšie ako rýchlosť svetla a ktorých rozmery sú oveľa väčšie ako veľkosti atómov a molekúl. Zovšeobecnením klasickej mechaniky na telesá pohybujúce sa ľubovoľnou rýchlosťou je relativistická mechanika a na telesá, ktorých rozmery sú porovnateľné s atómovými - kvantová mechanika. Kvantová teória poľa uvažuje o kvantových relativistických efektoch.

Napriek tomu si klasická mechanika zachováva svoju hodnotu, pretože:

1. je oveľa jednoduchšie pochopiť a použiť ako iné teórie
2. v širokom rozsahu celkom dobre vystihuje realitu.

Klasická mechanika môže byť použitá na opis pohybu objektov, ako sú vrcholy a baseballové lopty, mnoho astronomických objektov (ako sú planéty a galaxie) a niekedy dokonca aj mnoho mikroskopických objektov, ako sú molekuly.

Klasická mechanika je samokonzistentná teória, to znamená, že v jej rámci neexistujú žiadne tvrdenia, ktoré by si navzájom odporovali. Jeho kombinácia s inými klasickými teóriami, ako je klasická elektrodynamika a termodynamika, však vedie k neriešiteľným rozporom. Najmä klasická elektrodynamika predpovedá, že rýchlosť svetla je konštantná pre všetkých pozorovateľov, čo je v rozpore s klasickou mechanikou. Na začiatku 20. storočia to viedlo k potrebe vytvorenia špeciálnej teórie relativity. Pri posudzovaní spolu s termodynamikou vedie klasická mechanika k Gibbsovmu paradoxu, v ktorom nie je možné presne určiť množstvo entropie, a k ultrafialovej katastrofe, pri ktorej musí čierne teleso vyžarovať nekonečné množstvo energie. Pokusy vyriešiť tieto problémy viedli k vzniku a rozvoju kvantovej mechaniky.

Základné pojmy

Klasická mechanika pracuje s niekoľkými základnými konceptmi a modelmi. Medzi nimi treba zdôrazniť:

Základné zákony

Galileov princíp relativity

Základným princípom, na ktorom je založená klasická mechanika, je princíp relativity, sformulovaný na základe empirických pozorovaní G. Galileom. Podľa tohto princípu existuje nekonečne veľa vzťažných sústav, v ktorých je voľné teleso v pokoji alebo sa pohybuje konštantnou rýchlosťou v absolútnej hodnote a smere. Tieto vzťažné sústavy sa nazývajú inerciálne a pohybujú sa voči sebe rovnomerne a priamočiaro. Vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách sú vlastnosti priestoru a času rovnaké a všetky procesy v mechanických systémoch sa riadia rovnakými zákonmi. Tento princíp možno formulovať aj ako absenciu absolútnych referenčných systémov, teda referenčných systémov, ktoré sú nejakým spôsobom odlíšené od ostatných.

Newtonove zákony

Základom klasickej mechaniky sú tri Newtonove zákony.

Druhý Newtonov zákon nestačí na opísanie pohybu častice. Okrem toho je potrebný popis sily získaný z uvažovania o podstate fyzickej interakcie, na ktorej sa telo zúčastňuje.

Zákon zachovania energie

Zákon zachovania energie je dôsledkom Newtonových zákonov pre uzavreté konzervatívne systémy, teda systémy, v ktorých pôsobia iba konzervatívne sily. Zo zásadnejšieho hľadiska existuje vzťah medzi zákonom zachovania energie a homogenitou času, vyjadrený Noetherovou vetou.

Nad rámec použiteľnosti Newtonových zákonov

Klasická mechanika zahŕňa aj opisy zložitých pohybov rozšírených nebodových objektov. Eulerove zákony poskytujú rozšírenie Newtonových zákonov na túto oblasť. Koncept momentu hybnosti sa opiera o rovnaké matematické metódy, aké sa používajú na opis jednorozmerného pohybu.

Rovnice pohybu rakety rozširujú koncept rýchlosti, keď sa hybnosť objektu mení v priebehu času, aby sa zohľadnili také účinky, ako je strata hmotnosti. Existujú dve dôležité alternatívne formulácie klasickej mechaniky: Lagrangeova mechanika a Hamiltonovská mechanika. Tieto a ďalšie moderné formulácie majú tendenciu obchádzať pojem „sila“ a zdôrazňovať iné fyzikálne veličiny, ako je energia alebo pôsobenie, na opis mechanických systémov.

Vyššie uvedené výrazy pre hybnosť a kinetickú energiu platia len v prípade absencie významného elektromagnetického príspevku. V elektromagnetizme je druhý Newtonov zákon pre vodič prenášajúci prúd porušený, ak nezahŕňa príspevok elektromagnetického poľa k hybnosti systému vyjadrený ako Poyntingov vektor delený c 2, kde c je rýchlosť svetla vo voľnom priestore.

Príbeh

staroveký čas

Klasická mechanika vznikla v staroveku najmä v súvislosti s problémami, ktoré vznikali pri stavbe. Prvou zo sekcií mechaniky, ktorá sa mala rozvinúť, bola statika, ktorej základy položil Archimedes v 3. storočí pred Kristom. e. Sformuloval pákové pravidlo, vetu o sčítaní rovnobežných síl, zaviedol pojem ťažisko, položil základy hydrostatiky (Archimedovu silu).

Stredovek

nový čas

17 storočie

18. storočie

19. storočie

V 19. storočí dochádza k rozvoju analytickej mechaniky v prácach Ostrogradského, Hamiltona, Jacobiho, Hertza a i. V teórii vibrácií Routh, Žukovskij a Ljapunov rozvinuli teóriu stability mechanických systémov. Coriolis vyvinul teóriu relatívneho pohybu dokázaním vety o zrýchlení. V druhej polovici 19. storočia sa kinematika vyčlenila na samostatnú sekciu mechaniky.

V 19. storočí bol obzvlášť významný pokrok v mechanike kontinua. Navier a Cauchy sformulovali rovnice teórie pružnosti vo všeobecnej forme. V prácach Naviera a Stokesa boli získané diferenciálne rovnice hydrodynamiky s prihliadnutím na viskozitu kvapaliny. Spolu s tým dochádza k prehlbovaniu vedomostí v oblasti hydrodynamiky ideálnej tekutiny: objavujú sa práce Helmholtza o víroch, Kirchhoffa, Žukovského a Reynoldsa o turbulencii a Prandtla o hraničných efektoch. Saint-Venant vyvinul matematický model popisujúci plastické vlastnosti kovov.

Najnovší čas

V 20. storočí sa záujem výskumníkov preorientoval na nelineárne efekty v oblasti klasickej mechaniky. Ljapunov a Henri Poincaré položili základy teórie nelineárnych oscilácií. Meshchersky a Tsiolkovsky analyzovali dynamiku telies s premenlivou hmotnosťou. Aerodynamika vyčnieva z mechaniky kontinua, ktorej základy vyvinul Žukovskij. V polovici 20. storočia sa aktívne rozvíja nový smer klasickej mechaniky - teória chaosu. Dôležité sú aj otázky stability zložitých dynamických systémov.

Obmedzenia klasickej mechaniky

Klasická mechanika poskytuje presné výsledky pre systémy, s ktorými sa stretávame v každodennom živote. Ale jej predpovede sa stávajú nesprávnymi pre systémy blížiace sa rýchlosti svetla, kde je nahradená relativistickou mechanikou, alebo pre veľmi malé systémy, kde platia zákony kvantovej mechaniky. Pre systémy, ktoré kombinujú obe tieto vlastnosti, sa namiesto klasickej mechaniky používa relativistická kvantová teória poľa. Pre systémy s veľmi veľkým počtom komponentov alebo stupňov voľnosti tiež nemôže byť vhodná klasická mechanika, ale používajú sa metódy štatistickej mechaniky.

Klasická mechanika je široko používaná, pretože po prvé je oveľa jednoduchšia a ľahšie aplikovateľná ako vyššie uvedené teórie a po druhé, má veľké možnosti aproximácie a aplikácie pre veľmi širokú triedu fyzikálnych objektov, počnúc bežnými, napr. ako kolovrátok alebo guľa, na veľké astronomické objekty (planéty, galaxie) a veľmi mikroskopické (organické molekuly).

Hoci klasická mechanika je vo všeobecnosti kompatibilná s inými „klasickými“ teóriami, ako je klasická elektrodynamika a termodynamika, medzi týmito teóriami existujú určité nezrovnalosti, ktoré sa našli koncom 19. storočia. Dajú sa vyriešiť metódami modernejšej fyziky. Najmä rovnice klasickej elektrodynamiky nie sú pri Galileových transformáciách nemenné. Rýchlosť svetla do nich vstupuje ako konštanta, čo znamená, že klasická elektrodynamika a klasická mechanika by mohli byť kompatibilné iba v jednej zvolenej referenčnej sústave spojenej s éterom. Experimentálne overenie však existenciu éteru neodhalilo, čo viedlo k vytvoreniu špeciálnej teórie relativity, v ktorej boli upravené rovnice mechaniky. Princípy klasickej mechaniky sú tiež nezlučiteľné s niektorými tvrdeniami klasickej termodynamiky, čo vedie k Gibbsovmu paradoxu, podľa ktorého nie je možné presne určiť entropiu, a k ultrafialovej katastrofe, pri ktorej musí čierne teleso vyžarovať nekonečné množstvo energie. energie. Na prekonanie týchto nekompatibilít bola vytvorená kvantová mechanika.

Poznámky

Internetové odkazy

• Videoprednáška 1. Fyzika: Klasická mechanika (jeseň 1999)// Prednášky MIT: 8.01

Literatúra

• Arnold V.I. Avets A. Ergodické problémy klasickej mechaniky - RHD, 1999. - 284 s.
• B. M. Javorskij, A. A. Detlaf. Fyzika pre študentov stredných škôl a študentov vysokých škôl. - M .: Akadémia, 2008. - 720 s. - (Vyššie vzdelanie). - 34 000 kópií. - ISBN 5-7695-1040-4
• Sivukhin D.V. Všeobecný kurz fyziky. - 5. vydanie, stereotypné. - M .: Fizmatlit, 2006. - T. I. Mechanika. - 560 str. - ISBN 5-9221-0715-1
• A. N. MATVEEV Mechanika a teória relativity. - 3. vyd. - M .: ONYX 21. storočie: Svet a vzdelávanie, 2003. - 432 s. - 5000 kópií. - ISBN 5-329-00742-9
• C. Kittel, W. Knight, M. Ruderman mechanika. Kurz fyziky v Berkeley. - M .: Lan, 2005. - 480 s. - (Učebnice pre vysoké školy). - 2000 kópií. - ISBN 5-8114-0644-4
• Landau, L. D., Lifshitz, E. M. mechanika. - 5. vydanie, stereotypné. - M.:

Interakcia týchto dvoch efektov je hlavnou témou newtonovskej mechaniky.

Ďalšími dôležitými pojmami tejto časti fyziky sú energia, hybnosť, uhlová hybnosť, ktoré sa môžu prenášať medzi objektmi v procese interakcie. Energia mechanického systému pozostáva z jeho kinetickej (energia pohybu) a potenciálnej (v závislosti od polohy telesa voči ostatným telesám) energií. Pre tieto fyzikálne veličiny platia základné zákony zachovania.

1. História

Základy klasickej mechaniky položil Galileo, ale aj Koperník a Kepler pri skúmaní zákonov pohybu nebeských telies, o mechanike a fyzike sa dlho uvažovalo v kontexte opisu astronomických udalostí.

Myšlienky heliocentrického systému ďalej formalizoval Kepler vo svojich troch zákonoch pohybu nebeských telies. Najmä druhý Keplerov zákon hovorí, že všetky planéty slnečnej sústavy sa pohybujú po eliptických dráhach so Slnkom ako jedným z ich ohnísk.

Ďalším dôležitým príspevkom k založeniu klasickej mechaniky bol Galileo, ktorý skúmajúc základné zákony mechanického pohybu telies, najmä pod vplyvom gravitačných síl, sformuloval päť univerzálnych pohybových zákonov.

No predsa vavríny hlavného zakladateľa klasickej mechaniky patria Isaacovi Newtonovi, ktorý vo svojom diele „Matematické princípy prírodnej filozofie“ syntetizoval tie pojmy fyziky mechanického pohybu, ktoré formulovali jeho predchodcovia. Newton sformuloval tri základné zákony pohybu, ktoré boli po ňom pomenované, ako aj zákon univerzálnej gravitácie, ktorý načrtol hrubú čiaru za Galileovým výskumom fenoménu voľne padajúcich telies. Vznikol tak nový, nahrádzajúci zastaraný aristotelovský obraz sveta a jeho základných zákonitostí.

2. Obmedzenia klasickej mechaniky

Klasická mechanika poskytuje presné výsledky pre systémy, s ktorými sa stretávame v každodennom živote. Ale stávajú sa nesprávne pre systémy blížiace sa rýchlosti svetla, kde je nahradená relativistickou mechanikou, alebo pre veľmi malé systémy, kde platia zákony kvantovej mechaniky. Pre systémy, ktoré kombinujú obe tieto vlastnosti, sa namiesto klasickej mechaniky uplatňuje relativistická kvantová teória poľa. Pre systémy s veľmi veľkým počtom komponentov alebo stupňami voľnosti môže byť vhodná aj klasická mechanika, ale používajú sa metódy štatistickej mechaniky.

Klasická mechanika je široko používaná, pretože po prvé je oveľa jednoduchšia a ľahšie aplikovateľná ako vyššie uvedené teórie a po druhé, má veľké možnosti aproximácie a aplikácie pre veľmi širokú triedu fyzikálnych objektov, počnúc bežnými, napr. ako kolovrátok alebo guľa, vo veľkých astronomických objektoch (planéty, galaxie) a celkom mikroskopické (organické molekuly).

3. Matematický aparát

Základný matematický aparát klasickej mechaniky- diferenciálny a integrálny počet, vyvinutý špeciálne na tento účel Newtonom a Leibnizom. V klasickej formulácii je mechanika založená na troch Newtonových zákonoch.

4. Prezentácia základov teórie

Nasleduje výklad základných pojmov klasickej mechaniky. Pre jednoduchosť budeme používať pojem hmotný bod ako objekt, ktorého rozmery je možné zanedbať. Pohyb hmotného bodu je určený malým počtom parametrov: polohou, hmotnosťou a silami, ktoré naň pôsobia.

V skutočnosti sú rozmery každého objektu, ktorým sa klasická mechanika zaoberá, nenulové. Na druhej strane hmotný bod, ako napríklad elektrón, sa riadi zákonmi kvantovej mechaniky. Objekty s nenulovými rozmermi majú oveľa zložitejšie správanie, pretože sa môže meniť ich vnútorný stav – napríklad loptička v pohybe sa môže aj otáčať. Napriek tomu v takýchto telesách možno výsledky získané pre hmotné body aplikovať, ak ich považujeme za množiny mnohých vzájomne sa ovplyvňujúcich hmotných bodov. Takéto zložité objekty sa môžu správať ako hmotné body, ak sú ich rozmery v rozsahu konkrétneho fyzikálneho problému nevýznamné.

4.1. Poloha, polomerový vektor a jeho derivácie

Poloha objektu (hmotného bodu) je určená vzhľadom na pevný bod v priestore, ktorý sa nazýva počiatok. Môže byť daný súradnicami tohto bodu (napríklad v karteziánskom súradnicovom systéme) alebo polomerovým vektorom r,čerpané od počiatku do tohto bodu. V skutočnosti sa hmotný bod môže pohybovať v priebehu času, takže vektor polomeru je vo všeobecnosti funkciou času. V klasickej mechanike, na rozdiel od relativistickej, sa verí, že tok času je rovnaký vo všetkých referenčných rámcoch.

4.1.1. Trajektória

Trajektória je súbor všetkých polôh pohybujúceho sa hmotného bodu - vo všeobecnom prípade ide o zakrivenú čiaru, ktorej tvar závisí od charakteru pohybu bodu a zvolenej vzťažnej sústavy.

4.1.2. sťahovanie

.

Ak sú všetky sily pôsobiace na časticu konzervatívne a V je celková potenciálna energia získaná sčítaním potenciálnych energií všetkých síl, potom

	.

Tie. celková energia E=T+V je zachovaná v čase. Je to prejav jedného zo základných fyzikálnych zákonov zachovania. V klasickej mechanike to môže byť užitočné v praxi, pretože mnohé druhy síl v prírode sú konzervatívne.

Mechanika je odvetvie fyziky, ktoré študuje jednu z najjednoduchších a najvšeobecnejších foriem pohybu v prírode, nazývanú mechanický pohyb.

mechanický pohyb spočíva v zmene polohy telies alebo ich častí voči sebe v priebehu času. Mechanický pohyb teda vykonávajú planéty obiehajúce po uzavretých dráhach okolo Slnka; rôzne telesá pohybujúce sa na povrchu Zeme; elektróny pohybujúce sa pod vplyvom elektromagnetického poľa atď. Mechanický pohyb je prítomný v iných zložitejších formách hmoty ako integrálna, ale nie vyčerpávajúca súčasť.

V závislosti od povahy skúmaných objektov sa mechanika delí na mechaniku hmotného bodu, mechaniku pevného telesa a mechaniku kontinua.

Princípy mechaniky prvýkrát sformuloval I. Newton (1687) na základe experimentálneho štúdia pohybu makrotelies s malými rýchlosťami v porovnaní s rýchlosťou svetla vo vákuu (3·10 8 m/s).

makrotelieska nazývané obyčajné telesá, ktoré nás obklopujú, teda telesá pozostávajúce z obrovského množstva molekúl a atómov.

Mechanika, ktorá študuje pohyb makrotelies s rýchlosťami oveľa nižšími ako je rýchlosť svetla vo vákuu, sa nazýva klasická.

Klasická mechanika je založená na nasledujúcich Newtonových predstavách o vlastnostiach priestoru a času.

Akýkoľvek fyzikálny proces prebieha v priestore a čase. Vidno to aspoň z toho, že vo všetkých oblastiach fyzikálnych javov každý zákon explicitne alebo implicitne obsahuje časopriestorové veličiny – vzdialenosti a časové intervaly.

Priestor, ktorý má tri rozmery, sa riadi euklidovskou geometriou, to znamená, že je plochý.

Vzdialenosti sa merajú stupnicami, ktorých hlavnou vlastnosťou je, že dve stupnice, ktoré sa raz zhodujú v dĺžke, zostávajú vždy rovnaké, to znamená, že sa zhodujú s každým nasledujúcim prekrytím.

Časové intervaly sa merajú po hodinách a ich úlohu môže zohrávať akýkoľvek systém, ktorý vykonáva opakujúci sa proces.

Hlavnou črtou predstáv klasickej mechaniky o veľkosti telies a časových intervaloch je ich absolútnosť: stupnica má vždy rovnakú dĺžku, bez ohľadu na to, ako sa pohybuje vzhľadom na pozorovateľa; dve hodiny s rovnakým tempom a po zoradení ukazujú rovnaký čas bez ohľadu na to, ako sa pohybujú.

Priestor a čas majú pozoruhodné vlastnosti symetria ktoré ukladajú obmedzenia toku určitých procesov v nich. Tieto vlastnosti boli preukázané skúsenosťami a na prvý pohľad sú také zrejmé, že sa zdá, že nie je potrebné ich vyčleňovať a zaoberať sa nimi. Ak by medzitým neexistovala priestorová a časová symetria, nemohla by vzniknúť ani sa rozvinúť žiadna fyzikálna veda.

Ukazuje sa, že priestor jednotne a izotropne, a čas je jednotne.

Homogenita priestoru spočíva v tom, že rovnaké fyzikálne javy za rovnakých podmienok sa vyskytujú rovnakým spôsobom v rôznych častiach priestoru. Všetky body priestoru sú preto úplne nerozoznateľné, majú rovnaké práva a ktorýkoľvek z nich možno považovať za počiatok súradnicového systému. Homogenita priestoru sa prejavuje v zákone zachovania hybnosti.

Priestor má tiež izotropiu: rovnaké vlastnosti vo všetkých smeroch. Izotropia priestoru sa prejavuje v zákone zachovania momentu hybnosti.

Homogénnosť času spočíva v tom, že všetky časové momenty sú si aj rovnaké, rovnocenné, to znamená, že priebeh identických javov v rovnakých podmienkach je rovnaký, bez ohľadu na čas ich realizácie a pozorovania.

Homogénnosť času sa prejavuje v zákone zachovania energie.

Bez týchto vlastností homogenity by bol fyzikálny zákon zavedený v Minsku v Moskve nespravodlivý a zákon objavený dnes na tom istom mieste by mohol byť nespravodlivý zajtra.

V klasickej mechanike sa uznáva platnosť Galileovho-Newtonovho zákona zotrvačnosti, podľa ktorého sa teleso, ktoré nepodlieha pôsobeniu iných telies, pohybuje priamočiaro a rovnomerne. Tento zákon potvrdzuje existenciu inerciálnych vzťažných sústav, v ktorých platia Newtonove zákony (rovnako ako Galileov princíp relativity). Galileov princíp relativity uvádza, že všetky inerciálne vzťažné sústavy sú navzájom mechanicky ekvivalentné, všetky zákony mechaniky sú v týchto referenčných sústavách rovnaké, alebo, inými slovami, sú invariantné vzhľadom ku Galileovým transformáciám vyjadrujúcim časopriestorové spojenie akejkoľvek udalosti v rôznych inerciálnych vzťažných sústavách. Galileovské transformácie ukazujú, že súradnice akejkoľvek udalosti sú relatívne, to znamená, že majú rôzne hodnoty v rôznych referenčných systémoch; časové okamihy, kedy k udalosti došlo, sú v rôznych systémoch rovnaké. To druhé znamená, že čas plynie rovnakým spôsobom v rôznych referenčných rámcoch. Táto okolnosť sa zdala taká zrejmá, že sa o nej ani nehovorilo ako o špeciálnom postuláte.

V klasickej mechanike sa pozoruje princíp pôsobenia na veľké vzdialenosti: interakcie telies sa šíria okamžite, to znamená nekonečne vysokou rýchlosťou.

V závislosti od rýchlosti, ktorou sa telesá pohybujú a aké sú veľkosti samotných telies, sa mechanika delí na klasickú, relativistickú a kvantovú.

Ako už bolo spomenuté, zákony klasickej mechaniky sú použiteľné len na pohyb makrotelies, ktorých hmotnosť je oveľa väčšia ako hmotnosť atómu, pri nízkych rýchlostiach v porovnaní s rýchlosťou svetla vo vákuu.

Relativistická mechanika uvažuje o pohybe makrotelies s rýchlosťami blízkymi rýchlosti svetla vo vákuu.

Kvantová mechanika- mechanika mikročastíc pohybujúcich sa rýchlosťou oveľa nižšou ako je rýchlosť svetla vo vákuu.

Relativistické kvantum mechanika - mechanika mikročastíc pohybujúcich sa rýchlosťou blížiacou sa rýchlosti svetla vo vákuu.

Na určenie, či častica patrí medzi makroskopické, či sú na ňu použiteľné klasické vzorce, je potrebné použiť Heisenbergov princíp neurčitosti. Podľa kvantovej mechaniky je možné skutočné častice charakterizovať z hľadiska polohy a hybnosti len s určitou presnosťou. Hranica presnosti je definovaná nasledovne

kde
ΔX - neistota súradníc;
ΔP x - neistota projekcie na os hybnosti;
h - Planckova konštanta, rovná 1,05·10-34 J·s;
"≥" - viac ako hodnota, rádovo ...

Nahradením hybnosti súčinom hmotnosti krát rýchlosť, môžeme písať

Zo vzorca je zrejmé, že čím je hmotnosť častice menšia, tým sú jej súradnice a rýchlosť menej isté. Pre makroskopické telesá je praktická použiteľnosť klasickej metódy popisu pohybu nepochybná. Predpokladajme napríklad, že hovoríme o pohybe guľôčky s hmotnosťou 1 g. Polohu guľôčky možno väčšinou prakticky určiť s presnosťou na desatinu alebo stotinu milimetra. V každom prípade sotva má zmysel hovoriť o chybe pri určovaní polohy gule, ktorá je menšia ako rozmery atómu. Dajme teda ΔX=10 -10 m. Potom zo vzťahu neurčitosti zistíme

Súčasná malosť hodnôt ΔX a ΔV x je dôkazom praktickej použiteľnosti klasickej metódy popisu pohybu makrotelies.

Zvážte pohyb elektrónu v atóme vodíka. Hmotnosť elektrónu je 9,1 10 -31 kg. Chyba v polohe elektrónu ΔX by v žiadnom prípade nemala presiahnuť rozmery atómu, to znamená ΔX<10 -10 м. Но тогда из соотношения неопределенностей получаем

Táto hodnota je dokonca väčšia ako rýchlosť elektrónu v atóme, ktorá sa rovná rádovo 10 6 m/s. V tejto situácii klasický obraz pohybu stráca akýkoľvek význam.

Mechanika sa delí na kinematika, statika a dynamika. Kinematika popisuje pohyb telies bez toho, aby sa zaujímala o príčiny, ktoré tento pohyb spôsobili; statik uvažuje o podmienkach rovnováhy telies; dynamika študuje pohyb telies v súvislosti s tými príčinami (interakcie medzi telesami), ktoré určujú ten či onen charakter pohybu.

Reálne pohyby telies sú také zložité, že pri ich štúdiu je potrebné abstrahovať od detailov, ktoré nie sú pre uvažovaný pohyb podstatné (inak by sa problém natoľko skomplikoval, že by bolo prakticky nemožné ho vyriešiť). Na tento účel sa využívajú pojmy (abstrakcie, idealizácie), ktorých použiteľnosť závisí od konkrétneho charakteru pre nás zaujímavého problému, ako aj od miery presnosti, s akou chceme výsledok získať. Spomedzi týchto pojmov sú najdôležitejšie pojmy hmotný bod, sústava hmotných bodov, absolútne tuhé teleso.

Hmotný bod je fyzikálny pojem, ktorý popisuje translačný pohyb telesa, ak sú len jeho lineárne rozmery malé v porovnaní s lineárnymi rozmermi iných telies v rámci danej presnosti určenia súradnice telesa, navyše sa hmotnosť telesa pripisuje to.

V prírode hmotné body neexistujú. Jedno a to isté teleso v závislosti od podmienok možno považovať buď za hmotný bod, alebo za teleso konečných rozmerov. Zem pohybujúcu sa okolo Slnka teda možno považovať za hmotný bod. Ale pri štúdiu rotácie Zeme okolo svojej osi ju už nemožno považovať za hmotný bod, pretože charakter tohto pohybu je výrazne ovplyvnený tvarom a veľkosťou Zeme a dráhou, ktorú prejde ktorýkoľvek bod na Zemi. povrchu za čas, ktorý sa rovná perióde jeho otáčania okolo svojej osi, porovnávame s lineárnymi rozmermi zemegule. Lietadlo možno považovať za hmotný bod, ak študujeme pohyb jeho ťažiska. Ale ak je potrebné brať do úvahy vplyv prostredia alebo určiť sily v jednotlivých častiach lietadla, tak musíme lietadlo považovať za absolútne tuhé teleso.

Absolútne tuhé teleso je teleso, ktorého deformácie je možné v podmienkach daného problému zanedbať.

Systém hmotných bodov je súborom posudzovaných telies, ktoré sú hmotnými bodmi.

Štúdium pohybu ľubovoľného systému telies sa redukuje na štúdium systému vzájomne sa ovplyvňujúcich hmotných bodov. Je preto prirodzené začať štúdium klasickej mechaniky s mechanikou jedného hmotného bodu a potom pristúpiť k štúdiu sústavy hmotných bodov.