Гравитационные измерения

курсовая работа

1.1 Формирование идей относительности и представлений о Вселенной до Ньютона

Иногда отцом физики называют Аристотеля (384--322 гг. до н. э.). Говоря современным языком, физика -- это наука об основных закономерностях («первичных причинах» по Аристотелю), принципах («первых началах») природы и ее «элементах». Метод познания Аристотеля сильно отличается от современного. Его книга «Физика» является, скорее, философским трактатом, чем руководством по естествознанию. Аристотель признавал объективное существование материи. Для того чтобы вещь стала реальностью, она должна получить форму. Форма обладает энергией -- она превращает возможность в действительность. Он также отрицал пустоту. В основе динамики и космологии Аристотеля лежит концепция действующих причин, поддерживающих всякое движение. Так, радиальные движения (Земля считалась центром Вселенной) трактовались как абсолютные. В результате таких движений изменялись состояния тел и их роль в мировой гармонии. В противоположность им относительные движения (круги вокруг центра мироздания -- Земли) согласно Аристотелю не меняли статической гармонии центра и сфер.

Представления Аристотеля о геоцентрической Вселенной резко отличались от первых идей гелиоцентрической системы мира Аристарха (IV -- III вв. до н. э.). В средние века учение Аристотеля было канонизировано церковью и, как известно, на некотором этапе развития науки превратилось в существенное препятствие для развития физики и астрономии. Однако нельзя впадать в противоположную крайность и отказываться от рациональных сторон учения Аристотеля. В 1543 г. вышла в свет книга Николая Коперника «О вращениях небесных сфер». Изложенное в ней новое учение о мироздании неизбежно подводило также к новым представлениям об относительности движения, к физическому релятивизму. Коперник писал:

«Так, при движении корабля в тихую погоду все находящееся вне его представляется мореплавателям движущимся, как бы отражая движение корабля, а сами наблюдатели, наоборот, считают себя в покое со всем с ними находящимся. Это же, без сомнения, может происходить и при движении Земли, так что мы думаем, будто вокруг нее вращается вся Вселенная».

Эти идеи Коперника затем были развиты Галилеем. Джордано Бруно (1548--1600) развивал учение Коперника с философских позиций. Он резко критиковал учение Аристотеля и Птолемея, фактически развивая при этом философию Демокрита и Эпикура. Он выступал против аристотелевской концепции конечности Вселенной, идеи о противоположности земного и небесного, против утверждения о наличии абсолютно неподвижного центра Вселенной. В учении об относительности движения и покоя Бруно солидаризуется с Николаем Кузанским, сочинения которого были известны Копернику.

В ходе борьбы за учение Коперника Галилео Галилей (1564--1642) выдвинул свой принцип относительности. В качестве доказательства он приводил наблюдения над движениями в закрытой каюте неподвижного и движущегося кораблей. Это описание наблюдений можно найти в его книге «Диалог о двух главнейших системах мира -- птолемеевой и коперниковой»: «Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту или иную сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно...».

В этом высказывании содержится важнейший физический принцип -- принцип относительности Галилея. Никаким механическим опытом нельзя установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно. Всякие движения в обеих системах отсчета протекают совершенно одинаково. Альберт Эйнштейн неоднократно обращался к научному наследию Галилея. В частности, он обращал внимание на удивительное внутреннее сходство ролей Фарадея и Максвелла в одну эпоху и ролей Галилея и Ньютона в XVII в. Первый в каждой паре качественно выявлял закономерности, а второй их точно формулировал и применял количественно.

Делись добром ;)