Развитие представлений о движении

Рассмотрим эволюцию представлений о движении поэтапно:

1 этап Гераклит (VI век до н.э.) разработал концепцию непрерывного изменения, становления. В рамках этой концепции движение необратимо, невозможно вернуться в однажды пройденное состояние (у него возникает знаменитый образ реки, в которую нельзя войти дважды, поскольку в каждый момент она все новая) Аристотель (IV век до н.э.):

• — мир в целом приведен в движение перводвигателем (богом)
• — материи чуждо движение: сама по себе она может пребывать только в покое; она начинает движение лишь под действием внешних, независимых от нее, сил

Аристотель разделил движение на два типа:

Естественные движения:

• а) в надлунном мире, где все вечно, совершенно и неизменно — естественное движение небесных тел (планет) — равномерное круговое (это движение от бога необъяснимо)
• б) в подлунном мире (где четыре элемента имеют свои естественные места: Земля в центре, над ней сфера воды, над которой сфера воздуха и над всем этим сфера огня) все тела имеют врожденное свойство стремиться к своему естественному месту (т.е. к покою).

В рамках этой концепции:

• — «естественное» движение в земных условиях, где все имеет начало и конец, должно быть прямолинейным
• — воздух из-под воды стремиться вверх; огонь — вверх; камень — вниз и т. д.
• — сила стремления тела к естественному месту пропорциональна его массе, т. е. тяжелые тела падают быстрее, чем легкие.

Насильственные движения (на Земле):

• — источник «насильственного движения» тел это всегда внешняя причина, т. е. независимая от движущегося тела, контактная сила от другого тела
• — примеры насильственного движения: движение телеги обусловлено, прилагаемой лошадью, силой; камень летит потому, что к нему приложил силу человек и т. п.
• 2 этап Механистическая картина мира (механика Ньютона) — XVIII—XIX вв.ека.

В механике Ньютона тела рассматриваются как материальные точки, т. е. абстрактные тела нулевых размеров, наделенных массой реального тела.

Движение в классической механике определяется тремя законами Ньютона:

I закон Ньютона (закон инерции): если на тело (материальную точку) не действует сила, то оно либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно. Не подверженные внешнему воздействию, тела называются свободными. Первый закон фактически постулирует, что существуют системы отсчета, в которых свободное тело или покоится или движется прямолинейно и равномерно. Такие системы называются.

инерциальными системами отсчета.

II закон Ньютона: ускорение движущегося тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально массе тела и направлено по прямой, по которой эта сила направлена, т. е.

III закон Ньютона (закон действия и противодействия): силы взаимодействия двух тел (материальных точек) равны по величине, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки, т. е.

.

В механике Ньютона:

• — второй и третий законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета
• — согласно второму закону Ньютона, масса тела есть мера его инертности
• — движение — механическое перемещение тел может происходить со сколь угодно большой скоростью
• — время — параметр движения; уравнения механики безразличны к знаку времени
• — любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений (принцип суперпозиции).

В механистической картине мира признавался только один вид движения — механическое перемещение в пространстве и времени. На основании этого считалось:

• — атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все, происходящие в мире, явления
• — химические процессы — механические перемещения частиц, механическая форма движения
• — живой организм — механизм, и все процессы, протекающие в организме, можно описать с помощью законов механики и т. п.

Электромагнитная картина мира (XIX век). В этой картине мира движение — не только перемещение зарядов, но и изменение электромагнитного поля. Таким образом, взаимодействие заряженных частиц представляет собой электромагнитную форму движения. Изменение электромагнитного поля сопровождается распространением электромагнитных волн.

Волновые процессы:

• — дифракция волн — огибание волнами препятствий; имеет место, если размеры препятствий порядка длины волны
• — интерференция волн — наложение волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других; возникает при воздействии двух и более волн одинаковой частоты в случае, если разность фаз постоянна во времени (т.е. волны когерентны).
• 3 этап (XX век) Любое изменение материи называется движением. Так, например, движение — это возникновение и уничтожение тел, их рост и уменьшение, изменение качества, перемена мест.

Соответственно существуют и различные виды движения материи: механическое, тепловое, полевое (электромагнитные волны), химическое, биологическое и т. п.

Например:

• — превращение веществ — химическая форма движения
• — обмен веществ, процессы, происходящие на клеточном уровне, наследственность, изменчивость — биологическая форма движения.

Движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, описывается специальной теорией относительности. Движение мельчайших частиц подчиняется законам квантовой механики.

Примеры: расположите представления о движении в порядке их возникновения.

Пример 1. — атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все происходящие в мире явления (2).

• — материи чуждо движение само по себе: она может пребывать лишь в покое (1)
• — движение мельчайших частиц подчиняется закону квантовой механики (3)

Пример 2. — все движущееся движимо другими телами, а мир в целом приведен в движение перводвигателем (1).

• — химические процессы — механическое перемещение частиц, механическая форма движения (2)
• — превращение веществ — химическая форма движения материи, более сложная, чем механическая (3).