Уроки физики. Урок 3

УРОКИ ФИЗИКИ

УРОК 3. КЛАССИКА НЬЮТОНА

      Следующим гением в развитии небесной и земной механики стал Исаак Ньютон. Вершиной его научного творчества  являются «Математические начала натуральной философии», в которых были даны методы и результаты, полученные им и его предшественниками (Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, Х. Гюйгенс, Гук, Э. Галлей и др.). Ньютон дал определения исходных понятий: количества материи, эквивалентного массе и пропорционального плотности; количества движения, эквивалентного импульсу, и различных видов силы. Формулируя понятие количества материи, Ньютон представлял плотность  как степень заполнения единицы объема тела первичной материей. Определяя понятия пространства и времени, он отделял «абсолютное неподвижное пространство» от ограниченного подвижного пространства, называя последнее «относительным», а равномерно текущее, абсолютное, истинное время, называя «длительностью», отделял от относительного, кажущегося времени, служащего в качестве меры «продолжительности». Эти понятия времени и пространства легли в основу классической механики. Ньютон сформулировал свои 3 знаменитые «аксиомы, или законы движения»: закон инерции (открытый Галилеем, первый закон Ньютона), закон пропорциональности количества движения силе (второй закон Ньютона) и закон равенства действия и противодействия (третий закон Ньютона). Из 2-го и 3-го законов он вывел закон сохранения количества движения для замкнутой системы.
Ньютон в своих «Началах» рассмотрел движение тел под действием центральных сил и доказал, что траекториями таких движений являются конические сечения (эллипс, гипербола, парабола). Он изложил свое учение о всемирном тяготении, сделал заключение, что все планеты и кометы притягиваются к Солнцу, а спутники - к планетам с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, и разработал теорию движения небесных тел. Ньютон показал, что из закона всемирного тяготения вытекают законы Кеплера и отступления от них. Так, он объяснил особенности движения Луны (вариацию, попятное движение узлов и т.д.), явления прецессии и сжатия Юпитера, рассмотрел задачи притяжения сплошных масс, теории приливов и отливов, предложил теорию фигуры Земли. Ньютон в «Началах»  дал общую схему строгого математического подхода к решению любой конкретной задачи земной или небесной механики, рассмотрев много весьма ярких примеров, послуживших предметами дальнейших исследований. Дальнейшее применение  методов Ньютона привело к существенному развитию теоретической механики (в трудах  Эйлера, Д'Аламбера, Лагранжа, Гамильтона, Пуассона, Пуанкаре) и гидромеханики (в трудах Эйлера и Бернулли).
Исследования нелинейных преобразований, их инвариантов особенно при рассмотрении движения в неинерциальной системе отсчёта стали актуальными в последние десятилетия.
Однако пока синтеза представлений и самого аппарата в современной классической механике пока не произошло. Видимо, требуется гений масштаба Птолемея или Ньютона.