Становление идей современного естествознания



Pdf просмотр
страница16/39
Дата28.01.2019
Размер5.05 Kb.
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   39
рометром и воздушными насосами. Догадки о том, что воздух имеет вес, имеются уже в трудах Платона и Аристотеля, но до Галилея и его ученика Торри- челли вопрос оставался открытым. Начиная с Аристотеля, считалось, что природе свойственна боязнь пустоты (horror vacui), как если бы она была наделена способностью чувствовать. Даже Галилей не был вполне свободен от этого представления и был весьма удивлен, узнав, что поршневый насос не может поднять воду на высоту, превышающую 18 локтей следовательно, пустота, образующаяся под поршнем, уже не заполняется после этой границы.
Знаменитый опыт Торричелли по обнаружению атмосферного давления был поставлен в 1644 г. Стеклянную трубку длинной около метра и запаянную с одного конца, заполнили ртутью и опустили свободным концом вниз в чашу с ртутью при этом ртуть в трубке опустилась, остановившись на уровне в один локоть с четвертью. Торричелли так объясняет результат опыта До сих пор думали, что эта сила, которая удерживает живое серебро (те. ртуть) от его естественного стремления упасть вниз, обусловлена сосудом, или пустотой, или некоей весьма разреженной субстанцией, ноя утверждаю, что она внешняя, что сила приходит извне. На поверхность жидкости в чашке давит тяжесть в 50 миль воздуха. Результаты опыта стали известными всей Европе благодаря французскому ученому Мерсенну, в частности, ими заинтересовался Б. Паскаль. Паскаль понял, что если столб ртути удерживается просто давлением атмосферного воздуха, то этот столб будет меньше на возвышенных местах. Паскаль повторил эксперимент Торричелли на самой высокой горе в Оверни. Получилась разница в три дюйма для высоты столба ртути у подножия горы и на ее вершине. В дальнейшем Паскаль показал, что с помощью барометра можно производить измерения высота также открыл существование связи между показаниями барометра и изменениями погоды. Важным достижением Паскаля в физике было открытие им основного закона гидростатики, известного ныне как закон Паскаля: давление внешними силами на поверхность жидкости передается жидкостью одинаково во всех направлениях Итак, доктрина боязни пустоты была преодолена благодаря экспериментам, произведенным в Италии и Франции. Затем они были продолжены в Германии, где изучением проблем вакуума занялся инженера впоследствии бургомистр Магдебурга) Отто фон Герике (1602-1686). Эффектный опыт, который Герике произвел в 1654 г. (опыт с магдебургскими полушариями, состоял в следующем. Из сосуда, состоящего из двух плотно пригнанных друг к другу бронзовых полушарий диаметром около 40 см, выкачивался воздух, Затем к полушариям привязывали две лошадиные упряжки, которые пытались их разъединить. Это удалось сделать лишь усилиями шестнадцати лошадей, причем разделение полушарий сопровождалось громовым треском. Исследования Ге- рике были продолжены в Англии Робертом Бойлем (1627-1691), основоположником современной химии. Им были открыты удивительные свойства пустоты в пустоте свеча не горит, но магнит через пустоту действует нагретая вода в пустоте закипает трение в пустоте вызывает тепло и др. Опыты Бойля с пу-
49

стотой описаны им в сочинении Новые физико-механические опыты (1660 г. Опыты с пустотой привели Бойля к открытию его газового закона упругость воздуха находится в обратном отношении к его объему. К такому же закону независимо от Бойля пришел настоятель монастыря Э. Мариотт, поэтому в современных учебниках упомянутый закон называется законом Бойля-Мари- отта. Бойль был одним из главных инициаторов основания Лондонского Королевского общества и даже был избран его президентом, но отказался от этого поста. Интересно отметить, что ассистентом Бойля при проведении опытов был Роберт Гук, который впоследствии стал выдающимся физиком и секретарем Лондонского Королевского общества.
3.4. Законы Кеплера. Идея всеобщей гармонии
Одной из крупнейших фигур XVII столетия был немецкий астроном Иоганн Кеплер, научивший людей измерять небеса. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, указал способы их предсказания, уточнил расстояние между Землей и Солнцем, составил таблицы, дающие возможность с высокой точностью определять положение планеты в любой момент времени
(«Рудольфовы таблицы – в честь императора Чехии Рудольфа. Но главной заслугой Кеплера явилось открытие им трех законов движения планет. Деятельность Кеплера подготовила почву для открытия Ньютоном закона всемирного тяготения – основного закона небесной механики. Многолетний поиск принципов, которые находились бы в соответствии сданными наблюдений, привел Кеплера к открытию трех знаменитых законов движения планет, носящих его имя.
Первый закон Кеплера гласит: все планеты движутся по эллипсам, водном из фокусов которого находится Солнце (другой фокус есть ничем не выделенная точка. При этом каждая планета движется по своему эллипсу, и Солнце есть общий фокус сразу для всех планет. Таким образом, после пятнадцати веков поиска комбинаций движений по окружностям вводится движение по эллипсу. Отказ от попытки описания движения небесных тел с помощью окружностей явился настоящей революцией в умах, ибо еще в Древней Греции окружность считалась священной фигурой. Греческой философии была свойственна уверенность, что геометрия внутренне присуща природе. Геометрия считалась выражением прекрасного, и ей приписывалось божественное проис- хождение.
Первый закон Кеплера указывает траекторию движения планеты, нос его помощью нельзя узнать, с какой скоростью движется планета поэтому, наблюдая планету, нельзя предсказать – через какое время она окажется в другой
50

точке своей орбиты. Наиболее простое предположение, – что каждая планета движется с постоянной скоростью, однако наблюдения опровергают это пред- положение.
Второй закон Кеплера указывает скорость движения планеты по траектории и формулируется так площади криволинейных треугольников, образуемых за одинаковое время отрезками, соединяющими планету с Солнцем, равны между собой (те. постоянной для планеты является ее секторная скорость, а не линейная).
Третий закон Кеплера утверждает если T – период обращения планеты вокруг Солнца, а
D
– её среднее расстояние от Солнца, то
3 2
KD
T
=
, где
K
– постоянная для всех планет (в действительности в качестве D надо брать большую полуось эллиптической орбиты).
Первые два закона Кеплера изложены им (для планеты Марс) в Новой астрономии, вышедшей в 1609 г. А в 1619 г. выходит его книга Гармония мира, где приведён и третий закон. Законы Кеплера справедливы для всех небесных тел и доказывают целостность Солнечной системы. Они являются развитием и подтверждением гелиоцентрического учения Коперника все три закона Кеплера основаны на центральном положении Солнца в Солнечной системе. Исключительно важным является то обстоятельство, что Кеплеру удалось найти стройное, красивое и сравнительно простое математическое опи- сание движения планет. Ведь ниоткуда не следовало, что математика вообще способна описывать наблюдаемые небесные явления В ту эпоху было принято считать, что небесные тела перемещаются ангелами или духами, которые могут действовать так, каким заблагорассудится Как и Коперник, Кеплер, считал, что мир создан Богом в соответствии с простыми красивым планом, который мог иметь математический характер. При этом Кеплер отчетливо сознавал, что теория должна находиться в соответствии с наблюдениями (будучи еще в 1600 г. ассистентом знаменитого астронома Тихо Браге, Кеплер получил от него в наследство бесценный дар – данные его многолетних астрономических наблюдений. Все это толкало Кеплера на упорные поиски математических законов движения планет, завершившиеся блестящим успехом. Несмотря на то, что и Коперник, и Кеплер были людьми глубоко религиозными, они, утверждая гелиоцентрическую модель мира, отказались тем самым от основной догмы христианства, согласно которой Земля является центром Вселенной. При этом решающим аргументом для замены геоцентрической модели на гелиоцентрическую послужила большая простота последней в математическом отношении. Научный мир окончательно принял модель Коперника лишь к середине XVII века, главным образом потому, что она позволяла упростить многочисленные вычисления астрономам, географами мореплавателям.
Все сочинения Кеплера пронизывает унаследованная им от философов античности, прежде всего, от Пифагора, идея гармонии, согласно которой все в
51



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   39


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница