Часть26_перевод

20 Февраль 2014 →

Самой передовой наукой в настоящее время, и той, которая, кажется, проливает наибольший свет на структуру мира, является физика. Полезно иметь некоторое представление не только о том, что представляет собой современное развитие физики, но и о том, как мы пришли к этому образу мыслей, и как вся современная физика связана со своей историей. В самом деле, история этой науки начинается с Галилея, но для того, чтобы понять его работу, было бы хорошо увидеть то, что было до его времени.

Схоласты, чьи идеи были в основном получены от Аристотеля, думали, что были разные законы для небесных и земных тел, а также для живой и мертвой материи. Существовали четыре элемента: земля, вода, воздух и огонь, из которых земля и вода были тяжелыми, в то время как воздух и огонь был легкими. Земля и вода естественным образом двигались вниз, воздух и огонь двигались вверх. Не существовало понятия единого набора законов для всех видов материи, не было никакой науки об изменениях в движениях тела.

Галилей, и в меньшей степени Декарт, представили основные понятия и принципы, которые были достаточны для физики до настоящего времени. Они показали, что законы движения одинаковы для всех видов мертвой материи и, возможно, для живой материи тоже. Галилей ввел два принципа, которые сделали возможной математическую физику: закон инерции и закон параллелограмма. Закон инерции, теперь известный, как первый закон Ньютона позволил рассчитать движение материи с помощью только законов динамики.

Технически принцип инерции означает, что причинные законы физики должны быть сформулированы в параметрах ускорения, т.е. в изменении скорости по величине или направлению или и того, и другого, которые содержались в законе всемирного тяготения Ньютона. Из закона инерции следовало, что причинные законы динамики должны быть представлены в виде дифференциальных уравнений второго порядка, хотя эта форма заявления не могло быть принята до того, как Ньютон и Лейбниц разработали исчисления бесконечно малых. Большинство из того, что студенты делают в математической части физики можно найти в «Началах» Ньютона. Основная идея динамики, уравнения движения, идеи импульса, инерции, массы и ускорения были применены Ньютоном для крупных тел, таких как Земля и Луна, для объяснения структуры и движения Вселенной. От Ньютона до конца девятнадцатого века, прогресс физики не включал в себя принципиально новых принципов. Первым революционным новшеством было введение Планком квантовой постоянной h, чтобы объяснить структуру и поведение атомов в 1900 году. Другой отход от принципов Ньютона последовал в 1905 году, когда Эйнштейн опубликовал свою специальную теорию относительности. Десять лет спустя он опубликовал свою общую теорию относительности, которая была главным образом геометрической теорией тяготения, показывающей, что Вселенная расширяется.

В самом деле, когда современная наука росла со времен Галилея до времен Ньютона, все науки были очень соединены вместе. Один человек может делать абсолютно первоклассные исследования в чистой математике, в физике, в химии и даже биологии. К концу этого времени науки начали отделяться и после этого они продолжали отделяться больше и больше.

Как раз в этот момент мы видим большую сходимость всех наук. Физика все чаще проникает во все другие науки, и это видно в названиях новых гибридных предметов. Мы долго имели физическую химию; теперь у нас есть химическая физика, которая не так сильно отличается по соотношению физики и химии, но ее главным интересом является расширение диапазона физики. Биологи не могут обойтись без знаний современной физики, в то время как физик должен знать что то из биологии, так как он может найти в своей работе многое, что связано с биофизикой. Математический аспект физики так же становится все более и более очевидным, особенно сейчас, когда мы имеем большой симбиоз между физикой и математикой в вычислительной физике.

Нашей задачей в физике является видеть вещи проще, понимать огромное количество сложных явлений единым образом, в терминах нескольких простых законов. Невозможно предвидеть, что будет в будущем, но к этому нужно быть готовым.




See also:
Для студента
Похожие записи

Комментарии закрыты.