В чем состоят преимущества и недостатки механической картины мира кратко

Обновлено: 05.07.2024

1. Как подтверждается правильность общей теории относительности? А специальной? (приведите примеры с обоснованием).

2. В чем состоят преимущества и недостатки механистической картины мира?

3. Какой новый вклад в картину мира вносит электромагнитная теория?

4. Как изменился взгляд на природу в связи с исследованием процессов в микромире.

Эйнштейн сам указал на три следствия, позволяющих проверить правильность теоретических выводов. Первое из них касается изменения частоты (или длины волны) света, когда луч распространяется в поле тяготения. Второе говорило о том, что орбиты планет и спутников должны все время поворачиваться, опережая величину, которая может быть рассчитана по формулам теории Ньютона. Третий эффект, который можно было наблюдать в пределах солнечной системы, заключался в отклонении луча света звезды, когда он проходит вблизи большой тяготеющей массы, например Солнца. Это последнее следствие общей теории относительности и было проверено раньше других. Эйнштейн предложил сравнить положения звезд на небе, когда на пути луча от избранной звезды стоит Солнце. Это можно было осуществить в момент полного солнечного затмения, когда на потемневшем небе проступают звезды. Сравнение следовало произвести с картиной неба, когда Солнца на нем не было.

Механическая картина мира является первой физической картиной мира. В период ее возникновения, а именно в 17 веке, наиболее изученным, разработанным разделом физики была механика. И именно она стала основой механической картины мира. Именно принципы и идеи механики являлись наиболее существенными знаниями о физических закономерностях, и именно они наиболее широко отражали физические процессы, происходящие в природе.

Механика, в общем смысле, рассматривает механическое движение материальных объектов (тел или частиц) в пространстве. Такими примерами механического движения являются колебания земной коры, движение небесных тел, воздушные течения и т.д. Взаимодействия, возникающие в момент механического движения, являются действиями тел друг на друга, в результате чего происходит изменение скоростей этих тел в пространстве, либо их деформация.

Механика является фундаментальной физической теорией, к важнейшим понятиям механики относятся:

Материальная точка. Это тело, формы и размеры которого не являются существенными в данной конкретной задаче;
Твердое тело. Это тело, расстояние между любыми точками которого является неизменным.
И материальная точка, и твердое тело имеют следующие характеристики:
Масса – мера количества вещества. Она всегда постоянна.
Вес –сила воздействия тела на опору, он не является постоянным, то есть может меняться.
Выражение массы и веса происходит через физические величины – координаты, импульсы, энергию, силу.

В основе механической картины мира находится атом. Согласно теории атомизма, весь мир, в том числе и человек, состоит из атомов – мельчайших неделимых частиц, которые двигались в пространстве и времени, подчиняясь законам механики. Вещество, которое состоит из этих атомов называется материей, такое представление о материи называется корпускулярным.

Готовые работы на аналогичную тему

Законы механики

Законы механики считались фундаментом мироздания, согласно механической картине мира. Они регулировали движение всех материальных тел и атомов, поэтому понятие механического перемещения – другими словами, движения –является ключевым. Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве с течением времени, и оно является единственным видом движения. Абсолютно любое движение можно считать как сумму пространственных перемещений. Три закона Ньютона объясняли движение.

Все взаимодействия, согласно механической картине мира, сводятся к гравитационному взаимодействию – наличию силы притяжения между телами. Закон всемирного тяготения определяет величину этих сил. То есть, массу тела можно определить, зная массу другого тела и силу гравитации, которая является постоянным, действует всегда, между любыми телами и придает всем телам одинаковое ускорение.

Основные положения механической картины мира

Ньютоном был предложен принцип дальнодействия. Он означал, что взаимодействие между телами осуществляется без материальных посредников и мгновенно. Согласно этой концепции, пространство и время представляются как особые среды, которые вмещают в себя взаимодействующие тела.

Кроме этого, Ньютоном была предложена концепция абсолютного пространства и абсолютного времени, которые существуют вне зависимости от материи. Абсолютное пространство, в соответствии с этой концепцией, играет роль вместилища материальных тел в природе. Однако на существование абсолютного пространства эти тела повлиять не способны, то есть если предположить полное исчезновение материальных тел, пространство даже в этом случае останется неизменным. То есть, пространство, время и материя являются сущностями, независимыми друг от друга.

Таким образом, согласно механической картине мира, Вселенная есть четко отлаженный механизм, в котором все тела связаны между собой, существование Вселенной подчиняется строгим законам. Случайность в ней невозможна, она исключалась из механической картины мира полностью. Случайным могло бы считаться то, о чем нет знаний, но по причине того, что мир является рациональным, то получение знаний о неизвестном лишь вопрос времени. Такой принцип выражается в форме динамических законов.

В механической картине мира человек являлся лишь природным объектом, наряду с другими телами, жизнь и разум не носили никакой качественной специфики. Согласно механической картине мира, исчезновение человека никаким образом не могло бы изменить что-либо в мире, он бы продолжил свое существование согласно законам. Нематериальные качества, присущие только человеку, в данной концепции не рассматривались. На данном этапе не было задачи постичь человека, он рассматривался лишь как один из элементов хорошо отлаженной системы. Считалось, что мир природный, и его объективное описание в точности отражает реальность.

Механическая картина мира явилась основой для разработки земной, небесной и молекулярной механики. Развитие техники привело к тому, что механическая картина мира стала абсолютной. Представления Ньютона также были абсолютизированы, то есть все разнообразие природных явлений пытались свести к форме движения материи. Отсюда появился механистический материализм, который позже, с развитием физики, был признан несостоятельным, так как с помощью законов механики описать тепловые, электрические, магнитные явления не представлялось возможным. Стало понятно, что существенное изменение взглядов на мир стало неизбежным, физика нуждалась в новых знаниях.

Механическая картина мира явилась одним из этапов развития физической картины мира, с развитием науки ее основные положения сохранились, развитие науки лишь показало, что механическая картина мира носит относительный характер. Дальнейшее развитие физики показало, что несостоятельным является не вся механическая картина мира, а лишь ее начальная философская идея, механицизм. В 19 веке произошел скачок в развитии физической науки, на основе механической картины мира стали возникать элементы новой – электромагнитной картины мира.

Картина мира — это целостная система концепций и теорий, наиболее развитых в тот или иной исторический период отраслей науки, идеи которых выдвигаются в качестве наиболее важных. Под отраслями науки имеются в виду в первую очередь дисциплины естествознания, но ими влияние науки на мировоззрение людей не ограничивается. Большое значение имеют социальные и гуманитарные науки.

Формирование именно научной картины мира началось с возрастания роли естествознания и математики. Ее эволюцию можно наглядно проследить: до XVI-XVII веков господствовала натурфилософская картина, затем ее сменила механическая, лидировавшая до середины XIX века. После она уступила термодинамической, а в XX веке на первый план вышли релятивистская и квантово-механическая картины мира.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Понятие механической картины мира

Механическая картина мира (МКМ) — первая физическая картина мира. Как уже упоминалось ранее, до нее преобладала натурфилософия, которая зародилась в Древней Греции. Для лучшего понимания особенностей МКМ следует кратко очертить эволюционную линию развития науки в целом.

Древняя Греция по праву считается родиной науки. Именно в Древней Греции ученые стали отделять науку от религии и мистики, то есть сделали ее рациональной, а также придали ей системность.

Однако исследования древних греков (Демокрита, Эпикура, Аристотеля, Лукреция и других) носили исключительно философский и умозрительный характер. Они не признавали эксперименты, считая, что опыты могут смутить разум исследователя некими иллюзиями. Например, Птолемей, говоря о преимуществах геоцентризма, заявлял, что если бы Земля двигалась, а не оставалась неподвижной, то некие силы уносили бы облака и птицы в западном направлении, а падающие предметы улетали бы в небеса. Подобных же явлений никто не наблюдал, значит, Земля неподвижна.

Общие теории Аристотеля и Птолемея легли в основу натурфилософской картины мира, которая пропагандировалась церковью в Европе. Как выяснилось впоследствии, они были ошибочны.

Становление МКМ тесно связано с отказом от прежних представлений. Ему способствовали многие ученые, даже если при жизни они не получили признания. Поговорим о некоторых из них.

Коперник до самой смерти боялся последствий своих открытий, поэтому при его жизни они не узнали широкого распространения. Однако позднее видные ученые, исследователи и философы (например, Ф. Энгельс) называли его работы поистине революционными.

Джордано Бруно первым заявил о том, что не только Земля не является центром Вселенной, но что Вселенная не имеет центра вообще. За свои взгляды он был сожжен.

Иоганн Кеплер, немецкий астроном, математик, физик и философ, был последователем Коперника и развил дальше его учение. В частности, он внедрил в науку следующие положения:

траектория движения планет вокруг Солнца имеет эллиптическую форму;
на разных промежутках вращения планеты имеют различную скорость, которая высчитывается математически;
сформулировал математически безупречные законы, по которым рассчитывалось движение небесных тел.

Галилео Галилей считается основоположником МКМ в ее чистом виде. Он первым установил, что представления Аристотеля, на которых основывалась картина мира тех времен (XVI — XVII века), ошибочны. Приведем конкретный пример.

В своих работах Аристотель опирался на понятие силы, которое ввел сам и к которому относятся три основных вида: тяга, давление и удар. Для описания естественного падения тела он вывел закон:

где V — скорость,

F — сила стремления тела к своему естественному месту,

w — сопротивление воздуха.

Согласно закону Аристотеля, скорость падения тела зависела от его массы.

Одна из многих заслуг Галилея заключалась в том, что он первый заявил о важности опытов в исследовании природных явлений и процессов, что ранее отрицалось. Так, Галилей в присутствии многочисленных свидетелей наблюдал, как с Пизанской башни падают тела различной массы (например, пуля и ядро). Таким образом, он выявил, что представления Аристотеля о зависимости скорости падения от массы ошибочны.

Также он вывел основные аксиомы МКМ:

Закон инерции: свободное движение на горизонтальной плоскости совершается с неизменной по величине и вектору скоростью.
Свободно падающее тело движется с постоянным ускорением.
Свободное падение тел равнозначно движению по наклонной плоскости, а горизонтальной плоскости соответствует закон инерции.
Внутри инерциальной системы механические процессы происходят так же, как и внутри покоящейся.

Мнение Ньютона о процессах в природе и Вселенной

Исаак Ньютон родился позже Галилея и унаследовал методологию, основанную на экспериментах. Благодаря этому, а также своему несомненному таланту, он усовершенствовал МКМ, описав основные положения классической механики, и определил развитие физической науки на несколько столетий вперед.

I закон, или закон инерции, обнаруженный еще Г. Галилеем.

II закон: сила, влияющая на тело в конкретный момент и в конкретном месте, меняет скорость, и это можно определить очень точно. В виде формулы это можно записать так:

III закон: тела действуют друг на друга с одинаковой силой, но противоположными векторами, то есть их воздействие носит взаимный характер. Формула этого закона такова:

IV закон: закон всемирного тяготения сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния:

\(Fгр = γ · mгр· M_гр/r_2,\)

где γ — гравитационная постоянная.

Основываясь на этом законе, Ньютон объяснил теорию сжатия Земли у полюсов, теорию приливов и отливов, движения комет, возмущения в движении планет.

Основные положения механической картины мира

Помимо аксиом Галилея и законов Ньютона, можно выделить следующие положения МКМ:

положение о материи;
положение о пространстве;
положение о времени;
положение о движении;
положение о взаимодействии.

Материя, согласно МКМ, — это вещество, состоящее из далее неделимых, абсолютно твердых движущихся частиц — атомов.

Пространство, по сравнению с натурфилософской картиной мира, является новым понятием, поскольку Аристотель не признавал существования пустого пространства. Ньютон выделял следующую классификацию пространства:

относительное, объясняемое пространственными отношениями между телами и их выявлением и измерением;
абсолютное, которое не связано со временем, и его свойства не зависят от того, присутствуют или отсутствуют в нем материальные объекты.

Согласно Ньютону, пространство обладает следующими признаками:

трехмерность (то есть размещение точки можно описать с помощью привычной нам системой координат);
непрерывность;
бесконечность;
однородность;
изотропность.

Время, как и пространство, Ньютон подразделял на абсолютное и относительное. Время обладает лишь одним направлением, в отличие от пространства: от прошлого к будущему, минуя настоящее.

Движение в МКМ — это изменение положения тела в пространстве с течением времени, то есть принято механическое определение.

Взаимодействие — это воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению их движения.

Современная физика все многообразие взаимодействий сводит к четырем фундаментальным:

сильное;
слабое;
электромагнитное;
гравитационное.

Существуют также принципы МКМ:

Принцип относительности был впервые сформулирован Галилеем и заключался в том, что все инерциальные системы отсчета являются равноправными. В инерциальных системах Галилея время течет везде одинаково, а масса тела неизменна. Основной вывод Галилея заключался в следующем: опыты не в состоянии указать на различие между покоем и равномерным прямолинейным движением.
Принцип дальнодействия выработан представителями течения механистического материализма, который основан на понятии неделимого атома и пустого пространства: на взаимодействия между телами не влияет промежуточная среда.
Принцип причинности был разработан математиком Лапласом и заключался в том, что всякое существующее явление связано с предшествующим причинно-следственно.

Дальнейшее развитие физики и прочих естественных наук показало, что эти принципы неверны, однако нужно быть знакомым с ними для лучшего ознакомления со сменами парадигм в эволюции научных картин мира.

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) – это система важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира.

Механическая картина мира (МКМ).

Формирование МКМ происходило в течение нескольких столетий до середины XIX века под сильным влиянием взглядов выдающихся мыслителей древности: Демокрита, Эпикура, Аристотеля, Лукреция и др. Она явилась необходимым и очень важным шагом на пути познания природы.

Имена учёных, внесших основной вклад в создание МКМ: Н.Коперник, Г.Галилей, Р.Декарт, И.Ньютон, П.Лаплас и др.

Основные черты механической картины мира:

- все материальные тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном и хаотическом механическом движении. Материя – вещество, состоящее из неделимых частиц;

- взаимодействие тел осуществляется согласно принципа дальнодействия, мгновенно на любые расстояния (закон всемирного тяготения, закон Кулона), или при непосредственном контакте (силы упругости, силы трения);

- время – простая длительность процессов. Время абсолютно;

- всё движение происходит на основе законов механики Ньютона, все наблюдаемые явления и превращения сводятся к механическим перемещениям и столкновениям атомов и молекул;

- мир выглядит как колоссальная машина с множеством деталей, рычагов, колёсиков.

Достоинство МКМ состоит в том, что это первая научная картина мира.

В механистической картине мира задаются мировоззренческие ориентации и методологические принципы познания. Механицизм, детерминизм, редукционизм образуют систему принципов, регулирующих исследовательскую деятельность человека. Открывая законы, описывающие природные явления и процессы, человек противопоставляет себя природе, возвышает себя до уровня хозяина природы. Так человек ставит свою деятельность на научную основу, ибо он, исходя из механистической картины мира, уверился в возможность с помощью научного мышления выявить универсальные законы функционирования мира. Эта деятельность оформляется в рационалистическую. Безусловно, предполагается, что такая деятельность целиком должна основываться на целевых установках, принципах, нормах, методах познания объекта. Поступки (научные) и действия исследователя, основанные на предписаниях методического характера обретают черты устойчивого образа деятельности. В рассматриваемый период исследовательская деятельность в астрономии, механике, физике была достаточно рационализирована, а сами эти науки занимали лидирующее место в естествознании.

Читайте также: