Погребысский И.Б. От Лагранжа к Эйнштейну. Классическая механика XIX века (1124058)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

От автора С ХУН в. и вплоть до ХХ в. механика оставалась основной физической дисциплиной. Поэтому ей — классической механике Галилея — Ньютона — отводилось почетное место в истории естествознания. Но это лишь в малой мере относится к механике Х1Х в. Кю аанимались мало; в общих работах по истории как физики в целом, так и механики она на втором плане, в тематике более узких и специальных исследований она занимает столь же скромное положение.

Эпоха становления классической механики, а затем пора ее триумфов и утверждения как ведущей и основополагающей дисциплины естествознания (ХУН и ХУН1 вв.), очевидно, заслоняют наступившую после них полосу, которая кажется гораздо менее яркой, лишенной событий принципиального значения. Но механика Х1Х в. подводит к новой физике ХХ в. и хотя бы поэтому заслуживает научения. Достаточно широко распространено мнение, что меха- пика вступила в Х1Х в. с отработанной системой основных полоясений, вступила как аксиоматически построенная наука; и пусть она не всегда могла дать аффективные методы для решения задач, но в ней не было расхождений в понимании целей и постановке проблем.

Более детальное исследование механики Х1Х в. заставляет отказаться от таких упрощенных и упрощающих представлений. Исследуемая в этой книге эпоха ааполнена и борьбой мнений относительно основных принципов и целей механики, и формированием ее новых отраслей и яаправлений.

Суще- ственными были проблемы и результаты, которые часто обходятся молчанием в работах по истории науки и во многих, даже фундаментальных курсах. Пересмотр основ механики, происшедший в ХХ в., генетически связан не только с электродинамикой движущихся тел, но и с внутренними для классической механики проблемами и процессами. В развитии механики Х1Х в. — не полоса затишья перед грядущей перестройкой основ, а насыщенная событиями эпоха, ведущая от Лагранжа к Эйнштейну (если воспользоваться этими знаменитыми именами для обозначения начального и конечного рубежей).

Сопоставление этих двух имен имеет и другой смысл: Лагранж— корифей классической механики, Эйнштейн — классик релятивизма. Мы надеемся, что настоящая книга в достаточной мере обосновывает вывод о тесной связи классической механики Х1Х в.

с проблемами науки наших дней. Введение К концу ХУП1 в. теоретическая механика была достаточно разработана и имела большую и содержательную историю. Вполне оформившись как самостоятельная наука, она развивалась не только под непосредственным воздействием запросов практики и общественных условий: влияние этих запросов и условий переплеталось и взаимодействовало с закономерностями исследования, определяемыми его предметом; вместе с тем все эти факторы влияли по-разному от эпохи к эпохе — в соответствии с объемом и характером накопленных ранее средств и результатов.

Такое переплетение и взаимодействие внешних условий и внутренней логики развития крайне затрудняет расстановку вех в истории науки. Большое, »эпохальное», научное достижение может появиться в период замедленного общественного развития, оказаться неугодным для господствующей идеологии, и тогда проходит немало времени, прежде чем оно становится общепризнанным.

Считать ли новую эпоху в астрономии начинающейся с момента появления книги Коперника или с того периода, когда система Коперника становится основой астрономических работ — во времена Кеплера и Галилея? Любой безоговорочный ответ на подобный вопрос неизбежно будет односторонним. С такими затруднениями мы сталкиваемся при периодизации и других наук, в том числе механики. Однако конец ХУ111 в. в истории механики является достаточно заметным рубежом.

Редко когда так близко во времени сходились переломные события в экономике, технике, политике и исследуемой нами науке. В конце ХУН1 в. завершается промышленная революция в Англии. В 1789 г. начинается французская буржуазная революция. Через 101 год после «Математически«начал натуральной философии» Ньютона (1788) появилась «Аналитическая механика» Лагранжа, которая, как казалось автору и многим его современникам, в законченной форме содержала все, что было достигнуто в теоретической механике. В 1794 г. во Франции, после полной ликвидации ее средневековых университетов, создается Политехническая школа, где готовят гражданских и военных инженеров. Они получают основательную физико-математическую подготовку, в частности по теоретической механике. Отныне механикой будут заниматься уже не избранные одиночки в академиях и немногочисленных технических учебных заведениях ХУП1 в.

Механику начинают изучать многочисленные группы теоретиков и практиков. Инженерный опыт и физический эксперимент объединяются в ранее неизвестных и недоступных масштабах. Так начало новой общественной формации становится началом новой эпохи в меха- вике. Конечно, новая эпоха во многом продолжает предыдущую.

В первые десятилетия Х1Х в. в механике сильны традиции «астрономического» ХУП1 в. Разработка методов и решение задач небесной, точнее, планетной, механики в творчестве Пуассона, Гамильтона, Остроградского, Якоби не занимают уже такого места, как у Клеро, Эйлера, Лагранжа, Лапласа, но остаются весьма почитаемым предметом занятий. В течение всего столетия существенным фактором является господствующее в естествознании убеждение в универсальном значении методов и представлений механики.

Это тоже было наследием прошлого, Мир надо было понять и истолковать на основе законов науки о движении — таковым было кредо 1'алилея и Декарта; Гюйгенс писал, что в «истинной философии... причину всех естественных явлений постигают при помощи соображений механического характера. По моему мнению, так и следует поступать, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда-либо и что-нибудь понять в физике»'. Успехи механики ХУ1П в. в объяснении и предсказании движений планет и комет, вдохновлявшие боевой, наступательный материализм века просвещения, казалось, навечно утвердили такое мировоззрение.

То, к чему стремились основоположники механики в Х'ЧН в., оставалось целью трудов Эйлера, Лагранжа, Лапласа и в равной мере вдохновляло Максвелла, Гельмгольца, Кельвина и Герца. Лишь постепенно в механике усиливалось влияние новых факторов и новых запросов. Разнообразнее и сложнее становились задачи, которые ставила механика эпохи капиталистической индустриализации.

Эти задачи были порою слишком сложными, чтобы можно было обойтись только понятиями, выработанными механикой материальных точек и абсолютно твердых тел, они заставляли механику смыкаться с молекулярной физикой. Но были слишком сложными и методы расчета, которые могла предложить механика, методы, разработанные главным образом в связи с астрономическими проблемами. На основе компромисса между требованиями строгого теоретического решения и стремлением получить более или менее обоснованные, но обязательно простые расчетные методы и формулы возникают новые дисциплины (графостатика, сопротивление материалов, строительная механика). Но новые дисциплины возникают и на основе экспериментального и теоретического исследования явлений, в которых механические процессы переплетаются с другими физическими и химическими явлениями (например, задачи внутренней баллистики, исследование ударных волн).

Не всегда осознается значение таких новых направлений, но они лишают механику положения самодовлеющей дисциплины, если она не хочет ограничить себя традиционными методами и задачами. Так создаются связи и переплетения механики с другими физическими дисциплинами, однако эти связи не односторонние, как это мыслилось раньше, а двусторонние.

Если физика в целом становится «механичнее», то и механика становится «физичнее» и «техничнее». Но идут и другие процессы, которых не предвидели корифеи механики предыдущих столетий. Сложность аадач теоретической механики заставляет заняться наряду с поисками решений проверкой и шлифовкой аппарата — анализом применяемых методов, интерпретациями и сопоставлениями. В ходе этих исследований выявляется геометрическая структура механических соотношений. Значительная доля аналитической механики «геометризуется».

Но в процессе геометризации механика не может уйти от вывода, что ее основы неотделимы от основ учения о пространстве, и когда был поставлен вопрос, какова истинная геометрия пространства, это означало, что вопрос об основах механики не решен еще окончательно. Во второй половине Х1Х в. наиболее острой была проблема основ механики. В значительной мере это связано с развитием геометрии. Пространство, неотделимое от материи у Аристотеля и Декарта, около двух столетий было предметом изучения только в рамках математики, независимо от физики, на незыблемой, казалось бы, основе «Начал» Квклида.

Геометрия Лобачевского и Боян означала не только сокрушение единовластия древнегреческой геометрической системы, которая, кстати сказать, в значительной мере входила в «математическую физику» античной науки. Неевклидовы системы, не 'лишая геометрию статуса математической дисциплины, вернули ей статус науки физической. Ибо если нет одной, лишенной конкурентов, геометрической системы, а есть несколько (логически равноценных), то выяснение того, какая система полнее отражает действительность,— дело физики (в Х1Х в. ученые в своих воззрениях не были столь «релятивистичны», как в ХХ в., и подавляющее болыпинство имело в виду не следующее приближение к действительности, а установление истинной геометрии пространства, как мы и выразились выше). В земных условиях при доступной тогда точности измерений не приходилось рассчитывать на возможность отличить выводы евклидовой геометрии и, скажем, геометрии Лобачевского — Боян.

Характеристики

Тип файла DJVU

Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.

Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.

Список файлов учебной работы