CC BY
42
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070
Занятия творчеством позволяют улучшить художественные способности детей с ограниченными возможностями, закрепить его навыки и умения. Формирование способностей к прикладной деятельности ценно, так как в процессе ребенок приобретает такие качества, которые затем дают толчок развитию более общих способностей, развитию личности, самостоятельности, активности и трудолюбию. Список использованной литературы
1. Комарова Т.С. Развитие художественных способностей дошкольников. Москва, 2014.
2. Рау М.Ю. Обучение изобразительному искусству дошкольников с недостатками развития слуха и ЗПР. -М., 2014.
© Малышева С. Н., Лобач-Хомутова М.П., Мальцева О.Б., 2018
УДК: 378.4
Т.В.Попова
К.ф.-м.н., доц., Московский государственный технический
университет им. Н.Э.Баумана Бородько В.Н.
К.ф.-м.н., доц., Московский технологический университет
(МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ) МещеряковГ.Я.
к. т. н., доц., Московский технологический университет
(МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ)
ИСТОРИЧЕСКИЙ ВЗГЛЯД НА ФИЗИКУ ОТ СЕДОЙ ДРЕВНОСТИ ДО ХVI СТОЛЕТИЯ.
1.АНТИЧНЫЙ ПЕРИОД.
Аннотация
Данная статья является первой из серии «Исторический взгляд на физику» и описывает развитие науки в античный период. Изложенные сведения предназначены для преподавателей профильных дисциплин в технических университетах с целью формирования общекультурных компетенций будущих инженеров.
Ключевые слова Физика, материя, законы физики, античный период, Аристотель.
Физика (от греч. «природа») - это наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира, а поэтому ее законы лежат в основе всего естествознания.[1]
Поскольку природа непрерывно видоизменяется, то постепенное накопление знаний о ее трансформации начинается еще в седой древности. В дальнейшем систематизация полученных сведений спровоцировала появление самобытной и всеобъемлющей физической науки.
В процессе зарождения и становления физики можно условно выделить три периода: античный, средневековый и Возрождение.
В античный период, когда реальные представления человека об окружающем его мире были весьма ограниченны и виртуальны, он был не в состоянии объяснить многие явления природы. Поэтому изначальные теоретические воззрения homosapiens носили преимущественно религиозный (политеистический) и мифологический характер.
Однако постепенно приходят и первые успехи: появляется физическая величина, которую научились довольно точно измерять - длина, к которой несколько позже прибавился угол. Эталоном времени служили
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070
тогда сутки, которые в Древнем Египте делили на 12 дневных и 12 ночных часов. Причем в разные сезоны продолжительность часа была неодинаковой. Установление же привычного нам счета времени, ввиду отсутствия точных часов, не позволяло чисто провести большинство физических экспериментов.
Фалес (640-564 гг. до н.э.) из Милета первым в истории начал исследовать электрические явления. Именно он предвидел солнечное затмение (скорее всего в 585г. до н.э.), имевшее место во время сражения Медов с Лидейцами). Ему же принадлежат первые сведения о том, что янтарь (по-гречески «электрон») в результате трения начинает притягивать легкие тела, а также о том, что магнит притягивает железо. Помимо сего, Фалес искренне уверовал в то, что мир возник из воды [2].
В космических представлениях преобладала геоцентрическая система мира. Пифагорейцы же развивали пироцентрическую модель, в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет (шестой объявили «Противоземлю») вращаются вокруг Центрального Огня. Аристарх Самосский и некоторые другие пифагорейцы создали гелиоцентрическую систему. Пифагорейцы же разработали понятие эфира как всеобщего заполнителя пустоты.
Впервые сформулировал закон сохранения материи Эмпедокл (Ув. до н.э.) в следующей редакции [3]: «Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться».
Впоследствии похожую мысль излагали Демокрит, Аристотель и прочие.
Непосредственно термин «физика» появился в названии одного из сочинений Аристотеля: ее предметом, по мысли автора, было выяснение первопричин (начал) явлений. Такой подход надолго (практически до Ньютона) определил приоритет метафизических фантазий перед экспериментом: так, Аристотель и его последователи утверждали, что движение тела поддерживается приложенной к нему силой, и при её отсутствии тело остановится (по Ньютону, тело сохраняет свою скорость, а действующая сила меняет её значение и/или направление).
Весьма показательно, что ряд античных школ выработал учение об атомах, как первооснове материи. Например, Эпикур полагал, что свобода воли человека вызвана тем, что движение атомов подвержено случайным смещениям.
Успешно развивали греки и оптику: в частности, у Герона Александрийского встречается первый вариационный принцип «наименьшего времени» для отражения света. Однако в оптике древние допускали и грубые ошибки: так, угол преломления они считали пропорциональным углу падения (интересно, что эту погрешность допускал даже Кеплер); многочисленные их предположения о природе света и цветности были довольно нелепы.
В античной научной «элите» достаточно высокое место занимает Аристотель (384-322 гг. до н.э.) из фракийской Стагиры.
Из его многочисленного творческого наследия особый интерес представляет учение о движении, которое господствовало в физике в течение полутора тысячелетий и стало терять свой научный вес лишь в период Возрождения. Движению Аристотель придавал значительно более широкий смысл, чем принято в физике со времен Галилея. Аристотель понимает под движением любое количественное или качественное изменение, благодаря которому явление реализуется. Такое широкое толкование движения позволило ему утверждать, что в природе фактически все есть движение. Частному понятию изменения положения тела с течением времени он дал наименование локального движения, которое он разделял на естественное и насильственное: этим он отрицал непрерывность явлений и их однородность, вводя зависимость от того, происходит это движение по естественным или по случайным причинам. Единство и однородность мира нарушаются в системе Аристотеля также выделением подлунного мира (в нем вещи возникают, разрушаются и исчезают) и вечно неизменного и нерушимого небесного мира (обиталища звезд).
По Аристотелю, траектория ядра или брошенного тела состоит из трех частей:
- прямолинейная наклонная;
- прямолинейная вертикаль;
- круговая, соединяющая первую с третьей.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070
Данное предположение продержалась вплоть до 1546 г., когда появился труд Тартальи «Проблемы и различные изобретения». [4]
Но каким же образом брошенное тело поддерживает свое движение? Причина этого не может крыться ни в самом теле, ни в механизме, который привел тело в движение и уже покинут телом, так что не может более на него воздействовать. Значит, кроется она в среде. И Аристотель придумывает замысловатую теорию, согласно которой брошенное тело непрерывно подталкивается, как парус на ветру, воздухом, стремящимся занять место, освобождаемое в своем движении брошенным телом.
Возникающая таким образом динамика весьма непохожа на современную: у Аристотеля движущееся тело непрерывно находится под действием некоторой силы, а его скорость прямо пропорциональна приложенной силе и обратно пропорциональна сопротивлению среды. Получается, что в пустоте (где сопротивление среды отсутствует), скорость стала бы бесконечно большой, т. е. тело приобрело бы свойство вездесущности. Такая схема непримиримо противоречила тогдашним представлениям, что заставило ее творца сделать вывод о невозможности существования пустоты в природе.
Сие утверждение прямо противоположно мнению атомистов, для которых движение наоборот было невозможно в заполненном пространстве. В пространной полемике с атомистами главный аргумент Аристотеля кроется в том, что в пустоте нельзя выделить никакого предпочтительного направления: ни верха, ни низа, ни правого, ни левого; пустота пассивна и невозмутима, а посему ее нет в нашем ограниченном мире.
Второе следствие аристотелевой динамики состояло в том, что скорость падения тела в данной среде пропорциональна весу тела. Данный вывод вытекал из повседневных наблюдений: яблоко падает быстрее, чем лист. Такое увеличение скорости ученый приписывал постепенному увеличению веса тела по мере приближения к предопределенному месту.
В трактатах Аристотеля (прежде всего в «Проблемах») содержатся многочисленные сведения из области музыки, метеорологии, физики, прикладной механики: там имеется намек на понятие кинетической энергии, описание осмотических явлений, правильные мысли о распространении звука в воздухе, объяснение эха как явления отражения, аналогичное (но ошибочное) объяснение радуги, попытка экспериментального определения веса воздуха, размышления о распространении света и прочее. Весь этот комплекс сведений достоин самого большого уважения и еще раз показывает, что аристотелева физика была основана на наблюдениях и частично на опытах. А не хватало ей анализа, критичности и осторожности при обобщениях.
После смерти Александра Македонского (323г. до н. э.) и бегства Аристотеля из Афин античный интеллектуальный центр переместился в Александрию Египетскую. Развитие науки, которому способствовали всеобщее распространение греческого языка и щедрая спонсорская поддержка правителей многих государств, возникших на осколках империи Александра Великого, достигло к тому времени такого уровня, что научные знания не могли уже оставаться общедоступными, а стали уделом специалистов. Посему Птолемей I Сотер (основатель египетской династии Птолемеев) поручил ученику Аристотеля Деметрию Фалерскому создать школу по образцу основанного Аристотелем в 335г. до н.э. афинского «Ликея».
Так в начале Шв. до н.э. явился свету Александрийский музей [4] (Мусейон). Вовсе не случайно его фундаментом стало собрание трудов Аристотеля. При Птолемее II Филадельфе (на троне с 285г. до н.э.) Мусейон стал большим научным и культурным центром ( в нем на казенный счет жило много ученых): там действовали две большие библиотеки, с хранилищем в 700 ООО томов (48г. до н.э.). Это был первый в истории пример коллективной организации научных исследований. Наличие монопольного египетского папируса позволило Музею наладить издание научной продукции. Исключительно благоприятные для развития науки условия привлекали в Александрию научную братию со всей тогдашней ойкумены, благодаря чему в ней процветали научные школы в течение всего античного периода. В частности, вся физика эллинистического периода (большая и лучшая часть античного вклада в исследование природы в современном понимании) связана именно с Александрийским музеем (Мусейон был ликвидирован римским императором Аврелианом в 272/273г.).
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070
Рассуждая об античной физике, не возможно пройти мимо «Великана из Сиракуз» - Архимеда (287212гг. до н.э.). Он широко известен в первую очередь своей изобретательской деятельностью (ему приписывают около сорока механических шедевров). Архимед долго учился в Александрии и всю свою жизнь поддерживал тесные связи с учеными Музея. В историю же науки он вошел как автор открытия, называемого сегодня законом Архимеда[5].
В основном, он занимался равновесием плавающих тел, заложил базис статики и гидростатики. Главные свои мысли в данном направлении Архимед изложил в трактате «О плавающих телах». Он открыл давление воды на погруженные в нее тела и определил способ вычисления удельного веса разных тел. Хотя его изложение носит геометрический характер и основано на постулатах, полученных из не описанных им опытов, ясно, однако, что у него имелись навыки в проведении точных экспериментов. Архимед сам описывает один из таких экспериментов — установленный им способ измерения кажущегося углового диаметра Солнца.
Первым научным трудом Архимеда было, по-видимому, исследование центров тяжести; в нем рассматриваются законы рычага и центры тяжести (барицентры) тел. Известно, что условие равновесия рычага встречается в «Проблемах», приписываемых Аристотелю, но там оно изложено весьма неясно и вперемешку с принципами динамики. Архимед же выводит его из постулатов, полученных из непосредственных опытов с рычагами, так что постулаты, предпосланные рассмотрению равновесия рычагов, имеют, несомненно, экспериментальное происхождение. Первый, главный постулат гласит: «Предположим, что равные тяжести, подвешенные на равных длинах, уравновешиваются. На неравных же длинах равные тяжести не уравновешиваются: опускается та часть (системы), где тяжесть подвешена на большем расстоянии». Теорема VI утверждает: «Соизмеримые величины уравновешиваются, если длины, на которых они подвешены, находятся в обратном отношении к тяжестям».
Дальше это положение распространяется на несоизмеримые величины. Появляется фундаментальное понятие механики - о центре тяжести. Архимед говорит о нем в постулатах 4-7, не давая ему определения. Отсюда заключают, что это понятие было впервые введено то ли неизвестным нам предшественником Архимеда, то ли им самим в более ранней работе, не дошедшей до нас. Но в обоих случаях Архимед все равно должен считаться основателем рациональной теории центров тяжести.
С разработкой концепции центра тяжести связано и открытие другого фундаментального понятия механики - момента силы относительно прямой или плоскости. В своем труде «Metodob [4] («Метод»), обнаруженного Хейбергом лишь в 1906г., Архимед установил, что «две величины, подвешенные на плечах рычага, находятся в равновесии, если равны произведения их площадей или объемов на расстояние их центров тяжестей от опоры».
О том, какую пользу извлек Архимед из этого понятия и из знания центров тяжести для своих математических открытий, рассказывается в любой современной истории математики.
Книги по катоптрике, безусловно написанные Архимедом, до нас не дошли.
Из всего вышесказанного безусловно явствует огромный вклад Архимеда в физику, а именно: введение понятий центра тяжести, статического момента, удельного веса; закон равновесия рычага; основной закон гидростатики. Таким образом, Архимед заложил основы двух новых разделов науки - статики и гидростатики. Это наглядно свидетельствовало о том, что традиционное предубеждение греков против физики постепенно ослабевало.
Список использованной литературы:
1. Советский энциклопедический словарь. - М., 1980. С. 1421.
2. Ришард Собесяк. Шеренга великих физиков. - Наша ксенгарня, 1973. С. 8.
3. Сёмушкин А. В. Эмпедокл. - М., 1985. С.15.
4. Льоцци М. История физики. - М., 1970. С.53, 12, 14.
5. Веселовский И.Н. Архимед. - М., 1957. С. 50
© Попова Т.В., Бородько В.Н., Мещеряков Г.Я., 2018
