Закон всемирного тяготения Ньютона

На этом этапе развития естествознание находилось уже совсем близко от второй глобальной естественно-научной революции, для совершения которой " не хватало только" Ньютона.. Но основы механики для построения теории тяготения Ньютона уже были заложены Галилео Галилеем.

Исаак Ньютон (1643-1727) - выдающийся английский физик, механик, астроном и математик - сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, разработал (наряду с Лейбницем) дифференциальное и интегральное исчисления.

После многочисленных расчетов и уточнений, Ньютон приходит к твердому убеждению, что движением планет, Луны и всех тел, падающих на Землю, управляет одна и та же сила, известная под общим названием - тяготение. Прежде, чем дальше развивать свою теорию, Ньютон разработал необходимый математический аппарат. Это фактически была совершенно новая область математики - математический анализ.

В книге " Математические начала натуральной философии" им были сформулированы три основных закона движения, имеющие фундаментальное значение и в современной физике.

Законы механического движения Ньютона:

Первый закон: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят этого состояния.

Второй закон: произведение массы тела m на его ускорение а равно действующей на него силе F = m · а, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

Третий закон: действию всегда соответствует равное по величине и противоположно направленное противодействие.

Первый и второй законы Ньютона окончательно опровергли учение Аристотеля о силе и движении. Ньютон предельно ясно объяснил, что для поддержания движения сила не нужна. В его работах были определены и сами понятия силы, массы, инерции. Как следует из " Начал…" Ньютона, его динамические законы не только следуют из соответствующих кинематических законов Кеплера и Галилея, но и сами могут быть положены в основу всех трех кинематических законов Кеплера и обоих кинематических законов Галилея (закон инерции и закон свободного падения).

Именно Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения.

Последующие многочисленные наблюдения показали истинность законов Кеплера и закона всемирного тяготения Ньютона. Уже к концу первой половины XIX в. было установлено, что закон всемирного тяготения существует повсеместно в наблюдаемой области Вселенной. Ньютоновское тяготение поистине универсально. Открылись широкие возможности для развития научного подхода к исследованию Вселенной и ее составных частей на основе лишь немногих фундаментальных законов и взаимодействий, имеющих одинаковую силу на Земле, в научной лаборатории и в космосе.

Лишь один из аспектов теории казался неудовлетворительным: сила ньютоновского тяготения действовала по всей огромной Вселенной, однако, природа этой силы оставалась загадочной. Сам Ньютон упорно отказывался даже от попыток объяснить природу гравитационной силы. Он говорил, что пропорциональность этой силы произведению масс тяготеющих тел и обратному квадрату расстояния между ними: F = - GmM/r² надо принимать как опытный факт. В дальнейшем выяснилось, что квадратичная зависимость силы от расстояния между телами осуществляется лишь в нашем трехмерном пространстве, т.е. закон всемирного тяготения носит фундаментальный характер, ибо затрагивает существо нашего мира.

Вторая глобальная естественно-научная революция, которую связывают с именем И.Ньютона, преобразовала все естествознание и представляла собой переход от геоцентризма к гелиоцентризму, а от него в дальнейшем - к полицентризму.