Місце механіки серед інших розділів фізики
Механіка як наука, в сучасному розумінні, виникла раніше за інших розділів фізики. Вся сучасна фізика розвинулася, в основному, на базі механіки, починаючи з 17 століття. Принципи механіки вперше були сформульовані Ісааком Ньютоном (1643-1727) в його основному творі “Математичні початки натуральної філософії”, перше видання якого вийшло в 1687 році. Багато видатні вчені, попередники Ньютона, – Архімед (бл. 287-212 до н. е.), Йоганн Кеплер (1571-1630), Галілео Галілей (1564-1642), Християн Гюйгенс (1629-1695) та ін., Вирішили чимало приватних питань статики і почасти динаміки. Однак саме Ньютон був першим, хто сформулював повну систему принципів механіки і на їх основі створив стрункий будівлю цієї науки. Величезні досягнення механіки Ньютона, а також його незаперечний науковий авторитет майже на 200 років відвернули увагу вчених від недоліків його системи механіки. Серйозне критичне ставлення до механіки Ньютона виникло лише в другій половині XIX століття.
Після Ньютона послідувало швидкий розвиток механіки, але до початку XX століття воно йшло в основному в напрямку вдосконалення математичних методів механіки (див. Розділ 1.5) та застосування її законів до все нових і нових галузей знання. Удосконалення механіки не зачіпало зміст основних уявлень механіки Ньютона. Нічого принципово нового в фізичні основи механіки внесено не було аж до XX століття, коли становище істотно змінилося.
До завдань механіки з рівною підставою можуть бути віднесені як рухи тіла під дією пружних сил, сил тертя і всесвітнього тяжіння, так і руху електрично заряджених тіл під дією сил з боку інших електрично заряджених тіл (нерухомих або рухомих). Однак відносити до механіки всі завдання про рух електрично заряджених тіл неможливо, бо серед цих завдань зустрічаються такі, які не можуть бути вирішені шляхом застосування лише законів механіки, а вимагають застосування також законів, що лежать в основі інших розділів фізики, зокрема електродинаміки.
При русі електрично заряджених частинок в деяких випадках виникає електромагнітне випромінювання і створюється електромагнітне поле, яке діє на заряд з певною силою. Процес електромагнітного випромінювання і характер випромінюваного електромагнітного поля визначаються законами електродинаміки. Користуючись законами механіки та електродинаміки, можна розглянути рух зарядженого тіла при наявності електромагнітного випромінювання. Однак якби такі завдання включити в механіку, то для їх вирішення довелося б залучати електродинаміку. До того ж, характер деяких законів механіки змінився б, якби в механіку були включені завдання про руху електрично заряджених тіл, коли виникає електромагнітне випромінювання. Тому природно саме в цьому місці провести межу між механікою і електродинамікою, т. Е. Включити в механіку ті завдання про рух, електрично заряджених тіл, в яких електромагнітне випромінювання рухомого тіла не відіграє суттєвої ролі і їм можна знехтувати. Звичайно, при такій зневазі рішення задачі виявляється правильним лише наближено, але все ж досить точним для відповіді на багато (в тому числі і практично важливі) питання.
У сучасній механіці використовуються дуже складні і різноманітні математичні методи і поняття: диференціальні рівняння, фазові потоки, гладкі відображення і різноманіття, групи алгебри Лі, симплектична геометрія і ергодичної теорії. Багато сучасних математичні теорії виникли з проблем фізики і лише згодом прийняли той аксіоматично абстрактний вигляд, який так ускладнює їх вивчення. Для вивчення фізичних основ механіки математичний апарат у цій книзі не передбачає у читача попередніх знань, що виходять за рамки стандартних курсів аналізу (похідна, інтеграл, диференціальні рівняння), геометрії (лінійний простір, вектори) та лінійної алгебри (лінійні оператори, квадратичні форми). За допомогою цього апарата розбираються всі основні питання.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)