Небесная механика. Детерминизм

Важнейшим достижением Ньютона стал, как уже говорилось, закон всемирного тяготения и три закона движения. Эти законы стали основой небесной механики, которая воспринималась как наиболее впечатляющее наследие Ньютона. Первым достижением небесной механики стало предсказание возвращения кометы Галлея. Уже упоминавшийся выше Эдмунд Галлей предсказал, что комета (названная впоследствии в его честь "кометой Галлея") вернется в 1758 г. Французский математик А. Клеро (1713 – 1765) сделал уточняющие расчеты движения кометы, приняв во внимание гравитационное воздействие на комету со стороны Юпитера и Сатурна. Как и предсказал Клеро, комета прошла точку перигелия (т.е. минимального расстояния от Солнца) в марте 1759 г.

Открытие Нептуна. Однако наиболее впечатляющей демонстрацией могущества небесной механики стало открытие восьмой планеты солнечной системы - Нептуна - в 1846 г. Британский астроном И. Галле (1812 – 1910) обнаружил Нептун практически в той самой точке, в которой – согласно расчетам Джона Адамса (и Урбена Леверье (1811 – 1877)– он должен был находиться. В связи с чем небесная механика занялась предсказаниями существования восьмой планеты солнечной системы? Дело в том. что в конце 18 века британский астроном Вильям Гершель открыл седьмую планету солнечной системы – Уран. Наблюдаемое движение Урана, однако, не соответствовало расчетам. В связи с этим некоторые ученые предполагали, что закон всемирного тяготения нуждается в корректировке. Авторитет Ньютона, однако, был настолько высок, что эти предположения практически не рассматривались; наиболее серьезным считалось предположение, что на движение Урана оказывает влияние некая новая планета солнечной системы. Ее возможное местоположение и было рассчитано Адамсом и Леверье. Их расчеты и использовал Галле в своих наблюдениях.

Лаплас. Ключевой фигурой в небесной механике был выдающийся французский математик Пьер Симон Лаплас (1749 – 1827). Лапласу удалось рассчитать движения планет солнечной системы с учетом их гравитационного взаимодействия друг с другом (а не только с Солнцем). При этом весьма важным был вопрос об устойчивости солнечной системы. Говоря об устойчивости, мы имеем в виду, что на протяжении сотен миллионов лет в солнечной системе не происходит существенных изменений траекторий планет, и солнечная система. существует как единое целое, при том что движение планет подчиняется строгим законам небесной механики. Ньютон считал, что такая устойчивость обеспечивается периодическим вмешательством высшего разума. Лаплас же доказал устойчивость солнечной системы, основываясь на ньютоновских законах движения, законе всемирного тяготения и разработанных им математических методах решения задач небесной механики.

С именем Лапласа связывается идеологию "детерминизма". Под детерминизмом принято понимать систему взглядов, согласно которым поведение любой системы можно предсказать в будущем сколь угодно точно, если известны скорости и координаты элементов этой системы в данный момент времени.. Детерминизм воспринимался как неотъемлемая часть ньютоновской картины мира (ее также принято называть классической картиной мира). Приведем знаменитое высказывание Лапласа, на которое часто ссылаются как на образную формулировку идеи детерминизма "Ум, который знал бы все действующие силы природы, а также относительное положение всех составляющих ее частиц и который был бы достаточно обширен, чтобы все эти данные подвергнуть математическому анализу, смог бы охватить единой формулой движение как величайших тел вселенной, так и ее легчайших атомов; для него не было бы ничего неопределенного. Он одинаково ясно видел бы и будущее, и прошлое. То совершенство, какое человеческий разум был в состоянии придать астрономии, дает лишь слабое представление о таком уме "

В середине девятнадцатом столетии обозначился отход от некоторых положений классико-механической картины мира. В частности, основой молекулярно – кинетической теории газов стали статистические понятия; поскольку огромное число столкновений молекул (происходивших при этом по законам механики Ньютона) делало принципиально невозможным детальное предсказание всех траекторий всех молекул. Молекулярно – кинетическая теория (МКТ) оперировала понятиями средней скорости молекул, наиболее вероятной скорости молекул; давление газа и его температура также были связаны со средними значениями импульса молекул и со средним значением кинетической энергии молекул Фактически МКТ соединила идеи механики со статистическими методами расчета, и было бы неправильным говорить - в связи с появлением МКТ - об отказе от детерминизма классической механики.

Дата добавления: 2015-10-21