Trägheit

Frühes Verständnis von BewegungEdit

Vor der Renaissance basierte die allgemein anerkannte Bewegungstheorie in der westlichen Philosophie auf Aristoteles, der dies um 335 v. Chr. Bis 322 v. Chr. Sagte Ohne eine äußere Antriebskraft würden alle Objekte (auf der Erde) zur Ruhe kommen und sich bewegende Objekte bewegen sich nur so lange weiter, wie eine Kraft sie dazu veranlasst. Aristoteles erklärte die fortgesetzte Bewegung von Projektilen, die von ihrem Projektor getrennt sind, durch die Wirkung des umgebenden Mediums, das das Projektil auf irgendeine Weise weiter bewegt. Aristoteles kam zu dem Schluss, dass eine solche gewalttätige Bewegung in einer Leere unmöglich war.

Trotz seiner allgemeinen Akzeptanz wurde Aristoteles Bewegungskonzept über fast zwei Jahrtausende mehrfach von namhaften Philosophen bestritten. Zum Beispiel Lucretius (im Folgenden: vermutlich erklärte Epikur), dass der „Standardzustand“ der Materie Bewegung und nicht Stase sei. Im 6. Jahrhundert kritisierte John Philoponus die Inkonsistenz zwischen Aristoteles Diskussion über Projektile, bei denen das Medium Projektile am Laufen hält, und seiner Diskussion über die Leere Philoponus schlug vor, dass die Bewegung nicht durch die Wirkung eines umgebenden Mediums aufrechterhalten wird, sondern durch eine Eigenschaft, die dem Objekt verliehen wird, wenn es in Bewegung gesetzt wird. Dies war jedoch nicht das moderne Konzept von Trägheit, denn es bestand immer noch die Notwendigkeit einer Kraft, um einen Körper in Bewegung zu halten, erwies sich als grundlegender Schritt in diese Richtung. Diese Ansicht wurde von Averroes und vielen schulischen Philosophen, die dies unterstützen, stark abgelehnt ed Aristoteles. Diese Ansicht blieb jedoch in der islamischen Welt nicht unangefochten, in der Philoponus mehrere Anhänger hatte, die seine Ideen weiterentwickelten.

Im 11. Jahrhundert behauptete der persische Polymath Ibn Sina (Avicenna), dass ein Projektil in a Das Vakuum würde nicht aufhören, wenn nicht darauf reagiert würde.

Theorie des ImpulsesEdit

In Im 14. Jahrhundert lehnte Jean Buridan die Vorstellung ab, dass sich eine bewegungserzeugende Eigenschaft, die er als Impuls bezeichnete, spontan auflöste. Buridans Position war, dass ein sich bewegendes Objekt durch den Widerstand der Luft und das Gewicht des Körpers, das sich seinem Impuls widersetzen würde, angehalten werden würde. Buridan behauptete auch, dass dieser Impuls mit der Geschwindigkeit zunahm, so dass seine anfängliche Vorstellung von Impulsen in vielen ähnlich war Wege zum modernen Konzept der Dynamik. Trotz der offensichtlichen Ähnlichkeiten mit moderneren Trägheitsideen sah Buridan in seiner Theorie nur eine Modifikation der Grundphilosophie von Aristoteles, wobei viele andere peripatetische Ansichten beibehalten wurden, einschließlich der Überzeugung, dass es immer noch einen grundlegenden Unterschied gab zwischen einem bewegten Objekt und einem ruhenden Objekt. Buridan glaubte auch, dass Impulse nicht nur linear, sondern auch kreisförmig sein könnten, was dazu führen würde, dass sich Objekte (wie Himmelskörper) im Kreis bewegen.

Buridans Gedanken wurden von seinem Schüler Albert von Sachsen weiterverfolgt (1316–1390) und die Oxford Calculators, die verschiedene Experimente durchführten, die die klassische aristotelische Sichtweise weiter unterminierten. Ihre Arbeit wurde wiederum von Nicole Oresme ausgearbeitet, die Pionierarbeit in der Praxis der Demonstration von Bewegungsgesetzen in Form von Graphen leistete. P. >

Kurz vor Galileos Trägheitstheorie modifizierte Giambattista Benedetti die wachsende Impulstheorie so, dass sie nur lineare Bewegung beinhaltet:

„… Teil von Körperliche Materie, die sich von selbst bewegt, wenn ein Impuls von einer äußeren Antriebskraft auf sie eingeprägt wurde, hat eine natürliche Tendenz, sich auf einem geradlinigen, nicht auf einem gekrümmten Pfad zu bewegen. „

Benedetti nennt die Bewegung eines Felsens in einer Schlinge als Beispiel für die inhärente lineare Bewegung von Objekten, f in kreisförmige Bewegung versetzt.

Klassische TrägheitEdit

Laut dem Wissenschaftshistoriker Charles Coulston Gillispie trat die Trägheit „als physikalische Folge von Descartes“ in die Wissenschaft ein, kombiniert mit der Geometrie Unveränderlichkeit Gottes. „

Das Trägheitsprinzip, das von Aristoteles für „Bewegungen in einer Leere“ stammt, besagt, dass ein Objekt dazu neigt, einer Bewegungsänderung zu widerstehen. Gemäß Newton bleibt ein Objekt in Ruhe oder in Bewegung (d. H. Es behält seine Geschwindigkeit bei), es sei denn, es wird von einer äußeren Nettokraft beaufschlagt, unabhängig davon, ob es aus Schwerkraft, Reibung, Kontakt oder einer anderen Kraft resultiert. Die aristotelische Aufteilung der Bewegung in weltliche und himmlische wurde angesichts der Schlussfolgerungen von Nicolaus Copernicus im 16. Jahrhundert, der argumentierte, dass die Erde niemals in Ruhe ist, sondern sich tatsächlich in ständiger Bewegung um die Sonne befindet, zunehmend problematisch.Galileo erkannte in seiner Weiterentwicklung des kopernikanischen Modells diese Probleme mit der damals akzeptierten Natur der Bewegung und schloss zumindest teilweise eine Wiederholung von Aristoteles Beschreibung der Bewegung in einer Leere als physikalisches Grundprinzip ein :

Ein Körper, der sich auf einer ebenen Fläche bewegt, fährt mit konstanter Geschwindigkeit in dieselbe Richtung fort, sofern er nicht gestört wird.

Galileo schreibt, dass“ alle äußeren Hindernisse beseitigt werden, ein schwerer Körper auf einer kugelförmigen Oberfläche, die konzentrisch zur Erde ist, sich in dem Zustand halten wird, in dem er gewesen ist; Wenn es (zum Beispiel) in Richtung Westen bewegt wird, bleibt es in dieser Bewegung erhalten. „Dieser Begriff, der von Wissenschaftshistorikern als“ kreisförmige Trägheit „oder“ horizontale kreisförmige Trägheit „bezeichnet wird, ist ein Vorläufer von, unterscheidet sich jedoch von diesem. Newtons Vorstellung von geradliniger Trägheit. Für Galileo ist eine Bewegung „horizontal“, wenn sie den sich bewegenden Körper nicht zum Erdmittelpunkt hin oder von diesem weg trägt, und für ihn „würde sich beispielsweise ein Schiff bewegen, das einmal einen Impuls durch das ruhige Meer erhalten hat ständig um unseren Globus, ohne jemals anzuhalten. „

Es ist auch erwähnenswert, dass Galileo später (1632) zu dem Schluss kam, dass es aufgrund dieser anfänglichen Trägheitsvoraussetzung unmöglich ist, den Unterschied zwischen einem sich bewegenden Objekt und zu erkennen eine stationäre ohne einen externen Bezug, mit dem man sie vergleichen kann. Diese Beobachtung wurde schließlich zur Grundlage für Albert Einstein, um die Theorie der speziellen Relativitätstheorie zu entwickeln.

Der erste Physiker, der sich vollständig vom aristotelischen Bewegungsmodell löste, war Isaac Beeckman im Jahr 1614.

Trägheitskonzepte in Galileos Schriften wurden später von Isaac Newton als erstem seiner Bewegungsgesetze verfeinert, modifiziert und kodifiziert (erstmals 1687 in Newtons Werk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica veröffentlicht):

Jeder Körper bleibt in seinem Ruhezustand oder in seiner gleichmäßigen Bewegung in einer rechten Linie, es sei denn, er ist gezwungen, diesen Zustand durch auf ihn einwirkende Kräfte zu ändern.

Seit der Erstveröffentlichung bilden Newtons Bewegungsgesetze (und durch Einbeziehung dieses erste Gesetzes) die Grundlage für den Zweig der Physik, der als bekannt ist klassische Mechanik.

Der Begriff „Trägheit“ wurde erstmals von Johannes Kepler in seinem dreiteiligen Epitome Astronomiae Copernicanae eingeführt s von 1617–1621); Die Bedeutung von Keplers Begriff (den er vom lateinischen Wort für „Müßiggang“ oder „Faulheit“ ableitete) war jedoch nicht ganz dieselbe wie seine moderne Interpretation. Kepler definierte Trägheit erneut nur als Widerstand gegen Bewegung basierend auf der Annahme, dass Ruhe ein natürlicher Zustand war, der keiner Erklärung bedurfte. Erst in der späteren Arbeit von Galileo und Newton, die Ruhe und Bewegung in einem Prinzip vereinte, konnte der Begriff „Trägheit“ auf diese Konzepte angewendet werden, wie es heute ist

Trotz der Definition des Konzepts in seinen Bewegungsgesetzen verwendete selbst Newton den Begriff „Trägheit“ nicht, um sich auf sein erstes Gesetz zu beziehen. Tatsächlich betrachtete Newton das von ihm beschriebene Phänomen ursprünglich In seinem ersten Bewegungsgesetz wurde es durch „angeborene Kräfte“ verursacht, die der Materie innewohnen und jeder Beschleunigung widerstanden. Angesichts dieser Perspektive und der Anlehnung an Kepler schrieb Newton den Begriff „Trägheit“ als „die angeborene Kraft, die ein Objekt besitzt, das widersteht Änderungen in mot Ion“; Daher definierte Newton „Trägheit“ als Ursache des Phänomens und nicht als Phänomen selbst. Newtons ursprüngliche Vorstellungen von „angeborener Widerstandskraft“ waren jedoch letztendlich aus einer Vielzahl von Gründen problematisch, und daher denken die meisten Physiker nicht mehr in diesen Begriffen. Da kein alternativer Mechanismus ohne weiteres akzeptiert wurde und es nun allgemein anerkannt ist, dass dies der Fall ist Vielleicht nicht einer, den wir kennen können, bedeutet der Begriff „Trägheit“ einfach das Phänomen selbst und nicht irgendeinen inhärenten Mechanismus. Somit ist letztendlich „Trägheit“ in der modernen klassischen Physik ein Name für dasselbe Phänomen geworden beschrieben durch Newtons erstes Bewegungsgesetz, und die beiden Konzepte werden nun als äquivalent angesehen.

RelativityEdit

Albert Einsteins Theorie der speziellen Relativitätstheorie, wie in seinem 1905 vorgeschlagen Die Arbeit mit dem Titel „Über die Elektrodynamik bewegter Körper“ basiert auf dem Verständnis der von Galileo und Newton entwickelten Trägheitsreferenzrahmen. Während diese revolutionäre Theorie die Bedeutung vieler Newtonscher Konzepte wie Masse, Energie und Entfernung erheblich veränderte, hat Einst Das Trägheitskonzept von ein blieb gegenüber Newtons ursprünglicher Bedeutung unverändert. Dies führte jedoch zu einer Einschränkung der speziellen Relativitätstheorie: Das Relativitätsprinzip konnte nur für Trägheitsreferenzrahmen gelten.Um dieser Einschränkung zu begegnen, entwickelte Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie („Die Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie“, 1916), die eine Theorie mit nichtinertialen (beschleunigten) Referenzrahmen lieferte.