Treghet

Tidlig forståelse av bevegelse Rediger

Før renessansen var den mest allment aksepterte bevegelsesteorien i vestlig filosofi basert på Aristoteles som rundt 335 f.Kr. til 322 f.Kr. sa at , i fravær av en ytre motivkraft, ville alle objekter (på jorden) komme i ro, og at objekter i bevegelse bare fortsetter å bevege seg så lenge det er en kraft som får dem til å gjøre det. Aristoteles forklarte den fortsatte bevegelsen til prosjektiler, som er atskilt fra projektoren, ved virkningen av det omkringliggende mediet, som fortsetter å bevege prosjektilet på en eller annen måte. Aristoteles konkluderte med at en slik voldelig bevegelse i et tomrom var umulig.

Til tross for sin generelle aksept ble Aristoteles bevegelsesbegrep omtvistet ved flere anledninger av bemerkelsesverdige filosofer i nesten to årtusener. For eksempel Lucretius (etter antagelig, Epicurus) uttalte at «standardtilstanden» for materie var bevegelse, ikke stas. I det 6. århundre kritiserte John Philoponus inkonsekvensen mellom Aristoteles diskusjon om prosjektiler, der mediet holder prosjektiler i gang, og hans diskusjon om tomrummet. , hvor mediet ville hindre kroppens bevegelse. Philoponus foreslo at bevegelse ikke ble opprettholdt av virkningen av et omgivende medium, men av en eller annen eiendom formidlet til objektet da det ble satt i gang. Selv om dette ikke var det moderne begrepet treghet, for det var fortsatt behovet for en kraft til å holde et legeme i bevegelse, det viste seg å være et grunnleggende skritt i den retningen. Dette synet ble sterkt imot av Averroes og av mange skolastiske filosofer som støtter ed Aristoteles. Dette synet gikk imidlertid ikke uimotsagt ut i den islamske verden, der Philoponus hadde flere støttespillere som videreutviklet hans ideer.

I det 11. århundre hevdet persisk polymat Ibn Sina (Avicenna) at et prosjektil i en vakuum ville ikke stoppe med mindre det ble handlet.

Theory of impetusEdit

I på 1300-tallet avviste Jean Buridan forestillingen om at en bevegelsesgenererende eiendom, som han kalte drivkraft, spredte seg spontant. Buridans holdning var at en bevegelig gjenstand ville bli arrestert av luftmotstanden og kroppens vekt som ville motsette seg drivkraften. Buridan hevdet også at drivkraften økte med hastighet, og hans opprinnelige idé om drivkraft var lik i mange veier til det moderne momentum-begrepet. Til tross for de åpenbare likhetene med mer moderne ideer om treghet, så Buridan sin teori som bare en modifisering av Aristoteles grunnleggende filosofi, ved å opprettholde mange andre peripatiske synspunkter, inkludert troen på at det fortsatt var en grunnleggende forskjell mellom et objekt i bevegelse og et objekt i ro. Buridan mente også at drivkraften ikke bare kunne være lineær, men også sirkulær, og føre til at gjenstander (som himmellegemer) beveget seg i en sirkel.

Buridans tanke ble fulgt opp av hans elev Albert av Sachsen. (1316–1390) og Oxford Calculators, som utførte forskjellige eksperimenter som undergravde det klassiske, aristoteliske synet ytterligere. Arbeidet deres ble i sin tur utdypet av Nicole Oresme som var banebrytende for å demonstrere bevegelseslover i form av grafer.

Rett før Galileos treghetsteori, modifiserte Giambattista Benedetti den voksende drivkraftsteorien for å involvere lineær bevegelse alene:

«… del av kroppsmateriale som beveger seg av seg selv når en drivkraft har blitt imponert over den av en hvilken som helst ytre motivkraft, har en naturlig tendens til å bevege seg på en rettlinjet, ikke en buet, bane. «

Benedetti siterer bevegelsen til en stein i en slynge som et eksempel på den iboende lineære bevegelsen til objekter, f orkert til sirkelbevegelse.

Klassisk treghetRediger

Ifølge vitenskapshistorikeren Charles Coulston Gillispie, kom treghet «inn i vitenskapen som en fysisk konsekvens av Descartes» geometriisering av romstoff, kombinert med Guds uforanderlighet. «

Treghetsprinsippet, som stammer fra Aristoteles for «bevegelser i et tomrom», sier at et objekt har en tendens til å motstå en bevegelsesendring. Ifølge Newton vil et objekt forbli i ro eller holde seg i bevegelse (dvs. opprettholde hastigheten) med mindre det påvirkes av en netto ytre kraft, enten det skyldes tyngdekraft, friksjon, kontakt eller annen kraft. Den aristoteliske bevegelsesdelingen i verdslig og himmelsk ble stadig mer problematisk i møte med konklusjonene til Nicolaus Copernicus på 1500-tallet, som hevdet at jorden aldri er i ro, men faktisk er i konstant bevegelse rundt solen.I sin videreutvikling av den kopernikanske modellen anerkjente Galileo disse problemene med bevegelsen som da var akseptert, og inkluderte i det minste delvis en omarbeiding av Aristoteles beskrivelse av bevegelse i et tomrom som et grunnleggende fysisk prinsipp. :

Et legeme som beveger seg på et jevnt underlag vil fortsette i samme retning med konstant hastighet med mindre det blir forstyrret.

Galileo skriver at» alle eksterne hindringer fjernet, en tung kropp på en sfærisk overflate konsentrisk med jorden, vil holde seg i den tilstanden den har vært i; hvis den plasseres i bevegelse mot vest (for eksempel), vil den opprettholde seg selv i den bevegelsen. «Denne forestillingen som blir kalt» sirkulær treghet «eller» horisontal sirkulær treghet «av vitenskapshistorikere, er en forløper for, men skiller seg fra, Newtons forestilling om rettlinjet treghet. For Galileo er en bevegelse «horisontal» hvis den ikke fører den bevegelige kroppen mot eller bort fra jordens sentrum, og for ham, «ville et skip, for eksempel en gang fått en viss drivkraft gjennom det rolige havet, kontinuerlig rundt hele kloden vår uten å stoppe. «

Det er også verdt å merke seg at Galileo senere (i 1632) konkluderte med at det ut fra denne innledende forutsetningen om treghet er umulig å se forskjellen mellom et objekt i bevegelse og en stasjonær uten noen referanse utenfor for å sammenligne den mot. Denne observasjonen kom til slutt til å være grunnlaget for Albert Einstein for å utvikle teorien om spesiell relativitet.

Den første fysikeren som fullstendig brøt seg bort fra den aristoteliske bevegelsesmodellen, var Isaac Beeckman i 1614.

Treghetskonsepter i Galileos skrifter skulle senere bli raffinert, modifisert og kodifisert av Isaac Newton som den første av hans lov om bevegelse (først publisert i Newtons verk, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, i 1687):

Hver kropp holder ut i sin tilstand av hvile, eller med ensartet bevegelse i en rett linje, med mindre den er tvunget til å endre denne tilstanden av krefter som er imponert derover.

Siden den første publikasjonen, har Newtons Laws of Motion (og ved inkludering, denne første loven) kommet til å danne grunnlaget for grenen av fysikk kjent som klassisk mekanikk.

Begrepet «treghet» ble først introdusert av Johannes Kepler i sin Epitome Astronomiae Copernicanae (utgitt i tre deler s fra 1617–1621); men betydningen av Keplers begrep (som han avledet fra det latinske ordet for «ledighet» eller «latskap») var ikke helt den samme som den moderne tolkningen. Kepler definerte treghet bare i form av motstand mot bevegelse, nok en gang basert på antagelsen om at hvile var en naturlig tilstand som ikke trengte forklaring. Det var ikke før Galileos og Newtons senere arbeid forenet hvile og bevegelse i ett prinsipp at begrepet «treghet» kunne brukes på disse begrepene slik det er i dag .

Til tross for at han definerte konseptet så elegant i bevegelseslovene, brukte selv Newton ikke begrepet «treghet» for å referere til sin første lov. Faktisk så Newton opprinnelig på fenomenet han beskrev. i sin første lov om bevegelse forårsaket av «medfødte krefter» iboende i materie, som motsto enhver akselerasjon. Gitt dette perspektivet og lån fra Kepler, tilskrev Newton begrepet «treghet» for å bety «den medfødte kraften som et objekt hadde motstår endringer i mot ion «; dermed definerte Newton «treghet» til å bety årsaken til fenomenet, snarere enn selve fenomenet. Newtons originale ideer om «medfødt motstandskraft» var imidlertid til slutt problematiske av en rekke årsaker, og derfor tenker de fleste fysikere ikke lenger på disse begrepene. Ettersom ingen alternativ mekanisme har blitt akseptert, og det er nå generelt akseptert at det kan ikke være en som vi kan vite, begrepet «treghet» har kommet til å bety ganske enkelt fenomenet i seg selv, snarere enn noen iboende mekanisme. Således, til slutt, «treghet» i moderne klassisk fysikk har blitt et navn for det samme fenomenet beskrevet av Newtons første lov om bevegelse, og de to begrepene anses nå å være ekvivalente.

RelativityEdit

Albert Einsteins teori om spesiell relativitet, som foreslått i hans 1905 papir med tittelen «On the Electrodynamics of Moving Bodies» ble bygget på forståelsen av treghetsreferanserammer utviklet av Galileo og Newton. Selv om denne revolusjonerende teorien endret betydningen av mange newtonske begreper som masse, energi og avstand betydelig, Einst ein «s treghetskonsept forble uendret fra Newtons opprinnelige betydning. Imidlertid resulterte dette i en begrensning som ligger i spesiell relativitetsteori: relativitetsprinsippet kunne bare gjelde treghetsreferanserammer.For å takle denne begrensningen utviklet Einstein sin generelle relativitetsteori («The Foundation of the General Theory of Relativity», 1916), som ga en teori som inkluderer ikke-inertielle (akselererte) referanserammer.