Bezwładność

Wczesne rozumienie ruchuEdit

Przed renesansem najbardziej powszechnie akceptowana teoria ruchu w filozofii zachodniej była oparta na Arystotelesie, który około 335–322 pne powiedział, że , w przypadku braku zewnętrznej siły napędowej, wszystkie obiekty (na Ziemi) zatrzymałyby się, a poruszające się obiekty poruszają się tylko tak długo, jak długo istnieje siła, która je do tego skłania. Arystoteles wyjaśnił ciągły ruch pocisków, które są oddzielone od ich rzutnika, działaniem otaczającego ośrodka, który nadal w jakiś sposób porusza pocisk. Arystoteles doszedł do wniosku, że taki gwałtowny ruch w pustce jest niemożliwy.

Pomimo ogólnej akceptacji, koncepcja ruchu Arystotelesa była kilkakrotnie kwestionowana przez wybitnych filozofów przez prawie dwa tysiące lat. Na przykład Lukrecjusz (za przypuszczalnie Epikur) stwierdził, że „stanem domyślnym” materii jest ruch, a nie zastój. W VI wieku Jan Filoponus skrytykował niespójność między dyskusją Arystotelesa o pociskach, w której medium utrzymuje pociski w ruchu, a jego omówieniem pustki , gdzie medium utrudniałoby ruch ciała. Filoponus twierdził, że ruch nie jest utrzymywany przez działanie otaczającego ośrodka, ale przez jakąś właściwość nadaną obiektowi, gdy jest on wprawiany w ruch. Chociaż nie była to współczesna koncepcja bezwładności, ponieważ wciąż istniała potrzeba siły utrzymującej ciało w ruchu, okazało się to fundamentalnym krokiem w tym kierunku. Poglądowi temu zdecydowanie sprzeciwiali się Awerroes i wielu filozofów scholastycznych, którzy popierają ed Arystoteles. Jednak pogląd ten nie pozostał bez wątpienia w świecie islamskim, gdzie Filoponus miał kilku zwolenników, którzy dalej rozwijali jego idee.

W XI wieku perski polityk Ibn Sina (Awicenna) twierdził, że pocisk w próżnia nie zatrzyma się, jeśli nie zostanie zastosowana.

Teoria impetuEdytuj

W W XIV wieku Jean Buridan odrzucił pogląd, że własność generująca ruch, którą nazwał impetem, zanika spontanicznie. Buridan stanął na stanowisku, że poruszający się obiekt zostałby zatrzymany przez opór powietrza i ciężar ciała, które przeciwstawiałyby się jego impetowi. Buridan utrzymywał również, że impet wzrastał z szybkością; tak więc jego początkowa idea impetu była podobna u wielu sposoby na współczesną koncepcję pędu. Pomimo oczywistych podobieństw do bardziej współczesnych idei bezwładności, Buridan postrzegał swoją teorię jako jedynie modyfikację podstawowej filozofii Arystotelesa, zachowując wiele innych perypatetycznych poglądów, w tym przekonanie, że nadal istnieje zasadnicza różnica między obiektem w ruchu a przedmiotem w spoczynku. Buridan wierzył również, że impet może mieć nie tylko charakter liniowy, ale także okrągły, powodując, że obiekty (takie jak ciała niebieskie) poruszają się po okręgu.

Za myśl Buridana podążył jego uczeń Albert z Saksonii (1316–1390) i Oxford Calculators, którzy przeprowadzili różne eksperymenty, które dodatkowo podważały klasyczny, arystotelesowski pogląd. Ich prace z kolei zostały opracowane przez Nicole Oresme, która była pionierem w praktyce przedstawiania praw ruchu w postaci wykresów.

Krótko przed teorią bezwładności Galileusza Giambattista Benedetti zmodyfikował rozwijającą się teorię impulsu, aby obejmowała wyłącznie ruch liniowy:

„… część materia cielesna, która porusza się sama, gdy zostanie na nią wywierany bodziec przez jakąkolwiek zewnętrzną siłę napędową, ma naturalną tendencję do poruszania się po prostoliniowej, a nie zakrzywionej ścieżce. „

Benedetti przytacza ruch skały na procie jako przykład nieodłącznego liniowego ruchu obiektów, f wprawiony w ruch kołowy.

Klasyczna bezwładnośćEdit

Według historyka nauki Charlesa Coulstona Gillispie, inercja „wkroczyła do nauki jako fizyczna konsekwencja geometryzacji Kartezjusza”, połączonej z niezmienność Boga. „

Zasada bezwładności, zapoczątkowana przez Arystotelesa dla „ruchów w pustce”, głosi, że przedmiot ma tendencję do przeciwstawiania się zmianie ruchu. Według Newtona obiekt pozostanie w spoczynku lub pozostanie w ruchu (tj. Utrzyma swoją prędkość), chyba że zostanie na niego oddziaływana zewnętrzna siła netto, niezależnie od tego, czy jest ona wynikiem grawitacji, tarcia, kontaktu, czy innej siły. Arystotelesowski podział ruchu na przyziemny i niebiański stawał się coraz bardziej problematyczny w obliczu wniosków Mikołaja Kopernika z XVI wieku, który argumentował, że Ziemia nigdy nie jest w spoczynku, ale w rzeczywistości jest w ciągłym ruchu wokół Słońca.Galileusz w dalszym rozwijaniu modelu kopernikańskiego dostrzegł te problemy z akceptowaną wówczas naturą ruchu i przynajmniej częściowo zawarł w rezultacie powtórzenie opisu ruchu w pustce Arystotelesa jako podstawowej zasady fizycznej. :

Ciało poruszające się po równej powierzchni będzie poruszać się w tym samym kierunku ze stałą prędkością, chyba że zostanie to zakłócone.

Galileo pisze, że” wszystkie zewnętrzne przeszkody usunięte, ciężkie ciało na kulistej powierzchni koncentrycznej z ziemią utrzyma się w takim stanie, w jakim się znajdowało; jeśli zostanie umieszczony w ruchu w kierunku zachodnim (na przykład), utrzyma się w tym ruchu. „Pojęcie to, określane przez historyków nauki jako” bezwładność kołowa „lub” bezwładność pozioma kołowa „, jest prekursorem, ale różni się od, Pojęcie Newtona bezwładności prostoliniowej. Dla Galileusza ruch jest „poziomy”, jeśli nie przenosi poruszającego się ciała w kierunku lub z dala od środka ziemi, a dla niego „na przykład statek, który raz otrzymał jakiś impuls przez spokojne morze, poruszyłby się nieustannie dookoła naszego globu, nigdy się nie zatrzymując. ”

Warto również zauważyć, że Galileo później (w 1632 roku) doszedł do wniosku, że opierając się na tej początkowej przesłance bezwładności, nie można odróżnić poruszającego się obiektu od stacjonarny, bez zewnętrznego odniesienia do porównania. Ta obserwacja stała się ostatecznie podstawą dla Alberta Einsteina do rozwinięcia teorii szczególnej teorii względności.

Pierwszym fizykiem, który całkowicie oderwał się od arystotelesowskiego modelu ruchu, był Izaak Beeckman w 1614 roku.

Pojęcia bezwładności w pismach Galileusza zostały później dopracowane, zmodyfikowane i skodyfikowane przez Izaaka Newtona jako pierwsze z jego praw ruchu (po raz pierwszy opublikowane w pracy Newtona, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, w 1687):

Każde ciało wytrwa w stanie spoczynku lub w ruchu jednostajnym w prostej linii, chyba że jest zmuszone do zmiany tego stanu przez wywierane na nie siły.

Od czasu pierwszej publikacji prawa ruchu Newtona (i przez włączenie, to pierwsze prawo) stały się podstawą dla gałęzi fizyki znanej jako mechanika klasyczna.

Termin „bezwładność” został po raz pierwszy wprowadzony przez Johannesa Keplera w jego Epitome Astronomiae Copernicanae (opublikowanym w trzech częściach s od 1617-1621); jednakże znaczenie terminu Keplera (które wyprowadził z łacińskiego słowa oznaczającego „lenistwo” lub „lenistwo”) nie było takie samo jak jego współczesna interpretacja. Kepler zdefiniował bezwładność jedynie w kategoriach oporu wobec ruchu, po raz kolejny opierając się na założeniu, że odpoczynek był stanem naturalnym, który nie wymagał wyjaśnienia. Dopiero późniejsze prace Galileusza i Newtona ujednoliconego odpoczynku i ruchu według jednej zasady, że termin „bezwładność” można było zastosować do tych pojęć, tak jak jest to obecnie .

Niemniej, pomimo tak eleganckiego zdefiniowania tego pojęcia w swoich prawach ruchu, nawet Newton w rzeczywistości nie użył terminu „bezwładność” w odniesieniu do swojego pierwszego prawa. W rzeczywistości Newton pierwotnie postrzegał zjawisko, które opisał w swoim Pierwszym Prawie Ruchu jako spowodowane przez „siły wrodzone” tkwiące w materii, która opierała się wszelkim przyspieszeniom. Biorąc pod uwagę tę perspektywę i zapożyczając od Keplera, Newton przypisał terminowi „bezwładność” jako „wrodzoną siłę posiadaną przez obiekt, który jest odporny na zmiany mot jon”; Dlatego Newton zdefiniował „bezwładność” jako przyczynę zjawiska, a nie samo zjawisko. Jednak pierwotne koncepcje Newtona dotyczące „wrodzonej siły oporowej” były ostatecznie problematyczne z różnych powodów i dlatego większość fizyków nie myśli już w tych kategoriach. Ponieważ żaden inny mechanizm nie został łatwo zaakceptowany i obecnie ogólnie przyjmuje się, że istnieje może nie być tym, o którym wiemy, termin „bezwładność” zaczął oznaczać po prostu samo zjawisko, a nie jakikolwiek nieodłączny mechanizm. Ostatecznie więc „bezwładność” we współczesnej fizyce klasycznej stała się nazwą tego samego zjawiska opisane przez pierwsze prawo ruchu Newtona, a te dwa pojęcia są obecnie uważane za równoważne.

RelativityEdit

Szczególna teoria względności Alberta Einsteina, zaproponowana w jego 1905 artykuł zatytułowany „On the Electrodynamics of Moving Codies” został zbudowany na zrozumieniu inercjalnych układów odniesienia opracowanych przez Galileusza i Newtona. Chociaż ta rewolucyjna teoria znacząco zmieniła znaczenie wielu pojęć Newtona, takich jak masa, energia i odległość, Einst Koncepcja bezwładności ein pozostała niezmieniona w stosunku do pierwotnego znaczenia Newtona. Jednakże spowodowało to ograniczenie właściwe szczególnej teorii względności: zasada względności mogła mieć zastosowanie tylko do inercjalnych układów odniesienia.Aby poradzić sobie z tym ograniczeniem, Einstein rozwinął swoją ogólną teorię względności („The Foundation of the General Theory of Relativity”, 1916), która dostarczyła teorii obejmującej nieinercjalne (przyspieszone) układy odniesienia.