Tröghet

Tidig förståelse av motionEdit

Före renässansen baserades den mest allmänt accepterade rörelseteorin i västerländsk filosofi på Aristoteles som omkring 335 f.Kr. till 322 f.Kr. sa att i avsaknad av en yttre drivkraft skulle alla objekt (på jorden) vila och att rörliga föremål bara fortsätter att röra sig så länge det finns en kraft som får dem att göra det. Aristoteles förklarade den fortsatta rörelsen av projektiler, som är åtskilda från deras projektor, genom det omgivande mediets verkan, som fortsätter att flytta projektilen på något sätt. Aristoteles drog slutsatsen att en sådan våldsam rörelse i ett tomrum var omöjlig.

Trots sin allmänna acceptans, diskuterades Aristoteles rörelsebegrepp vid flera tillfällen av anmärkningsvärda filosofer under nästan två årtusenden. Till exempel Lucretius (efter förmodligen Epicurus) uppgav att materiens ”standardtillstånd” var rörelse, inte stas. På 600-talet kritiserade John Philoponus inkonsekvensen mellan Aristoteles diskussion om projektiler, där mediet håller projektiler igång, och hans diskussion om tomrummet , där mediet skulle hindra en kroppsrörelse. Philoponus föreslog att rörelse inte upprätthölls av ett omgivande medias verkan, utan av någon egendom som förmedlades föremålet när det startades. Även om detta inte var det moderna begreppet tröghet, för det var fortfarande behovet av en kraft för att hålla en kropp i rörelse, det visade sig vara ett grundläggande steg i den riktningen. Denna uppfattning motsattes starkt av Averroes och av många skolastiska filosofer som stöder ed Aristoteles. Men denna uppfattning blev inte obestridlig i den islamiska världen, där Philoponus hade flera anhängare som vidareutvecklade hans idéer.

På 1100-talet hävdade den persiska polymaten Ibn Sina (Avicenna) att en projektil i en vakuum skulle inte sluta om det inte agerats.

Impulsens teoriEdit

I 1300-talet avvisade Jean Buridan uppfattningen att en rörelsegenererande egendom, som han kallade drivkraft, försvann spontant. Buridans ståndpunkt var att ett rörligt objekt skulle arresteras av luftens motstånd och kroppens vikt som skulle motsätta dess drivkraft. Buridan hävdade också att drivkraften ökade med hastighet, och hans ursprungliga idé om drivkraft var likadant i många vägar till det moderna momentumbegreppet. Trots de uppenbara likheterna med mer moderna tröghetsidéer såg Buridan sin teori som bara en modifiering av Aristoteles grundläggande filosofi och upprätthöll många andra peripatiska åsikter, inklusive tron att det fortfarande fanns en grundläggande skillnad mellan ett objekt i rörelse och ett objekt i vila. Buridan trodde också att drivkraften inte bara kunde vara linjär utan också cirkulär och orsaka föremål (som himmellegemer) att röra sig i en cirkel. (1316–1390) och Oxford Calculators, som utförde olika experiment som undergrävde den klassiska, aristoteliska synen ytterligare. Deras arbete i sin tur utarbetades av Nicole Oresme som banade väg för praxis att demonstrera rörelselagar i form av grafer.

Strax före Galileos tröghetsteori ändrade Giambattista Benedetti den växande teorin om drivkraft så att den ensam inbegriper linjär rörelse:

”… del av kroppslig materia som rör sig av sig själv när en drivkraft har imponerats av den av någon yttre drivkraft har en naturlig tendens att röra sig på en rätlinjig, inte en böjd väg. ”

Benedetti citerar rörelsen från en sten i en lyftsele som ett exempel på objektens inneboende linjära rörelse, f orcerad i cirkelrörelse.

Klassisk tröghetRedigera

Enligt vetenskapshistorikern Charles Coulston Gillispie ”tröghet” in i vetenskapen som en fysisk följd av Descartes ”geometrization av rymd-materia, kombinerat med oföränderlighet av Gud. ”

Tröghetsprincipen, som har sitt ursprung i Aristoteles för ”rörelser i ett tomrum”, säger att ett objekt tenderar att motstå en förändring i rörelse. Enligt Newton kommer ett objekt att vila eller förbli i rörelse (dvs. bibehålla sin hastighet) såvida det inte påverkas av en yttre nätkraft, oavsett om det beror på gravitation, friktion, kontakt eller någon annan kraft. Den aristoteliska uppdelningen av rörelse i vardagliga och himmelska blev alltmer problematisk inför Nicolaus Copernicus slutsatser på 1500-talet, som hävdade att jorden aldrig är i vila utan faktiskt är i konstant rörelse runt solen.I sin vidareutveckling av den kopernikanska modellen insåg Galileo dessa problem med rörelsens då accepterade karaktär och åtminstone delvis som ett resultat inkluderade en omarbetning av Aristoteles beskrivning av rörelse i ett tomrum som en grundläggande fysisk princip. :

En kropp som rör sig på en plan yta fortsätter i samma riktning med konstant hastighet om den inte störs.

Galileo skriver att” alla yttre hinder borttagna, en tung kropp på en sfärisk yta koncentrisk med jorden kommer att hålla sig i det tillstånd där den har varit; om den placeras i rörelse mot väster (till exempel) kommer den att behålla sig själv i den rörelsen. ”Detta begrepp som av vetenskapshistoriker kallas” cirkulär tröghet ”eller” horisontell cirkulär tröghet ”är en föregångare till, men skiljer sig från, Newtons uppfattning om rätlinjig tröghet. För Galileo är en rörelse ”horisontell” om den inte bär den rörliga kroppen mot eller bort från jordens centrum, och för honom ”skulle ett fartyg till exempel, som en gång fått en viss drivkraft genom det lugna havet, röra sig ständigt runt vårt jordklot utan att någonsin stanna. ”

Det är också värt att notera att Galileo senare (1632) drog slutsatsen att det är omöjligt att säga skillnaden mellan ett rörligt objekt och på grundval av denna initiala tröghet för tröghet. en stationär utan någon extern referens att jämföra den med. Denna iakttagelse blev slutligen grunden för Albert Einstein för att utveckla teorin om särskild relativitet.

Den första fysikern som helt brytde sig loss från den aristoteliska rörelsemodellen var Isaac Beeckman 1614.

Tröghetsbegrepp i Galileos skrifter skulle senare förfinas, modifieras och kodifieras av Isaac Newton som den första av hans rörelselagar (publicerades först i Newtons verk, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687):

Varje kropp uthärdar i sitt tillstånd av vila, eller med enhetlig rörelse i en rätt linje, såvida den inte är tvungen att ändra det tillståndet av krafter som är imponerade därpå.

Sedan den första publiceringen har Newtons lagar om rörelse (och genom att inkludera denna första lag) bildat grunden för den gren av fysiken som kallas klassisk mekanik.

Termen ”tröghet” introducerades först av Johannes Kepler i hans Epitome Astronomiae Copernicanae (publicerad i tre delar s från 1617–1621); innebörden av Keplers term (som han härledde från det latinska ordet för ”ledighet” eller ”lathet”) var inte helt densamma som dess moderna tolkning. Kepler definierade tröghet endast i termer av ett motstånd mot rörelse, återigen baserat på antagandet att vila var ett naturligt tillstånd som inte behövde förklaras. Det var inte förrän Galileos och Newtons senare arbete förenade vila och rörelse i en princip att termen ”tröghet” kunde tillämpas på dessa begrepp som det är idag .

Trots att konceptet definierades så elegant i sina rörelselagar, använde till och med Newton inte termen ”tröghet” för att hänvisa till sin första lag. Faktiskt såg Newton ursprungligen det fenomen han beskrev i sin första rörelselag orsakad av ”medfödda krafter” som är inneboende i materien, som motstod någon acceleration. Med tanke på detta perspektiv och låntagning från Kepler, tillskrev Newton termen ”tröghet” för att betyda ”den medfödda kraften som ett objekt för motstår förändringar i mot Jon”; således definierade Newton ”tröghet” för att betyda orsaken till fenomenet snarare än själva fenomenet. Newtons ursprungliga idéer om ”medfödd motståndskraft” var emellertid i slutändan problematiska av olika skäl, och därför tänker de flesta fysiker inte längre i dessa termer. Eftersom ingen alternativ mekanism har accepterats lätt, och det är nu allmänt accepterat att det finns kanske inte en som vi kan känna, termen ”tröghet” har kommit att betyda helt enkelt själva fenomenet snarare än någon inneboende mekanism. Så småningom har ”tröghet” i modern klassisk fysik blivit ett namn för samma fenomen beskrivs av Newtons första rörelselag och de två begreppen anses nu vara ekvivalenta.

RelativityEdit

Albert Einsteins teori om special relativitet, som föreslagits i hans 1905 papper med titeln ”On the Electrodynamics of Moving Bodies” byggdes på förståelsen av tröghetsreferensramar som utvecklats av Galileo och Newton. Medan denna revolutionära teori ändrade betydelsen av många newtonska begrepp som massa, energi och avstånd betydde Einst Ein ”s tröghetsbegrepp förblev oförändrad från Newtons ursprungliga betydelse. Detta resulterade dock i en begränsning som är inneboende i särskild relativitet: relativitetsprincipen kunde endast gälla för tröghetsreferensramar.För att ta itu med denna begränsning utvecklade Einstein sin allmänna relativitetsteori (”The Foundation of the General Theory of Relativity”, 1916), som gav en teori med icke-inertiella (accelererade) referensramar.