Klassik mexanika tarixi

Klassik mexanikaning kashshoflari

Antik davrda

Aristotelning harakat qonunlari. Fizikada u jismlar oʻz ogʻirligiga mutanosib va ular botgan suyuqlikning zichligiga teskari proportsional tezlikda tushishini aytadi. Bu havoda yoki suvda harakatlanadigan Yerning tortishish maydonidagi ob’ektlar uchun toʻgʻri taxmindir^[1].

Qadimgi yunon faylasuflari, xususan Aristotel, mavhum tamoyillar tabiatni boshqaradigan birinchilardan boʻlgan. Aristotel "Osmonda" asarida yer jismlari oʻzining „tabiiy joyi“ga koʻtariladi yoki tushadi, deb taʼkidlagan va jismning tushish tezligi uning ogʻirligiga proportsional va suyuqlik zichligiga teskari proportsional ekanligini qonun sifatida toʻgʻri taxmin qilgan. Aristotel mantiq va mushohadaga ishonar edi, lekin Frensis Bekon birinchi marta tabiatning gʻazabi deb atagan ilmiy tajriba usulini ishlab chiqishidan oldin oʻn sakkiz yuz yildan koʻproq vaqt oʻtishi kerak edi^[2].

Aristotel „tabiiy harakat“ va „majburiy harakat“ oʻrtasidagi farqni koʻrdi va u „boʻshliq“, yaʼni vakuumda tinch holatda boʻlgan jism tinch holatda qoladi va harakatdagi jism bir xil harakatga ega boʻlishda davom etadi, deb ishongan^[3] ^[4]. Shu tariqa Aristotel birinchi boʻlib inersiya qonuniga oʻxshash narsaga yaqinlashdi. Biroq, u vakuumning imkonsiz boʻlishiga ishondi, chunki atrofdagi havo uni darhol toʻldirish uchun shoshiladi. U, shuningdek, qoʻllaniladigan kuchlar olib tashlangandan soʻng, obyekt gʻayritabiiy yoʻnalishda harakat qilishni toʻxtatadi, deb ishongan. Keyinchalik Aristotelchilar nima uchun oʻq kamondan chiqib ketganidan keyin havoda uchishda davom etishini batafsil tushuntirishni ishlab chiqdilar va oʻq oʻz taʼsirida vakuum hosil qiladi va unga havo kirib, uni orqadan itarib yuboradi. Aristotelning eʼtiqodlariga Platonning osmonning aylana bir xildagi harakatlarini mukammallashtirish haqidagi taʼlimoti taʼsir koʻrsatdi. Natijada, u oʻzgaruvchan elementlarning yer yuzidagi dunyosidan farqli oʻlaroq, odamlar paydo boʻlib, oʻtib ketadigan osmonning harakatlari mutlaqo mukammal boʻlgan tabiiy tartibni oʻylab topdi.

Qadimgi yunonlarga borib taqaladigan yana bir anʼana mavjud boʻlib, u yerda matematika tinchlikdagi yoki harakatdagi jismlarni tahlil qilish uchun ishlatiladi, bu baʼzi Pifagorchilarning ishidayoq topilgan boʻlishi mumkin. Ushbu anʼananing boshqa misollariga Evklid (Muvozanatda), Arximed (Samolyotlar muvozanati toʻgʻrisida, Suzuvchi jismlar haqida) va Qahramon (Mechanica) kiradi. Keyinchalik Islom va Vizantiya olimlari bu asarlar asosida qurdilar va ular oxir-oqibat 12-asrda va Uygʻonish davrida qayta tiklandi yoki Gʻarbga taqdim etildi.

Oʻrta asrda

Fors islom polimati Ibn Sino oʻzining harakat nazariyasini "Shifo kitobi" da (1020) nashr etgan. Uning soʻzlariga koʻra, raketaga otuvchi tomonidan turtki beriladi va uni yoʻqotish uchun havo qarshiligi kabi tashqi kuchlar kerak boʻlgan doimiy deb hisobladi ^[5] ^[6] ^[7]. Ibn Sino „kuch“ va „mayl“ („mayl“ deb ataladi) oʻrtasidagi farqni koʻrsatib, jism oʻzining tabiiy harakatiga qarama-qarshi boʻlganida mayl oladi, deb taʼkidlagan. Demak, u harakatning davom etishi predmetga oʻtgan maylga bogʻliq boʻlib, mayl sarflanmaguncha bu narsa harakatda boʻladi, degan xulosaga keldi. Shuningdek, u vakuumdagi snaryadga harakat qilinmaguncha toʻxtab qolmasligini taʼkidladi. Harakat haqidagi bu tushuncha Nyutonning birinchi harakat qonuni — inersiyaga mos keladi. Harakatdagi jismga tashqi kuch taʼsir qilmasa, harakatda qolishini bildiradi^[8]. Aristotelchilarning fikriga zid boʻlgan bu gʻoya keyinchalik Ibn Sinoning "Shifo kitobi " taʼsirida boʻlgan Jon Buridan tomonidan „turtki“ deb taʼriflangan^[9].

12-asrda Hibatulloh Abul-Barakat al-Bagʻdodiy Avitsennaning snaryadlar harakati haqidagi nazariyasini qabul qildi va oʻzgartirdi. Abul-Barakot oʻzining "Kitob al-moʻtabar" asarida harakatlanuvchi harakatlanuvchiga zoʻravon mayl (mayl qasri) berishini va harakatlanuvchi jism harakatlanuvchidan uzoqlashgani sari bu mayl pasayib borishini taʼkidlagan^[10]. Shlomo Pinesning fikriga koʻra, al-Bagʻdodiyning harakat nazariyasi „ Aristotelning asosiy dinamik qonunining eng qadimgi inkori [yaʼni, doimiy kuch bir tekis harakatni keltirib chiqaradi] va [shuning uchun] asosiy harakatni noaniq tarzda kutishdir. Klassik mexanika qonuni [yaʼni, uzluksiz qoʻllaniladigan kuch tezlanishni keltirib chiqaradi.

14-asrda fransuz ruhoniysi Jan Buridan Ibn Sinoning mumkin boʻlgan taʼsiri bilan impuls nazariyasini ishlab chiqdi^[9]. Xalbershtadt episkopi Albert nazariyani yanada rivojlantirdi.

Klassik mexanikaning shakllanishi

Mexanikalar jadvali, 1728 yilgi siklopediyadan

Galileo Galileyning teleskopni yaratishi va uning kuzatishlari osmon mukammal, oʻzgarmas substansiyadan yaratilgan degan fikrni yanada shubha ostiga qoʻydi. Kopernikning geliosentrik gipotezasini qabul qilgan Galiley Yerni boshqa sayyoralar bilan bir xil deb hisobladi. Mashhur Piza minorasi tajribasining haqiqati bahsli boʻlsa-da, u qiya tekislikda toʻplarni aylantirib, miqdoriy tajribalar oʻtkazdi; uning tezlashtirilgan harakatning toʻgʻri nazariyasi tajribalar natijalaridan olingan boʻlsa kerak^[11]. Galiley shuningdek, vertikal ravishda tushirilgan jism gorizontal proyeksiyalangan jism bilan bir vaqtda yerga urilishini aniqladi, shuning uchun Yer bir tekis aylanayotganda ham tortishish taʼsirida yerga tushadigan jismlar boʻladi. Eng muhimi shundaki, u bir tekis harakatni dam olishdan ajratib boʻlmaydi va shuning uchun nisbiylik nazariyasining asosini tashkil qiladi. Kopernik astronomiyasini qabul qilishdan tashqari, Galileyning 17-asrda Italiyadan tashqarida fanga bevosita taʼsiri unchalik katta boʻlmagan. Uning Italiyada va xorijda oʻqimishli oddiy odamlarga taʼsiri sezilarli boʻlsa-da, universitet professorlari orasida, oʻz shogirdlari boʻlgan bir nechtasini hisobga olmaganda, unchalik ahamiyatsiz edi^[12] ^[13].

Galiley va Nyuton davrida Kristian Gyuygens Gʻarbiy Yevropadagi eng yirik matematik va fizik boʻlgan. U elastik toʻqnashuvlar uchun saqlanish qonunini ishlab chiqdi, markazga tortish kuchining birinchi teoremalarini yaratdi va tebranuvchi tizimlarning dinamik nazariyasini ishlab chiqdi. Shuningdek, u teleskopni yaxshilagan, Saturnning yoʻldoshi Titanni kashf etgan va mayatnikli soatni ixtiro qilgan^[14] ^[15]. Uning Traite de la Lumiere jurnalida nashr etilgan yorugʻlikning toʻlqin nazariyasi keyinchalik Fresnel tomonidan Gyuygens-Fresnel prinsipi shaklida qabul qilindi^[16].

Ser Isaak Nyuton birinchi boʻlib harakatning uchta qonunini (inersiya qonuni, uning yuqorida aytib oʻtilgan ikkinchi qonuni hamda harakat va reaksiya qonuni) birlashtirib, bu qonunlar yer va osmon jismlarini boshqarishini isbotladi. Nyuton va uning koʻpgina zamondoshlari klassik mexanika barcha mavjudotlarni, shu jumladan (geometrik optika shaklida) yorugʻlikni tushuntira olishiga umid qilishgan. Nyutonning Nyuton halqalari haqidagi tushuntirishi toʻlqin tamoyillaridan qochdi va yorugʻlik zarralari shisha tomonidan oʻzgargan yoki qoʻzgʻatilgan va rezonanslashgan deb taxmin qildi.

Nyuton klassik mexanikada matematik hisob-kitoblarni bajarish uchun zarur boʻlgan hisob-kitoblarni ham ishlab chiqdi. Biroq, Nyutondan mustaqil ravishda, hozirgi kungacha qoʻllaniladigan hosila va integral yozuvlari bilan hisob-kitoblarni ishlab chiqqan Gotfrid Leybnits edi. Klassik mexanika vaqt hosilalari uchun Nyutonning nuqta belgilarini saqlab qoladi.

Leonhard Eyler Nyutonning harakat qonunlarini zarrachalardan qattiq jismlarga ikkita qoʻshimcha qonun bilan kengaytirdi. Kuchlar ostida qattiq materiallar bilan ishlash miqdoriy aniqlanishi mumkin boʻlgan deformatsiyalarga olib keladi. Bu gʻoya Eyler (1727) tomonidan ifodalangan va 1782 yilda Giordano Riccati baʼzi materiallarning elastikligini aniqlashga kirishgan, keyin esa Tomas Yang . Simeon Poisson oʻrganishni Puasson nisbati bilan uchinchi oʻlchovga kengaytirdi. Gabriel Lame tuzilmalarning barqarorligini taʼminlash boʻyicha tadqiqotga asoslanib, Lame parametrlarini kiritdi^[17]. Ushbu koeffitsientlar chiziqli elastiklik nazariyasini yaratdi va doimiy mexanika sohasini boshladi.

Nyutondan soʻng, qayta formulalar tobora koʻproq muammolarni hal qilishga imkon berdi. Birinchisi 1788 yilda italyan — fransuz matematiki Jozef Lui Lagranj tomonidan qurilgan. Lagranj mexanikasida yechim eng kam harakat yoʻlidan foydalanadi va oʻzgarishlar hisobiga amal qiladi. Uilyam Rouen Gamilton 1833 yilda Lagranj mexanikasini qayta ishlab chiqdi. Gamilton mexanikasining afzalligi shundaki, uning ramkasi asosiy printsiplarni chuqurroq koʻrib chiqishga imkon berdi. Gamilton mexanikasining koʻp qismini kvant mexanikasida koʻrish mumkin, ammo atamalarning aniq maʼnolari kvant effektlari tufayli farqlanadi.

Klassik mexanika klassik elektrodinamika va termodinamika kabi boshqa " klassik fizika " nazariyalari bilan koʻp jihatdan mos boʻlsa-da, 19-asr oxirida baʼzi qiyinchiliklarni faqat zamonaviy fizika hal qilishi mumkin edi. Klassik termodinamika bilan birlashganda, klassik mexanika Gibbs paradoksiga olib keladi, bunda entropiya aniq belgilangan miqdor emas. Tajribalar atom darajasiga yetganda, klassik mexanika atomlarning energiya darajalari va oʻlchamlari kabi asosiy narsalarni hatto taxminan tushuntira olmadi. Ushbu muammolarni hal qilish boʻyicha harakatlar kvant mexanikasining rivojlanishiga olib keldi. Xuddi shunday, tezlik oʻzgarishi ostida klassik elektromagnetizm va klassik mexanikaning turli xil xatti-harakatlari nisbiylik nazariyasiga olib keldi.

Zamonaviy davrdagi klassik mexanika

20-asrning oxiriga kelib, fizikada klassik mexanika mustaqil nazariya emas edi. Klassik elektromagnetizm bilan bir qatorda, relativistik kvant mexanikasi yoki kvant maydon nazariyasiga singib ketgan. U massiv zarralar uchun relativistik boʻlmagan, kvant mexanik chegarasini belgilaydi.

Klassik mexanika matematiklar uchun ham ilhom manbai boʻlgan. Klassik mexanikada faza fazosi tabiiy tavsifni simplektik manifold (koʻpchilik jismoniy qiziqishda kotangens toʻplami) va Gamilton mexanikasining global muammolarini oʻrganish sifatida koʻrib chiqilishi mumkin boʻlgan simplektik topologiya sifatida qabul qilishini anglash, 1980-yillardan beri matematika tadqiqotining unumdor sohasi boʻlgan.

Shuningdek qarang

Mexanika
Klassik mexanikaning xronologiyasi

Manbalar

↑ Rovelli, Carlo (2015). "Aristotle's Physics: A Physicist's Look". Journal of the American Philosophical Association 1 (1): 23–40. doi:10.1017/apa.2014.11.
↑ Peter Pesic (March 1999). "Wrestling with Proteus: Francis Bacon and the "Torture" of Nature". Isis (The University of Chicago Press on behalf of The History of Science Society) 90 (1): 81–94. doi:10.1086/384242. https://archive.org/details/sim_isis_1999-03_90_1/page/81.
↑ Aristotle: On the Heavens (de Caelo) book 13, section 295a
↑ Aristotle:Physics Book 4 On motion in a void
↑ Espinoza, Fernando (2005). "An analysis of the historical development of ideas about motion and its implications for teaching". Physics Education 40 (2): 141. doi:10.1088/0031-9120/40/2/002.
↑ Seyyed Hossein Nasr & Mehdi Amin Razavi. The Islamic intellectual tradition in Persia. Routledge, 1996 — 72-bet. ISBN 978-0-7007-0314-2.
↑ Aydin Sayili (1987). "Ibn Sīnā and Buridan on the Motion of the Projectile". Annals of the New York Academy of Sciences 500 (1): 477–482. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb37219.x.
↑ Espinoza, Fernando. „An Analysis of the Historical Development of Ideas About Motion and its Implications for Teaching“. Physics Education. Vol. 40(2).
↑ ^9,0 ^9,1 Sayili, Aydin. „Ibn Sina and Buridan on the Motion the Projectile“. Annals of the New York Academy of Sciences vol. 500(1). p.477-482.
↑ Gutman, Oliver. Pseudo-Avicenna, Liber Celi Et Mundi: A Critical Edition. Brill Publishers, 2003 — 193-bet. ISBN 90-04-13228-7.
↑ Palmieri, Paolo (2003-06-01). "Mental models in Galileo's early mathematization of nature" (en). Studies in History and Philosophy of Science Part A 34 (2): 229–264. doi:10.1016/S0039-3681(03)00025-6. ISSN 0039-3681. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039368103000256.
↑ “Galilei, Galileo." Complete Dictionary of Scientific Biography. Retrieved April 06, 2021 from Encyclopedia.com: https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/galilei-galileo
↑ Blåsjö, Viktor (2021-02-12). "Galileo, Ignoramus: Mathematics versus Philosophy in the Scientific Revolution". arXiv:2102.06595 [math.HO].
↑ Cohen, H. Floris (1991). Yoder, Joella G.. ed. "How Christiaan Huygens Mathematized Nature". The British Journal for the History of Science 24 (1): 79–84. doi:10.1017/S0007087400028466. ISSN 0007-0874. https://research.utwente.nl/en/publications/how-christiaan-huygens-mathematized-nature(b5f84142-a700-4797-9768-271f55f52c84).html.
↑ „Christiaan Huygens - Biography“ (en). Maths History. Qaraldi: 2021-yil 6-aprel.
↑ Dijksterhuis, Fokko Jan. Lenses and Waves: Christiaan Huygens and the Mathematical Science of Optics in the Seventeenth Century, Archimedes (en). Springer Netherlands, 2004. ISBN 978-1-4020-2697-3.
↑ Gabriel Lamé (1852) Leçons sur la théorie mathématique de l'élasticité des corps solides (Bachelier)

Adabiyotlar

Truesdell, C.. Essays in the History of Mechanics. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1968. ISBN 9783642866470.
Maddox, René Dugas ; foreword by Louis de Broglie ; translated into English by J.R.. A history of mechanics, Dover, New York: Dover Publications, 1988. ISBN 0-486-65632-2.
; Caparrini, Sandro; Fraser, CraigThe Oxford handbook of the history of physics, First, Oxford: Oxford University Press, 2013 — 358–405-bet. ISBN 9780199696253.

[Rovelli2015-1] Rovelli, Carlo (2015). "Aristotle's Physics: A Physicist's Look". Journal of the American Philosophical Association 1 (1): 23–40. doi:10.1017/apa.2014.11.

[2] Peter Pesic (March 1999). "Wrestling with Proteus: Francis Bacon and the "Torture" of Nature". Isis (The University of Chicago Press on behalf of The History of Science Society) 90 (1): 81–94. doi:10.1086/384242. https://archive.org/details/sim_isis_1999-03_90_1/page/81.

[3] Aristotle: On the Heavens (de Caelo) book 13, section 295a

[4] Aristotle:Physics Book 4 On motion in a void

[Espinoza-5] Espinoza, Fernando (2005). "An analysis of the historical development of ideas about motion and its implications for teaching". Physics Education 40 (2): 141. doi:10.1088/0031-9120/40/2/002.

[Nasr-6] Seyyed Hossein Nasr & Mehdi Amin Razavi. The Islamic intellectual tradition in Persia. Routledge, 1996 — 72-bet. ISBN 978-0-7007-0314-2.

[Sayili-7] Aydin Sayili (1987). "Ibn Sīnā and Buridan on the Motion of the Projectile". Annals of the New York Academy of Sciences 500 (1): 477–482. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb37219.x.

[8] Espinoza, Fernando. „An Analysis of the Historical Development of Ideas About Motion and its Implications for Teaching“. Physics Education. Vol. 40(2).

[ibn_sina_and_buridan-9] 9,0 ^9,1 Sayili, Aydin. „Ibn Sina and Buridan on the Motion the Projectile“. Annals of the New York Academy of Sciences vol. 500(1). p.477-482.

[Gutman-10] Gutman, Oliver. Pseudo-Avicenna, Liber Celi Et Mundi: A Critical Edition. Brill Publishers, 2003 — 193-bet. ISBN 90-04-13228-7.

[11] Palmieri, Paolo (2003-06-01). "Mental models in Galileo's early mathematization of nature" (en). Studies in History and Philosophy of Science Part A 34 (2): 229–264. doi:10.1016/S0039-3681(03)00025-6. ISSN 0039-3681. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039368103000256.

[12] “Galilei, Galileo." Complete Dictionary of Scientific Biography. Retrieved April 06, 2021 from Encyclopedia.com: https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/galilei-galileo

[13] Blåsjö, Viktor (2021-02-12). "Galileo, Ignoramus: Mathematics versus Philosophy in the Scientific Revolution". arXiv:2102.06595 [math.HO].

[14] Cohen, H. Floris (1991). Yoder, Joella G.. ed. "How Christiaan Huygens Mathematized Nature". The British Journal for the History of Science 24 (1): 79–84. doi:10.1017/S0007087400028466. ISSN 0007-0874. https://research.utwente.nl/en/publications/how-christiaan-huygens-mathematized-nature(b5f84142-a700-4797-9768-271f55f52c84).html.

[15] „Christiaan Huygens - Biography“ (en). Maths History. Qaraldi: 2021-yil 6-aprel.

[16] Dijksterhuis, Fokko Jan. Lenses and Waves: Christiaan Huygens and the Mathematical Science of Optics in the Seventeenth Century, Archimedes (en). Springer Netherlands, 2004. ISBN 978-1-4020-2697-3.

[17] Gabriel Lamé (1852) Leçons sur la théorie mathématique de l'élasticité des corps solides (Bachelier)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]