História | História dynamiky 1/2 |
História dynamiky
Na začiatku neexistoval samostatný vedný odbor dynamika, vyvinul sa z
mechaniky. Mechanika patrí k najstarším fyzikálnym vedám, jej rozvoj súvisel
s rozvojom výrobných síl, dopravy a vojenstva. V stredoveku sa pod vplyvom
potrieb z oblasti stavebníctva najprv vyvinula v rámci mechaniky statika,
potom kinematika a nakoniec dynamika. Korene statiky a kinematika siahajú do
staroveku, dynamika je veda novoveká.
Zakladateľmi dynamiky ako samostatnej
vedy boli G.Galilei (1564 - 1642), v nej pokračoval
Ch. Huygens (1629 - 1695)
a dovŕšil ju I. Newton (1643 - 1727). Vrchol dosahuje dynamika v
tzv. analytickej mechanike. Stáva sa vzorom fyzikálnych vied na 250 rokov, až
na počiatku 20. storočia je už len priblížením obecnejšej
relativistickej a kvantovej mechaniky. Napriek tomu zostáva klasická mechanika
pre dnešok i pre budúcnosť základom techniky a fyziky vo všetkých
oblastiach, v ktorých sa zaoberáme pohybom makroskopických telies, ktoré sa
pohybujú s rýchlosťami menšími ako rýchlosť svetla.
Rozvoj dynamiky ovplyvnilo:
1. kritika a rozklad dovtedy neomylnej Aristotelovskej dynamiky v rovine filozofickej a
vytýčenie novej zásady fyzikálneho
bádania v období renesancie (napr. F. Bacon),
2. vznik experimentálnych metód (napr. G.Galilei) a uvedenie nových zásad
fyzikálneho bádania,
3. objavenie matematických metód opierajúcich sa o
pojem premennej veličiny (napr. Descartes).
Po tomto období nasledujú Newtonove
Principie (1687), ktorá predstavuje jednak podstatne prehĺbenú syntézu doterajšieho vývoja, jednak vytvára úplne nový
matematický aparát vhodný
na popis dynamických dejov - diferenciálny a integrálny počet.
Nasledovníci Newtona sa zaoberali dynamikou väčšinou len v jednom odbore, a to buď
matematicky, alebo experimentálne. Z nich spomeňme veľké
autority, ktoré riešili všeobecné problémy mechaniky, vrátane teórie
pohybu sústavy hmotných bodov a tuhého telesa a zároveň vytvorili veľké
syntetické diela (napr. Euler, Laplace a Gauss). Súčasne sa vyvíjali všetky ďalšie odbory mechaniky, najmä hydromechanika,
aeromechanika a tzv. molekulárna mechanika, čím sa rozumie náuka o pružnosti,
náuka o kapilárnych vlastnostiach kvapalín a kinetická teória plynov.
S vývojom
a problémami mechaniky súvisel tiež problém fyzikálnych
jednotiek a meranie fyzikálnych veličín: snahou celej klasickej fyziky bolo vždy
previesť meranie fyzikálnych veličín
na veličiny mechanické, čo bolo chápané ako absolútne meranie.
1. Kritika a rozklad Aristotelovskej
dynamiky
Francis Bacon
(1561-1629) bol súčasníkom Galileiho, vzdelaním
bol právnik
a filozof. Neobmedzil sa len na kritiku Aristotela, ale sa pokúsil
vytvoriť nový systém, novú metódu vedy, výsledkom ktorej bolo dielo Nové organon. V ňom hlásal, že cieľom vedy je obohatenie ľudského
života novými objavmi a silami. V ňom podrobne klasifikoval vedy,
vyzdvihol medzi
nimi vedy empirické a vypracoval pre ne novú, induktívnu metódu.
Bacon je pravom považovaný za prvého veľkého muža, ktorý dal vede nový smer a
pevne ju spojil s pokrokom priemyslu. Fyzici väčšinou Bacona mlčky prehliadajú,
lebo vraj neučinil žiadny rozhodujúci fyzikálny objav, neuvedomujúc si, že
nová metóda je niekedy viac ako ojedinelý nový fakt.
Francúzsko previedlo kritiku aristotelizmu z pozície racionalizmu (rozumu).
Jeho reprezentantom bol veľký filozof, matematik, ale i dobrodruh René Descartes
(1596-1650), ktorý chcel dôjsť k
poznaniu cestou dedukcie podľa vzoru matematiky. Podľa neho je pravdivé len to, k
čomu možno dospieť rozumom, v porovnaní s ním má empíria (skúsenosť) úlohu druhoradú. Svojimi názormi fyzike veľmi neprospel, lebo prehliadal experimentálne
metódy. Pre fyziku však bolo rozhodujúce, že tento veľký skeptik a zakladateľ
racionalizmu zistil rozdiely vo vtedajšej matematickej metóde. Podarilo sa mu po zavedení pojmu
premenných veličín vybudovať analytickú geometriu, ktorá umožňuje riešiť geometrické
problémy algebraicky. Tento prevrat v matematike viedol k dôležitým zmenám
i vo fyzike, najmä umožnil popísať dynamické procesy, čiže javy premenné v čase.
Je objaviteľom prvého základného zákona zachovania v mechanike. Pre pohyb, ktorý
patrí k základným prírodným javom, bolo treba formulovať základné zákony, a to v duchu jeho koncepcie premenných veličín,
lebo pre všetky deje v prírode je čas nezávislou premennou veličinou. Do čela
mechaniky preto postavil tri pohybové zákony, čo bolo neskôr vzorom i pre
Newtona.
Prvý z nich je praktický totožný s
Newtonovým neskoršie formulovaným zákonom zotrvačnosti, nasleduje zákon
zachovania hybnosti. Zaviedol pojem impulz sily, určil jeho vzťah k hybnosti a
formuloval sedem pravidiel pre zrážky telies, pripomínal však, že platí len pre
dokonale pružné telesá. Jeho učenie zohralo veľmi významnú úlohu v ranom štádiu
vývoja dynamiky. Nová protiaristotelovská filozofická koncepcia bola podstatne
posilnená prácami zakladateľov experimentálnych metód mechaniky a fyziky.