Законы классической механики и теория тяготения И. Ньютона

Первый закон Ньютона утверждает, что всякое тело в отсутствии действия на него сил или при взаимном уравновешивании последних находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. По существу, этот закон постулирует существование инерциальных систем отсчета и является следствием принципа относительности Галилея. Поэтому можно сказать, что законы механики Ньютона инвариантны (неизменны) относительно преобразований Галилея.

Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение тела пропорционально приложенной силе. Из этого следует, что скорость изменения скорости, или ускорение, зависит от величины прилагаемой к телу силы и его массы. Поэтому, например, под действием одинаковых сил тела с большой массой приобретают меньшее ускорение.

Третий закон Ньютона утверждает, что при взаимодействии двух объектов они оба испытывают действия сил, причем эти силы равны по величине и противоположны по направлению.

Рассмотренные нами три закона движения позволяют по известным начальному положению и скорости движения тела определить его положение и скорость в произвольный момент времени. На основании этого Лаплас сформулировал положение о предопределенности, или детерминированности, мировых процессов. Действительно, из законов Ньютона следует, что теоретически возможно рассчитать положение тел в любой момент времени, т. е. возможно точно предсказывать будущее. Основываясь на принципе детерминизма, можно сделать далеко идущие выводы. В частности, утверждать, что все, что может случиться в будущем, уже однозначно предопределено в прошлом. Ошибочность этого утверждения состоит в том, что движение элементарных частиц, т. е. объектов, из которых состоят все тела, не может быть описано законами классической динамики. Согласно современным, квантовомехани- ческим представлениям местонахождение элементарных частиц может быть установлено лишь с определенной степенью вероятности; точно рассчитать траекторию движения элементарных частиц принципиально невозможно.
Кроме этих трех законов Ньютон также сформулировал закон всемирного тяготения. Прежде чем сформулировать этот закон, Ньютон сначала доказал тождественность силы тяжести, действующей на Землю, с силой, определяющей вращение Луны вокруг Земли. Затем, обобщив эти результаты, Ньютон показал, что и все планеты притягиваются к Солнцу, а также друг к другу по одной и той же причине: между ними возникает сила, зависящая от массы тел и расстояния между ними. На основании этих фактов и был сделан вывод о том, что тяготение носит универсальный, или всемирный, характер. Согласно закону всемирного тяготения между любыми двумя телами возникает сила притяжения, пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Открытие трех законов динамики и закона всемирного тяготения имело большое мировоззренческое и практическое значение. Мировоззренческое знач'ение этих законов является следствием их универсальности. Данные законы универсальны в том смысле, что на их основе оказалось возможным дать единое объяснение множеству явлений, которые ранее казались никак не связанными между собой. Как уже говорилось, эти законы описывают движение все тел, независимо от того, где они расположены, — на Земле или в космосе. В частности, на основе законов Ньютона была создана космология — наука о происхождении, строении и эволюции Вселенной в целом.

Практическое значение этих законов состоит в том, что без знания этих законов была бы невозможна промышленная революция XVIII-XIX вв., которая привела к созданию множества разнообразных машин и механизмов. Например, без знания классической динамики невозможно определить траекторию движения тел или рассчитать их аэродинамические характеристики