Люди с древности наблюдали, как движутся тела — падают камни, плывут облака, бегут животные. Но объяснить, почему движение происходит именно так, а не иначе, долго не удавалось. Ответ пришёл только в XVII веке, когда Исаак Ньютон сформулировал законы, которые описывают механическое движение.
Ньютон был не просто физиком. Он был человеком, для которого наука и вера были двумя сторонами одного дела — познания мира, созданного Всевышним. Он писал:
«Такое изящнейшее соединение Солнца, планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и по власти могущественного и премудрого существа.»
Изучая природу, Ньютон был убеждён: он раскрывает замысел Творца, воплощённый в стройных и неизменных законах. Эта вера давала ему силы для того огромного труда, который он совершил.
На могильной плите Ньютона в Вестминстерском аббатстве высечены слова, которые лучше любой биографии говорят о значении этого учёного:
Здесь покоится
Сэр Исаак Ньютон,
Который почти божественной силой своего ума
Впервые объяснил
С помощью своего математического метода
Движения и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Которых до того времени никто даже не подозревал.
Прилежный, проницательный и верный истолкователь
Природы, древностей и Священного Писания.
Он прославил в своём учении всемогущего Творца.
Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью.
Исаак Ньютон родился в 1642 году в Англии. Его путь в науке начался с изучения математики и оптики. Он первым показал, что белый свет — это смесь цветов, и объяснил, как возникает радуга. Но самым великим его достижением стало открытие законов механики и закона всемирного тяготения.
Он создал теорию, которая объяснила, почему планеты движутся вокруг Солнца, почему Луна не падает на Землю, почему на океанах бывают приливы и отливы. Все эти явления, казавшиеся разрозненными, оказались подчинены единым правилам.
Ньютон разработал метод, с помощью которого можно описывать движение языком математики. Этот метод определил путь, по которому пошла вся физика после него.
Долгое время считалось, что законы Ньютона — единственные фундаментальные законы природы. Учёные полагали, что всё разнообразие окружающего мира можно объяснить только движением частиц, из которых состоят тела. Эта картина была стройной и привлекательной, но со временем выяснилось, что она не охватывает всех явлений.
Когда наука приступила к изучению электричества и магнетизма, оказалось, что эти явления не подчиняются законам Ньютона в их привычном виде. Английский физик Джеймс Клерк Максвелл открыл законы, описывающие поведение электромагнитного поля, — новый тип законов, которые нельзя свести к механике.
Кроме того, сами законы Ньютона не абсолютны. Они дают точные предсказания для тел, размеры которых намного больше атомов и скорости которых значительно меньше скорости света. В этом и заключается их сила.
Механика, построенная на законах Ньютона, получила название классической.
Классическая механика отлично описывает движение автомобиля по дороге, полёт футбольного мяча, вращение колёс, движение планет. В повседневной жизни мы постоянно имеем дело с телами, которые подчиняются законам Ньютона, и для нас эти законы незаменимы.
Но есть области, где классическая механика уступает место более общим законам. Когда мы переходим к частицам размером с атом или меньше, начинают действовать иные правила. То же самое происходит, когда тело движется со скоростью, близкой к скорости света: в таких условиях проявляются свойства, о которых Ньютон даже не подозревал.
Однако огромное множество тел, которые нас окружают, движутся медленно по сравнению со светом и имеют привычные нам размеры. Для них законы Ньютона остаются точными и удобными. Именно поэтому человечество всегда будет пользоваться классической механикой для описания огромного круга явлений.