ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Глава I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ

Все известные нам материальные объекты: поля, элементарные частицы, атомы, молекулы, неживые и живые тела — движутся в самом общем смысле этого слова, т. е. изменяются вообще. Наиболее простой формой движения тел является их перемещение относительно друг друга. Любая другая форма движения, будучи связанной с каким-либо перемещением, не исчерпывается этим перемещением и является более сложной.

«Само собой разумеется, что изучение природы движения должно было исходить от... простейших форм его... И, действительно, мы видим, что в историческом развитии естествознания раньше всего разрабатывается теория простого перемещения, механика небесных тел и земных масс». Эта теория называется классической механикой. В ней рассматриваются движения макроскопических тел, т. е. тел, состоящих из большого количества атомов и молекул, причем допускается, что движения совершаются со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Итак, классическая механика — это теория достаточно медленных перемещений одних макроскопических тел относительно других.

Основными понятиями классической механики являются понятия о пространстве и времени, о силе и массе, об инерциальной системе отсчета. Основными законами являются закон инерции Галилея — Ньютона (первый закон Ньютона), уравнение движения относительно инерциальной системы отсчета (второй закон Ньютона), закон равенства действия и противодействия (третий закон Ньютона). Эти понятия и законы были сформулированы И. Ньютоном в его гениальном трактате «Математические начала натуральной философии» (1687 г.).

С точки зрения современного состояния науки взаимодействие тел осуществляется посредством полей и передается с конечной скоростью — со скоростью света; совокупность тел и полей представляет собой единую материальную систему. Под влиянием взаимодействия тела могут изменять свое расположение относительно друг друга, т. е. перемещаться в пространстве. Вместе с тем изменение относительного расположения обладает длительностью, т. е. перемещение происходит не только в пространстве, но и во времени. Однако пространство и время не являются объектами, подобными телам, полям и т. д. Пространство и время представляют собой общие формы существования всех материальных объектов. Энгельс подчеркивал, что «...обе эти формы существования материи без материи суть ничто, пустые представления, абстракции, существующие только в нашей голове». Создание общей теории относительности подтвердило правильность такого представления о пространстве и времени. По мнению Эйнштейна, основателя общей теории относительности, если бы исчезла материя, то исчезли бы и пространство и время.

Классическая механика изучает такие перемещения тел в пространстве и времени, при которых процесс передачи взаимодействия тел можно считать практически мгновенным; тем самым процессы, протекающие в самих полях, мы можем не рассматривать. Несмотря на это ограничение, область применимости классической механики очень велика (скорости тел должны быть малыми по сравнению со скоростью света). Отметим также, что большое количество понятий и аналитических приемов классической механики с успехом используется в других разделах теоретической физики.