자극 이론

Theory of impetus
1582년 발터 헤르만 라이프의 포목판 [de]

자극[1] 이론은 아리스토텔레스 역학에서 중력에 대한 발사체 운동을 설명하기 위해 처음 제시된 보조 또는 부차 이론이었다.6세기 [2][3]존 필로포누스에 의해 소개되었고, [4]12세기 말 누르 앗딘 알 비트루지에 의해 정교해졌다.이 이론은 나중에 장 부리단에 의해 14세기에 확립되기 전에 11세기에 아비센나와 12세기에 히바트 알라 아부-바라카트 알-바그다디에 의해 수정되었다.그것은 고전 역학의 관성, 운동량, 가속도의 개념에 대한 지적 선구자이다.

아리스토텔레스 이론

주요 기사:아리스토텔레스 물리학

아리스토텔레스 물리학은 그리스 철학자 아리스토텔레스 (기원전 384–322)의 작품에서 묘사된 자연과학의 한 형태이다.그의 작품 물리학에서, 아리스토텔레스는 모든 움직임, 양적 변화, 질적 변화, 그리고 실질적인 변화를 포함하여, 모든 자연체를 지배하는, 살아있는 것과 무생물인, 천체와 육체를 지배하는 일반적인 변화의 원리를 확립하고자 했습니다.

아리스토텔레스는 두 가지 종류의 운동을 묘사한다: 물리학 (254b10)에서 "폭력적" 또는 "비자연적 운동"과 "천국 위 (300a20)에서 "낙하물체의"와 같은 "자연적 운동"이다.격렬한 움직임에서는, 작용자가 그것을 일으키는 것을 멈추자마자, 움직임 또한 멈춘다: 다시 말해, 아리스토텔레스는 마찰을 다루지 않기 때문에 물체의 자연 상태는 정지된다.

필로포난 이론

6세기에, John Philoponus는 "운동의 지속은 힘의 계속적인 작용에 달려있다"는 아리스토텔레스의 이론을 부분적으로 받아들였지만, 던져진 몸이 초기 운동을 생산하는 에이전트에서 강제적인 움직임을 위한 원동력이나 성향을 얻고 이 힘이 s의 지속을 보장한다는 그의 생각을 포함시키기 위해 그것을 수정했습니다.우치 모션그러나 그는 이 감동적인 미덕은 일시적인 것이라고 주장했다. 즉, 그것은 자기 확장적인 성향이었고, 따라서 생성된 폭력적인 움직임은 자연 [5]운동으로 다시 바뀌면서 끝이 났다.

아랍어 이론

주요 기사:중세 이슬람 세계의 물리학

11세기에 아비케나(이브나)는 치유책에서 필로포누스의 이론을 논했고, 물리학 IV.14에서 그는 다음과 같이 [6]말한다.

우리가 독립적으로 (발사체 운동의) 문제를 검증할 때, 가장 올바른 원칙은 움직이는 물체가 움직이는 사람으로부터 기울기를 얻는다고 생각하는 사람들의 원칙이라는 것을 알게 된다.

이븐 스나는 투척자에 의해 발사체에 자극이 주어진다는 것에 동의했지만, 진공 상태에서도 일시적인 미덕이라고 믿었던 필로포누스와 달리, 그는 그것을 [7][8][9]소멸시키기 위해 공기 저항과 같은 외부 힘이 필요한 지속적이라 보았다.이븐 시나는 '힘'과 '경사'(mayl이라고 함)를 구별했고, 물체가 자연의 움직임과 반대일 때 그 물체가 힘을 얻는다고 주장했다.따라서, 그는 운동의 지속은 물체에 전달되는 기울기에 기인하며, 그 물체는 5월이 다 될 때까지 움직일 것이라고 결론지었다.그는 또한 진공에 있는 발사체는 작용하지 않으면 멈추지 않을 것이라고 주장했는데, 이것은 뉴턴의 [10]관성 개념과 일치한다.이 생각은 나중에 이븐 시나의 [11][12]영향을 받았을지도 모르는 장 부리단(Jean Buridan)에 의해 "임페투스"로 묘사되었다.

12세기에 히바트 알라 아부엘 바라카트 알-바그다디는 필로포누스의 자극 이론을 채택했다.그의 키타브 알-무타바르에서 아부엘-바라카트는 이동자가 이동자에 폭력적인 성향(마일 카스트리)을 부여하고 이동 물체가 [13]이동자와 거리를 둘수록 이것이 감소한다고 말했다.필로포누스처럼, 그리고 이븐 시나와는 다르게, 알-바그다디는 마일이 스스로 [14]멸종한다고 믿었다.

활을 [14]쏘는 것이 아니라 낙하하는 물체 자체가 메일을 제공하기 때문에 낙하하는 물체의 가속도에 대한 설명도 제시했다.Shlomo Pines에 따르면, 알-바그다디의 이론은

아리스토텔레스의 기본 역학 법칙의 가장 오래된 부정[즉, 일정한 힘이 균일한 운동을 발생시킨다는 것], [그리고 따라서] 고전 역학의 기본 법칙의 막연한 형태의 예상[즉, 적용된 힘이 지속적으로 [14]가속을 발생한다는 것]이다.

작센의 장 부리단과 알베르트는 나중에 아부엘 바라카트를 언급하면서 [13]낙하하는 물체의 가속은 증가하는 추진력의 결과라고 설명한다.

부리단주의 추진력

14세기에, 장 부리단은 추진력의 개념을 가정했고, 그는 그것을 추진력이라고 불렀다.

이동자가 물체를 움직이게 할 때, 그는 어떤 추진력, 즉 이동자가 출발하는 방향으로 이동하도록 하는 특정한 힘을 그 물체에 주입합니다. 위, 아래, 옆, 또는 원을 그리며 이동자가 출발하는 방향으로 이동하도록 하는 힘입니다.이식된 자극은 속도와 같은 비율로 증가한다.돌을 던지는 사람이 돌의 움직임을 멈춘 후에 돌이 움직이는 것은 이 추진력 때문이다.그러나 공기의 저항(그리고 돌의 중력 때문이기도 하다)으로 인해 공기는 자극에 의해 일어나는 운동과 반대 방향으로 움직이기 때문에, 후자는 항상 약해질 것이다.따라서 돌의 움직임은 점차 느려지고, 마침내 추진력이 감소하거나 파괴되어 돌의 중력이 우세하여 돌을 자연 위치로 이동시킨다.내 생각에는 다른 설명은 거짓으로 판명되고 모든 현상은 [15]이 설명과 일치하기 때문에 이 설명을 받아들일 수 있다.

부리단은 그의 이론에 수학적 가치를 부여한다: 자극 = 무게 x 속도

부리단의 제자 도미니쿠스 데 클라바시오는 1357년 데 카엘로에서 다음과 같이 썼다.

"무언가가 폭력에 의해 돌을 움직일 때, 그 돌에 실제적인 힘을 가할 뿐만 아니라, 그 돌에 어떤 자극을 줍니다.이와 같이 중력은 운동 그 자체를 움직이는 물체에 줄 뿐만 아니라 운동력과 자극을 준다.

부리단의 입장은 움직이는 물체는 공기의 저항과 그 [16]추진력에 반하는 몸의 무게에 의해서만 구속된다는 것이었다.Buridan은 또한 자극이 속도에 비례한다고 주장했습니다. 따라서, 자극에 대한 그의 초기 생각은 많은 면에서 현대 운동 개념과 비슷했습니다.부리단은 그의 이론을 아리스토텔레스의 기본 철학을 수정한 것으로 보고, 움직이는 물체와 정지해 있는 물체 사이에 여전히 근본적인 차이가 있다는 믿음을 포함하여 많은 다른 주변적 관점을 견지했습니다.부리단은 또한 자극이 직선적일 뿐만 아니라 본질적으로 원형일 수 있으며, 물체(천체 등)가 원을 그리며 움직이게 할 수 있다고 주장했다.

부리단은 아리스토텔레스의 움직이지 않는 사람이나 플라톤의 영혼은 성경에 없다고 지적하고, 그래서 그는 원래 추진된 후에 오랫동안 회전하는 물레방아 형태의 회전운동에 적용되는 지구의 예를 확장함으로써 천체의 영원한 회전에 자극 이론을 적용했다.lling 손은 그 [17]안에 가해진 자극에 의해 움직인다.그는 천체의 추진력에 대해 다음과 같이 썼다.

"하느님은 세상을 창조하셨을 때 천상의 모든 오물을 그분의 뜻대로 움직이셨습니다. 그리고 그것들을 움직이는데 있어서 깊은 인상을 주셨습니다. 더 이상 그것들을 움직일 필요 없이 그들을 움직였습니다.그리고 그가 천체에 감명시킨 그 충동들은 그 후에도 줄어들거나 부패하지 않았습니다. 왜냐하면 천체의 다른 움직임들에 대한 기울기가 없었기 때문입니다.그 [18]자극에 대해 부패하거나 억압적인 저항도 없었습니다."

그러나 반대방향으로 이동하려는 반대편 성향이나 외부 저항에 의한 저항 가능성을 무시함으로써, 그는 그 자극이 어떠한 저항에 의해서도 부패하지 않았다고 결론지었다.부리단은 또한 아베로즈와 아퀴나스에 의해 배치된 관성과 같이 구체 자체 내에서 휴식을 취하려는 경향의 형태로 운동에 대한 어떠한 내재적인 저항도 무시했다.그렇지 않으면 그 저항이 그들의 자극을 파괴할 것이기 때문에, 반 듀헤미아 과학사학자 Annalie Maier는 파리의 자극 동역학자들이 모든 신체에 내재된 정적인 경향이나 관성에 대한 믿음 때문에 결론을 내릴 수 밖에 없었다고 주장했다.

이것은 왜 자극의 원동력이 무한한 속도로 구체들을 이동시키지 않는지에 대한 의문을 제기했다.한 가지 임펄스 역학 대답은 무한대의 [19]속도보다는 균일한 운동을 만들어내는 이차적인 종류의 원동력이었던 것 같다. 즉, 지속적으로 증가하는 임펄스를 만들어 내는 일차적인 힘처럼 균일하게 가속되는 운동을 만들어 내는 것이 아니다.그러나, 무생물 고유의 기계적 힘에 의해 하늘이 움직이는 천국과 세계에 대한 그의 논문에서, 부리단의 제자 오레스메는 이 문제에 대한 대안적인 토미스트 관성 반응을 제시했습니다.그의 반응은 천체에 내재된 운동에 대한 저항을 가정하는 것이었지만, 그것은 단지 운동 자체라기보다는 자연 속도를 초과하는 가속에 대한 저항일 뿐이었고, 따라서 그들의 자연 [20]속도를 보존하려는 경향이었다.

부리단의 사상은 그의 제자 작센의 알베르 (1316–1390), 존 칸티우스와 같은 폴란드의 작가들, 그리고 옥스퍼드 계산기들에 의해 이어졌다.차례로 그들의 작업은 니콜 오레스메에 의해 정교하게 설명되었는데, 니콜 오레스메는 그래프의 형태로 운동의 법칙을 보여주는 관행을 개척했다.

터널 실험과 진동 운동

부리단 자극 이론은 과학 역사에서 가장 중요한 사고 실험 중 하나인 '터널 실험'을 발전시켰다.이 실험은 진동과 진자 운동을 동적 분석과 운동 과학에 처음으로 통합했다.그것은 또한 고전 역학의 중요한 원리 중 하나를 확립했다.진자는 17세기 역학의 발전에 결정적으로 중요했다.터널 실험은 또한 갈릴레이, 후이게니아, 라이프니치아 역학의 보다 일반적으로 중요한 자명한 원리, 즉 물체가 떨어진 곳과 같은 높이, 즉 중력 위치 에너지의 원리를 발생시켰다.갈릴레오 갈릴레이가 그의 1632년 다이어로그에서 그의 역학의 기본 원리를 표현했듯이:

무거운 낙하체는 같은 [21]높이로 되돌리기에 충분한 추진력을 얻는다.

이 상상 속의 실험은 지구의 중심을 관통하고 반대편에서 나오는 터널 아래로 떨어지는 대포알이 중심을 지나 반대쪽 표면에서 그것이 처음 떨어졌을 때와 같은 높이로 상승할 것이라고 예측했고, 그것이 지속적으로 낙하할 때 축적된 중력에 의해 위쪽으로 몰렸습니다.이 추진력은 현재 반대되는 중력이 이전에 생성하기 위해 필요했던 것과 같은 거리에서 모든 것을 파괴하기 위해 중심을 지나 같은 높이로 상승하는 격렬한 운동을 필요로 한다.이 회전 지점에서 볼은 다시 하강하여 원칙적으로 중심 주변의 마주보는 두 표면 사이에서 무한히 앞뒤로 진동합니다.터널 실험은 특히 A-B 임펄스 [22]역학의 관점에서 진동 운동의 첫 번째 동적 모델을 제공했습니다.

그리고 나서 이 사고 실험은 실제 세계 진동 운동, 즉 진자의 역동적인 설명에 적용되었다.대포알의 진동 운동은 지구를 중심으로 한 고정 별들의 금고에 매달려 있는 엄청나게 긴 끈의 끝에 부착되어 있다고 상상함으로써 진자 밥의 움직임과 비교되었다.먼 지구를 지나는 비교적 짧은 호는 사실상 터널을 따라 직진하는 것이었다.실제 세계 펜듈라는 단지 이 '터널 진자'의 마이크로 버전으로 생각되었지만, 진동하는 중간점이 터널의 중심에 동적으로 동화되면서 터널에 해당하는 호 모양으로 지구 표면에서 훨씬 더 짧은 코드와 밥이 진동하는 것으로 생각되었다.

이러한 '측면 사고'를 통해, 중력 자유 낙하 사례로 간주된 수평 운동이 반복적인 순환의 격렬한 움직임으로 이어졌고, 단보는 터널 추에서 지구의 중심을 대체하는 운동의 수직적으로 가장 낮지만 수평으로 중간점을 반복적으로 통과하고 그 너머로 이동했다.다운스윙과 업윙에서 먼저 단발의 수평 운동이 수직이 아닌 수평에 대해 수평 하향 및 상향 운동이 됩니다.

정통 아리스토텔레스 학파들은 진자 운동을 동적 변칙으로 보았고, '힘들게 쉬다'라고 보았다.토마스 쿤은 1962년 "The Structure of Scientific Revolutions"에서 "The Structure of Scientific Revolutions"는 이론적으로 전혀 역동적인 어려움 없이 떨어지는 것이 아니라, 오히려 반복적이고 잠재적으로 끝없는 중력의 자연 운동과 위쪽으로의 격렬한 운동을 번갈아 반복하며 떨어지고 있었다.[23] 갈릴레오는 결국 진자 운동에 호소하여 중력 자유 [24]낙하 속도가 원칙적으로 수평을 따라 주기적으로 반복되는 중력 자유 낙하와 같은 방식으로 진자 운동을 동적으로 모델링함으로써 모든 불균등한 무게에 대해 동일하다는 것을 증명하였다.

터널 실험은 보조 자극 이론이 없는 정통 아리스토텔레스 역학 및 H-P 변형을 가진 아리스토텔레스 역학 모두에 대한 자극 역학을 지지하는 중요한 실험이었다.후자의 두 가지 이론에 따르면, 단발은 보통을 넘을 수 없다.정통 아리스토텔레스식 역학에서는 단발을 중앙으로 운반하는 자신의 중력에 대한 격렬한 움직임으로 중앙을 넘어 위로 운반하는 힘이 없습니다.Philoponus 보조 이론과 결합할 때, 포탄이 정지 상태에서 방출되는 경우, 포탄 안에 원래 가해지는 모든 자극의 상승력이 소진되거나, 남아 있다면 반대 방향으로 작용하고 결합하기 때문에 그러한 힘은 없다.e 중심을 통과하거나 넘어가는 움직임을 방지하기 위한 중력이 있어야 한다.대포알이 확실히 아래쪽으로 던져지는 것도 진동운동을 일으킬 수 없다.그것은 중앙을 지나칠 수 있지만, 다시 그곳을 지나 다시 일어설 수는 없다.중심부에 도달했을 때 지속적으로 붕괴되는 하강 자극 중 일부가 남아 있고 여전히 중력보다 충분히 강하여 중심을 넘어 다시 위쪽으로 밀어올리고 결국 중력보다 약해진다면 논리적으로 중심부를 통과하는 것이 가능할 것이다.그러면 공은 중력에 의해 다시 중앙으로 당겨지지만 중력에 대항하는 힘이 없기 때문에 중심을 넘어 다시 상승할 수 없습니다.남아 있을 수 있는 모든 추진력은 원래 생성된 방향과 동일한 방향으로 중앙을 향해 '하향'으로 향합니다.

따라서 진자 운동은 아리스토텔레스의 정통 역학뿐만 아니라 이 '터널 모델' 유추적 추론에 대한 H-P 자극 역학에도 역동적으로 불가능했다.그것은 자극 이론의 터널 예측에 의해 예측되었다. 왜냐하면 그 이론은 중심을 향해 지속적으로 축적되는 하향 추진력이 자연 운동으로 획득되고, 그리고 중력에 대항해서 중심을 넘어 위로 이동하기에 충분하며, 그리고 처음에 상승 추진력만 갖는 것이 아니라 fr.자연 운동 이론에서와 같이 중심에 위치할 수 있다.그래서 터널 실험은 자연운동에 대한 세 가지 대안 이론 사이의 중요한 실험을 구성했다.

만약 아리스토텔레스의 운동 과학이 진자 운동에 대한 역동적인 설명을 포함한다면, 자극 역학이 선호될 것이다.또한 기타와 같은 긴장된 현의 정상 부근에서 왔다 갔다 하는 진동과 같은 다른 진동 동작을 설명하는 경우에도 더 일반적으로 선호되어야 했다.중력 터널 실험의 유추는 그것을 정상으로 끌어당기는 끈의 장력이 중력의 역할을 했고, 따라서 잡아당겼다가 풀어졌을 때, 그것은 지구 표면으로 대포알을 당겼다가 방출하는 것과 같았다.따라서 음악 현은 정상으로 향하는 자극의 생성과 정상으로 향하는 그것의 파괴의 연속적인 사이클에서 진동했고, 이 과정이 모든 '상향' 자극이 파괴된 후에 새로운 '하향' 자극의 생성과 함께 다시 시작됩니다.

동역학의 역사에서 모든 진동의 기원인 패러다임 터널 실험과 함께 펜듈라와 진동하는 현의 움직임의 역동적인 가족 유사성의 이 가정은 다른 종류의 역동적인 모델의 증가하는 레퍼토리에서 중세 아리스토텔레스 역학에서 가장 큰 상상적 발전 중 하나였습니다.운동.

갈릴레오의 자극 이론이 나오기 직전에, 잠바티스타 베네데티는 선형 운동만을 포함하도록 증가하는 자극 이론을 수정했습니다.

외부 추진력에 의해 자극이 가해졌을 때 스스로 움직이는 물질적 물질의 어떤 부분도 구부러진 [25]경로가 아닌 직선으로 움직이는 자연스러운 경향이 있다.

베네데티는 원형 운동을 강요하는 물체의 본질적인 직선 운동의 한 예로 슬링에 있는 바위의 움직임을 인용한다.

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참고 자료 및 각주

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  17. ^ 부리단의 이론에 따르면, 자극은 그것이 만들어졌을 때와 같은 방향이나 방식으로 작용하고, 따라서 순환 또는 회전으로 생성된 자극은 그 후에 순환적으로 작용한다.
  18. ^ 아리스토텔레스의 물리학 8권에 관한 질문: 제8권 Clagett의 1959년 중세 기계학의 12번 문제 영어 번역 p536
  19. ^ 예를 들어, 1차 추진력과 2차 추진력의 구별은 Oresme에 의해 표현되었다. 예를 들어, "그것은 2차 추진력의 어떤 특성이다..."라고 말한 그의 De Caelo Bk2 Qu13에서.; 모터에 의해 동작에 의해 생성됩니다." [p552 Clagett 1959 참조].그리고 1494년 파리의 토마스 브리코트도 자극을 제2의 질로서, 그리고 주요 특정 에이전트의 영향을 받아 운동을 시작하지만 혼자서 계속하는 악기로서 말했다.[p639 Clagett 1959 참조]
  20. ^ "하늘에 있는 저항은 다른 움직임이나 휴식을 취하는 것이 아니라 더 빨리 움직이지 않는 경향이 있기 때문입니다."Bk2 Ch 3 천지개벽
  21. ^ 터널 실험이 논의되는 캘리포니아 대학 출판부 1953, Dialogo, Stillman Drake(tr.)의 22–3 및 227페이지를 참조한다.또한 드레이크의 1974년 판 Discorsi 번역본(p. 206–8)을 참조한다. 여기서 살비아티는 진자 운동에 의한 이러한 가정에 대한 '실험적 증거'를 제시한다.
  22. ^ 진자 운동과 터널 예측 사이의 관계에 대한 진술은 예를 들어 클라겟의 1959년 570페이지에 번역된 그의 천국과 세계에 관한 논문의 오르므의 토론과 드레이크 & 드랍킨 1959의 235페이지에 대한 베네데티의 토론을 참조한다.퀴즈에서 진자운동에 대한 부리단의 논의는 Clagett 1959의 537–8페이지를 참조한다.
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참고 문헌