Гісторыя фізікі: храналогія, вучоныя-фізікі і іх адкрыцця

Хоць гісторыя фізікі як самастойнай навукі пачалася толькі ў XVII стагоддзі, яе вытокі ставяцца да самай глыбокай старажытнасці, калі людзі пачалі сістэматызаваць першыя свае веды аб навакольным іх свеце. Да Новага часу яны ставіліся да натуральнай філасофіі і ўключалі ў сябе звесткі аб механіцы, астраноміі і фізіялогіі. Сапраўдная ж гісторыя фізікі пачалася дзякуючы доследам Галілея і яго вучняў. Таксама падмурак гэтай дысцыпліны быў закладзены Ньютанам.

У XVIII і XIX стагоддзі з'явіліся ключавыя паняцці: энергія, маса, атамы, імпульс і т. Д. У XX стагоддзі стала яснай абмежаванасць класічнай фізікі (акрамя яе, зарадзілася квантавая фізіка, тэорыя адноснасці, тэорыя мікрачасцін і т. Д.). Прыродазнаўчанавуковыя веды дапаўняюцца і сёння, так як перад даследнікамі застаецца мноства нявырашаных праблем і пытанняў аб прыродзе нашага свету і ўсёй сусвету.

старажытнасць

Многія язычніцкія рэлігіі Старажытнага свету грунтаваліся на астралогіі і ведах звездочетов. Дзякуючы іх даследаванняў начнога неба адбылося станаўленне оптыкі. Назапашванне астранамічных ведаў не магло не паўплываць на развіццё матэматыкі. Аднак тэарэтычна растлумачыць прычыны прыродных з'яў старажытныя не маглі. Жрацы прыпісвалі маланкі і сонечныя зацьменні боскага гневу, што не мела нічога агульнага з навукай.

У той жа час у Старажытным Егіпце навучыліся вымяраць даўжыню, вага і кут. Гэтыя веды былі неабходныя архітэктарам пры будаўніцтве манументальных пірамід і храмаў. Развівалася прыкладная механіка. Моцныя ў ёй былі і вавіланяне. А яны, грунтуючыся на сваіх астранамічных ведах, сталі выкарыстоўваць суткі для вымярэння часу.

Старажытнакітайская гісторыя фізікі пачалася ў VII стагоддзі да н. э. Назапашаны вопыт у рамёствах і будаўніцтве быў падвергнуты навуковаму аналізу, вынікі якога былі выкладзены ў філасофскіх працах. Самым вядомым іх аўтарам лічыцца Мо-цзы, які жыў у IV стагоддзі да н. э. Ён распачаў першую спробу сфармуляваць асноватворны закон інэрцыі. Ужо тады кітайцы першымі вынайшлі компас. Яны адкрылі законы геаметрычнай оптыкі і ведалі пра існаванне камеры-обскуры. У Паднябеснай з'явіліся зародкі тэорыі музыкі і акустыкі, пра якія яшчэ доўгі час не падазравалі на Захадзе.

антычнасць

Антычная гісторыя фізікі больш за ўсё вядомая дзякуючы грэцкім філосафам. Іх даследаванні засноўваліся на геаметрычных і алгебраічных пазнаньні. Напрыклад, піфагарэйцы першымі абвясцілі аб тым, што прырода падпарадкоўваецца універсальным законах матэматыкі. Гэтую заканамернасць грэкі бачылі ў оптыцы, астраноміі, музыцы, механіцы і іншых дысцыплінах.

Гісторыя развіцця фізікі з цяжкасцю ўяўляецца без прац Арыстоцеля, Платона, Архімеда, Лукрэцыя Кара і Герона. Іх сачыненні захаваліся да нашых часоў у досыць цэласным выглядзе. Грэчаскія філосафы адрозніваліся ад сучаснікаў з іншых краін тым, што яны тлумачылі фізічныя законы не міфічнымі паняццямі, а строга з навуковага пункту гледжання. У той жа час у элінаў здараліся і буйныя памылкі. Да іх можна аднесці механіку Арыстоцеля. Гісторыя развіцця фізікі як навукі шматлікім абавязана мыслярам Элады ўжо хаця б тым, што іх натурфіласофія заставалася асновай міжнароднай навукі да XVII стагоддзя.

Ўклад александрыйскіх грэкаў

Дэмакрыт сфармуляваў тэорыю атамаў, згодна з якой усе цела складаюцца з непадзельных і маленечкіх часціц. Эмпедокл прапанаваў закон захавання матэрыі. Архімед заклаў асновы гидростатики і механікі, выклаўшы тэорыю рычага і падлічыўшы велічыню выштурхоўваючай сілы вадкасці. Ён жа стаў аўтарам тэрміна «цэнтр цяжару».

Александрыйскі грэк Герон лічыцца адным з найвялікшых інжынераў у чалавечай гісторыі. Ён стварыў паравую турбіну, абагульніў веды аб пругкасці паветра і сціскальнасці газаў. Гісторыя развіцця фізікі і оптыкі працягнулася дзякуючы Еўкліду, даследаваць тэорыю люстэркаў і законы перспектывы.

сярэднявеччы

Пасля падзення Рымскай імперыі надышоў крах антычнай цывілізацыі. Многія веды былі адданыя забыццю. Еўропа амаль на тысячу гадоў спынілася ў сваім навуковым развіцці. Храмамі ведаў сталі хрысціянскія манастыры, якім удалося захаваць некаторыя сачыненні мінулага. Аднак прагрэс тармазіла сама царква. Яна падпарадкавала філасофію багаслоўскай дактрыне. Мысляры, якія спрабавалі выйсці за яе межы аб'яўляліся ерэтыкамі і жорстка караліся інквізіцыяй.

На гэтым фоне першынство ў натуральных навуках перайшло да мусульманаў. Гісторыя ўзнікнення фізікі ў арабаў звязана з перакладам на іх мову прац антычных грэчаскіх вучоных. На іх аснове мысляры усходу зрабілі некалькі ўласных важных адкрыццяў. Да прыкладу, вынаходнік Аль-Джазіра апісаў першы каленчаты вал.

Еўрапейскі застой падоўжыўся аж да Рэнесансу. За Сярэднія стагоддзя ў Старым Свеце вынайшлі акуляры і патлумачылі ўзнікненне вясёлкі. Нямецкі філосаф XV стагоддзя Мікалай Кузанскі першым выказаў здагадку, што Сусвет бясконцая, і тым самым далёка апярэдзіў свой час. Праз некалькі дзесяцігоддзяў Леанарда да Вінчы стаў першаадкрывальнікам з'явы капілярнасці і закона трэння. Таксама ён спрабаваў стварыць вечны рухавік, але не справіўшыся з гэтай задачай, пачаў тэарэтычна даказваць няздзейсная падобнага праекта.

Рэнесанс

У 1543 годзе польскую астраном Мікалай Капернік апублікаваў галоўную працу ўсяго свайго жыцця "Аб кручэнні нябесных тэл". У гэтай кнізе ўпершыню ў хрысціянскім Старым Свеце была праведзена спроба абараніць геліяцэнтрычнай мадэль свету, згодна з якой Зямля круціцца вакол Сонца, а не наадварот, як меркавала прынятая царквой геацэнтрычнай мадэль Пталямея. Многія навукоўцы фізікі і іх адкрыцця прэтэндуюць на званне вялікіх, аднак менавіта з'яўленне кнігі «Аб кручэнні нябесных тэл» лічыцца пачаткам навуковай рэвалюцыі, за якой рушыла ўслед ўзнікненне не толькі сучаснай фізікі, але і сучаснай навукі ў цэлым.

Іншы знакаміты навуковец Новага часу Галілеа Галілей больш за ўсё праславіўся вынаходствам тэлескопа (таксама яму належыць вынаходніцтва тэрмометра). Акрамя таго, ён сфармуляваў закон інэрцыі і прынцып адноснасці. Дзякуючы адкрыццяў Галілея зарадзілася зусім новая механіка. Без яго гісторыя вывучэння фізікі застапарылася б яшчэ на доўгі час. Галілею, як і многім яго шырока думак сучаснікам, прыйшлося супраціўляцца ціску царквы, з апошніх сіл спрабавала абараніць стары парадак.

XVII стагоддзе

Які набраў ход рост цікавасці да навукі працягнуўся і ў XVII стагоддзі. Нямецкі механік і матэматык Ёган Кеплер стаў першаадкрывальнікам законаў руху планет у Сонечнай сістэме (законаў Кеплера). Свае погляды ён выказаў у кнізе «Новая астраномія», выдадзенай у 1609 годзе. Кеплер апаніраваў Пталямея, заключыўшы, што планеты рухаюцца па эліпса, а не па акружнасці, як лічылася яшчэ ў антычнасці. Гэты ж навуковец ўнёс значны ўклад у развіццё оптыкі. Ён даследаваў дальназоркасць і блізарукасць, высветліўшы фізіялагічныя функцыі крышталіка вочы. Кеплер увёў паняцці аптычнай восі і фокусу, сфармуляваў тэорыю лінзаў.

Француз Рэнэ Дэкарт стварыў новую навуковую дысцыпліну - аналітычную геаметрыю. Таксама ён прапанаваў закон праламлення святла. Галоўным цяжкасцю Дэкарта стала кніга «Пачала філасофіі», выдадзеная ў 1644 годзе.

Нешматлікія навукоўцы-фізікі і іх адкрыцця вядомыя так, як ангелец Язэп Ньютон. У 1687 годзе ён напісаў сваю рэвалюцыйную кнігу «Матэматычныя пачаткі натуральнай філасофіі". У ёй даследчык выклаў закон сусветнага прыцягнення і тры закона механікі (таксама сталі вядомыя як законы Ньютана). Гэты вучоны працаваў над тэорыяй колеру, оптыкай, інтэгральнымі і Дыферэнцыяльнае падлік. Гісторыя фізікі, гісторыя законаў механікі - усё гэта цесна звязана з адкрыццямі Ньютана.

новыя рубяжы

XVIII стагоддзе падарыў навуцы мноства выдатных імёнаў. Асабліва вылучаецца сярод іх Леанард Эйлер. Гэты швейцарскі механік і матэматык напісаў больш за 800 работ па фізіцы і такім раздзелах, як матэматычны аналіз, нябесная механіка, оптыка, тэорыя музыкі, балістыкі і т. Д. Пецярбургская акадэмія навук прызнала яго сваім акадэмікам, з-за чаго Эйлер значную частку жыцця правёў у Расеі. Менавіта гэты даследчык паклаў пачатак аналітычнай механіцы.

Цікава што гісторыя прадмета фізіка склалася такой, якой мы яе ведаем, дзякуючы не толькі прафесійным навукоўцам, але і даследчыкам-аматарам, значна больш вядомым у зусім іншай якасці. Самым яркім прыкладам такога самавукі стаў амерыканскі палітык Бенджамін Франклін. Ён вынайшаў громаадвод, унёс вялікі ўклад у вывучэнне электрычнасці і зрабіў здагадку пра яго сувязь з з'явай магнетызму.

У канцы XVIII стагоддзя італьянец Алесандра Вольта стварыў «вольтаў слуп». Яго вынаходства стала першай электрычнай батарэй ў гісторыі чалавецтва. Гэты стагоддзе таксама адзначыўся з'яўленнем ртутнага тэрмометра, стваральнікам якога быў Габрыэль Фарэнгейт. Іншым важным падзеяй вынаходніцтва аказалася вынаходніцтва паравой машыны, тое, што адбылося ў 1784 годзе. Яно спарадзіла новыя сродкі вытворчасці і перабудову прамысловасці.

прыкладныя адкрыцця

Калі гісторыя пачатку фізікі развівалася зыходзячы з таго, што навука павінна была растлумачыць прычыну прыродных з'яў, то ў XIX стагоддзі сітуацыя значна змянілася. Зараз у яе з'явілася новае прызванне. Ад фізікі сталі патрабаваць кіравання прыроднымі сіламі. У сувязі з гэтым стала паскорана развівацца не толькі эксперыментальная, але і прыкладная фізіка. «Ньютан электрычнасці» Андрэ-Мары Ампер увёў новае паняцце электрычнага току. У гэтай жа вобласці працаваў Майкл Фарадей. Ён адкрыў з'яву электрамагнітнай індукцыі, законы электролізу, диамагнетизм і стаў аўтарам такіх тэрмінаў, як анод, катод, дыэлектрык, электраліт, парамагнетизм, диамагнетизм і т. Д.

Склаліся новыя раздзелы навукі. Тэрмадынаміка, тэорыя пругкасці, статыстычная механіка, статыстычная фізіка, радыёфізіка, тэорыя пругкасці, сейсмалогіі, метэаралогія - усе яны фармавалі адзіную сучасную карціну свету.

У XIX стагоддзі паўсталі новыя навуковыя мадэлі і паняцці. Томас Юнг абгрунтаваў закон захавання энергіі, Джэймс Клерк Максвел прапанаваў уласную электрамагнітную тэорыю. Руская хімік Дзмітрый Мендзялееў стаў аўтарам значна паўплывала на ўсю фізіку перыядычнай сістэмы элементаў. У другой палове стагоддзя з'явілася электратэхніка і рухавік унутранага згарання. Яны сталі пладамі прыкладной фізікі, арыентаванай на рашэнне пэўных тэхналагічных задач.

пераасэнсаванне навукі

У XX стагоддзі гісторыя фізікі, коратка кажучы, перайшла да таго этапу, калі наступіў крызіс ужо ўстояных класічных тэарэтычных мадэляў. Старыя навуковыя формулы пачалі супярэчыць новым дадзеным. Да прыкладу, даследчыкі высветлілі, што хуткасць святла не залежыць ад, здавалася б, непарушнай сістэмы адліку. На мяжы стагоддзяў былі адкрыты патрабавалі падрабязнага тлумачэння з'явы: электроны, радыеактыўнасць, рэнтгенаўскія прамяні.

З прычыны назапашаных загадак адбыўся перагляд старой класічнай фізікі. Ключавым падзеяй у гэтай чарговай навуковай рэвалюцыі стала абгрунтаванне тэорыі адноснасці. Яе аўтарам быў Альберт Эйнштэйн, упершыню поведывавший свету пра глыбіннай сувязі прасторы і часу. Узнік новы раздзел тэарэтычнай фізікі - квантавая фізіка. У яе станаўленні прынялі ўдзел адразу некалькі навукоўцаў з сусветным імем: Макс Планк, Макс Бон, Эрвін Шредингер, Паўль Эренфест і іншыя.

сучасныя выклікі

У другой палове XX стагоддзя гісторыя развіцця фізікі, храналогія якой працягваецца і сёння, перайшла на прынцыпова новы этап. Гэты перыяд адзначыўся росквітам даследаванні космасу. Небывалы скачок зрабіла астрафізіка. З'явіліся касмічныя тэлескопы, міжпланетныя зонды, дэтэктары пазаземных выпраменьванняў. Пачалося дэталёвае вывучэнне фізічных дадзеных розных тэл Сонечнай планеты. З дапамогай сучаснай тэхнікі навукоўцы выявілі экзопланеты і новыя свяціла, у тым ліку радиогалактики, пульсар і квазары.

Космас працягвае ўтойваць у сабе мноства неразгаданых загадак. Вывучаюцца гравітацыйныя хвалі, цёмная энергія, цёмная матэрыя, паскарэнне пашырэння Сусвету і яе структура. Дапаўняецца тэорыя Вялікага выбуху. Дадзеныя, якія можна атрымаць у зямных умовах, несувымерна малыя ў параўнанні з тым, колькі працы ў вучоных ёсць у космасе.

Ключавыя праблемы, якія стаяць перад фізікамі сёння, ўключаюць у сябе некалькі фундаментальных выклікаў: распрацоўку квантавага варыянту гравітацыйнай тэорыі, абагульненне квантавай механікі, аб'яднанне ў адну тэорыю усіх вядомых сіл ўзаемадзеяння, пошук «тонкай налады Сусвету», а таксама дакладнае вызначэнне з'явы цёмнай энергіі і цёмнай матэрыі.