Історія фізики: хронологія, вчені-фізики і їх відкриття

Відео: великі відкриття у фізиці

Хоча історія фізики як самостійної науки почалася тільки в XVII столітті, її витоки відносяться до самої глибокої давнини, коли люди почали систематизувати перші свої знання про навколишній світ. До Нового часу вони ставилися до натуральної філософії і включали в себе відомості про механіку, астрономії і фізіології. Справжня ж історія фізики почалася завдяки дослідам Галілея і його учнів. Також фундамент цієї дисципліни був закладений Ньютоном.

У XVIII і XIX столітті з`явилися ключові поняття: енергія, маса, атоми, імпульс і т. Д. У XX столітті стала ясною обмеженість класичної фізики (крім неї, зародилася квантова фізика, теорія відносності, теорія мікрочастинок і т. Д.). Природничо-наукові знання доповнюються і сьогодні, так як перед дослідниками залишається безліч невирішених проблем і питань про природу нашого світу і всього всесвіту.

Давність

Багато язичницькі релігії Стародавнього світу ґрунтувалися на астрології і знаннях звіздарів. Завдяки їхнім дослідженням нічного неба відбулося становлення оптики. Накопичення астрономічних знань не могло не вплинути на розвиток математики. Однак теоретично пояснити причини природних явищ древні не могли. Жерці приписували блискавки і сонячні затемнення божественному гніву, що не мало нічого спільного з наукою.

У той же час в Стародавньому Єгипті навчилися вимірювати довжину, вага і кут. Ці знання були необхідні архітекторам при будівництві монументальних пірамід і храмів. Розвивалася прикладна механіка. Сильні в ній були і вавилоняни. Вони ж, грунтуючись на своїх астрономічних знаннях, стали використовувати добу для вимірювання часу.

Древнекитайская історія фізики почалася в VII столітті до н. е. Накопичений досвід в ремеслах і будівництві був підданий науковому аналізу, результати якого були викладені в філософських творах. Найвідомішим їх автором вважається Мо-цзи, що жив в IV столітті до н. е. Він зробив першу спробу сформулювати основний закон інерції. Уже тоді китайці першими винайшли компас. Вони відкрили закони геометричної оптики і знали про існування камери-обскури. У Піднебесній з`явилися зачатки теорії музики та акустики, про яких ще довгий час не підозрювали на Заході.

античність

Антична історія фізики найбільше відома завдяки грецьким філософам. Їх дослідження грунтувалися на геометричних і алгебраїчних знаннях. Наприклад, піфагорійці першими оголосили про те, що природа підкоряється універсальним законам математики. Цю закономірність греки бачили в оптиці, астрономії, музиці, механіці та інших дисциплінах.

Історія розвитку фізики з працею уявляється без праць Аристотеля, Платона, Архімеда, Лукреція Кара і Герона. Їх твори збереглися до наших часів в досить цілісному вигляді. Грецькі філософи відрізнялися від сучасників з інших країн тим, що вони пояснювали фізичні закони не міфічними поняттями, а строго з наукової точки зору. У той же час у еллінів траплялися і великі помилки. До них можна віднести механіку Аристотеля. Історія розвитку фізики як науки багато в чому зобов`язана мислителям Еллади вже хоча б тим, що їх натурфілософія залишалася основою міжнародної науки до XVII століття.

Внесок олександрійських греків

Демокріт сформулював теорію атомів, згідно з якою всі тіла складаються з неподільних і крихітних частинок. Емпедокл запропонував закон збереження матерії. Архімед заклав основи гідростатики і механіки, виклавши теорію важеля і підрахувавши величину сили, що виштовхує рідини. Він же став автором терміну «центр ваги».

Олександрійський грек Герон вважається одним з найбільших інженерів в людській історії. Він створив парову турбіну, узагальнив знання про пружність повітря і стисливості газів. Історія розвитку фізики і оптики продовжилася завдяки Евклиду, який досліджував теорію дзеркал і закони перспективи.

середньовіччя

Після падіння Римської імперії настав крах античної цивілізації. Багато знань були забуті. Європа майже на тисячу років зупинилася в своєму науковому розвитку. Храмами знань стали християнські монастирі, яким вдалося зберегти деякі твори минулого. Однак прогрес гальмувала сама церква. Вона підпорядкувала філософію богословської доктрині. Мислителі, які намагалися вийти за її межі оголошувалися єретиками і жорстоко каралися інквізицією.

На цьому тлі першість в природничих науках перейшло до мусульман. Історія виникнення фізики у арабів пов`язана з перекладом на їхню мову праць античних грецьких вчених. На їх основі мислителі сходу зробили кілька власних важливих відкриттів. Наприклад, винахідник Аль-Джазіри описав перший колінчастий вал.

Європейський застій тривав аж до Ренесансу. За Середні століття в Старому Світі винайшли окуляри і пояснили виникнення веселки. Німецький філософ XV століття Микола Кузанський першим припустив, що Всесвіт нескінченний, і тим самим далеко випередив свій час. Через кілька десятиліть Леонардо да Вінчі став першовідкривачем явища капілярності і закону тертя. Також він намагався створити вічний двигун, але не впоравшись з цим завданням, почав теоретично доводити нездійсненність подібного проекту.

Відео: ЯК ЗРОЗУМІТИ квантової механіки. шокуючі відкриття

ренесанс

У 1543 році польський астроном Микола Коперник опублікував головну працю усього свого життя «Про обертання небесних тіл». У цій книзі вперше в християнському Старому Світі була проведена спроба захистити геліоцентричну модель світу, згідно з якою Земля крутиться навколо Сонця, а не навпаки, як припускала прийнята церквою геоцентрична модель Птолемея. Багато вчених фізики і їх відкриття претендують на звання великих, проте саме поява книги «Про обертання небесних тіл» вважається початком наукової революції, за якою послідувало виникнення не тільки сучасної фізики, а й сучасної науки в цілому.

Інший знаменитий учений Нового часу Галілео Галілей найбільше прославився винаходом телескопа (також йому належить винахід термометра). Крім того, він сформулював закон інерції і принцип відносності. Завдяки відкриттям Галілея зародилася абсолютно нова механіка. Без нього історія вивчення фізики застопорилася б ще на довгий час. Галілею, як і багатьом його широко мислити сучасникам, довелося чинити опір тиску церкви, з останніх сил намагалася захистити старий порядок.

XVII століття

Який набрав хід зростання інтересу до науки продовжився і в XVII столітті. Німецький механік і математик Йоганн Кеплер став першовідкривачем законів руху планет в Сонячній системі (законів Кеплера). Свої погляди він виклав в книзі «Нова астрономія», виданої в 1609 році. Кеплер опонував Птолемею, уклавши, що планети рухаються по еліпсах, а не по колах, як вважалося ще в античності. Цей же вчений зробив значний внесок в розвиток оптики. Він досліджував далекозорість і короткозорість, з`ясувавши фізіологічні функції кришталика ока. Кеплер ввів поняття оптичної осі і фокуса, сформулював теорію лінз.

Француз Рене Декарт створив нову наукову дисципліну - аналітичну геометрію. Також він запропонував закон заломлення світла. Головною працею Декарта стала книга «Начала філософії», видана в 1644 році.

Мало хто вчені-фізики і їх відкриття відомі так, як англієць Ісаак Ньютон. У 1687 році він написав революційну книгу «Математичні початки натуральної філософії». У ній дослідник виклав закон всесвітнього тяжіння і три закони механіки (також стали відомими як закони Ньютона). Цей вчений працював над теорією кольору, оптикою, інтегральними і диференціальними численнями. Історія фізики, історія законів механіки - все це тісно пов`язано з відкриттями Ньютона.

Відео: Дмитро Перетолчина. Вадим Ловчиков. "Парадокси фізики: розбираючи закон тяжіння мас Ньютона"

нові рубежі

XVIII століття подарувало науці безліч видатних імен. Особливо виділяється серед них Леонард Ейлер. Цей швейцарський механік і математик написав понад 800 робіт з фізики і такими розділами, як математичний аналіз, небесна механіка, оптика, теорія музики, балістика і т. Д. Петербурзька академія наук визнала його своїм академіком, через що Ейлер значну частину життя провів в Росії. Саме цей дослідник поклав початок аналітичної механіки.

Відео: Фізики остовпіли: тунелі часу правда існують! Як люди і об`єкти переміщаються в часі?

Цікаво що історія предмета фізика склалася такою, якою ми її знаємо, завдяки не тільки професійним ученим, а й дослідникам-аматорам, набагато більше відомим в абсолютно іншій якості. Найяскравішим прикладом такого самоучки став американський політик Бенджамін Франклін. Він винайшов громовідвід, вніс великий внесок у вивчення електрики і зробив припущення про його зв`язки з явищем магнетизму.

В кінці XVIII століття італієць Алессандро Вольта створив «вольтів стовп». Його винахід став першою електричної батарей в історії людства. Цей вік також ознаменувався появою ртутного термометра, творцем якого був Габріель Фаренгейт. Іншою важливою подією винахідництва виявилося винахід парової машини, що відбулося в 1784 році. Воно породило нові засоби виробництва і перебудову промисловості.

прикладні відкриття

Якщо історія початку фізики розвивалася виходячи з того, що наука повинна була пояснити причину природних явищ, то в XIX столітті ситуація значно змінилася. Тепер у неї з`явилося нове покликання. Від фізики стали вимагати управління природними силами. У зв`язку з цим стала прискорено розвиватися не тільки експериментальна, але і прикладна фізика. «Ньютон електрики» Андре-Марі Ампер ввів нове поняття електричного струму. У цій же області працював Майкл Фарадей. Він відкрив явище електромагнітної індукції, закони електролізу, диамагнетизм і став автором таких термінів, як анод, катод, діелектрик, електроліт, парамагнетизм, діамагнетизм і т. Д.

Склалися нові розділи науки. Термодинаміка, теорія пружності, статистична механіка, статистична фізика, радіофізика, теорія пружності, сейсмологія, метеорологія - всі вони формували єдину сучасну картину світу.

У XIX столітті виникли нові наукові моделі і поняття. Томас Юнг обгрунтував закон збереження енергії, Джеймс Клерк Максвелл запропонував власну електромагнітну теорію. Російський хімік Дмитро Менделєєв став автором значно вплинула на всю фізику періодичної системи елементів. У другій половині століття з`явилася електротехніка і двигун внутрішнього згоряння. Вони стали плодами прикладної фізики, орієнтованої на вирішення певних технологічних задач.

переосмислення науки

У XX столітті історія фізики, коротко кажучи, перейшла до того етапу, коли настала криза вже усталених класичних теоретичних моделей. Старі наукові формули почали суперечити новим даними. Наприклад, дослідники з`ясували, що швидкість світла не залежить від, здавалося б, непорушної системи відліку. На рубежі століть були відкриті вимагали докладного пояснення явища: електрони, радіоактивність, рентгенівські промені.

Внаслідок накопичених загадок відбувся перегляд старої класичної фізики. Ключовою подією в цій черговий наукової революції стало обгрунтування теорії відносності. Її автором був Альберт Ейнштейн, вперше повідували світу про глибинну зв`язку простору і часу. Виник новий розділ теоретичної фізики - квантова фізика. В її становленні взяли участь відразу кілька вчених зі світовим ім`ям: Макс Планк, Макс Бон, Ервін Шредінгер, Пауль Еренфест і інші.

сучасні виклики

У другій половині XX століття історія розвитку фізики, хронологія якої триває і сьогодні, перейшла на принципово новий етап. Цей період ознаменувався розквітом дослідження космосу. Небувалий стрибок зробила астрофізика. З`явилися космічні телескопи, міжпланетні зонди, детектори позаземних випромінювань. Почалося детальне вивчення фізичних даних різних тіл Сонячної планети. За допомогою сучасної техніки вчені виявили екзопланети і нові світила, в тому числі радіогалактики, пульсари і квазари.

Космос продовжує таїти в собі безліч нерозгаданих загадок. Вивчаються гравітаційні хвилі, темна енергія, темна матерія, прискорення розширення Всесвіту і її структура. Доповнюється теорія Великого вибуху. Дані, які можна отримати в земних умовах, незрівнянно малі в порівнянні з тим, скільки роботи у вчених є в космосі.

Ключові проблеми, які стоять перед фізиками сьогодні, включають в себе кілька фундаментальних викликів: розробку квантового варіанти гравітаційної теорії, узагальнення квантової механіки, об`єднання в одну теорію всіх відомих сил взаємодії, пошук «тонкої настройки Всесвіту», а також точне визначення явища темної енергії і темної матерії.