Fyzika (řecky physis - příroda) je věda o přírodě, studující nejjednodušší a zároveň nejobecnější vlastnosti hmotného světa.

Fyzika je jednou z hlavních oblastí přírodních věd – nauka o vlastnostech a stavbě světa, formách jeho pohybu a změn a obecných zákonitostech přírodních jevů.

Zakladateli fyziky jsou takoví velcí vědci jako: Galio Galilei – italský fyzik, astronom, filozof, matematik, Blaise Pascal – francouzský matematik, fyzik, náboženský filozof, Isaac Newton – anglický matematik, astronom, fyzik. Newton je považován za zakladatele fyziky.

Z raných civilizací, které vznikly na březích Tigridu, Eufratu a Nilu, nezůstaly žádné důkazy v oblasti fyzikálních znalostí v té době neexistoval žádný systém fyzikálních znalostí a existovaly pouze určité popisy a fakta, která existovala nepotvrzeno teoretickými zobecněními a závěry. Antikové nazývali fyzikou jakékoli studium okolního světa a přírodních jevů. Toto chápání fyziky přetrvalo až do konce 17. století.

Aristoteles poprvé použil slovo „fusis“, což znamená příroda, ve 4. století před naším letopočtem. Použil také slova „hmota“ a „forma“.

Z jakého historického období tedy vzešla fyzika, kterou ještě nelze nazvat vědou?

Podle našeho názoru začalo pozorování přírody v dávných dobách, kdy člověk měl potřebu uživit sebe i své blízké, ale člověk ještě nepřešel k zemědělství a chovu dobytka, ale využíval plody lesa a lovil zvěř.

Zkusme si představit abstraktní obrázek. Náhodou ve vichřici, kde se chaoticky kácely stromy, skončil jeden z nich na druhém tak, že kořenový systém „vytrženého“ stromu ležel na zemi a jeho kmen, opřený o jiný strom, volně visel. Starověký muž omylem stoupl na kmen dost daleko od opěrného bodu a svou vahou zvedl celý kořenový systém stromu vahou mnohem větší, než byla váha samotného člověka.

Muž ničemu nerozuměl, ale všiml si této funkce, kterou začal používat, když bylo potřeba. Tak se objevila páka. Stalo se tak dávno před výzkumem Archiméda (287 př. Kr.). Muž, jak věříme, si všiml a poněkud vypočítal vztah mezi rameny páky a silami, které na ni působí.

Archimedes přinesl do systému všechny nashromážděné zkušenosti. Podle legendy pronesl Archimedes známou větu: „Dejte mi opěrný bod a já zvednu Zemi!

Samozřejmě měl na mysli použití páky.

Archimédův přínos matematice a fyzice je nepochybně velký. Archimedes je zakladatel teoretické mechaniky a hydrostatiky. Vyvinul metody pro hledání ploch, povrchů a objemů různých postav a těl.

Archimedes ve svých základních pracích o statice a hydrostatice (Archimédův zákon) uvedl příklady aplikace matematiky v přírodních vědách a technice. Vlastní mnoho technických vynálezů: Archimédův šroub, určování složení slitin vážením ve vodě, systémy pro zvedání velkých závaží, vojenské vrhací stroje.

Ve fyzice zavedl Archimedes pojem „těžiště“. Stanovil vědecké principy statiky a hydrostatiky a uvedl příklady použití matematických metod ve fyzikálním výzkumu. Základní principy statiky jsou formulovány v eseji „O rovnováze rovinných figur“. Archimedes vyvozuje závěry o zákonu páky. Slavný hydrostatický zákon, který vstoupil do vědy pod jménem Archimédův (Archimédův zákon), byl formulován v pojednání „O plovoucích tělesech“.

K vzhledu plachty, věříme, došlo také náhodou. Starověcí lidé zase získávali zkušenosti pozorováním. Myslíme si, že si někdo všiml, že když se postavíte a plavete na kládě pomocí primitivního vesla a fouká zadní vítr, kláda se začne pohybovat poměrně rychle. Možná si člověk všiml, že kmen stromu plovoucí na vodě s vyčnívajícími větvemi se pohybuje rychleji než bez větví. Později si člověk schválně postavil jakousi plachtu z větví s listím nebo ze zvířecí kůže. Tak se objevila první primitivní plachta.

O mnoho století později se v důsledku zkušeností nashromážděných lidstvem objevily plachetnice, které již byly schopné plavby proti větru. A mezi nimi i barque, nejmodernější plachetnice. Tento jev je založen na sčítání působících sil.

Ostatním největší vynález starověk je kolo. Domníváme se, že se s největší pravděpodobností jedná o kolektivní vynález, protože jeden člověk nedokázal vynalézt kolo, nasadit ho na nápravu, připevnit na něj plošinu a získat tak vozík. Věříme, že staří lidé si všimli, že když vezmete tlusté poleno, je snazší s ním pohybovat po zemi, když pod poleno vložíte kulaté kusy dřeva. V důsledku myšlenek člověka, ani ne skupiny lidí, ale celých generací, vzniklo kolo.

Vynález kola dal obrovský impuls rozvoji moderní civilizace.

Zde bych se rád zmínil o civilizaci starých Inků. Inky je indiánský kmen, která žila na pozemcích tak moderních zemí, jako je Peru, Ekvádor, Bolívie a další. Staří Inkové kolo neznali ani nepoužívali kvůli topografii zemí, které okupovali. Peru je hornatá země a Inkové si nevšimli toho, že by se s notoricky známým polenem dalo hýbat nadhazováním.

Domníváme se tedy, že fyzika vznikla na základě sběru pozorování, zkušeností a informací. Když se nashromáždilo dostatek takových informací, největší vědci starověku systematizovali nashromážděné znalosti a vytvořili základní teorii mechaniky.

Naše malé zamyšlení nad tím, kdy se zrodila fyzika, bych rád zakončil básničkou:

Čtěte, poslouchejte a rozumějte,

Myslete častěji, myslete, učte se,

Vlétáte do různých žánrů

A spolkni knihy úplně,

Ale nic si nenechte ujít!

Mějte na paměti, že každý rozumný člověk

Čte knihy z různých let.

Žije v nich, zpívá a tančí,

Odtud bere znalosti

A bude vědět všechno doslovně,

Poslouchá, přemýšlí, ví,

Zpátky na světě

Všem to řekne

Co dávají nádherné krajiny,

Obrázky z těch nejkrásnějších údolí,

Kde duševně prožil svůj život?

A svět se otevřel z jiných stran.

Za což jsem byl celý život vděčný

Literární úžasné světlo,

Rozlité na světě od starověku.

Literatura:

1. Velký encyklopedický slovník, kap. vyd. Prochorov A.M. - M.: Velká ruská encyklopedie, 2002. - 1456 s.

2. Zhitomirsky S.V. Vědec ze Syrakus: Archimedes. Historický příběh. - M.: Mladá garda, 1982. - 191 s.

3. Ozhegov S.I., Shvedova N.Yu. Slovník Ruský jazyk: 72 500 slov a výrazů/Ruská akademie věd. Ústav ruského jazyka; Ruská kulturní nadace. - M.: Az Ltd., 1992. - 960 s.

4. Báseň Careva M. V., „Velké čtení knih“, 2015.

Historie fyziky

Federální státní vzdělávací instituce

Střední odborné vzdělání

Černohorská strojní a technologická vysoká škola

obor: Fyzika

dokončeno:

student 1. ročníku

speciality

„Zásobování teplem a

tepelné techniky

zařízení"

Krylov A.E.

kontroloval: Timoshkin A.I.

Černogorsk 2009

Plán

1.Dějiny fyziky

2. Předmět a struktura fyziky

3. Hlavní etapy v historii vývoje fyziky

4. Propojení moderní fyziky s technikou a dalšími přírodními vědami

5. Úloha tepelných strojů v životě člověka

1. Dějiny fyziky

Fyzika (řec. ta physika, od physis - příroda), nauka o přírodě, studující nejjednodušší a zároveň nejobecnější vlastnosti hmotného světa. Na základě studovaných objektů se fyzika dělí na fyziku elementárních částic, atomových jader, atomů, molekul, pevných látek, plazmatu atd. Mezi hlavní úseky teoretické fyziky patří: mechanika, elektrodynamika, optika, termodynamika, statistická fyzika, teorie relativita, kvantová mechanika, kvantová teorie pole.

Fyzika se začala rozvíjet ještě před naším letopočtem. E. (Demokritos, Archimedes atd.); v 17. století vzniká klasická mechanika (I. Newton); do konce 19. století Formování klasické fyziky bylo v podstatě dokončeno. Na začátku. 20. století ve fyzice nastává revoluce, stává se kvantovou (M. Planck, E. Rutherford, N. Bohr). Ve 20. letech byla vyvinuta kvantová mechanika - konzistentní teorie pohybu mikročástic (L. de Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, W. Pauli, P. Dirac). Ve stejné době (na počátku 20. století) se objevila nová nauka o prostoru a čase - teorie relativity (A. Einstein), fyzika se stala relativistickou. Ve 2.pol. 20. století Dochází k další významné transformaci fyziky spojené se znalostí struktury atomového jádra, vlastností elementárních částic (E. Fermi, R. Feynman, M. Gell-Man aj.), kondenzovaných látek (D. Bardin, L. D. Landau, N. N. Bogolyubov a další).

Fyzika se stala zdrojem nových myšlenek, které transformovaly moderní technologie: jaderná energie (I.V. Kurčatov), ​​kvantová elektronika (N.G. Basov, A.M. Prochorov a C. Townes), mikroelektronika, radar atd. vznikly a rozvíjely se v r. ve fyzice.

2. Předmět a struktura fyziky

Řecké slovo fyzika (z tseuit - příroda) znamená vědu o přírodě. V době rané řečtiny. kultura, věda byla stále nerozdělená a pokrývala vše, co bylo známo o pozemských a nebeských jevech. V Anglii si F. dodnes udržel název „přírodní filozofie“. Jak se hromadí skutečná data. materiál a jeho vědecké zobecnění, jako vědecké poznání a metody výzkumu odlišené od přírodní filozofie, jako obecná nauka o přírodě, astronomie, fyzika, chemie, biologie, geologie, technická. vědy.

Hranice oddělující filozofii od ostatních disciplín nebyly nikdy jasné. Spektrum jevů, které filozofie zkoumala, se v různých obdobích její historie měnila. Například v 18. stol. krystaly byly studovány pouze mineralogií; ve 20. století struktura a fyzikální vlastnosti krystalů jsou předmětem krystalové fyziky. Pokusy podat přísnou definici filozofie jako vědy omezením třídy objektů, které studuje, jsou proto neúspěšné. Jakýkoli předmět má takové obecné vlastnosti (mechanické, elektrické atd.), které slouží jako předmět studia fyziky. Zároveň by bylo špatné zachovat starou definici fyziky jako vědy o přírodě. Nejblíže pravdě je definice moderní fyziologie jako vědy, která studuje obecné vlastnosti a zákony pohybu hmoty a polí. Tato definice umožňuje objasnit vztah filozofie k ostatním přírodním vědám. Vysvětluje, proč hraje fyzika v moderní přírodní vědě tak velkou roli.

F. poloviny 20. století. lze rozdělit: podle studovaných objektů - na molekulární fyziku, atomovou fyziku, elektronickou fyziku (včetně studia elektromagnetického pole), jadernou fyziku, fyziku elementárních částic a studium gravitačního pole; a na procesy a jevy - na mechaniku a akustiku, studium tepla, studium elektřiny a magnetismu, optiku, studium atomových a jaderných procesů. Tyto dvě metody dělení filozofie se částečně překrývají, protože mezi objekty a procesy existuje určitá korespondence. Je důležité zdůraznit, že také neexistují žádné ostré hranice mezi různými sekcemi F. Například optika v širokém slova smyslu (jako nauka o elektromagnetickém vlnění) může být považována za součást elektřiny, fyzika elementárních částic je obvykle označována jako jaderná fyzika.

Nejobecnější teorie moderní filozofie jsou: teorie relativity, kvantová mechanika a statistická teorie. F., obecná teorie kmitání a vlnění. Podle výzkumných metod se rozlišuje experimentální a teoretický. F. Podle cílů výzkumu se často rozlišuje i aplikovaná F.

Široké rozvětvení moderní filozofie a její úzké propojení s ostatními odvětvími přírodních věd a techniky vedly ke vzniku mnoha hraničních disciplín. V průběhu 19. a 20. století. v příhraničních oblastech vznikla řada vědních oborů: astrofyzika, geofyzika, biofyzika, agrofyzika, chemie. F.; Fyzika a technologie se vyvinuly. vědy: tepelná fyzika, elektrofyzika, radiofyzika, fyzika kovů, aplikovaná optika, elektroakustika atd.

Takový obor filozofie jako mechanika v 19. století. vynikla jako samostatná věda se svými specifiky. metody a oblasti použití. Moderní mechanika, zahrnující mechaniku bodu a soustavu bodů, teorii pružnosti, hydrodynamiku a aerodynamiku, tvoří základ studia mechanismů, pevnosti a stability konstrukcí, základ letectví a vodního inženýrství.

3. Hlavní etapy v historii vývoje fyziky

Pozadí fyziky. K pozorování fyzikálních jevů docházelo již ve starověku. Proces skutečného shromažďování vědomostí tehdy ještě nebyl rozlišován; fyzikální, geometrické a astronomické koncepty se vyvíjely společně.

Ekonomická potřeba oddělit zemi a měřit čas vedla k rozvoji měření prostoru a času ve starověku – v Egyptě, Číně, Babylónii a Řecku. System-tich. ke kumulaci fakt a pokusům o jejich vysvětlení a zobecnění, které předcházely vzniku filozofie (v moderním slova smyslu), docházelo zvláště intenzivně v období řecko-římské kultury (6. stol. př. n. l. - 2. stol. n. l.). Během této éry vznikly prvotní představy o atomové struktuře hmoty (Democritus, Epicurus, Lucretius) a byl vytvořen geocentrický systém. systému světa (Ptolemaios), objevily se počátky heliocentr. soustav (Aristarchos ze Samosu), byly stanoveny určité jednoduché zákony statiky (pravidla páky, těžiště), byly získány první výsledky aplikované optiky (vyráběla se zrcadla, byl objeven zákon odrazu světla, jev lomu), byly objeveny nejjednodušší principy hydrostatiky (Archimédův zákon). Nejjednodušší jevy magnetismu a elektřiny byly známy již ve starověku.

Aristotelovo učení shrnulo poznatky předchozího období. Aristotelova fyzika, založená na principu účelovosti přírody, ač obsahovala určitá správná ustanovení, však zároveň odmítala pokročilé myšlenky svých předchůdců, včetně myšlenek heliocentrických. astronomie a atomismus.

Církví kanonizované učení Aristotela se proměnilo v brzdu dalšího rozvoje vědy. Po tisících letech stagnace a sterility byla věda oživena až v 15. a 16. století. v boji proti Aristotelovým názorům. V roce 1543 vydal N. Koperník esej „O revolucích nebeských sfér“; jeho vydání bylo revolučním činem, jímž „osvobození přírodní vědy od teologie začíná její chronologii“ (Engels F., Dialektika přírody, 1955, s. 5). O oživení vědy se zasloužil Ch. arr. potřeby výroby během výrobního období. Skvělé zeměpisné objevy, zejména objevení Ameriky, přispěly k nahromadění mnoha nových pozorování a ke svržení starých předsudků. Rozvoj řemesel, lodní dopravy a dělostřelectva vytvořil podněty pro vědecký výzkum. Vzrostlo vědecké myšlení zaměřené na problémy konstrukce, hydrauliky a balistiky a zájem o matematiku. Rozvoj technologií vytvořil příležitosti pro experimentování. Leonardo da Vinci zinscenoval celou sérii fyziky. otázky a snažil se je řešit prostřednictvím zkušenosti. Vlastní rčení: „zkušenost nikdy neklame, pouze naše úsudky jsou klamné.

První období vývoje fyziky začíná díly G. Galilea. Byl to Galileo, kdo byl tvůrcem experimentální metody ve fyzice. Pečlivě promyšlený experiment, oddělení vedlejších faktorů od hlavního ve studovaném jevu, touha stanovit přesné kvantitativní vztahy mezi parametry jevu. toto je Galileova metoda. Pomocí této metody položil Galileo počáteční základy Řečníci. Dokázal ukázat, že ne rychlost, ale zrychlení je důsledkem vnějšího vlivu na tělo. Galileo ve svém díle „Rozhovory a matematické důkazy o dvou nových odvětvích vědy...“ (1638) přesvědčivě dokládá tento závěr, který představuje první formulaci zákona setrvačnosti a odstraňuje zdánlivé rozpory. Experimentálně dokazuje, že zrychlení volného pádu těles nezávisí na jejich hustotě a hmotnosti. Vzhledem k pohybu vrženého tělesa nachází Galileo zákon sčítání pohybů a v podstatě vyslovuje tezi o nezávislosti působení sil. „Rozhovory“ také poskytují informace o síle těl.

Základy hydrostatiky byly položeny v dílech Galilea a B. Pascala (a ještě dříve - holandského vědce S. Stevina). Galileo učinil důležité objevy v jiných oblastech fyziky Byl první, kdo experimentálně potvrdil jev povrchového napětí, který byl studován mnohem později. Galileo obohatil aplikovanou optiku svým dalekohledem a jeho teploměr vedl ke kvantitativnímu studiu tepelných jevů.

Tedy v 17. stol. byly vytvořeny základy mechaniky a zahájen výzkum v nejdůležitějších oblastech Fyziky - ve studiu elektřiny a magnetismu, tepla, fyziky. optika a akustika.

V 18. stol Dalším vývojem všech oblastí filozofie se newtonovská mechanika stává rozsáhlým systémem poznání, pokrývajícím zákony pohybu pozemských i nebeských těles. Díla L. Eulera, francouz. Vědec A. Clairaut a další vytvořili nebeskou mechaniku, kterou dovedl k vysoké dokonalosti P. Laplace. Otevírací němčina astronom I. Galle v roce 1846 nové planety - Neptunu, byl důkazem síly nebeské mechaniky.

Důležitým podnětem pro rozvoj mechaniky byla náročnost manufakturní a následně strojní výroby. L. Euler pokládá základy dynamiky tuhého tělesa. J. D'Alembert rozvíjí dynamiku nesvobodných systémů D. Bernoulli, L. Euler a J. Lagrange vytvářejí základy hydrodynamiky ideální tekutiny V Lagrangeově „. Analytická mechanika" jsou rovnice mechaniky prezentovány v tak zobecněné podobě, že je činí aplikovatelnými na nemechanické procesy, například elektromagnetické (s vhodnou interpretací funkcí v nich obsažených). Ve své rozvinuté podobě mechanika se stává základem tehdejší strojní techniky, zejména hydrauliky.

V jiných oddílech F. v 18. stol. Dochází k další akumulaci experimentálních dat a jsou formulovány nejjednodušší zákony. Francouzský fyzik C. Dufay objevuje existenci dvou druhů elektřiny. V. Franklin formuluje zákon zachování náboje. V polovině 18. stol. Vznikl první elektrický vlak. kondenzátor (Leyden jar P. Muschenbroek v Holandsku), který umožnil akumulovat velké množství elektřiny. náboje, což usnadnilo studium zákona jejich vzájemného působení. Tento zákon, který je základem elektrostatiky, objevili nezávisle na sobě G. Cavendish a J. Priestley (Anglie) a C. Coulomb (Francie). Pomocí torzních vah Coulomb našel nejen zákon interakce stacionárních nábojů, ale také podobný zákon pro magnetické póly. Cavendish použil stejné zařízení k měření gravitační konstanty. I. Wilke (Německo) objevil elektrostatiku. indukce. Vznikla doktrína atmosférické elektřiny. V. Franklin v roce 1752 a o rok později M.V Lomonosov a G.V Richman studovali výboje blesku a dokázali elektrické. povaha blesku. V optice pokračovalo zdokonalování čočky dalekohledu (L. Euler, anglický vědec J. Dollond). Prostřednictvím prací P. Bouguera (Francie) a I. Lamberta (Německo) se začala vytvářet fotometrie. Angličtina vědci W. Herschel a W. Wollaston objevili infračervené paprsky a něm. vědec I. Ritter - ultrafialové. Velká pozornost se začala věnovat fenoménu luminiscence. Začaly se vyvíjet termometrické metody a byly instalovány termometrické systémy. váhy. Rozvoj chemie a metalurgie podnítil rozvoj teorie tepla. J. Black (Anglie) stanovil rozdíl mezi teplotou a množstvím tepla a objevil latentní teplo tání ledu. Byl formulován pojem tepelné kapacity, byly měřeny tepelné kapacity různých látek a založena kalorimetrie. Lomonosov předpověděl existenci absolutní nuly. Začal výzkum tepelné vodivosti a tepelného záření a studium tepelné roztažnosti těles. Ve stejném období vznikl parní stroj, který se začal zdokonalovat.

Teorie relativity je jednou z nejobecnějších teorií moderní fyziky. Neméně důležité a efektivní zobecnění fyzikální vědy. se objevila fakta a vzorce kvantová mechanika(viz), vznikl na konci 1. čtvrtiny 20. století. jako výsledek studií interakce záření s částicemi hmoty a studia stavů vnitroatomových elektronů.

Ještě na konci 19. století. Ukázalo se, že zákon o rozložení tepelné energie záření napříč spektrem, odvozený na základě klas. zákon o rovnoměrném rozdělení energie napříč stupni volnosti je v rozporu s realitou. Podle Rayleigh-Jeansova zákona musí být intenzita záření úměrná teplotě a druhé mocnině frekvence záření. To vedlo k jednoznačně nepravdivému závěru, že každé těleso by mělo vyzařovat dostatečně intenzivní viditelné světlo při jakékoli teplotě. Německý vědec M. Planck v roce 1900 nalezl zákon o rozložení energie ve spektru tepelného záření odpovídající zkušenosti a vytvořil nový předpoklad, že atomy hmoty při záření ztrácejí energii pouze v určitých částech (kvantách), úměrně frekvenci záření. ; koeficient úměrnosti (Planckova konstanta) musí být univerzální konstanta. Planckova hypotéza o kvantování energie záření byla výchozím bodem kvantové teorie. V návaznosti na to byl Einstein (v roce 1905) schopen vysvětlit zákony fotoelektrického jevu , za předpokladu, že pole záření je plynem speciálních částic světla - fotonů. Fotonová teorie světla umožnila správně vysvětlit další jevy interakce záření s částicemi hmoty. Tak se ukázalo, že světlo má dvojí povahu - částice-vlna. Kvantování záření emitovaného nebo absorbovaného atomy hmoty vedlo k závěru, že energie vnitroatomových pohybů se může také náhle změnit. Tento důsledek byl v rozporu s těmi modely atomu, které byly vytvořeny před rokem 1913. Nejdokonalejším modelem atomu v té době byl Rutherfordův nukleární model, postavený na tehdy známých faktech o průchodu rychlým A-částice prostřednictvím hmoty. V tomto modelu se elektrony pohybovaly kolem atomového jádra podle klasických zákonů. mechanika a kontinuálně vyzařované světlo podle klasických zákonů. elektrodynamiky, což bylo v rozporu s faktem kvantování záření. První krok k vyřešení tohoto rozporu učinil v roce 1913 dánský vědec N. Bohr, který ve svém modelu atomu zachoval ten klasický. orbity pro elektrony ve stacionárních stavech atomu, ale vycházel z předpokladu, že nejsou povoleny všechny myslitelné orbity, ale pouze jejich diskrétní série. Protože každá oběžná dráha je spojena s určitou hodnotou energie a momentu hybnosti, ukázalo se, že tyto veličiny jsou také kvantované. Při pohybu z jedné povolené dráhy na druhou atom emituje nebo absorbuje foton. Diskrétnost atomové energie našla přímé potvrzení ve vzorcích atomových spekter a ve srážkách atomů s elektrony. .

Za posledních 20 let se počet známých elementárních částic několikrát zvýšil. Kromě elektronů a pozitronů, protonů a neutronů (a také fotonů) bylo objeveno několik typů mezonů. Existence neutrální částice - neutrina - byla prokázána. Po roce 1953 byly učiněny nové objevy, které měly zásadní význam: byly objeveny těžké nestabilní částice s hmotnostmi většími než hmotnosti nukleonů – tzv. hyperony, které jsou považovány za excitované stavy nukleonů. V roce 1955 byla objevena existence antiprotonu.

Všechny tyto objevy naznačují, že jakýkoli typ elementárních částic je schopen přeměny, že elementární částice mohou vznikat („narodit se“) a mizet a proměňovat se v částice jiného typu. To dokazuje přítomnost genetiky spojení mezi různými elementárními částicemi a bezprostředním úkolem této oblasti fyziky je rozvíjet jejich vzájemné vztahy. Tato fakta také naznačují, že elementární částice nejsou v žádném případě elementární v absolutním slova smyslu, ale mají složitou strukturu, která ještě nebyla odhalena. Moderní filozofie potvrdila předpověď V. I. Lenina o nevyčerpatelnosti elektronu Moderní teorie elementárních částic je interpretuje jako projevy různých polí – elektromagnetického, elektron-pozitronového, mezonového atd. Základem pro tento výklad je výše zmíněná schopnost. částice k přeměně, ke vzniku a zániku s výskytem částic jiného pole (nebo jiných polí). Pozoruhodným výsledkem této teorie je závěr, že i při absenci částic daného typu v dané oblasti prostoru, tzv. nulové (nejmenší) vakuové pole daného typu, projevující se řadou efektů .

S nedostatečným pochopením těchto základních principů vědeckého materialismu byla každá nová etapa, která objevila nové objekty a nové aspekty přírodních jevů, vnímána některými fyziky jako úplná negace teorie postavené na rozsáhlých faktických důkazech. materiální, jako vyvrácení materiálnosti světa. Ve skutečnosti vždy mluvíme o novém vývoji teorie, o pokrytí nové stránky jevů. Neznalost nových vlastností hmoty byla idealisty uváděna jako základ pro popření hmoty samotné, zatímco ve skutečnosti je pojem hmoty doplňován rozmanitějším obsahem. Například duální korpuskulární vlnová povaha mikročástic stanovená kvantovou teorií byla interpretována jako argument ve prospěch „strašidelné“ povahy hmoty, vztahu mezi hmotou a energií – jako popření hmoty jako nositele energie. . Neznalost nových myšlenek využívají někteří idealističtí filozofové k popření samotné možnosti poznání podstaty věcí a jevů. Tomuto falešnému obrazu reality, který má vliv i v oborech sousedících s filozofií – biologii a astronomii – oponuje vědecky podložená filozofie dialektiky. materialismus.

4. Propojení moderní fyziky s technikou a dalšími přírodními vědami

F. vyrostl z potřeb techniky a neustále využívá jejích zkušeností; technologie do značné míry určuje předmět fyziky. výzkum. Ale také platí (zejména pro moderní fyziologii), že technika vyrůstá z fyziologie, která ve fyzice. laboratoře vytvářejí nová odvětví technologie a nové metody řešení technických problémů. úkoly. Stačí si vzpomenout na elektriku strojů, radiotechniky a aplikované elektroniky s neustále se vyvíjejícími a měnícími se prostředky: jiskra, elektronky, polovodičová zařízení. Například polovodiče nacházejí stále rozmanitější uplatnění v technice ve formě usměrňovačů střídavého proudu, fotorezistorů a termistorů, v signalizaci, automatizaci a dálkovém ovládání, ve formě detektorů, zesilovačů a generátorů rádiových vln, luminiscenčních světelných zdrojů, katod vakua. zařízení a nověji v podobě zařízení pro využití energie tepla, světla a radioaktivního záření.

Rychlý rozkvět techniky ve 20. století. nejpříměji souvisí s vývojem F. Jestliže v 19. stol. mezi fyzickými objev a jeho první technická. Po desetiletích používání se nyní tato doba zkrátila na několik let. Technický Fyzika se svými četnými sekcemi je obrovskou oblastí moderní vědy. Vztah fotografie a technologie je hlavní cestou rozvoje obou. Nikdy nebylo toto spojení tak komplexní jako nyní. Vědecká fyzika. Ústavy ve svých tématech stále úspěšněji spojují fyziku. teorie, experimentální studie a technické. aplikace nových faktů a zobecnění. Fyziku rozvíjejí stovky průmyslových laboratoří a ústavů v průmyslu. a technologické otázky na celou frontu moderních technologií.

Phys. Výzkumné metody se staly zásadními pro všechny přírodní vědy. Elektronový mikroskop překročil limity stanovené optickým mikroskopem o dva řády. výzkumných metod, a umožnila pozorovat jednotlivé velké molekuly. Rentgenová analýza odhalila atomovou strukturu látky a strukturu krystalů. Vytříbená spektrální analýza se ukázala být účinným prostředkem výzkumu v geologii a organické hmotě. chemie. Hmotnostní spektrograf měří hmotnosti atomů a molekul s nebývalou přesností. Radiotechnika a oscilografické metody umožňují pozorovat procesy probíhající v miliontinách a miliardtinách sekundy. Možnost sledování pohybu chemikálií. prvků a dokonce i jednotlivých atomů zajišťuje metoda radioaktivních izotopů, která již pronikla do všech oblastí poznání. Jaderné záření mění běh biologie. procesy a mění dědičné vlastnosti.

Všechny tyto techniky jdou daleko za hranice nejen přímého pozorování, ale i rámce stanoveného měřicími přístroji 19. století. Elektronické počítací stroje tolik zjednodušily matematiku. výpočty, že nejsložitější jevy, podmíněné stovkami různých faktorů, se stávají přístupnými striktnímu výpočtu.

Význam moderní fyziologie pro všechny přírodní vědy značně vzrostl. Teorie relativity a jaderná fyzika se staly základem astrofyziky, nejdůležitějšího odvětví astronomie. Závěry astrofyziky zase zavádějí do fyziky nové rysy. Kvantová teorie tvořila základ doktríny chemie. reakce, anorganické a organické chemie. Myšlenky jaderné fyziologie se stávají nedílnou součástí geologické vědy. koncepty. Vzájemný vliv fyziologie a biologie se stále více přibližuje; V tomto ohledu se biofyzika stává samostatnou vědou.

5. Úloha tepelných strojů v životě člověka

V současné době není možné jmenovat jedinou oblast lidské výrobní činnosti, kde se nepoužívají tepelné instalace. Kosmická technika, hutnictví, výroba obráběcích strojů, doprava, energetika, zemědělství, chemický průmysl, potravinářská výroba - to není úplný výčet odvětví národního hospodářství, kde je třeba řešit vědeckotechnické otázky spojené s tepelnými instalacemi.

V tepelných strojích a tepelných zařízeních se teplo přeměňuje v práci nebo práce v teplo.

Parní turbína je tepelný stroj, ve kterém se potenciální energie páry přeměňuje na kinetickou energii a kinetická energie na mechanickou energii otáčení rotoru. Rotor turbíny je přímo spojen s hřídelí pracovního stroje, kterým může být elektrický generátor, vrtule atd.

Využití tepelných strojů v železniční dopravě je zvláště velké, protože S příchodem dieselových lokomotiv na železnici se usnadnila přeprava velkého množství zboží a cestujících ve všech směrech. Dieselové lokomotivy se na sovětských železnicích objevily před více než půl stoletím z iniciativy V.I. Lenin. Dieselové motory pohánějí dieselovou lokomotivu přímo a pomocí elektrické převodovky, generátorů elektrického proudu a elektromotorů. Na stejné hřídeli s každou dieselovou lokomotivou je generátor stejnosměrného proudu. Elektrický proud generovaný generátorem vstupuje do trakčních motorů umístěných na nápravách dieselové lokomotivy. Dieselová lokomotiva je složitější než elektrická lokomotiva a stojí více, ale nevyžaduje kontaktní síť ani trakční měnírny. Dieselová lokomotiva najde uplatnění všude tam, kde jsou položeny železniční koleje, a to je její obrovská výhoda. Diesel je ekonomický motor, dieselová lokomotiva má dostatek paliva na dlouhou cestu. Pro přepravu velkého a těžkého nákladu byly stavěny těžké nákladní automobily, kde byly benzínové motory nahrazeny výkonnějšími dieselovými motory. Stejné motory fungují na traktorech, kombajnech a lodích. Použití těchto motorů značně usnadňuje lidskou práci. V roce 1897 navrhl německý inženýr R. Diesel vznětový motor, který by mohl běžet nejen na benzín, ale i na jakékoli jiné palivo: petrolej, olej. Motorům se také říkalo diesely.

Historie tepelných motorů sahá daleko do minulosti. Před více než dvěma tisíci lety, ve 3. století před naším letopočtem. éry, velký řecký mechanik a matematik Archimedes sestrojil dělo, které střílelo pomocí páry.

Na světě jsou dnes stovky milionů tepelných motorů. Například spalovací motory se instalují na automobily, lodě, traktory, motorové čluny apod. Pozorování, že změny teploty těles jsou neustále doprovázeny změnami jejich objemů, pochází již z dalekého starověku, nicméně stanovení absolutní hodnota poměru těchto změn náleží až moderní době. Před vynálezem teploměrů se na takové definice samozřejmě nedalo myslet, ale s rozvojem termometrie se přesné studium tohoto spojení stalo naprosto nezbytným. Navíc na konci minulého 18. století a na začátku současného 19. století se nahromadilo mnoho různých jevů, které vedly k pečlivým měřením rozpínání těles z tepla; byly to: potřeba korigovat barometrické údaje při určování nadmořských výšek, stanovení astronomické refrakce, otázka elasticity plynů a par, postupně se zvyšující využití kovů pro vědecké přístroje a technické účely atd.

Nejprve jsem se přirozeně obrátil k definici vzduchové expanze, která byla ve své velikosti nejmarkantnější a zdála se nejsnáze měřitelná. Mnoho fyziků brzy obdrželo velké množství výsledků, ale některé z nich byly značně rozporuplné. Amonton, aby reguloval svůj normální teploměr, změřil expanzi vzduchu při zahřátí z 0° na 80° R a poměrně přesně určil, že je to 0,380 jeho objemu při 0°. Na druhou stranu Nuge v roce 1705 pomocí mírně upraveného zařízení jednou získal číslo dvakrát větší a jindy dokonce 16krát větší. La Hire (1708) také obdržel 1,5 a dokonce 3,5 místo Amontonova čísla. Goakesby (1709) našel číslo 0,455; Kryukius (1720) - 0,411; Záznamy - 0,333; Bonn - 0,462; Muschenbreck - 0,500; Lambert („Pyrométrie“, s. 47) -0,375; Deluc - 0,372; I. T. Meyer - 0,3755 a 0,3656; Klobása - 0,339; Vandermonde, Berthollet a Monge obdrželi (1786) - 0,4328. Priestley, který pro expanzi vzduchu získal číslo 0,9375, které se výrazně liší od skutečného čísla, navíc tvrdil, že kyslík, dusík, vodík, kyselina uhličitá, páry kyseliny dusičné, chlorovodíkové, sírové, fluorovodíkové a amoniak – všechny se liší svou expanzí ze vzduchu . G. G. Schmidt („Green’s Neues Journ.“, IV, str. 379) získal pro expanzi vzduchu číslo 0,3574, pro kyslík 0,3213 a konečně pro vodík, kyselinu uhličitou a dusík 0,4400, 0,4352, 0,4787 a Morveau Duvernoy se postavil na stranu Priestleyho názoru, ale obecně zjistil, že expanze plynů není zcela úměrná změně teploty.

Teoretický materiál

Od pradávna se člověk chtěl oprostit od fyzické námahy nebo jí ulehčit při pohybu, mít více síly a rychlosti.

Vznikaly legendy o letadlových kobercích, sedmiligových botách a čarodějích, kteří mávnutím proutku přenášejí člověka do vzdálených zemí. Při přepravě těžkých nákladů lidé vynalezli vozíky, protože je snazší jet. Pak přizpůsobili zvířata - voly, jeleny, psy a především koně. Tak se objevily vozy a kočáry. Ve vagonech lidé hledali pohodlí a stále více je vylepšovali.

Touha lidí zvýšit rychlost také urychlila změnu událostí v historii rozvoje dopravy. Z řeckého „autos“ - „sebe“ a latinského „mobilis“ - „mobilní“, vzniklo v evropských jazycích přídavné jméno „samohybný“, doslova „automobil“.

Vztahovalo se na hodinky, automatické panenky, na nejrůznější mechanismy, obecně na vše, co sloužilo jako jakýsi doplněk k „pokračování“, „zlepšení“ člověka. V 18. století se pokusili nahradit lidskou sílu parní a aplikovali termín „auto“ na bezkolejové vozíky.

Proč se věk automobilu odvíjí od prvních „benzínových aut“ se spalovacím motorem, vynalezených a vyrobených v letech 1885-1886? Jako by se zapomínalo na parní a bateriové (elektrické) posádky. Faktem je, že spalovací motor udělal skutečnou revoluci v dopravní technice. Po dlouhou dobu se ukázalo, že nejvíce odpovídá myšlence automobilu, a proto si po dlouhou dobu udržel své dominantní postavení. Podíl vozidel se spalovacími motory dnes tvoří více než 99,9 % celosvětové silniční dopravy.<Приложение 1>

Hlavní části tepelného motoru

V moderní technologii se mechanická energie získává především z vnitřní energie paliva. Zařízení, ve kterých se vnitřní energie přeměňuje na energii mechanickou, se nazývají tepelné motory. Chcete-li provádět práci spalováním paliva v zařízení zvaném ohřívač, můžete použít válec, ve kterém se plyn zahřívá a expanduje a pohybuje pístem.<Приложение 3>Plyn, jehož expanze způsobuje pohyb pístu, se nazývá pracovní tekutina. Plyn expanduje, protože jeho tlak je vyšší než vnější tlak. Ale jak se plyn rozpíná, jeho tlak klesá a dříve nebo později se vyrovná vnějšímu tlaku. Pak expanze plynu skončí a přestane pracovat.

Co je třeba udělat, aby se provoz tepelného motoru nezastavil? Aby motor pracoval nepřetržitě, je nutné, aby se píst po expanzi plynu pokaždé vrátil do původní polohy a stlačil plyn do původního stavu. Ke stlačení plynu může dojít pouze pod vlivem vnější síly, která v tomto případě působí (tlaková síla plynu v tomto případě působí záporně). Poté mohou opět nastat procesy expanze a stlačování plynu. To znamená, že provoz tepelného motoru musí sestávat z periodicky se opakujících procesů (cyklů) expanze a komprese.

Obrázek 1

Obrázek 1 graficky znázorňuje procesy expanze plynu (čára AB) a komprese na původní objem (čára CD). Práce vykonaná plynem během procesu expanze je kladná (AF > 0) a číselně se rovná ploše čísla ABEF. Práce plynu při kompresi je negativní (od AF< 0) и численно равна площади фигуры CDEF. Полезная работа за этот цикл численно равна разности площадей под кривыми АВ и CD (закрашена на рисунке).

Přítomnost ohřívače, pracovní tekutiny a chladničky je zásadně nezbytnou podmínkou pro nepřetržitý cyklický provoz jakéhokoli tepelného motoru.

Účinnost tepelného motoru

Pracovní tekutina, přijímající určité množství tepla Q1 z ohřívače, předává část tohoto množství tepla, které se rovná modulu |Q2|, chladničce. Proto vykonaná práce nemůže být větší než A = Q1 - |Q2|. Poměr této práce k množství tepla přijatého expandujícím plynem z ohřívače se nazývá účinnost tepelného motoru.

1 z 20

Prezentace na téma: Z historie vývoje vědy "Fyzika"

Snímek č. 1

Popis snímku:

Snímek č. 2

Popis snímku:

Fyzika (ze starořeckého „příroda“) je oborem přírodních věd, vědou, která studuje nejobecnější a nejzákladnější zákony, které určují strukturu a vývoj hmotného světa. Termín "fyzika" se poprvé objevil ve spisech jednoho z největší myslitelé starověk – Aristoteles, který žil ve 4. století př. Kr. Zpočátku byly pojmy „fyzika“ a „filosofie“ synonyma V 16. století se fyzika stala samostatným vědeckým směrem Slovo „fyzika“ zavedl do ruského jazyka Michail Vasiljevič Lomonosov.

Snímek č. 3

Popis snímku:

Historie vývoje vědy fyziky začíná díly velkých vědeckých filozofů Starověk a trvá dodnes.1. Raná fyzika 1.1 Starověká fyzika 1.2 Středověká Evropa 2 Počátky teoretická fyzika 2.1 XVII století. Metafyzika Descarta a mechanika Newtona. 2.2 XVIII století. Mechanika, kalorie, elektřina. 3 XIX století 3.1 Vlnová teorie světla 3.2 Vznik elektrodynamiky 3.3 Teorie elektromagnetického pole 3.4 Termodynamika, plyny, molekulární teorie 3.5 Objev elektronu, radioaktivita 4 XX století 4.1 Teorie relativity 4.2 První teorie struktury atom 4.3 Kvantová teorie 5 Počátek XXI. stol

Snímek č. 4

Popis snímku:

Velcí vzdělaní filozofové starověkého světa Sokrates 469 př. Kr. 399 před naším letopočtem E., Starověký řecký filozof. Kázal na ulicích a náměstích s cílem bojovat proti sofistům a vychovávat mladé lidi. Byl popraven (vzal jed) za zavádění nových božstev a za zkažení mládeže v novém duchu. Sokrates po sobě nezanechal žádné spisy. Nejdůležitějšími zdroji informací o jeho životě a učení jsou díla jeho žáků Xenofónta a Platóna. Platón 428(427)-348(347) př. n. l. Starověký řecký filozof. Narodil se do aristokratické rodiny v Aténách, v roce 407 se setkal se Sokratem a stal se jedním z jeho nadšených studentů. Po jeho smrti odešel do jižní Itálie a na Sicílii, kde komunikoval s Pythagorejci. V Athénách založil Platón svou školu – Platónskou akademii. Autorem slavného díla „Apologie Sokrata“ je Aristoteles Stagirites 384-322 př.nl. Největší filozof Starověké Řecko. Studoval u Platóna v Athénách, ale nestal se jeho následovníkem. Byl učitelem Alexandra Velikého. Vytvořil pojmový aparát, který dodnes prostupuje filozofický lexikon i samotný styl vědeckého myšlení

Snímek č. 5

Popis snímku:

Starověká fyzika Democritus První formulaci zákona o zachování hmoty navrhl Empedokles v 5. století před naším letopočtem. e.: Nic nemůže vzniknout z ničeho a v žádném případě nelze zničit to, co existuje. Později podobnou tezi vyslovili Demokritos, Aristoteles a další Fyzika je věda o pohybu, která je možná díky ontologickému rozdílu mezi silou a energie. Aristoteles Termín „fyzika“ vznikl jako název jednoho z Aristotelových děl. Předmětem této vědy bylo podle autora objasnění základních příčin jevů

Snímek č. 6

Popis snímku:

Aristoteles (384-322 př.nl) starověký řecký filozof a vědec. Platónův učedník. zakladatel peripatetické školy. Od roku 343 př.n.l E. - učitel Alexandra Velikého. etika, politika, metafyzika věd o živé přírodě, logika, ekonomie. Fyzika je věda o pohybu, která je možná díky ontologickému rozlišení mezi silou a energií.

Snímek č. 7

Popis snímku:

Archimedes Archimedes se proslavil mnoha svými mechanickými návrhy. Páka byla známá již před Archimédem, ale pouze Archimedes nastínil její kompletní teorii a úspěšně ji aplikoval v praxi. Plutarch uvádí, že Archimedes postavil mnoho blokových pákových mechanismů v přístavu Syrakusy, aby usnadnil zvedání a přepravu těžkých nákladů. Archimédův šroub (šnek), který vynalezl pro nabírání vody, se stále používá v Egyptě.

Snímek č. 8

Popis snímku:

Středověká Evropa V 16. století se fyzika objevila jako samostatný vědecký směr Slovo „fyzika“ zavedl do ruštiny Michail Vasiljevič Lomonosov: Mikuláš Koperník navrhl heliocentrický systém světa, Somon Stevin v knihách „. Desátý“ (1585), „Principy statiky“ a uvedl do používání další desetinná místa, formuloval (nezávisle na Galileovi) zákon tlaku na nakloněné rovině, pravidlo rovnoběžníku sil, pokročilou hydrostatiku a navigaci. Je zvláštní, že vzorec pro rovnováhu na nakloněné rovině odvodil z nemožnosti věčného pohybu (což považoval za axiom).

Snímek č. 9

Popis snímku:

V Natural and Moral History of the Indias (1590) José de Avosta poprvé objevil teorii čtyř čar bez magnetické deklinace. Popsal použití kompasu, úhel vychýlení, rozdíly mezi magnetickým a severním pólem; ačkoliv odchylky byly známy již v 15. století, popsal kolísání odchylek od jednoho bodu k druhému; identifikoval místa s nulovou odchylkou: například na Azorech. Po Newtonově objevu přílivu a odlivu vysvětlil Acosta jejich povahu, periodicitu a vztah k fázím Měsíce.

Snímek č. 10

Popis snímku:

Galileo GALILEY Italský vědec V Padově publikoval Galileo pouze popis proporcionálního kompasu, který umožňuje rychle vyrobit různé výpočty a konstrukce V roce 1608 byl v Holandsku vynalezen dalekohled. V roce 1609, na základě informací, které se k němu dostaly o dalekohledu vynalezeném v Holandsku, Galileo postavil svůj první dalekohled, který dával přibližně trojnásobné zvětšení. Činnost dalekohledu byla demonstrována z věže sv. Známka byla v Benátkách a udělala obrovský dojem. Galileo brzy postavil dalekohled s 32x zvětšením.

Snímek č. 11

Popis snímku:

Galileo Galilei, první, kdo provedl výzkum nebeských objektů. Objevuje čtyři měsíce Jupitera, fáze Venuše, hvězdy v Mléčné dráze a mnoho dalšího. Silně podporuje Koperníkovu teorii, ale stejně důrazně odmítá Keplerovu teorii pohybu planet po elipsách. Galileo formuluje základy teoretické mechaniky - princip relativity, zákon setrvačnosti, kvadratický zákon pádu, dokonce i princip virtuálních posuvů, vynalézá teploměr (bez stupnice) Johannes Kepler v roce 1609 vydal knihu „Nová astronomie ” se dvěma zákony pohybu planet; třetí zákon formuloval ve své pozdější knize „World Harmony“ (1619). Zároveň formuluje (jasněji než Galileo) zákon setrvačnosti: každé těleso, na které nepůsobí jiná tělesa, je v klidu nebo v lineárním pohybu.

Snímek č. 12

Popis snímku:

Snímek č. 13

Popis snímku:

Newton Isaac 4. ledna 1643 - 31. března 1727 anglický fyzik a matematik, tvůrce teoretických základů mechaniky a astronomie. Objevil zákon univerzální gravitace, vyvinul (spolu s G. Leibnizem) diferenciální a integrální počet. byl autorem nejvýznamnějších experimentálních prací v optice Newtonova axiomatika se skládala ze tří zákonů, 1. Každé těleso je nadále udržováno ve stavu klidu nebo rovnoměrného a přímočarého pohybu, dokud a pokud není aplikovanými silami nuceno tento stav změnit. . 2. Změna hybnosti je úměrná působící síle a nastává ve směru přímky, podél které tato síla působí.3. Akce má vždy stejnou a opačnou reakci, jinak jsou interakce dvou těles na sobě stejné a směrované opačnými směry Newton je právem považován za tvůrce „klasické fyziky“.

Snímek č. 14

Popis snímku:

Ve druhé polovině 17. století prudce vzrostl zájem o vědu v hlavních zemích Evropy. První akademie věd a první vědecké časopisy vznikají v roce 1600: první experimentální studium elektrických a magnetických jevů provádí lékař anglická královna William Gilbert. Předpokládá, že Země je magnet. Byl to on, kdo navrhl termín „elektřina“. 1637: René Descartes publikoval „Discourse on Method“ s přílohami „Geometrie“, „Dioptrics“, „Meteora“. Prostor považoval za hmotný a příčinou pohybu byly víry hmoty, které vznikají, aby zaplnily prázdnotu (což považoval za nemožné, a proto neuznával atomy), nebo z rotace těles. V dioptrii Descartes poprvé uvedl správný zákon lomu světla. Vytváří analytickou geometrii a zavádí téměř moderní matematickou symboliku.

Snímek č. 15

Popis snímku:

XVIII století. Mechanika, kalorie, elektřina. V 18. století se mechanika, nebeská mechanika a nauka o teple vyvíjely zrychleným tempem. Začíná studium elektrických a magnetických jevů. Vznik analytické mechaniky (Euler, Lagrange) završil přeměnu teoretické mechaniky na obor matematické analýzy. Potvrzuje se obecný názor, že všechny fyzikální procesy jsou projevy mechanického pohybu hmoty také Huygens důrazně obhajoval potřebu takové představy o povaze jevů: „Skutečná filozofie musí vidět v mechanických jevech hlavní příčinu. všechny jevy; podle mého názoru je jakákoli jiná myšlenka nemožná, pokud nechceme ztratit naději na pochopení čehokoli ve filozofii“ („Pojednání o světle“).

Snímek č. 16

Popis snímku:

Fyzika je věda o hmotě, jejích vlastnostech a pohybu. Je to jedna z nejstarších vědních disciplín a první díla, která se k nám dostala, pocházejí z dob starověkého Řecka. Henri Becquerel 26.2.1786 - 2.10.1853 Napsal sérii článků o teplotě Země, netepelném záření světla. Andre-Marie AMPERE 26.2.1786 - 10.2.1853 Ampere se zasloužil o zavedení do vědy termíny „elektrostatika“, „elektrodynamika“, A. VOLTA 1745- - 1827 Výzkum v oblasti elektřiny, Faraday Michael 1791-1867 anglický fyzik zakladatel doktríny elektrického magnetického pole, LORENZ Hendrik Anton - 1928 holandský fyzik, inženýr Člen Petrohradu. AN (1910) a čestný člen Akademie věd SSSR (1925). Vytvořil klasickou elektronovou teorii, s jejíž pomocí vysvětlil mnoho elektrických a optických jevů,

Snímek č. 17

Popis snímku:

Ruská země může zrodit své vlastní Platosy a bystré Newtony Byl to přírodovědec, filozof, básník, zakladatel ruského literárního jazyka, historik, geograf a politik. M. V. Lomonosov celou svou originální encyklopedií, která sahala od poezie a výtvarného umění k velkým fyzikálním a chemickým objevům, jako nikdo jiný prokázal jednotu všech projevů lidského ducha, umění a vědy, abstraktního myšlení a konkrétní technologie.

Snímek č. 18

Popis snímku:

LEBEDEV Petr Nikolaevič (24.2.1866-1.3.1912) Vynikající ruský vědec, zakladatel první vědecké školy fyziků v Rusku. Poprvé přijal a studoval milimetrové elektromagnetické vlny (1895). Objevil a studoval tlak světla na pevné látky (1899) a plyny (1907), čímž kvantitativně potvrdil elektromagnetickou teorii světla. Nápady P.N. Jejich vývoj našel Lebedev v dílech svých mnoha žáků Petr Nikolajevič Lebedev se narodil 8. března 1866 v Moskvě v kupecké rodině. Od září 1884 do března 1887 navštěvoval Lebeděv Moskevskou vyšší technickou školu, ale práce inženýra ho nelákala. V roce 1887 odešel do Štrasburku, na jednu z nejlepších fyzikálních škol v Evropě, školu Augusta Kundta.

Snímek č. 19

Popis snímku:

TAK JAKO. Popov1859 - 1905 ruský vědec-fyzik a elektrotechnik A.N. Lodygin (1847-1923) ruský elektrotechnik L.B. 19081,04. 1968Výzkum magnetických vlastností volných elektronů Čerenkov Pavel Alekseevič 28. července 1904 – 6. ledna 1990, vynikající ruský vědec, první ruský fyzik oceněný Nobelovou cenou.

Snímek č. 20

Popis snímku:

Historie fyziky uchovává mnoho událostí a faktů, které měly velký vliv na vývoj této starověké vědy a tvořily zlatý fond její paměti. Tyto skutečnosti, umístěné v přísném časovém sledu, umožňují sledovat genezi základních fyzikálních myšlenek a teorií, jejich vzájemný vztah, kontinuitu a vývoj, vývojové trendy a některé z nich díky své zásadní roli otevírají nové stránky v análech. fyziky, která mění nebo rozšiřuje vědecký obraz přírody.

Níže uvedený výčet základních fyzikálních faktů a objevů je uveden v rámci určitého periodizačního schématu fyziky, které umožňuje jasněji si představit strukturální rysy a dynamiku vývoje fyziky. její myšlenky a principy, jinými slovy - její vnitřní logika vývoje. Použité schéma je sestaveno s přihlédnutím k těm faktorům, které určují stav a podobu jakékoli vědy a jsou urychlovači jejího pokroku.

HLAVNÍ OBDOBÍ A ETAPA VÝVOJE FYZIKY

PRAVĚK FYZIKY (od starověku do 17. století)

• Období starověku (VI. století př.nl - V. století našeho letopočtu).
• Středověk (VI - XIV století).
• Renesance (XV - XVI století).

OBDOBÍ FYZIKY JAKO VĚDY

• Počátek 17. století - 80. léta. XVII století

OBDOBÍ KLASICKÉ FYZIKY (konec 17. století - začátek 20. století)

• První etapa (konec 17. století - 60. léta 19. století).
• Druhá etapa (60. léta 19. století - 1894).
• Třetí etapa (1895 - 1904).

OBDOBÍ MODERNÍ FYZIKY (od roku 1905)

• První etapa (1905 - 1931).
• Druhá etapa (1932-1954).
• Třetí etapa (od roku 1955).

Období od starověku do počátku 17. století. - to je prehistorie fyziky, období hromadění fyzikálních poznatků o jednotlivých přírodních jevech, vznik jednotlivých nauk. Podle fází vývoje společnosti se dělí na období starověku, středověku a renesance.

Fyzika jako věda pochází od G. Galilea, zakladatele exaktních přírodních věd. Období od G. Galilea po I. Newtona představuje počáteční fázi fyziky, období jejího formování.

Následující období začíná I. Newtonem, který položil základy onoho souboru přírodních zákonů, který umožňuje pochopit zákonitosti široké škály jevů. I. Newton sestrojil první fyzikální obraz světa (mechanický obraz přírody) jako ucelený systém mechaniky. Grandiózní systém klasické fyziky, který postavili I. Newton a jeho následovníci L. Euler, J. d'Alembert, J. Lagrange, P. Laplace a další, neotřesitelně existoval po dvě století a teprve na konci 19. století. se začal hroutit pod tlakem nových skutečností, které nezapadaly do jeho rámce. Pravda, Newton zasadil první hmatatelnou ránu fyzice v 60. letech devatenáctého století. Maxwellova teorie elektromagnetického pole je po newtonovské mechanice druhou velkou fyzikální teorií, jejíž další vývoj prohloubil její rozpory s klasickou mechanikou a vedl k převratným změnám ve fyzice. Proto je období klasické fyziky v přijatém schématu rozděleno do tří etap: od I. Newtona po J. Maxwella (1687 - 1859), od J. Maxwella po W. Roentgena (1860 - 1894) a od W. Roentgena po A. Einstein (1895 - 1904).

První etapa probíhá ve znamení naprosté dominance Newtonovy mechaniky, jeho mechanický obraz světa se zdokonaluje a zpřesňuje, fyzika je již prezentována jako integrální věda. Druhá etapa začíná vznikem v letech 1860 - 1865. J. Maxwella z obecné rigorózní teorie elektromagnetických procesů. Pomocí koncepce pole M. Faradaye podal přesné časoprostorové zákony elektromagnetických jevů v podobě soustavy známých rovnic - Maxwellových rovnic pro elektromagnetické pole. Maxwellova teorie byla dále rozvíjena v dílech G. Hertze a H. Lorentze, v důsledku čehož vznikl elektrodynamický obraz světa.

Etapa od roku 1895 do roku 1904 je obdobím převratných objevů a změn ve fyzice, kdy tato prožívala proces své transformace, obnovy, období přechodu k nové, moderní fyzice, jejíž základ položila speciální teorie relativity a kvantová teorie. Její počátek je rozumné připisovat roku 1905 – roku vytvoření speciální teorie relativity A. Einsteinem a transformaci myšlenky kvanta M. Plancka v teorii světelných kvant, která jasně demonstrovala odklon od klasické idejí a konceptů a znamenaly počátek vytváření nového fyzikálního obrazu světa - kvantově relativistického . Přitom přechod od klasické fyziky k moderní se vyznačoval nejen vznikem nových myšlenek, objevováním nových neočekávaných skutečností a jevů, ale i proměnou jejího ducha jako celku, vznikem nové cesty fyzikálního myšlení a hluboké změny v metodologických principech fyziky.

V období moderní fyziky je vhodné rozlišovat tři etapy: první etapu (1905 - 1931), která se vyznačuje širokým využitím myšlenek relativismu a kvanta a končí vytvořením a ustavením kvantové mechaniky - tzv. čtvrtá základní fyzikální teorie po I. Newtonovi; druhou etapou je etapa subatomární fyziky (1932 - 1954), kdy fyzici pronikli do nová úroveň hmoty, do světa atomového jádra a konečně do třetího stupně - stupně subjaderné fyziky a kosmické fyziky - charakteristický rys což je studium jevů na nových časoprostorových měřítcích. Za výchozí bod přitom konvenčně můžeme brát rok 1955, kdy fyzici začali studovat strukturu nukleonu, což znamenalo průnik do nová oblastčasoprostorové škály, až po subnukleární úroveň. Tato etapa se časově shodovala s rozvíjející se vědeckotechnickou revolucí, začala s novou úrovní výrobních sil, novými podmínkami pro rozvoj lidské společnosti.

Výše uvedené schéma periodizace fyziky je do jisté míry libovolné, ale v kombinaci s chronologií objevů a faktů umožňuje jasněji si představit průběh vývoje fyziky, body jejího růstu, vysledovat genezi nových myšlenek. , vznik nových směrů a evoluce fyzikálních znalostí.

Přestože historie fyziky jako samostatné vědy začala teprve v 17. století, její počátky sahají až do starověku, kdy si lidé začali systematizovat své první poznatky o světě kolem sebe. Před moderní dobou patřily k přírodní filozofii a zahrnovaly informace o mechanice, astronomii a fyziologii. Skutečná historie fyziky začala díky experimentům Galilea a jeho studentů. Také základ této disciplíny položil Newton.

V 18. a 19. století se objevily klíčové pojmy: energie, hmotnost, atomy, hybnost atd. Ve 20. století se ukázala omezení klasické fyziky (kromě ní kvantová fyzika, teorie relativity, teorie se zrodily mikročástice atd.). Přírodovědné poznatky jsou dnes doplňovány, protože badatelé mají stále mnoho nevyřešených problémů a otázek o povaze našeho světa a celého vesmíru.

Starověk

Mnoho pohanských náboženství starověkého světa bylo založeno na astrologii a znalostech astrologů. Díky jejich studiu noční oblohy se prosadila optika. Hromadění astronomických znalostí nemohlo ovlivnit vývoj matematiky. Starověcí lidé však nedokázali teoreticky vysvětlit příčiny přírodních jevů. Kněží připisovali blesk a zatmění Slunce Boží hněv, který neměl nic společného s vědou.

Zároveň v Starověký Egypt naučili měřit délku, váhu a úhel. Tyto znalosti byly nezbytné pro architekty při stavbě monumentálních pyramid a chrámů. Aplikovaná mechanika vyvinuta. Silní v něm byli i Babyloňané. Ti na základě svých astronomických znalostí začali využívat den k měření času.

Starověká čínská historie fyziky začala v 7. století před naším letopočtem. E. Nashromážděné zkušenosti v řemeslech a stavebnictví byly podrobeny vědecké analýze, jejíž výsledky byly prezentovány ve filozofických dílech. Za jejich nejznámějšího autora je považován Mo Tzu, který žil ve 4. století před naším letopočtem. E. Učinil první pokus formulovat základní zákon setrvačnosti. Již tehdy byli Číňané první, kdo vynalezl kompas. Objevili zákony geometrické optiky a věděli o existenci camery obscury. V Nebeské říši se objevily počátky hudební teorie a akustiky, které na Západě dlouho nikdo netušil.

Starověk

Dávná historie fyziky je nejznámější díky řeckým filozofům. Jejich výzkum byl založen na geometrických a algebraických znalostech. Například Pythagorejci byli první, kdo oznámil, že příroda se řídí univerzálními zákony matematiky. Řekové viděli tento vzor v optice, astronomii, hudbě, mechanice a dalších oborech.

Dějiny vývoje fyziky si lze jen těžko představit bez děl Aristotela, Platóna, Archiméda, Lucretia Cara a Herona. Jejich díla se dochovala dodnes v celkem ucelené podobě. Řečtí filozofové se od svých současníků z jiných zemí lišili tím, že fyzikální zákony vysvětlovali nikoli mýtickými pojmy, ale striktně vědecký bod vidění. Ve stejné době udělali Heléni také velké chyby. Patří mezi ně Aristotelova mechanika. Historie vývoje fyziky jako vědy vděčí za mnohé myslitelům Hellasu, už jen proto, že jejich přírodní filozofie zůstala základem mezinárodní vědy až do 17. století.

Příspěvek alexandrijských Řeků

Democritus formuloval teorii atomů, podle níž se všechna tělesa skládají z nedělitelných a drobných částic. Empedokles navrhl zákon zachování hmoty. Archimedes položil základy hydrostatiky a mechaniky, stanovil teorii pákového efektu a vypočítal velikost vztlakové síly tekutiny. Stal se také autorem termínu „těžiště“.

Volavka alexandrijská je považována za jednoho z největších inženýrů v historii lidstva. Vytvořil parní turbínu, zobecnil poznatky o pružnosti vzduchu a stlačitelnosti plynů. Historie vývoje fyziky a optiky pokračovala díky Euklidovi, který studoval teorii zrcadel a zákony perspektivy.

Středověk

Po pádu Římské říše se antická civilizace zhroutila. Mnoho znalostí bylo zapomenuto. Evropa zastavila svůj vědecký vývoj na téměř tisíc let. Staly se chrámy poznání křesťanské kláštery, kterému se podařilo uchovat některá díla minulosti. Pokrok však brzdila sama církev. Filozofii podřídila teologické nauce. Myslitelé, kteří se pokusili překročit její hranice, byli prohlášeni za kacíře a tvrdě potrestáni inkvizicí.

Na tomto pozadí přešlo prvenství v přírodních vědách na muslimy. Historie vzniku fyziky mezi Araby je spojena s překladem děl starověkých řeckých vědců do jejich jazyka. Na jejich základě vytvořili východní myslitelé několik vlastních důležité objevy. Například vynálezce Al-Jaziri popsal první klikový hřídel.

Evropská stagnace trvala až do renesance. Během středověku byly ve Starém světě vynalezeny brýle a byl vysvětlen původ duhy. Německý filozof 15. století Nicholas Cusa byl první, kdo navrhl, že vesmír je nekonečný, a tak daleko předběhl svou dobu. O několik desetiletí později se Leonardo da Vinci stal objevitelem fenoménu vzlínavosti a zákona tření. Pokusil se také vytvořit perpetum mobile, ale když se s tímto úkolem nevyrovnal, začal teoreticky dokazovat neproveditelnost takového projektu.

renesance

V roce 1543 vydal polský astronom Mikuláš Koperník hlavní dílo svého života O rotaci. nebeská těla" V této knize byl poprvé v křesťanském Starém světě učiněn pokus obhajovat heliocentrický model světa, podle kterého se Země otáčí kolem Slunce, a nikoli naopak, jak předpokládá geocentrický model Ptolemaia. přijat církví. Mnoho fyziků a jejich objevů tvrdí, že jsou skvělé, ale právě vydání knihy „O rotaci nebeských těles“ je považováno za počátek vědecké revoluce, po které následoval vznik nejen moderní fyziky, ale také moderní věda obvykle.

Další slavný moderní vědec Galileo Galilei se nejvíce proslavil vynálezem dalekohledu (vynalezl také teploměr). Kromě toho formuloval zákon setrvačnosti a princip relativity. Díky Galileovým objevům se zrodila zcela nová mechanika. Bez něj by historie studia fyziky na dlouhou dobu stagnovala. Galileo, stejně jako mnoho jeho širokomyslných současníků, musel odolávat tlaku církve, která se ze všech sil snažila bránit staré pořádky.

XVII století

Rostoucí zájem o vědu pokračoval i v 17. století. Německý mechanik a matematik se stal průkopníkem v Sluneční Soustava Své názory nastínil v knize „New Astronomy“, vydané v roce 1609. Kepler oponoval Ptolemaiovi a dospěl k závěru, že planety se pohybují po elipsách a ne po kruzích, jak se věřilo ve starověku. Tentýž vědec významně přispěl k rozvoji optiky. Studoval dalekozrakost a krátkozrakost, zjišťoval fyziologické funkce oční čočky. Kepler představil pojmy optické osy a ohniska a formuloval teorii čoček.

Francouz René Descartes vytvořil novou vědní disciplínu – analytickou geometrii. Navrhl také, že Descartovým hlavním dílem byla kniha „Principles of Philosophy“, vydaná v roce 1644.

Málokterý fyzik a jeho objevy jsou tak slavné jako Angličan Isaac Newton. V roce 1687 napsal revoluční knihu The Mathematical Principles of Natural Philosophy. V něm badatel nastínil zákon univerzální gravitace a tři zákony mechaniky (také známý jako Tento vědec pracoval na teorii barvy, optice, integrálním a diferenciálním počtu. Dějiny fyziky, dějiny zákonů mechaniky - to vše úzce souvisí s Newtonovými objevy.

Nové hranice

18. století dalo vědě mnoho význačných jmen. Mezi nimi vyniká především Leonard Euler. Tento švýcarský mechanik a matematik napsal více než 800 prací o fyzice a oblastech jako matematická analýza, nebeská mechanika, optika, hudební teorie, balistika atd. Petrohradská akademie věd ho uznala za svého akademika, a proto Euler strávil významnou část svého života v Rusku. Právě tento výzkumník položil základy analytické mechaniky.

Je zajímavé, že historie předmětu fyziky se vyvíjela tak, jak ji známe, nejen díky profesionálním vědcům, ale i amatérským badatelům, mnohem známějším ve zcela jiné funkci. Nejvýraznějším příkladem takového samouka byl americký politik Benjamin Franklin. Vynalezl hromosvod, významně přispěl ke studiu elektřiny a vyslovil předpoklad o její souvislosti s fenoménem magnetismu.

Na konci 18. století vytvořil Ital Alessandro Volta „Voltaický sloup“. Jeho vynález se stal první elektrickou baterií v historii lidstva. Toto století také vidělo zavedení rtuťového teploměru, vytvořeného Gabrielem Fahrenheitem. Ostatním důležitá událost vynález se ukázal být vynálezem Parní motor ke kterému došlo v roce 1784. Dalo vzniknout novým výrobním prostředkům a průmyslové restrukturalizaci.

Aplikované objevy

Jestliže se historie počátku fyziky vyvíjela na základě toho, že věda musela vysvětlit příčinu přírodních jevů, pak se v 19. století situace výrazně změnila. Nyní má nové povolání. K ovládání přírodních sil se začala vyžadovat fyzika. V tomto ohledu se začala rychle rozvíjet nejen experimentální, ale i aplikovaná fyzika. „Newton elektřiny“ André-Marie Ampère představil nový koncept elektrického proudu. Michael Faraday pracoval ve stejné oblasti. Objevil fenomén elektromagnetické indukce, zákony elektrolýzy, diamagnetismus a stal se autorem takových pojmů jako anoda, katoda, dielektrikum, elektrolyt, paramagnetismus, diamagnetismus atd.

Objevily se nové vědní obory. Termodynamika, teorie pružnosti, statistická mechanika, statistická fyzika, radiofyzika, teorie pružnosti, seismologie, meteorologie – to vše tvořilo jednotný moderní obraz světa.

V 19. století se objevily nové vědecké modely a koncepty. doložil zákon zachování energie, James Clerk Maxwell navrhl vlastní elektromagnetickou teorii. Dmitrij Mendělejev se stal autorem periodického systému prvků, který výrazně ovlivnil celou fyziku. Ve druhé polovině století se objevila elektrotechnika a spalovací motor. Staly se plody aplikované fyziky, zaměřené na řešení určitých technologických problémů.

Přehodnocení vědy

Ve 20. století se dějiny fyziky, stručně řečeno, posunuly do fáze, kdy nastala krize v již zavedených klasických teoretických modelech. Staré vědecké vzorce začaly odporovat novým údajům. Vědci například zjistili, že rychlost světla nezávisí na zdánlivě neotřesitelné vztažné soustavě. Na přelomu století byly objeveny jevy, které vyžadovaly podrobné vysvětlení: elektrony, radioaktivita, rentgenové záření.

V důsledku nahromaděných záhad došlo k revizi staré klasické fyziky. Klíčovou událostí v této další vědecké revoluci bylo doložení teorie relativity. Jeho autorem byl Albert Einstein, který světu poprvé vyprávěl o hlubokém propojení prostoru a času. Vznikl nový obor teoretické fyziky – kvantová fyzika. Na jeho vzniku se podílelo několik světově proslulých vědců: Max Planck, Max Bohn, Paul Ehrenfest a další.

Moderní výzvy

Ve druhé polovině 20. století se historie vývoje fyziky, jejíž chronologie pokračuje dodnes, posunula do zásadně nové etapy. Toto období znamenalo rozkvět vesmírného průzkumu. Astrofyzika udělala bezprecedentní skok. Objevily se vesmírné dalekohledy, meziplanetární sondy a detektory mimozemského záření. Začalo podrobné studium fyzických dat různých těles sluneční planeta. Používáním moderní technologie Vědci objevili exoplanety a nové hvězdy, včetně rádiových galaxií, pulsarů a kvasarů.

Vesmír stále ukrývá mnoho lidí nevyřešené záhady. Studují se gravitační vlny, temná energie, temná hmota, zrychlení rozpínání vesmíru a jeho struktura. Teorie velkého třesku se rozšiřuje. Data, která lze získat v pozemských podmínkách, jsou neúměrně malá ve srovnání s tím, kolik práce mají vědci ve vesmíru.

Klíčové problémy, kterým dnes fyzici čelí, zahrnují několik zásadních výzev: vývoj kvantové verze gravitační teorie, zobecnění kvantové mechaniky, sjednocení všech známých interakčních sil do jedné teorie, hledání „ doladění Vesmír“ a přesná definice jevy temné energie a temné hmoty.