Kolekcijas

Fizikas vēsture


Laika gaitā cilvēki vienmēr ir vēlējušies uzlabot izpratni par Visumu. Fizikas vēsture Galvenais mērķis ir atainot dažādos fiziķu atklājumus kopš aizvēstures laikiem. Tādējādi cauri laikmetiem mēs parādīsim, kādas ir būtiskākās pārmaiņas, kas ļāva atrast mūsu pašreizējās zināšanas par Visumu.

Fiziskās zinātnes sākumā

Mēs zinām, ka fizika iesakņojas tikai aizvēsturiskos laikos un senatnē. Pateicoties arheologiem, mēs droši zinām, ka aizvēsturiski cilvēki bija labi novērotāji. Pieminekļi, piemēram, megalīta “Stounhendžas” piemineklis, mums to pierāda. Aizvēstures vīri zināja šo dedzīgo vēlmi uzzināt vairāk par mūsu Visumu un mēģināja reproducēt noteiktas parādības, tādējādi viņi nodibināja pirmo zinātniskā procesa elementu, kas ir novērošana.

Arī pirmie laika mērīšanai izmantotie objekti parādījās šajā mūsu vēstures periodā. Ishango kauls, Blanchard patversmes kauls, bet arī Stounhendža un Carnac bija pirmie instrumenti, kas varēja izmērīt laiku. Tas ir fizikas sākums: noteiktu astronomisko mehānismu apraksts. Savukārt senatnes fizika mums ir zināma daudz precīzāk. Arī laiks sagādāja lielas bažas. Gnomons, klepsidra un saules pulkstenis ir senatnes mantojumi.

Bet pēc laika mērīšanas grieķu valodas zināšanas tika noteiktas ar tādiem fiziķiem kā Arhimēds, Miletas Taliss vai pat Erasthostēne. Interesējoties par matēriju un tās parādībām, vairums šo filozofu tādējādi ir uzlabojuši mūsu izpratni par Visumu. Vārds "atoms" nāk no grieķu valodas "atomon", kas nozīmē "nedalāms". Patiešām, Demokrits (-460 - -370 BC) pieņem, ka matēriju veido daļiņas, kuras atdala vakuums. Šīs daļiņas, kuras tiek uzskatītas par neplīstošām, jo ​​tās uzskata par mazākajiem elementiem, tiks sauktas par atomiem. "Visbeidzot, ķermeņi, kurus mēs redzam cietus un masīvus, ir parādā to sakarību vairāk sasaistītiem, ciešāk saistītiem ķermeņiem ... Gluži pretēji, tie ir gludi un apaļi ķermeņi, kas veido šķidra un plūstoša ķermeņa ķermeņus," viņš saka. . Arhimēds (-287 - -212 pirms mūsu ēras) šodien ir iecelts par statiskās mehānikas pamatlicēju: viņš ir daudzu vilces mašīnu, bet arī dažu kara, piemēram, katapultas, izcelsme.

Bet galvenokārt viņš ir pazīstams ar darbu šķidruma mehānikā. Pēc leģendas kliedzis "Eureka", viņš atklāj šķidrumā iegremdēto ķermeņu īpašības un tādējādi nosaka "Arhimēda principu": Jebkurš šķidrumā (vai gāzē) iegremdēts ķermenis saņem vilces spēku, kas s 'iedarbojas no apakšas uz augšu, un tas ir vienāds ar izspiestā šķidruma tilpuma svaru. Šo grūdienu sauks par "Arhimēda grūdienu". Mēs šeit neminēsim visus Senatnes fiziķus, taču tomēr ieteicams interesēties par Eratosthenes. Pēdējais aprēķināja Zemes apkārtmēru no menhiriem un izmantojot vienkāršu matemātiku. Patiešām, pieņemot, ka Saules stari ir paralēli, viņam Aleksandrijā pusdienlaikā izdodas izmērīt saules staru leņķi ar vertikāli (menhiru) un atrast 7 °. Tajā pašā laikā Syene pilsētā, kas atrodas gandrīz vienā un tajā pašā meridiānā, Saules stari neveido nevienu leņķi akā. Izmantojot proporcionalitātes attiecību, viņš no precīzi šodien izmērītās vērtības secināja Zemes apkārtmēru 40 349 km, kļūdu par 10%. Tādējādi fizika progresē un zināšanas uzkrājas, novērojot, formulējot hipotēzes un attīstot teorijas, izmantojot matemātiskus rīkus.

Pastāvīga progresēšana

Iestājās viduslaiki, un kari vairojās. Iebrukumi, iekarojumi, kari ... un uzkrātās grieķu zināšanas par senatni tiek zaudētas, izņemot dažus filozofus, piemēram, Boethiusu, kuri dažus zinātniskos mantojumus pasargā no senatnes caur Quadrivium. Kamēr Rietumi ir nonākuši aizmirstības periodā, arābu un musulmaņu civilizācija turpina grieķu iesākto darbu, jo īpaši saglabājot atklājumu rakstus un atsākot šos darbus, lai tos padziļinātu un tādējādi atrastu zināšanu civilizāciju. : tas ir arābu-musulmaņu progresa zelta laikmets. Arābu izgudrojums ar nulli izraisīja satricinājumu matemātikā un ļāva attīstīties šajā jomā, kā to ilustrēja algebra un zinātnieki, piemēram, Averro (1126-1198). Astronomiju padziļina arī astronoma fiziķa Alhazena (965-1039) izgudrojums par pirmo ūdens teleskopu. Pēdējam izdodas izskaidrot tādas optiskās parādības kā Mēness, kas noteiktā laikā debesīs parādās lielāks, vai pat to, kāpēc Mēness spīd. Viņš ir arī pirmais, kurš runā par refrakcijas fenomenu - ideju, ko nākamajos gadsimtos izmantos fiziķi. Mehānikā Alhazens paziņo par inerces principu, kuru vēlāk pārņems Galileo, un runā arī par masu piesaisti - ideju, kuru gadsimtiem vēlāk galvenokārt pārņems Īzaks Ņūtons. Renesanses laikā daudzi zinātnieki radīja pārmaiņas fizikas zinātnes pasaulē. Nāk Galileo (1564-1642), astronoms-fiziķis, kurš kļuva ļoti slavens ar daudziem izgudrojumiem, piemēram, astronomisko teleskopu. Darbs dinamikā iemāca saprast planētu kustību. Tas arī nosaka inerces principu, kas nosaka, ka, ja objekts netiek pakļauts nevienam spēkam vai spēkiem, kuru rezultāts ir nulle, tad attiecīgais ķermenis atrodas vai nu miera stāvoklī, vai vienmērīgā taisnā kustībā. Šis princips dažus gadus vēlāk būs pirmais Ņūtona likums. Savukārt Rens Dekarts (1596-1650) vairāk strādāja pie optikas un matemātiski izteica gaismas un acīmredzami atstarošanas likumu.

Bet lielākais progress 17. gadsimtā noteikti bija zinātnieka Īzaka Ņūtona (1643-1723) darbs. Viņš strādā daudzās jomās, piemēram, optikā, mehānikā un matemātikā, un rada revolucionāru izpratni par Visumu. Ņūtons turpina Dekarta (un Snela) darbu pie gaismas laušanas: viņš parāda, ka prizma sadalās gaismā vairākās krāsās un tieši šīs krāsas veido balto gaismu. Viņš arī pēta difrakciju un būs Ņūtona teleskopa izgudrotājs, kas ļaus labāk redzēt un redzēt nekā Galileo astronomiskais teleskops. Mehānikā Īzaks Ņūtons izskaidro ķermeņu kustību matemātiski, izmantojot vektorus spēku modelēšanai. Tādējādi viņš izveido trīs likumus, kurus vēlāk sauks par "Ņūtona likumiem", un izdodas izskaidrot gravitācijas darbību, nosakot universālās gravitācijas likumu, kuru viņš publicēs savā darbā "Filozofijas principi" dabiski ", pateicoties viņa draugam astronomam Halley (1656-1742). Visbeidzot Leibnics (1646–1716) bija nozīmīgs šī brīža fiziķis: viņa teorētiskie atklājumi par enerģijas saglabāšanu un telpisko un laika dimensiju teorētisko modelēšanu būs ļoti noderīgi zinātniekiem, kuri sekos.

Post-Ņūtona fiziskās zinātnes

Mēs labāk saprotam enerģiju un dinamiku: kinemātiku un dinamiku, pēc tam tiks izveidots atzars, kas apvieno abus apakšdomēnus: termodinamiku. Kā norāda nosaukums, kas nāk no sengrieķu "termosa": siltums un "dunamis": spēks (tātad nosaukums dinamisks), šī fizisko zinātņu nozare ir saistīta ar kustību un enerģiju ( siltums ir tikai enerģijas transportēšanas līdzeklis). Ar šo jauno fizikas nozari rūpniecība progresēs (tieši industriālajā laikmetā) un attīstīsies tvaika dzinēji. Parādās arī vēl viena jauna filiāle: elektromagnētisms ar Maksvelu (1831–1879). Šī jaunā filiāle apvieno elektrību ar magnētismu, un tas ar vienkāršiem eksperimentiem (kā arī teorētiski ar matemātiku): vadā plūstoša elektriskā strāva rada magnētisko lauku. Tieši brīvo elektronu kustība rada magnētisko lauku, vienlaikus ar elektrisko strāvu. Bet vissvarīgākais gadsimta atklājums neapšaubāmi būs tas, ka gaismas ātruma mērīšana, izmantojot interferometru, bija divi Nobela prēmijas laureāti: Edvards Morlijs (1838-1923) un Alberts Abrahams Miķelsons (1852-1931). . Viņi atzīmē, ka gaismas ātrums ir vienāds visos vienas un tās pašas vides atsauces rāmjos, atklājums, kas rada dinamikas apvērsumu. Patiešām, novērotājs, kas pārvietojas lielā ātrumā, un novērotājs, kas atrodas nekustīgā stāvoklī noteiktā atskaites sistēmā, redzēs fotonu pāreju ar tādu pašu ātrumu, kas ir pretrunā ar fizikas dinamiku: novērotājs pārvietojas vienā un tajā pašā ātrumā. fotona izjūtai lielā ātrumā, vajadzētu redzēt, ka tas progresē ātrāk nekā novērotājam miera stāvoklī (noteiktā atskaites sistēmā) [1]. To var izskaidrot tikai ar garuma saraušanās principu, kura izcelsme ir Ficdžeraldam (1851-1901) un Lorencam (1853-1928). Tāpēc klasiskā mehānika ir pretrunā.

Tikai pārsteidzošais atklājums ar mehāniku bija jāsaskaņo tikai Einšteinam (1879-1955). 1905. gadā viņš publicēja savu īpašo relativitātes teoriju, kas pierāda, ka, ja gaismas ātrums nemainās, kustība izriet no telpas un laika deformācijas. Tādējādi viņš parāda, ka telpa un laiks nav konstantes, bet gan paplašinās un saraujas, līdz ar to iedomātā Langevina dvīņu (1872-1946) pieredze, kuru vecumdienas būtu atšķirīgas atkarībā no tā, vai viņi ir braukt ar lielu ātrumu vai nē (attiecībā pret noteiktu etalonu) [1]. Laikā no 1907. līdz 1915. gadam Einšteina izstrādātā vispārējā relativitāte samierinās īpašo relativitāti ar gravitācijas teoriju. Patiešām Alberts parāda, ka gravitācija pēc viņa domām ir tikai telpas-laika deformācija. Tāpat kā bumbu, ko mēs uzliekam uz gumijas loksnes, pēdējās deformācija radītu pievilcību, jo ķermenis seko gravitācijas līnijām, kuras mēs saucam par ģeodēziju.

Vispārējā relativitāte samazinās Ņūtona mehānikas pielietošanas jomu, pēdējā vairs nedarbojas ķermeņiem, kas pārvietojas ļoti lielā ātrumā. Tas radīs arī jaunus jēdzienus, piemēram, melno caurumu, kas nesen tika atklāts. Arī fiziķis Habls (1889-1953) parādīs, ka galaktikas attālinās viena no otras (pretēji tam, kādam Ņūtona mehānika varētu likt mums noticēt), tāpēc turpinājās ideja par Visuma paplašināšanos uz pasākumu, kura nosaukums būs “Lielais sprādziens”. Kvantu mehānikas jomā Ernests Rezerfords (1871–1937) novedīs pie ārkārtas atklājumiem kodolfizikā. Viņš atklāja jonizējošos starus, piemēram, radioaktivitāti, alfa un beta starus. Viņa pieredze ar zelta atomu parādīs kodola esamību, kas apvieno pozitīvos atoma lādiņus un ir atbildīga par tā masu.

Mūsdienās

Tāpēc fizikai ir stabils pamats, lai ļautu jauniem atklājumiem un izgudrojumiem. Joprojām ir jāatrisina nesaderība starp kvantu mehāniku un vispārējo relativitāti, kas ir radikāli atšķirīgas. Šķiet, ka visi pēdējo divsimt gadu atklājumi noved pie viena un tā paša punkta, saplūst, no kā izriet ideja par visu teoriju un galveno vienādojumu, par kuru pašlaik fiziķi intensīvi nodarbojas. . Datori un mašīnas ļauj fizikai pārvietoties ātrāk un precīzāk. Nesen LHC ("Large Hardron Collider") atklāšana CERN ("Eiropas Kodolpētniecības padome", oficiāli: "Eiropas Kodolpētniecības organizācija") ļaus noslēpumus varbūt pat atjaunot Visumu tā pirmsākumos, īsi sakot, tas mums sola daudz pārsteigumu. Pateicoties matemātikai, datorzinātnēm un tehnoloģijām, fiziskās zinātnes turpina virzīties uz priekšu, un šīs lieliskās zinātnes vēsture turpina rakstīt ...

[1] Mēs vienmēr runājam par kustību attiecībā uz atskaites sistēmu (cieta, uzskatāma par fiksētu)

Bibliogrāfija

- Žans Rosmorduks, Fizikas un ķīmijas vēsture. Punktu zinātnes, 1985.

- Žans Perdijons, fizikas vēsture. Dunod, 2008. gads.


Video: Multfilma Man ir tīri zobi (Janvāris 2022).