Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

UNANG KABANATA, na maaaring ituring na paunang salita; dito nakikilala ng mambabasa ang may-akda at kasama niya ay sumasalamin sa mga tampok ng modernong pisikal na agham.Marahil ang pinakanakakagulat na bagay sa modernong pisika ay isang hindi inaasahang koneksyon sa pagitan ng kosmos, kung saan ang mga kalawakan at

Kabanata 3 Tamang Matematika, Nakasusuklam na Physics Ang mga field equation ni Einstein ay isang koleksyon ng mga kumplikadong magkakaugnay na function, ngunit maaari silang lutasin ng sinumang may kinakailangang mga kasanayan at tiyaga. Sa mga araw pagkatapos ng pagbubukas

Prehistory ng physics. Pisikal na pagmamasid. phenomena na naganap noong sinaunang panahon. Sa panahong iyon, ang proseso ng akumulasyon ng makatotohanang kaalaman ay hindi pa naiba-iba: pisikal, geometriko at astronomikal na mga representasyong binuo nang magkakasama.

Ang sistematikong akumulasyon ng mga katotohanan at mga pagtatangka na ipaliwanag at gawing pangkalahatan ang mga ito, na nauna sa paglikha ng pisika (sa modernong kahulugan ng salita), ay naganap lalo na masinsinang sa panahon ng kulturang Greco-Romano(6th century BC - 2nd century AD). Sa panahong ito, ang mga unang ideya tungkol sa atomic na istraktura ng bagay(Democritus, Epicurus, Lucretius), nilikha ang geocentric system ng mundo (Ptolemy), lumitaw ang mga simula ng heliocentric system (Aristarchus of Samos), ilang simpleng mga batas ng estatika(rules of leverage, center of gravity), unang resultang nakuha inilapat na optika(ginawa ang mga salamin, natuklasan ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag, natuklasan ang kababalaghan ng repraksyon), natuklasan ang pinakasimpleng mga prinsipyo hydrostatics(Batas ni Archimedes). Ang pinakasimpleng phenomena ng magnetism at kuryente ay kilala noong sinaunang panahon.

Doktrina Aristotle (389 - 322 BC) buod ng kaalaman sa nakaraang panahon 1 . Ang turo ni Aristotle, na na-canonize ng Simbahan, ay naging isang preno sa karagdagang pag-unlad ng pisikal na agham. Pagkatapos ng libu-libong taon ng pagwawalang-kilos at baog, ang pisika ay muling nabuhay noong ika-15 hanggang ika-16 na siglo. sa pakikibaka laban sa eskolastikong pilosopiya. Ang muling pagkabuhay ng agham ay pangunahin dahil sa mga pangangailangan ng produksyon sa panahon ng pagmamanupaktura. Ang mahusay na mga pagtuklas sa heograpiya, lalo na ang pagtuklas sa Amerika, ay nag-ambag sa akumulasyon ng maraming mga bagong obserbasyon at ang pagbagsak ng mga lumang prejudices. Ang pagbuo ng mga crafts, nabigasyon at artilerya ay lumikha ng mga insentibo para sa siyentipikong pananaliksik. Nakatuon ang siyentipikong kaisipan sa mga problema ng konstruksiyon, haydrolika at ballistics, at tumaas ang interes sa matematika. Ang pag-unlad ng teknolohiya ay lumikha ng mga pagkakataon para sa eksperimento. Leonardo da Vinci Nagbigay ng isang buong serye ng mga pisikal na tanong at sinubukang lutasin ang mga ito sa pamamagitan ng eksperimento. Siya ang nagmamay-ari ng kasabihang: "Ang karanasan ay hindi kailanman nanlilinlang, tanging ang ating mga paghatol ang nanlilinlang" .

Gayunpaman, sa 15-16 na siglo, ang mga indibidwal na pisikal na obserbasyon at eksperimentong pag-aaral ay random na karakter. Tanging ang ika-17 siglo ang nagmarka ng simula sistematikong aplikasyon ng eksperimentong pamamaraan sa pisika at ang patuloy na paglago ng pisikal na kaalaman mula noon.

Ang unang yugto ng pag-unlad ng pisika , tinatawag na klasikal, nagsisimula sa mga gawa Galileo Galilei (1564 - 1642) . Eksakto Si Galileo ang lumikha ng eksperimentong pamamaraan sa pisika. Isang maingat na pinag-isipang eksperimento, ang paghihiwalay ng mga menor de edad na salik mula sa pangunahing isa sa hindi pangkaraniwang bagay na pinag-aaralan, ang pagnanais na magtatag ng eksaktong dami ng mga ugnayan sa pagitan ng mga parameter ng kababalaghan - tulad ng pamamaraan ni Galileo. Sa pamamaraang ito, inilatag ni Galileo ang mga panimulang pundasyon mga nagsasalita. Pinabulaanan ni Galileo ang mga maling pahayag ng mekanika ni Aristotle: siya, sa partikular, ay naipakita na hindi ang bilis, ngunit ang acceleration ay bunga ng panlabas na impluwensya sa katawan. Sa kanyang trabaho "Mga pag-uusap at mga patunay sa matematika tungkol sa dalawang bagong sangay ng agham ..." (1638) Galileo convincingly substantiates ito konklusyon, na kung saan ay ang unang pagbabalangkas batas ng pagkawalang-galaw inaalis ang maliwanag na mga kontradiksyon. Pinatunayan niya iyon sa pamamagitan ng karanasan ang free fall acceleration ng mga katawan ay hindi nakasalalay sa kanilang density at masa. Isinasaalang-alang ang galaw ng isang itinapon na katawan, natagpuan ni Galileo batas ng pagdaragdag ng mga galaw at sa esensya ay nagpapahayag ng posisyon sa pagsasarili ng pagkilos ng mga pwersa. Ang "Mga Pag-uusap" ay nagbibigay din ng impormasyon tungkol sa lakas ng mga katawan. Nakaisip din sila ng mga ideya tungkol sa relativity ng paggalaw(prinsipyo ng relativity), paggalaw ng mga katawan sa isang hilig na eroplano ( sa katunayan, natuklasan niya ang unang dalawang batas ni Newton).

Sa mga sinulat ni Galileo at Blaise Pascal inilatag ang mga pundasyon hydrostatics. Nakagawa din si Galileo ng mahahalagang pagtuklas sa iba pang larangan ng pisika. Sa kauna-unahang pagkakataon, kinumpirma niya sa eksperimento ang kababalaghan ng pag-igting sa ibabaw, na pinag-aralan nang maglaon. Nagpayaman si Galileo inilapat na optika gamit ang kanyang teleskopyo, at ang kanyang thermometer ay humantong sa quantitative na pag-aaral ng thermal phenomena.

Sa unang kalahati ng ika-17 siglo, lumitaw ang pisikal na doktrina ng mga gas, na may malaking praktikal na kahalagahan. Disipulo ni Galileo E. Torricelli natuklasan ang pagkakaroon ng presyon ng hangin at lumilikha ng una barometro. O. Guericke nag-imbento ng air pump at sa wakas ay pinabulaanan ang pahayag ni Aristotelian tungkol sa "takot sa walang bisa." R. Boyle at medyo mamaya E. Mariotte imbestigahan ang pagkalastiko ng mga gas at tuklasin ang batas na kilala sa ilalim ng kanilang pangalan. W. Snellius (Holland) at R. Descartes (France) matuklasan ang batas ng repraksyon ng liwanag. Ang paglikha ng mikroskopyo ay nagsimula sa panahong ito. Ang mga obserbasyon sa mga magnet (sa ship navigation) at sa electrification sa panahon ng friction ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon sa larangan ng electrostatics at magnetostatics, na ang pioneer nito ay dapat kilalanin bilang English naturalist W. Gilbert .

Ang ika-2 kalahati ng ika-17 siglo ay mas mayaman sa mga kaganapan. Ang "mga pag-uusap" ni Galileo ay minarkahan ang simula ng pananaliksik mga batayan ng mekanika. Curvilinear motion study ( X. Huygens ) inihanda ang pagbubukas pangunahing batas ng mekanika- ang relasyon sa pagitan ng puwersa, masa at acceleration, unang nabuo I. Newton sa kanyang "Mga Prinsipyo sa Matematika natural na pilosopiya» (1687) . Itinatag din ni Newton ang pangunahing batas ng system dynamics (pagkakapantay-pantay ng aksyon laban sa reaksyon), kung saan ang mga nakaraang pag-aaral ng epekto ng mga katawan (H. Huygens) ay natagpuan ang kanilang pangkalahatan. Sa unang pagkakataon, nag-kristal ang mga pangunahing konsepto ng pisika - mga konsepto ng espasyo at oras.

Batay sa mga batas ng planetary motion na itinatag ni Kepler, si Newton sa kanyang Elements sa unang pagkakataon ay bumalangkas batas ng grabidad, na sinubukang hanapin ng maraming siyentipiko noong ika-17 siglo. Kinumpirma ni Newton ang batas na ito sa pamamagitan ng pagkalkula ng acceleration ng Moon sa orbit nito batay sa halaga ng acceleration of gravity na sinusukat noong 70s ng ika-17 siglo. Ipinaliwanag din niya ang mga kaguluhan sa paggalaw ng buwan at ang sanhi ng pagtaas ng tubig sa dagat. Ang kahalagahan ng pagtuklas na ito ni Newton ay hindi maaaring labis na tantiyahin. Ipinakita nito sa mga kontemporaryo ang kapangyarihan ng agham. Ito binago ang buong larawan ng sansinukob.

Sa parehong oras X. Huygens at G. Leibniz bumalangkas batas ng konserbasyon ng momentum ( dating ipinahayag ni Descartes sa isang hindi eksaktong anyo) at ang batas ng konserbasyon ng mga puwersang nabubuhay. Lumilikha si Huygens ng teorya ng pisikal na pendulum at gumawa ng orasan na may pendulum. Isa sa maraming nalalamang siyentipiko noong ika-17 siglo R. Hooke (England) opens na kilala sa kanyang pangalan batas ng pagkalastiko. M. Mersenne (France) ang naglalagay ng mga pundasyon pisikal na acoustics; pinag-aaralan niya ang tunog ng isang string at sinusukat ang bilis ng tunog sa hangin.

Sa mga taong ito, kaugnay ng pagtaas ng paggamit ng mga spotting scope, mabilis na umuunlad ang geometric optics at mga batayan ng pisikal na optika. F. Grimaldi (Italy) noong 1665 ay natuklasan ang diffraction ng liwanag. Binuo ni Newton ang kanyang doktrina ng dispersion at interference ng liwanag. Inilalagay niya ang hypothesis ng light corpuscles. Ang spectroscopy ay nagmula sa optical research ni Newton. O. Römer (Denmark) noong 1672 sinusukat ang bilis ng liwanag. Ang kontemporaryong Huygens ni Newton ay bumuo ng inisyal mga batayan ng wave optika, bumubuo ng prinsipyo ng pagpapalaganap ng mga alon (ng liwanag), na kilala sa ilalim ng kanyang pangalan, sinisiyasat at ipinapaliwanag ang kababalaghan ng dobleng repraksyon sa mga kristal 2 .

Sa ganitong paraan, noong ika-17 siglo, nilikha ang mga pundasyon ng mekanika at nagsimula ang pananaliksik sa pinakamahalagang lugar ng physics - sa doktrina ng kuryente at magnetism, sa init, pisikal na optika at acoustics.

Noong ika-18 siglo ang karagdagang pag-unlad ng lahat ng larangan ng pisika ay nagpapatuloy. Ang Newtonian mechanics ay naging isang malawak na sistema ng kaalaman, na sumasaklaw sa mga batas ng paggalaw ng mundo at mga katawang makalangit. mga paggawa L. Euler , Pranses siyentipiko A. Clairaut at iba pa ay nililikha celestial mechanics dinala sa pinakamataas na pagiging perpekto P. Laplace. Sa nabuong anyo nito, ang mga mekanika ay naging batayan ng teknolohiya ng makina noong panahong iyon, sa partikular na haydrolika.

Sa iba pang mga sangay ng pisika noong ika-18 siglo ay nagkaroon ng karagdagang akumulasyon ng pang-eksperimentong data, ang pinakasimpleng mga batas ay nabuo. W. Franklin formulates batas ng konserbasyon ng bayad. Nilikha noong kalagitnaan ng ika-18 siglo unang electric capacitor(Leiden Bank P. Mushenbruk sa Holland), na naging posible na makaipon ng malalaking singil sa kuryente, na nagpadali sa pag-aaral ng batas ng kanilang pakikipag-ugnayan. Ang batas na ito, na siyang batayan ng electrostatics, ay natuklasan nang nakapag-iisa sa bawat isa. G. Cavendish at J. Priestley (England) at Sh. Coulomb (Pransya). bumangon teorya ng kuryente sa atmospera. W. Franklin noong 1752 at makalipas ang isang taon M. V. Lomonosov at G. V. Richman pinag-aralan ang mga naglalabas ng kidlat at pinatunayan ang katangian ng elektrikal ng kidlat.

Ang photometry ay nagsimulang malikha sa optika: British scientists W. Herschel at W. Wollaston binuksan infrared rays, at ang Aleman na siyentipiko I. Ritter - ultraviolet. Ang pag-unlad ng kimika at metalurhiya ay nagpasigla sa pag-unlad ang doktrina ng init: ang konsepto ng kapasidad ng init ay nabuo, ang mga kapasidad ng init ng iba't ibang mga sangkap ay sinusukat, ang calorimetry ay itinatag. Inihula ni Lomonosov ang pagkakaroon ng absolute zero. Ang mga pag-aaral ng thermal conductivity at thermal radiation, pati na rin ang pag-aaral ng thermal expansion ng mga katawan, ay nagsimula. Sa parehong panahon, ito ay nilikha at nagsimulang mapabuti Steam engine.

Totoo, ang init ay naisip bilang isang espesyal na likidong walang timbang - caloric. Sa katulad na paraan, ang electrification ng mga katawan ay ipinaliwanag gamit ang hypothesis ng isang electric fluid, at ang magnetic phenomena ay ipinaliwanag ng isang magnetic fluid. Sa pangkalahatan, noong ika-18 siglo, ang mga modelo ng walang timbang na likido ay tumagos sa lahat ng sangay ng pisika. Ang napakaraming mga mananaliksik ay hindi nag-alinlangan sa kanilang pag-iral! Ito ay bunga ng paniniwala na ang iba't ibang pisikal na phenomena - thermal, electrical, magnetic, optical - ay hindi magkakaugnay, independiyente sa bawat isa. Ito ay pinaniniwalaan na ang bawat kababalaghan ay may sariling "carrier", isang espesyal na sangkap. Ang ilang mga advanced na isip, kabilang sina Euler at Lomonosov, ay tinanggihan ang pagkakaroon ng walang timbang na bagay at nakita sa mga thermal phenomena at mga katangian ng mga gas ang isang nakatago, ngunit walang tigil na paggalaw ng pinakamaliit na mga particle. Ang pagkakaibang ito ng opinyon ay nagsiwalat ng pagkakaiba pisikal na "mga larawan ng mundo" - Newtonian at Cartesian nagmula noong ika-17 siglo.

Itinuring ng mga tagasunod ni Descartes (Cartesia) ang lahat ng pisikal na phenomena bilang iba't ibang paggalaw ng parehong pangunahing bagay, ang tanging mga katangian nito ay extension at inertia. Naniniwala siya na bilang isang resulta ng iba't ibang mga paggalaw at banggaan ng mga bahagi ng pangunahing bagay, ang mga particle ng matter (corpuscles) ng iba't ibang mga volume at hugis ay nabuo, sa pagitan ng kung saan ang mga particle ng pinaka-pinong anyo ng matter, ang eter, ay gumagalaw. Nakita ng mga tagasunod ni Descartes ang problema ng pisika sa paglikha ng purong mekanikal na mga modelo ng phenomena. Universal gravitation, electrical at magnetic interaction, kemikal na reaksyon - lahat ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng iba't ibang mga vortices sa eter, pagkonekta o paghihiwalay ng mga particle ng bagay.

Gayunpaman, ang larawang ito ng mundo ay nakatagpo ng mga pagtutol noong kalagitnaan ng ika-17 siglo. Ang pagiging hindi kasiya-siya nito ay ipinakitang pinakakapanipaniwala ni Newton sa kanyang Principia. Pinatunayan ni Newton na ang paliwanag ng unibersal na grabitasyon na ibinigay ng mga Cartesians ay sumasalungat sa mga katotohanan: ang mga vortices sa eter, na, ayon kay Descartes, ay ganap na pinupuno ang buong solar system at dinadala ang mga planeta kasama nila, hindi kasama ang posibilidad ng libreng pagpasa ng mga kometa sa pamamagitan ng solar system nang hindi nawawala ang kanilang paggalaw.

Larawan ng mundo ni Newton ay batay sa konsepto ng mga atom na pinaghihiwalay ng kawalan at agad na nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng kawalan ng laman sa pamamagitan ng mga puwersa ng pagkahumaling o pagtanggi (malayuang pagkilos). Puwersa, ayon kay Newton, ay ang pangunahing, paunang pag-aari ng ilang uri ng mga particle; ang gayong puwersa gaya ng grabitasyon ay likas sa lahat ng mga particle ng bagay. Hindi tulad ng mga Cartesians, itinuring ni Newton na posible na ang mekanikal na paggalaw ay hindi mapangalagaan sa kalikasan. Nakita ni Newton ang pangunahing gawain ng pisika ay upang mahanap ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Hindi niya ibinukod ang pagkakaroon ng eter, ngunit itinuturing ito bilang isang manipis na nababanat na gas na pumupuno sa mga pores ng mga katawan at nakikipag-ugnayan sa bagay.

Ang pakikibaka sa pagitan ng Newtonian at Cartesian na mga ideya ay tumagal ng halos dalawang siglo. Ang parehong mga batas ng kalikasan ay naiiba ang interpretasyon ng mga tagasuporta ng dalawang direksyon na ito. Noong ika-18 siglo Ang mga pananaw ni Newton ay nagtagumpay sa pisika at nagkaroon ng malalim na impluwensya sa karagdagang pag-unlad nito. Nag-ambag sila pagpapakilala ng mga pamamaraan sa matematika sa pisika. Kasabay nito, lumakas sila sa loob ng 100 taon ang ideya ng pangmatagalang aksyon. Muling nabuhay ang mga hilig ng Cartesian noong ika-2 kalahati ng ika-19 na siglo, pagkatapos ng paglikha ng wave theory ng liwanag, ang pagtuklas ng electromagnetic field at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya.

Ang ikalawang yugto ng kasaysayan ng pisika nagsisimula sa unang dekada ng ika-19 na siglo. Noong ika-19 na siglo, ginawa ang pinakamahalagang pagtuklas at teoretikal na paglalahat, na nagbigay ng katangian sa pisika. isang solong holistic na agham. Ang pagkakaisa ng iba't ibang pisikal na proseso ay natagpuang ekspresyon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya. Ang mapagpasyang papel sa pang-eksperimentong paghahanda ng batas na ito ay ginampanan ni pagtuklas ng electric current at ang pag-aaral ng mga sari-saring aksyon nito, gayundin ang pag-aaral ng magkaparehong pagbabago ng init at mekanikal na gawain. Noong 1820 H. K. Oersted (Denmark) natuklasan ang pagkilos ng electric current sa isang magnetic needle. Ang karanasan ni Oersted ay nagsilbing impetus para sa pananaliksik A. Ampera, D. Arago at iba pa.Naging batayan ang batas ng interaksyon ng dalawang electric current, na natagpuan ni Ampere electrodynamics. Sa masiglang pakikilahok ng iba pang mga mananaliksik sa Ampere sa maikling panahon napagtanto koneksyon ng magnetic phenomena na may electrical, binabawasan, sa huli, ang magnetismo sa mga pagkilos ng mga alon. Kaya ang ideya ng mga magnetic fluid ay hindi na umiral. Noong 1831, natuklasan ni Faraday ang electromagnetic induction, kaya napagtanto ang kanyang plano: "upang gawing kuryente ang magnetism."

Sa yugtong ito ng pag-unlad ang magkatuwang na impluwensya ng pisika at teknolohiya ay tumaas nang malaki. Ang pag-unlad ng teknolohiya ng singaw ay nagdulot ng maraming problema para sa pisika. Mga pisikal na pag-aaral ng magkaparehong pagbabago ng mekanikal na enerhiya at init, na nagtatapos sa paglikha thermodynamics, nagsilbing batayan para sa pagpapabuti ng mga heat engine. Matapos ang pagtuklas ng electric current at ang mga batas nito, magsisimula ang pag-unlad electrical engineering(ang pag-imbento ng telegrapo, electroforming, dynamos), na, naman, ay nag-ambag sa pag-unlad electrodynamics.

Sa unang kalahati ng ika-19 na siglo mayroong isang pagbagsak ng ideya ng mga walang timbang na sangkap. Ang prosesong ito ay ginawa nang dahan-dahan at napakahirap. Ang unang puwang sa noo'y nangingibabaw na pisikal na pananaw sa mundo ay ginawa ni wave theory of light(Ingles na siyentipiko T. Jung , Pranses mga siyentipiko O. Fresnel at D. Arago ) 3 . Ang buong hanay ng mga phenomena ng interference, diffraction at polarization ng liwanag, lalo na ang phenomenon ng interference ng polarized rays, ay hindi maaaring theoretically interpreted mula sa isang corpuscular point of view at sa parehong oras ay natagpuan ang isang kumpletong paliwanag sa wave theory, ayon sa kung saan ang liwanag ay ang mga transverse wave na nagpapalaganap sa isang medium ( on air). Kaya, ang light substance ay tinanggihan noon pang ikalawang dekada ng ika-19 na siglo.

Mas matibay, kumpara sa light matter at ferrofluid, naging isang konsepto ng caloric. Bagama't mga eksperimento B. Rumford , na pinatunayan ang posibilidad na makakuha ng walang limitasyong dami ng init dahil sa gawaing mekanikal, ay malinaw na salungat sa ideya ng isang espesyal na thermal substance, ang huli ay tumagal hanggang sa kalagitnaan ng siglo; tila sa tulong lamang nito ay posible na ipaliwanag ang nakatagong init ng pagkatunaw at pagsingaw. Ang merito ng paglikha ng kinetic theory, ang mga simula nito ay nagmula sa mga panahon nina Lomonosov at D. Bernoulli, ay kabilang sa mga siyentipikong Ingles. J. Joule, W. Thomson (Kelvin) at Aleman na siyentipiko R. Clausius .

Kaya, bilang isang resulta ng maraming panig at mahabang mga eksperimento, sa mga kondisyon ng isang mahirap na pakikibaka sa mga hindi na ginagamit na mga ideya, ang magkaparehong pagbabago ng iba't ibang mga pisikal na proseso ay napatunayan, at sa gayon ang pagkakaisa ng lahat ng pisikal na phenomena na kilala sa oras na iyon.

Agad-agad patunay ng pagtitipid ng enerhiya para sa anumang pagbabagong pisikal at kemikal ay ibinigay sa mga gawa Y. Mayer (Germany), J. Joule at G. Helmholtz . Matapos ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nakakuha ng unibersal na pagkilala (noong 50s ng ika-19 na siglo), ito ay naging pundasyon ng modernong natural na agham. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya at ang prinsipyo ng pagbabago ng entropy [R. Clausius, W. Thomson (Kelvin)] ang naging batayan thermodynamics; kadalasang binabalangkas ang mga ito bilang una at pangalawang batas ng thermodynamics.

Ang patunay ng pagkakapareho ng init at trabaho ay nakumpirma ang pagtingin sa init bilang hindi maayos na paggalaw ng mga atomo at molekula. Ang mga gawa nina Joule, Clausius, Maxwell, Boltzmann at iba pa ay nilikha kinetic theory ng mga gas. Nasa mga unang yugto na ng pag-unlad ng teoryang ito, nang ang mga molekula ay isinasaalang-alang pa rin bilang mga solidong nababanat na bola, posible na ipakita ang kinetic na kahulugan ng naturang mga thermodynamic na dami bilang temperatura at presyon. Ang kinetic theory ng mga gas ay naging posible upang makalkula ang average na mga landas ng mga molekula, ang mga sukat ng mga molekula at ang kanilang bilang sa bawat yunit ng dami.

Ang ideya ng pagkakaisa ng lahat ng pisikal na proseso ay humantong sa ika-2 kalahati ng ika-19 na siglo sa isang radikal na muling pagsasaayos ng lahat ng pisika, sa pag-iisa nito sa dalawang malalaking seksyon- pisika ng bagay at pisika sa larangan. Ang batayan ng una ay ang kinetic theory, ang pangalawa - ang doktrina ng electromagnetic field.

Kinetic theory, na gumagana sa mga average, sa unang pagkakataon ipinakilala ang mga pamamaraan ng teorya ng posibilidad sa pisika. Nagsilbi siyang panimulang punto istatistikal na pisika isa sa mga pinaka-pangkalahatang teoryang pisikal. Ang mga batayan ng statistical physics ay na-systematize na sa threshold ng ika-20 siglo ng isang Amerikanong siyentipiko. J. Gibbs .

Ang parehong pangunahing ay pagtuklas ng electromagnetic field at mga batas nito. Ang lumikha ng doktrina ng electromagnetic field ay M. Faraday . Siya ang unang nagpahayag ng ideya na ang mga electric at magnetic na aksyon ay hindi direktang inililipat mula sa isang singil patungo sa isa pa, ngunit nagpapalaganap sa pamamagitan ng isang intermediate medium. Ang mga pananaw ni Faraday sa larangan ay mathematically na binuo ni Maxwell noong 60s ng ika-19 na siglo, na nakapagbigay ng kumpletong sistema ng mga equation para sa electromagnetic field. Ang teorya ng larangan ay naging pare-pareho gaya ng mekanika ni Newton.

Ang teorya ng electromagnetic field ay humahantong sa ang ideya ng isang may hangganan na bilis ng pagpapalaganap ng mga pagkilos ng electromagnetic ipinahayag ni Maxwell (inaasahan kahit na mas maaga ni Faraday). Ang ideyang ito ay nagbigay-daan kay Maxwell na mahulaan ang pagkakaroon electromagnetic waves. Napagpasyahan din iyon ni Maxwell electromagnetic na katangian ng liwanag. Ang electromagnetic theory ng liwanag ay pinagsanib ang electromagnetism at optika.

Gayunpaman, ang pangkalahatang tinatanggap na teorya ng electromagnetic field ay naging pagkatapos lamang ng German physicist G. Hertz nakatuklas ng mga electromagnetic wave sa pamamagitan ng karanasan at napatunayang sinusunod nila ang parehong mga batas ng repraksyon, pagmuni-muni at interference gaya ng mga light wave.

Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ang papel ng pisika sa teknolohiya ay lumago nang malaki. Natagpuan ng elektrisidad ang aplikasyon hindi lamang bilang isang paraan ng komunikasyon (telegrapo, telepono), kundi pati na rin bilang isang paraan ng paghahatid at pamamahagi ng enerhiya at bilang isang mapagkukunan ng pag-iilaw. Noong huling bahagi ng ika-19 na siglo, ginamit ang mga electromagnetic wave para sa wireless na komunikasyon ( A. S. Popov, Marconi ), na siyang simula ng komunikasyon sa radyo. Ang teknikal na thermodynamics ay nag-ambag sa pagbuo ng mga panloob na makina ng pagkasunog. bumangon teknolohiya ng mababang temperatura. Noong ika-19 na siglo, ang lahat ng mga gas ay natunaw, maliban sa helium, na nakuha sa isang likidong estado lamang noong 1908 (Dutch physicist G. Kammerling-Onnes ).

Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang pisika ay tila halos kumpleto sa mga kontemporaryo.. Naaprubahan ang konsepto mekanikal na determinismo Laplace, na nagpapatuloy mula sa posibilidad na natatanging matukoy ang pag-uugali ng system anumang oras, kung alam ang mga paunang kundisyon. Tila sa marami na ang mga pisikal na phenomena ay maaaring mabawasan sa mga mekanika ng mga molekula at ang eter, dahil upang ipaliwanag ang mga pisikal na phenomena ay sinadya sa oras na iyon na bawasan ang mga ito sa mga mekanikal na modelo na madaling ma-access batay sa pang-araw-araw na karanasan. Ang mekanikal na teorya ng init, elastic (o vortex) eter bilang isang modelo ng electromagnetic phenomena - ganito ang hitsura nito hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo pisikal na larawan ng mundo. Ang eter ay tila katulad ng matter sa ilang mga katangian nito, ngunit, hindi katulad ng matter, walang timbang o halos walang timbang (ang ilang mga kalkulasyon ay humantong sa bigat ng isang bola ng eter, katumbas ng volume sa Earth, sa 13 kg).

Gayunpaman, ang mga mekanikal na modelo ay tumakbo sa higit pang mga kontradiksyon, mas detalyado ang mga ito ay sinubukang mabuo at mailapat. Ang mga modelo ng ethereal vortex tube na nilikha upang ipaliwanag ang mga variable na field ay hindi angkop para sa pagpapaliwanag ng mga permanenteng electric field. Sa kabaligtaran, ang iba't ibang mga modelo ng isang pare-parehong larangan ay hindi ipinaliwanag ang posibilidad ng pagpapalaganap electromagnetic waves. Sa wakas, wala sa mga modelo ng eter ang malinaw na nakapagpaliwanag sa koneksyon ng field na may mga discrete charge. Ang iba't ibang mekanikal na modelo ng mga atomo at molekula (halimbawa, ang modelo ng vortex ng atom na iminungkahi ni W. Thomson) ay naging hindi kasiya-siya.

Ang imposibilidad ng pagbabawas ng lahat ng pisikal na proseso sa mekanikal nagbunga ng pagnanais ng ilang physicist at chemist sa pangkalahatan tumangging kilalanin ang realidad ng mga atomo at molekula, upang tanggihan ang realidad ng electromagnetic field. E. Mach ipinahayag na ang gawain ng pisika ay isang "purong paglalarawan" ng mga phenomena. Aleman na siyentipiko W. Ostwald sumasalungat sa kinetic theory at atomism na pabor sa tinatawag na enerhiya -- unibersal, puro phenomenological thermodynamics, bilang ang tanging posibleng teorya ng pisikal na phenomena.

Ang ikatlong (modernong) panahon sa kasaysayan ng pisika , binansagan hindi klasikal o quantum relativistic physics nagsisimula sa mga huling taon ng ika-19 na siglo. Ito ang panahon ay nailalarawan sa pamamagitan ng direksyon ng pananaliksik na naisip nang malalim sa sangkap, sa microstructure nito. Magsisimula ang isang bagong panahon sa kasaysayan ng pisika na may electron detection at pag-aaral ng pagkilos at pag-aari nito (Ingles. scientist J. Thomson , Dutch na siyentipiko G. Lorenz ).

Ang pinakamahalagang papel ay nilalaro ng pagsisiyasat ng mga electric discharges sa mga gas. Ito ay lumabas na ang isang elektron ay isang elementarya na particle ng isang tiyak na masa, na may pinakamaliit na singil sa kuryente at bahagi ng isang atom ng anumang elemento ng kemikal. Ibig sabihin nito ang isang atom ay hindi elementarya, ngunit isang kumplikadong sistema. Napatunayan na ang bilang ng mga electron sa isang atom at ang kanilang distribusyon sa mga layer at grupo ay tumutukoy sa electrical, optical, magnetic at chemical properties ng atom; ang polarizability ng isang atom, ang magnetic moment nito, optical at x-ray spectra, at valency ay nakasalalay sa istruktura ng shell ng elektron.

Ang paglikha ng pinaka-pangkalahatang mga teorya ay konektado sa dinamika ng mga electron at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa larangan ng radiation. modernong pisika - teorya ng relativity at quantum mechanics.

Ang pag-aaral ng mga galaw ng mabilis na mga electron sa mga electric at magnetic field ay humantong sa konklusyon na ang klasikal na Newtonian mechanics ay hindi naaangkop sa kanila. Ang nasabing isang pangunahing katangian ng isang materyal na butil bilang masa ay naging hindi pare-pareho, ngunit variable, depende sa estado ng paggalaw ng elektron. Ito ay ang pagbagsak ng mga ideyang nakaugat sa pisika tungkol sa paggalaw at katangian ng mga particle.

Ang isang paraan sa labas ng mga kontradiksyon ay natagpuan A. Einstein na lumikha (noong 1905) ng isang bagong pisikal na teorya ng espasyo at oras, teorya ng relativity. Nang maglaon, nilikha ni Einstein (noong 1916) pangkalahatang teorya ng relativity na binago ang lumang doktrina ng grabidad

Walang gaanong mahalaga at epektibong paglalahat ng mga pisikal na katotohanan at regularidad quantum mechanics, na nilikha sa pagtatapos ng unang quarter ng ika-20 siglo bilang isang resulta ng pananaliksik sa pakikipag-ugnayan ng radiation sa mga particle ng bagay at ang pag-aaral ng mga estado ng intraatomic electron. Ang pangunahing ideya ng quantum mechanics ay iyon lahat ng microparticle ay may dual corpuscular-wave na kalikasan.

Ang mga radikal na bagong ideyang ito tungkol sa mga microparticle ay naging lubhang mabunga at epektibo. Ang teorya ng quantum ay nagtagumpay sa pagpapaliwanag ng mga katangian ng mga atomo at ang mga prosesong nagaganap sa kanila, ang pagbuo at mga katangian ng mga molekula, ang mga katangian ng isang solidong katawan, at ang mga batas ng electromagnetic radiation.

Ika-dalawampung siglo. minarkahan sa pisika malakas na pag-unlad eksperimental na pamamaraan ng pananaliksik at teknolohiya ng pagsukat. Ang pagtuklas at pagbibilang ng mga indibidwal na electron, nuclear at cosmic na mga particle, ang pagpapasiya ng pag-aayos ng mga atomo at ang density ng elektron sa mga kristal at sa isang solong molekula, ang pagsukat ng isang agwat ng oras ng pagkakasunud-sunod ng 10 -10 segundo, ang pagmamasid ng ang paggalaw ng mga radioactive atoms sa matter - lahat ng ito ay nagpapakilala sa paglukso sa teknolohiya ng pagsukat sa ilang kamakailang mga dekada.

Walang uliran sa mga tuntunin ng kapangyarihan at sukat, ang paraan ng pananaliksik at produksyon ay nakadirekta sa pag-aaral ng mga prosesong nuklear. Ang huling 25 taon ng nuclear physics, na malapit na konektado sa cosmic rays, at pagkatapos ay sa paglikha ng mga makapangyarihang accelerators, ay humantong sa isang teknikal na rebolusyon at lumikha ng bago, pambihirang banayad na pamamaraan ng pananaliksik hindi lamang sa pisika, kundi pati na rin sa kimika, biology, geology. , at sa pinaka magkakaibang larangan ng teknolohiya, at agrikultura.

Alinsunod dito, sa paglago ng pisikal na pananaliksik at sa kanilang lumalagong impluwensya sa iba pang likas na agham at teknolohiya, tumaas ang bilang ng mga pisikal na journal at libro. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo sa Germany, England, USA at Russia, bilang karagdagan sa mga akademiko, isang pisikal na journal lamang ang nai-publish. Sa kasalukuyan, higit sa dalawang dosenang magasin ang nai-publish sa Russia, USA, England, Germany (sa bawat bansa).

Sa mas malaking lawak dumami ang bilang ng mga institusyong pananaliksik at siyentipiko. Kung sa ika-19 na siglo ang siyentipikong pananaliksik ay pangunahing isinagawa ng mga pisikal na departamento ng mga unibersidad, kung gayon noong ika-20 siglo sa lahat ng mga bansa ay lumitaw at nagsimulang tumaas ang bilang at saklaw. mga institusyong pananaliksik sa pisika o sa mga indibidwal na lugar nito. Ang ilan sa mga institute, lalo na sa larangan ng nuclear physics, ay mayroong ganitong kagamitan, na sa sukat at gastos nito ay lumampas sa sukat at halaga ng mga pabrika.

Abstract sa paksa: "Kasaysayan ng Physics"

Pag-unlad ng pisika

Ang pisika ay isa sa mga likas na agham, na ang gawain ay pag-aralan ang kalikasan upang ipasailalim ito sa tao.

Noong unang panahon, ang salitang "fi ica") ay nangangahulugang natural na kasaysayan. Kasunod nito, ang natural na kasaysayan ay nahahati sa isang bilang ng mga agham: pisika, kimika, astronomiya, geology, biology, botany, atbp.

Kabilang sa mga agham na ito, ang pisika, sa isang tiyak na lawak, ay sumasakop sa isang espesyal na posisyon, dahil ang paksa ng pag-aaral nito ay ang lahat ng pangunahing, pinaka-pangkalahatan, at pinakasimpleng anyo ng paggalaw ng bagay.

Ang akumulasyon ng kaalaman tungkol sa mga natural na phenomena ay naganap na noong sinaunang panahon. Kahit na ang mga primitive na tao, na napansin ang pagkakatulad at pagkakaiba sa mga phenomena ng nakapaligid na mundo, ay nakakuha ng ilang kaalaman tungkol sa kalikasan mula sa kanilang pagsasanay. Sa hinaharap, ang sistematisasyon ng naipon na kaalaman ay humantong sa paglitaw ng agham.

Ang pagpapalawak at pagpino ng kaalaman tungkol sa mga likas na phenomena ay isinagawa ng mga tao bilang isang resulta ng mga praktikal na pangangailangan sa pamamagitan ng mga obserbasyon, at sa isang mas mataas na yugto ng pag-unlad ng agham - sa pamamagitan ng mga eksperimento (ang pagmamasid ay ang pag-aaral ng isang kababalaghan sa isang natural na setting, isang Ang eksperimento ay isang pagpaparami ng isang phenomenon sa isang artipisyal na setting upang makita ang mga tampok ng isang partikular na phenomenon depende sa mga nilikhang kundisyon).

Ang mga hypotheses ay nilikha upang ipaliwanag ang mga phenomena. Ang mga konklusyon mula sa mga obserbasyon, eksperimento at hypotheses ay nasubok sa magkakaibang interaksyon ng agham at kasanayan; pagsasanay ay nagpahiwatig ng mga paraan upang pinuhin ang karanasang siyentipiko (mga obserbasyon at eksperimento), itinatama ang mga hypotheses, at pinayaman ang agham. Ang agham naman ay nagpayaman sa kasanayan.

Habang lumalawak ang aplikasyon ng kaalamang pang-agham sa pagsasanay, kailangang gamitin ang kaalamang ito upang mahulaan ang mga phenomena, upang kalkulahin ang mga kahihinatnan ng isang aksyon. Ito ay humantong sa pangangailangan na palitan ang magkakaibang mga hypotheses upang lumikha ng generalizing at substantiated theories.

Sa unang pagkakataon, ang pangangailangan para sa isang teorya ay lumitaw sa panahon ng pagtatayo ng mga gusali at istruktura at humantong sa pag-unlad ng mekanika, lalo na ang teorya ng balanse. Sa sinaunang Egypt at Greece, nabuo ang solid state statics at hydrostatics. Ang pangangailangan upang matukoy ang oras para sa gawaing pang-agrikultura at ang pangangailangan upang matukoy ang direksyon ng pag-navigate ay nagbigay ng lakas sa pag-unlad ng astronomiya. Ang isang bilang ng mga kagawaran ng kaalaman ay pinatunayan at na-systematize ng sinaunang Greek thinker na si Aristotle. Ang kanyang "Physics" (sa 8 mga libro) ay tumutukoy sa pangkalahatang pisikal na pananaw sa mundo sa loob ng mahabang panahon.

Ang kaalaman tungkol sa kalikasan, habang ito ay naipon, ay ginamit ng mga naghaharing uri sa kanilang sariling interes; noong sinaunang panahon, ang agham ay nasa kamay ng mga klero (pari) at malapit na nauugnay sa relihiyon. Lamang sa sinaunang greece ang mga kinatawan ng iba pang mga privileged strata ng lipunan ay nagsimulang makisali sa agham. Ang pinakamahusay na mga kinatawan ng sinaunang natural na pilosopiya, i.e., ang pilosopiya ng kalikasan (Leucippus, Democritus, Lucretius), ay naglatag ng pundasyon para sa isang materyalistikong pag-unawa sa kalikasan at, sa kabila ng labis na kakulangan ng makatotohanang materyal, ay dumating sa ideya ng atomic istraktura ng bagay.

Ang pagbagsak ng sinaunang lipunan ay pansamantalang nasuspinde ang pag-unlad ng agham. Sa panahon ng Middle Ages, ang Simbahang Kristiyano, na umaasa sa mga naghaharing uri ng sistemang pyudal, ay nagpailalim sa pilosopiya sa mga layunin ng teolohiya na may matinding kalupitan, pag-uusisa, at pagbitay. Ang pisika ni Aristotle, sa pamamagitan ng dogmatikong interpretasyon nito, na hindi kasama ang posibilidad ng pag-unlad, ay inangkop ng simbahan upang palakasin ang awtoridad ng sagradong pagsulat. Sa panahong ito, pangunahin sa mga Arabo, na lumikha ng malalawak na estado at nagsagawa ng mabilis na pakikipagkalakalan sa malalayong bansa, ang mga elemento ng agham, na pinagtibay mula sa mga Griyego at Romano, ay napanatili at binuo sa ilang lawak, lalo na sa mekanika, astronomiya, matematika. , heograpiya.

Sa mga siglo XV-XVI. sa batayan ng pag-unlad ng kalakalan at industriya ng Europa, ang mabilis na paglago at pagbuo ay nagsimula sa simula sa mekanika at astronomiya, at kalaunan sa mga agham na bumubuo sa batayan ng teknolohiyang pang-industriya - pisika at kimika. Ang mga gawa nina Copernicus, Kepler, Galileo at kanilang mga tagasunod ay ginawa ang agham na isang makapangyarihang kasangkapan sa pakikibaka ng burgesya laban sa muog ng lipas na sistemang pyudal - relihiyon. Sa paglaban sa simbahan, isang siyentipikong prinsipyo ang iniharap: lahat ng tunay na kaalaman ay batay sa karanasan (sa kabuuan ng mga obserbasyon at mga eksperimento), at hindi sa awtoridad ng isang partikular na doktrina.

Noong ika-17 siglo ang malaking burgesya ay nagsumikap para sa isang kompromiso sa mga labi ng naghaharing uri ng pyudal na sistema. Alinsunod dito, ang mga kinatawan ng agham ay napilitang humingi ng kompromiso sa relihiyon. Newton kasama ang makinang mga gawaing siyentipiko nagsulat ng interpretasyon ng aklat ng simbahan - ang Apocalypse. Sinubukan ni Descartes sa kanyang mga pilosopikal na gawa na patunayan ang pagkakaroon ng Diyos. Napanatili ng mga siyentipiko ang maling ideya ng isang unang pagtulak, na kailangan umano ng uniberso upang magsimulang gumalaw.

Ang pag-unlad ng mekanika ay nag-iwan ng marka sa siyentipikong teorya ng panahong iyon. Sinubukan ng mga siyentipiko na isaalang-alang ang mundo bilang isang mekanismo at hinahangad na ipaliwanag ang lahat ng mga phenomena sa pamamagitan ng pagbawas sa kanila sa mga mekanikal na paggalaw.

Sa panahong ito ng pag-unlad ng natural na agham, ang konsepto ng puwersa ay nakatanggap ng mahusay na aplikasyon. Sa bawat bagong natuklasang kababalaghan, isang puwersa ang naimbento, na idineklara ang sanhi ng kababalaghan. Hanggang ngayon, ang mga bakas nito ay napanatili sa pisika sa notasyon: puwersa ng buhay, kasalukuyang lakas, puwersa ng electromotive, atbp.

Ang mga siyentipikong teorya ng panahong iyon, na itinuturing ang mundo bilang isang walang paltos na gumagalaw na makina, ay tinanggihan ang pag-unlad ng bagay, ang mga paglipat ng paggalaw mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Sa kabila ng tagumpay sa pagpapalawak ng pang-eksperimentong materyal, nanatili ang agham sa posisyon ng isang mekanistikong pananaw sa mundo.

Noong siglo XVIII. Clematis wastong hinulaan ni ov ang larawan ng molekular-kinetic na istraktura ng mga katawan at sa unang pagkakataon ay ipinahayag ang pinag-isang batas ng kawalang-hanggan ng bagay at ang paggalaw nito sa mga salitang: "... lahat ng mga pagbabagong nagaganap sa kalikasan ay nagaganap sa paraang kung ang isang bagay ay idinagdag sa isang bagay, pagkatapos ito ay inalis mula sa ibang bagay ... Dahil ito ay isang unibersal na batas ng kalikasan, ito ay nalalapat din sa mga tuntunin ng paggalaw: isang katawan na, sa pamamagitan ng puwersa nito, ay nagpapasigla sa iba sa paggalaw, natatalo bilang magkano mula sa paggalaw nito habang nagpapaalam ito sa isa pa, inilipat nito.

Sa parehong mga taon, ang teorya ng Kant at Laplace sa pag-unlad solar system sa labas ng nebula ay inalis ang ideya ng pangangailangan para sa isang unang pagtulak.

Noong ika-19 na siglo sa batayan ng napakalaking paglaki ng mga produktibong pwersa sa kasagsagan ng industriyal na kapitalismo, ang pag-unlad ng agham ay napakabilis na bumilis. Ang pangangailangan para sa isang malakas at maraming nalalaman na makina para sa industriya at transportasyon ay naging sanhi ng pag-imbento ng steam engine, at ang hitsura nito ay nag-udyok sa mga siyentipiko na pag-aralan ang mga thermal process, na humantong sa pagbuo ng thermodynamics at molecular kinetic theory. Sa turn, sa batayan ng thermodynamics, posible na magdisenyo ng mas malakas at matipid na mga uri ng mga makina (steam turbine, panloob na combustion engine). Nakikita natin sa halimbawang ito kung paano hinihikayat ng pagsasanay ang pag-unlad ng teoryang siyentipiko, at ang teorya sa hinaharap ay nangunguna sa papel na may kaugnayan sa pagsasanay.

Ang isa pang halimbawa ng kumplikadong interaksyon ng teorya at kasanayan ay ang pagbuo ng teorya ng kuryente at electrical engineering. Ang pira-pirasong impormasyon tungkol sa mga electrical phenomena ay magagamit sa mahabang panahon. Ngunit pagkatapos lamang matuklasan ang elektrikal na katangian ng kidlat, at pagkatapos ay natuklasan ang galvanic current, itinuon ng pisika ang atensyon nito sa pag-aaral ng kuryente. Si Faraday, Maxwell, Lenz at iba pa ay bumuo ng mga pisikal na pundasyon ng modernong electrical engineering. Mabilis na ginamit ng industriya ang mga siyentipikong pagtuklas at ang malawak na pag-unlad ng teknolohiya ay nagbukas ng mga hindi pa nagagawang pagkakataon para sa siyentipikong eksperimento. Ang pag-aaral ng molekular na istraktura ng mga katawan ay nagsiwalat ng elektrikal na katangian ng molekular at atomic na mga pakikipag-ugnayan, na humantong ngayon sa pagtuklas ng atomic na anyo ng paggalaw ng bagay, na nagbubukas ng walang hangganang mga prospect para sa bagong teknolohiya.

Ang isang bilang ng mga pagtuklas - ang batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, ang teorya ng electromagnetic waves, ang pagtuklas ng mga electron at radioactivity - sa wakas ay ibinagsak ang doktrina ng immutability ng kalikasan. Ang mekanismo ay bumagsak.

Ito ay naging posible upang tama na masuri, maunawaan ang kakanyahan ng mga bagong pagtuklas sa agham lamang mula sa pananaw ng pilosopiyang nilikha nina Marx at Engels dialectic eskogo materyalismo.

“Ang dialectical materialism ay ang pandaigdigang pananaw ng Marxist-Leninist party. Tinatawag itong dialectical materialism dahil ang diskarte nito sa natural phenomena, ang paraan ng pag-aaral ng natural phenomena, ang paraan ng pag-alam sa mga phenomena na ito ay dialectical, at ang interpretasyon nito sa natural phenomena, ang pag-unawa sa natural phenomena, materialistic ang teorya nito.

Ang mga likas na phenomena na may dialectical na diskarte sa mga ito ay dapat isaalang-alang sa kanilang pagkakaugnay, pagkakaugnay, pagtutulungan at sa kanilang pag-unlad, na isinasaalang-alang na ang dami ng mga pagbabago ay humahantong sa mga pangunahing pagbabago sa husay, na ang pag-unlad ng mga phenomena ay nabuo sa pamamagitan ng pakikibaka ng mga kontradiksyon na nakatago sa kanila. .

Ang dialectical na diskarte sa natural na mga phenomena ay nagbibigay ng isang hindi binaluktot, tamang pagmuni-muni ng katotohanan sa ating mga isipan. Ang mapagpasyang, ganap na bentahe ng dialectical na pamamaraan sa lahat ng iba pang mga diskarte sa pag-aaral ng mga natural na phenomena ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga pangunahing tampok na nagpapakilala sa dialectical na pamamaraan ay hindi imbento nang basta-basta, hindi nagpapataw sa aming kaalaman artipisyal, patay na mga scheme na hindi katangian. nito, ngunit, sa kabaligtaran, tumpak na kopyahin ang pinaka-pangkalahatan, na walang mga eksepsiyon, ang mga batas ng dialectic ng kalikasan.

Ang lahat ng mga agham, sa partikular na pisika, ay malinaw, sa bawat katotohanan ay nagpapatunay na:

una, ang anumang kababalaghan ay nangyayari sa isang organiko, hindi mapaghihiwalay na koneksyon sa mga nakapalibot na phenomena; na nagnanais na ihiwalay ang kababalaghan, upang masira ang koneksyon nito sa mga nakapalibot na phenomena, hindi natin maiiwasang papangitin ang kababalaghan;

pangalawa, lahat ng bagay na umiiral ay napapailalim sa regular at hindi mauubos na pagbabago, pag-unlad, likas sa mismong kalikasan ng mga bagay;

Panimula

Ang pagtaas ng pisika ay hindi lamang nakaimpluwensya sa mga ideya tungkol sa bagay
mundo, matematika at pilosopiya, ngunit binago din ang tao
lipunan, sa pamamagitan ng pagpapabuti ng teknolohiya nito, sa kabuuan. Ang pisika ay
hindi lamang kaalaman, ngunit, mas malamang, praktikal na karanasan.
Ang siyentipikong rebolusyon na nagsimula noong ika-16 na siglo ay isang maginhawang hangganan
sa pagitan ng sinaunang kaisipan at klasikal na pisika. Taon 1900 - magsimula muli
modernong pisika. Ang mga bagong katanungan ay lumitaw na hanggang ngayon
napakalayo mula sa pagkumpleto.

Albert Einstein

Sa simula ng ika-20 siglo
Ang pisika ay nahaharap sa mabibigat na problema. nagsimulang lumabas
mga kontradiksyon sa pagitan ng mga lumang modelo at karanasang empirikal. Kaya,
halimbawa, ang mga kontradiksyon ay naobserbahan sa pagitan ng mga klasikal na mekanika at
electrodynamics kapag sinusubukang sukatin ang bilis ng liwanag.
Ito ay lumabas na hindi ito nakasalalay sa sistema ng sanggunian. Physics noong panahong iyon
ay hindi rin nagawang ilarawan ang ilang micro-effects, gaya ng atomic
radiation spectrum, photoelectric effect, Compton effect, balanse ng enerhiya ng electromagnetic radiation at matter. Kaya, isang bagong pisika ang kailangan.

Ang pangunahing dagok sa lumang paradigm ay dalawang teorya: Einstein's theory of relativity at quantum physics. Ang pangkalahatang teorya ng relativity ay nilikha noong 1916
taon, at pinapayagan nitong ikonekta sa ilang mga equation ang gravitational at
inert mass. Ang pangangailangan para sa pangalawang pisikal na rebolusyon ay lumitaw
na may kaugnayan sa pagtuklas ng microcosm ng elementarya na mga particle, pati na rin ang maraming mga phenomena na nangyayari sa kanila.

Sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo sa pisika ay nagkaroon ng ideya na
lahat ng interaksyon ng pisikal na kalikasan ay maaaring bawasan sa apat lamang
mga uri ng pakikipag-ugnayan:

• grabidad
• electromagnetism
• malakas na pakikipag-ugnayan
• mahinang interaksyon

Sa huling dekada ng ika-20 siglo, naipon ang astronomical data na nagpapatunay sa pagkakaroon ng cosmological constant, dark matter, at dark energy. Mayroong isang paghahanap para sa isang pangkalahatang teorya ng larangan - isang teorya ng lahat ng bagay na maglalarawan sa lahat ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa isang pangkalahatang pisikal at matematikal na paraan. Ang isang seryosong kandidato para sa tungkuling ito ay ang M-theory, na kung saan ay isang kamakailang pag-unlad sa superstring theory.

Parami nang parami ang mga problema na konektado sa ebolusyon ng Uniberso, sa maagang bahagi nito
mga yugto, na may likas na katangian ng vacuum, at sa wakas ay may tunay na kalikasan
mga katangian ng subatomic particle. Ang mga bahagyang teorya ay kasalukuyang
ang pinakamahusay na maiaalok ng pisika sa kasalukuyang panahon. Tingnan din ang Mga Kamakailang Pag-unlad sa Physics.

Ang listahan ng mga hindi nalutas na problema sa pisika ay patuloy na lumalaki; ngunit,

"Kami ay higit pa sa isang atom, ngunit tila alam na namin ang lahat tungkol dito." — Richard Feynman

maagang pisika

Sa likas na katangian, ang tao ay isang mausisa na nilalang. Mula noong sinaunang panahon
nagsimula siyang maging interesado sa mga bagay na dati ay parang ordinaryo, may kaugnayan
sa nakapaligid na mundo. Noon pa man ang pangunahing dahilan ng pag-usisa na ito,
malamang takot yun. At iilan lamang ang interesado dito mula sa dalisay
curiosity, curiosity for the sake of curiosity.

Sa katunayan, bakit, halimbawa, nangyayari ang pagkahumaling, bakit
May iba't ibang katangian ba ang iba't ibang materyales? Bakit lumulubog ang araw
sa isang tabi at tumataas sa kabila? Ang mga tao ay palaging interesado sa mundo.
Maraming mga katangian ng kalikasan ang iniuugnay sa mga diyos. Mga maling teorya
nakuha ang mga katangian ng isang relihiyon. Sila ay ipinasa mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.
Maraming mga teorya noong panahong iyon ang higit na nakasaad sa anyo
mga linyang pilosopikal. May ilang tao na handang pagdudahan sila. Sinabi ni Tem
saka, sa yugtong iyon ng pag-unlad, ang pagkakaroon ng anumang teorya o ang kawalan ng ganoon
walang gaanong epekto sa buhay.

sinaunang pisika

Paraan para sa pagsubok ng mga teorya at pag-alam kung alin ang tama,
noong sinaunang panahon ay kakaunti, kahit na ito ay tungkol sa araw-araw na makalupang
phenomena. Ang tanging pisikal na dami na alam nila noon
sapat na tumpak upang sukatin - haba; maya-maya may idinagdag na sulok dito. Ang pamantayan ng oras ay ang araw,
kung saan Sinaunang Ehipto hindi nahahati sa 24 na oras, ngunit sa 12 araw at 12
gabi, kaya mayroong dalawang magkaibang oras, at sa magkaibang panahon
iba-iba ang oras. Ngunit kahit na ang karaniwan
sa amin ng mga yunit ng oras, dahil sa kakulangan ng mga tumpak na orasan karamihan
ang mga pisikal na eksperimento ay imposibleng maisagawa. kaya lang
natural, semi-relihiyoso aral lumitaw sa halip ng mga siyentipikong paaralan.

Nanaig ang geocentric system ng mundo, kahit na umunlad din ang mga Pythagorean pyrocentric kung saan umiikot ang mga bituin, araw, buwan at anim na planeta Central Fire. Upang makuha ang sagradong bilang ng mga celestial sphere (sampu), idineklara ang ikaanim na planeta kontra-lupa. Gayunpaman, ang mga indibidwal na Pythagorean (Aristarchus ng Samos at iba pa) ay lumikha ng isang heliocentric system. Sa mga Pythagorean, sa unang pagkakataon, lumitaw ang konsepto ng eter bilang isang unibersal na tagapuno ng kawalan.

Ang unang pagbabalangkas ng batas ng konserbasyon ng bagay ay iminungkahi ni Empedocles noong ika-5 siglo BC. e.:

Walang maaaring magmula sa wala, at walang anumang umiiral na maaaring sirain.

Nang maglaon, ang isang katulad na tesis ay ipinahayag ni Democritus, Aristotle at iba pa.

Ang terminong "Physics"
nagmula bilang pamagat ng isa sa mga gawa ni Aristotle. Ito
agham, ayon sa may-akda, ay upang ipaliwanag ang mga ugat na sanhi ng phenomena:

Dahil ang siyentipikong kaalaman ay nagmumula sa lahat ng pananaliksik na iyon
umaabot sa mga prinsipyo, sanhi, o elemento sa pamamagitan ng pag-alam sa mga ito (para sa atin
kung magkagayon ay nakatitiyak tayo sa kaalaman ng bawat bagay, kapag alam natin ang mga unang sanhi nito,
unang mga prinsipyo at palawakin ito hanggang sa mga elemento nito), malinaw na sa
Ang agham ng kalikasan ay dapat una sa lahat matukoy kung ano ang nauukol sa
mga simula.

Ang diskarte na ito ay mahaba (talagang hanggang sa Newton)
binigyang-priyoridad ang mga pantasyang metapisiko kaysa sa eksperimentong pananaliksik.
Sa partikular, si Aristotle at ang kanyang mga tagasunod ay nagtalo na ang kilusan
ang katawan ay sinusuportahan ng puwersang inilapat dito, at sa kawalan nito, ang katawan
huminto (ayon kay Newton, pinapanatili ng katawan ang bilis nito, at ang kasalukuyang
binabago ng puwersa ang halaga at/o direksyon nito).

Ang ilang mga sinaunang paaralan ay iminungkahi ang doktrina ng mga atomo bilang pangunahing prinsipyo ng bagay. Naniniwala pa rin si Epicurus na ang malayang kalooban ng tao ay dahil sa katotohanan na ang paggalaw ng mga atomo ay napapailalim sa mga random na displacement.

Bilang karagdagan sa matematika, matagumpay na nakabuo ang mga Hellenes ng optika. Sa Heron ng Alexandria
nakakatugon sa unang variational na prinsipyo ng "pinakamaliit na oras" para sa
mga repleksyon ng liwanag. Gayunpaman, may mga malalaking pagkakamali sa optika ng mga sinaunang tao.
Halimbawa, ang anggulo ng repraksyon ay itinuturing na proporsyonal sa anggulo ng saklaw (ito
kahit na ibinahagi ni Kepler ang error). Ang mga hypotheses tungkol sa likas na katangian ng liwanag at kulay ay marami at sa halip ay walang katotohanan.

Kontribusyon ng India

Mechanics table, 1728 Cyclopaedia.

Sa huling bahagi ng panahon ng Vedic (mula ika-9 hanggang ika-6 na siglo BC), ang astronomer na si Yajnavolkya
(Yajnavalkya), sa kanyang Shatapatha Brahmana, ang unang konsepto ay binanggit
heliocentrism, kung saan ang mundo ay bilog at ang araw
ay ang "gitna ng mga globo". Sinukat niya ang mga distansya mula sa Buwan at Araw hanggang sa Lupa
108 diameters ng mga bagay mismo. Ang mga halagang ito ay halos kapareho ng
moderno: para sa Buwan - 110.6, at para sa Araw - 107.6.

Inisip ng mga Hindu na ang mundo ay binubuo ng limang pangunahing elemento: lupa, apoy, hangin, tubig at eter/kalawakan. Mamaya, mula sa ika-7 c. BC, nabuo nila ang teorya ng atom,
simula sa Canada at Pakudha Katyayana. Naniniwala ang mga teorista
ang isang atom ay binubuo ng mga elemento, hanggang 9 na elemento sa bawat atom, bawat isa
ang isang elemento ay may hanggang 24 na katangian. Binuo nila ang mga sumusunod na teorya tungkol sa kung paano
ang mga atom ay maaaring magsama-sama, mag-react, mag-vibrate, gumalaw at
magsagawa ng iba pang mga aksyon. Nabuo din ang mga teorya kung paano ang mga atomo
ay maaaring bumuo ng mga dobleng molekula na nagsasama-sama pa sa
bumubuo ng mas malalaking molekula, at kung paano unang pinagsama ang mga particle
mga pares, at pagkatapos ay pangkat sa isang trio ng mga pares na pinakamaliit na nakikita
mga yunit ng bagay. Ang mga convergence na ito sa modernong atomic theories
suray-suray ang imahinasyon. Kahit na sa mga Hindu, ang mga atom ay nahahati na mga particle, dati
kung ano ang nahulaan lamang natin noong 30s ng ikadalawampu siglo, at kung ano ang nagmarka ng simula
lahat ng nuclear power.

Ang prinsipyo ng relativity (hindi malito sa teorya ng relativity ni Einstein)
ay magagamit sa panimulang anyo mula sa ika-6 na siglo. BC sa sinaunang Indian
ang pilosopikal na konsepto ng "sapekshavad", literal na "teorya ng relativity"
sa Sanskrit.

Dalawang paaralan, Samkhya at Vaisheshika, ang bumuo ng mga teorya ng liwanag mula sa ika-6-5 siglo.
BC e. Ayon sa paaralan ng Samkhya, ang liwanag ay isa sa limang pangunahing
mga elemento kung saan lumalabas ang mas mabibigat na elemento. Paaralan
Tinukoy ng Vaisheshika ang kilusan sa mga tuntunin ng di-madaling paggalaw
mga pisikal na atomo. Ang mga sinag ng liwanag ay itinuturing na isang stream ng mataas na bilis
mga atomo ng apoy, na maaaring magpakita ng iba't ibang katangian sa
depende sa bilis at sukat ng mga particle na ito. mga Budista
Dignga (ika-5 siglo) at Dharmakirti (ika-7 siglo) binuo ang teorya ng liwanag, na binubuo
ng mga particle ng enerhiya tulad ng modernong konsepto mga photon.

Honorary Australian Indian Cultural Specialist (indologist)
Napagpasyahan ni A. L. Basham na "sila ay makikinang na makasagisag na mga paliwanag
pisikal na istraktura ng mundo, at karaniwang sumang-ayon sa mga natuklasan
modernong pisika."

Noong 499, ang matematikal na astronomo na si Aryabhata ay nagpakita ng isang detalyadong modelo para sa talakayan.
heliocentric solar system of gravity, kung saan umiikot ang mga planeta
sa paligid ng axis nito (kaya nagbabago araw at gabi) at mayroon
elliptical orbit (kaya nakakakuha ng taglamig at tag-araw).
Nakapagtataka, sa gayong sistema, ang buwan ay hindi pinagmumulan ng liwanag, ngunit
tanging sinasalamin lamang ng araw mula sa ibabaw nito. Aryabhata din
naipaliwanag nang tama ang mga sanhi ng solar at lunar eclipses at hinulaan ang mga ito
beses, nagbigay ng radii ng mga planetary orbit sa paligid ng Araw, at tumpak na nasusukat
ang haba ng araw, ang sidereal na taon, at ang diameter ng Earth. Ang kanyang paliwanag sa mga eklipse at
ang mga parunggit sa pag-ikot ng Earth ay pumukaw sa galit ng mga debotong Hindu, sa
sinamahan kahit ng naliwanagang Brahmagupta:

Ang mga tagasunod ni Aryabhata ay nagsasabi na ang lupa ay gumagalaw at ang langit
nagpapahinga. Ngunit sa kanilang rebuttal sinabi na kung ganoon ang kaso,
pagkatapos ay mahulog ang mga bato at mga puno mula sa lupa...
May mga taong nag-iisip na ang mga eklipse ay hindi sanhi ng
Ulo [ng dragon na si Rahu]. Ito ay isang walang katotohanan na opinyon, dahil siya ang sanhi
eclipses, at karamihan sa mga tao sa mundo ay nagsasabi na ito ang sanhi
sila. Sa Vedas, na kung saan ay ang Salita ng Diyos, ito ay sinabi mula sa bibig ng Brahma na
Ang ulo ay nagiging sanhi ng mga eklipse. Sa kabaligtaran, si Aryabhata, laban sa lahat,
dahil sa galit sa mga sagradong salita na nabanggit, inaangkin na ang eklipse
ay hindi sanhi ng Ulo, ngunit lamang ng Buwan at ang anino ng Earth ... Ang mga may-akda ay dapat
sundin ang karamihan, sapagkat ang lahat ng nasa Vedas ay sagrado.

Si Brahmagupta, sa kanyang Brahma Sputa Siddhanta noong 628, ay nagpapakita ng gravity bilang puwersa ng pang-akit at nagpapakita ng batas ng pang-akit.

Ang mga numerong Hindu-Arabic ay naging isa pang mahalagang kontribusyon ng mga Hindu sa agham. Ang modernong positional number system (Hindu-Arabic numeral system) at zero ay unang binuo sa India, kasama ang trigonometric functions na sine at cosine.
Ang mga mathematical advances na ito, kasama ang Indian advances sa physics,
ay tinanggap ng Islamic Caliphate, pagkatapos ay nagsimula silang kumalat
sa Europa at iba pang bahagi ng mundo.

kontribusyon ng mga Tsino

Noong XII siglo BC. e., naimbento ng China ang una mekanismo ng pagbabawas, ang South Pointing Chariot, ito rin ang unang paggamit kaugalian gear.

Intsik na "Mo Ching" noong ika-3 siglo BC. e. naging may-akda ng isang maagang bersyon ng batas ng paggalaw ni Newton.

“Ang pagtigil ng paggalaw ay dahil sa isang puwersang sumasalungat ... Kung
walang magkasalungat na puwersa...kung gayon ang kilusan ay hindi kailanman
ay matatapos. Ito ay kasing totoo ng pagsasabi na ang toro ay hindi kabayo.”

Kabilang sa mga naging kontribusyon ng Tsina ang mga imbensyon ng papel, paglilimbag, pulbura, at kumpas. Ang mga Intsik ang unang "nakatuklas" ng mga negatibong numero, na malakas na impluwensya sa pag-unlad ng pisika at matematika.

Medieval Europe

XIII na siglo: ang mga baso ay naimbento, ang kababalaghan ng bahaghari ay naipaliwanag nang tama, ang compass ay pinagkadalubhasaan.

siglo XVI: Nicholas Copernicus iminungkahi ang heliocentric system ng mundo.

Si Simon Stevin sa mga aklat na "Tenth" (1585), "Principles of statics" at iba pa ay nagpakilala ng mga decimal fraction,
binuo (nang independyente ng Galileo) ang batas ng presyon sa isang pahilig
eroplano, parallelogram rule of forces, advanced hydrostatics at
nabigasyon. Ito ay kakaiba na ang equilibrium formula sa isang inclined plane siya
naglabas ng imposibilidad ng panghabang-buhay na paggalaw (na itinuturing niyang axiom).

Johannes Kepler
makabuluhang advanced na optika, kabilang ang physiological (nilinaw ang papel
lens, wastong inilarawan ang mga sanhi ng nearsightedness at farsightedness),
makabuluhang napabuti ang teorya ng mga lente. Noong 1609 inilathala niya ang aklat na "New Astronomy" na may dalawang batas ng paggalaw ng planeta; binuo niya ang ikatlong batas sa isang susunod na aklat, World Harmony (1619).
Kasabay nito, binabalangkas niya sa malinaw na anyo ang unang batas ng mekanika: bawat katawan,
kung saan ang ibang mga katawan ay hindi kumikilos, nagpapahinga o gumaganap
paggalaw ng rectilinear. Ang batas ng unibersal ay nabuo nang hindi gaanong malinaw.
atraksyon: ang puwersang kumikilos sa mga planeta ay nagmumula sa araw at
bumababa sa distansya mula dito, at ganoon din sa lahat ng iba pa
mga katawang makalangit. Ang pinagmulan ng puwersang ito, sa kanyang opinyon, ay magnetism in
pinagsama sa pag-ikot ng araw at mga planeta sa paligid ng kanilang axis.

Noong 1608, naimbento ang teleskopyo sa Holland. Galileo Galilei ,
nang mapagbuti ito, itinayo niya ang unang teleskopyo at nagsasagawa ng pananaliksik
mga bagay na makalangit. Natutuklasan ang mga satellite ng Jupiter, ang mga yugto ng Venus, ang mga bituin sa
komposisyon ng Milky Way at marami pang iba. Lubos na sumusuporta sa teorya
Copernicus (ngunit tulad ng tiyak na pagtanggi sa teorya ni Kepler).
Binubalangkas ang mga pangunahing kaalaman teoretikal na mekanika- ang prinsipyo ng relativity, ang batas ng inertia, ang parisukat na batas ng pagkahulog, kahit prinsipyo ng virtual na paggalaw, nag-imbento ng thermometer.

Ang pagsilang ng teoretikal na pisika

siglo XVII. Metaphysics ng Descartes at mekanika ng Newton.

Sa ikalawang kalahati ng ika-17 siglo, ang interes sa agham sa mga pangunahing bansa ng Europa ay tumaas nang husto. Lumitaw ang unang Academies of Sciences at ang unang mga journal na pang-agham.

1600: Ang unang eksperimentong pag-aaral ng electrical at magnetic phenomena ay isinagawa ng manggagamot ng Reyna ng Inglatera, si William Gilbert. Ipinagpalagay niya na ang Earth ay isang magnet. Siya ang nagbuo ng katagang "kuryente".

1637: René Descartes
inilathala ang "Discourse on the method" na may mga apendise na "Geometry", "Dioptrics",
"Mga meteor". Itinuring niya ang espasyo bilang materyal, at ang sanhi ng paggalaw -
mga ipoipo ng bagay na nagmumula upang punan ang kawalan (na
imposible at samakatuwid ay hindi nakilala ang mga atomo), o mula sa pag-ikot ng mga katawan. AT
Unang nagbigay ng tama si "Dioptric" Descartes batas ng repraksyon ng liwanag. Lumilikha ng analytical geometry at nagpapakilala ng halos modernong simbolismo sa matematika.

Noong 1644
Inilathala ang aklat ni Descartes na "Principles of Philosophy". Ipinapahayag nito iyon
ang pagbabago sa estado ng bagay ay posible lamang kapag nalantad dito
ibang bagay. Agad nitong inaalis ang posibilidad ng pangmatagalang pagkilos
walang malinaw na materyal na tagapamagitan. Ang batas ng pagkawalang-galaw ay ibinigay. Pangalawa
ang batas ng pakikipag-ugnayan - ang batas ng konserbasyon ng momentum - din
ibinigay, ngunit pinababa ang halaga ng katotohanan na isang malinaw na kahulugan
Walang dami ng paggalaw si Descartes.

Nakita na ni Descartes na ang paggalaw ng planeta ay isang pinabilis na paggalaw.
Kasunod ni Kepler, naniniwala si Descartes na ang mga planeta ay kumikilos na parang
may atraksyon ng araw. Upang ipaliwanag ang pagkahumaling, siya
idinisenyo ang mekanismo ng uniberso, kung saan dinadala ang lahat ng katawan
paggalaw sa pamamagitan ng mga pagtulak ng omnipresent, ngunit hindi nakikita, "pinong bagay". Pinagkaitan
ang kakayahang lumipat sa isang tuwid na linya, transparent na daloy ng kapaligiran na ito
nabuong mga sistema ng malalaki at maliliit na vortice sa kalawakan. ipoipo,
kumukuha ng mas malalaking, nakikitang mga particle ng ordinaryong bagay, anyo
mga cycle ng celestial bodies. Pinaikot nila ang mga ito at dinadala sa mga orbit. Sa loob
ang Earth ay matatagpuan din sa isang maliit na puyo ng tubig. Ang cycle ay nagsusumikap na humiwalay
transparent swirl sa labas. Sa kasong ito, ang mga particle ng vortex ay nagtutulak sa mga nakikitang katawan sa
Lupa. Ayon kay Descartes, ito ay gravity. Ang sistema ni Descartes ang una
isang pagtatangka na mekanikal na ilarawan ang pinagmulan at paggalaw ng planetary system.

Isaac Newton

1687 : Ang "Simula" ni Newton. Ang mga pisikal na konsepto ni Newton ay nasa matalim na pagkakasalungatan sa mga Cartesian. Naniniwala si Newton sa mga atomo
itinuturing na pagbabawas bilang pangalawang paraan, na dapat unahan ng
eksperimento at pagbuo ng mga modelo ng matematika. Humiga si Newton
pundasyon ng mekanika, optika, teorya ng gravity, celestial mechanics, binuksan at advanced na mathematical analysis.
Ngunit ang kanyang teorya ng gravity, kung saan umiral ang gravity nang wala
materyal carrier at walang mekanikal na paliwanag, para sa isang mahabang panahon
ay tinanggihan ng mga siyentipiko ng kontinental Europa (kabilang ang Huygens, Euler, at iba pa). Sa ikalawang kalahati lamang ng ika-18 siglo, pagkatapos ng trabaho ni Clairaut sa teorya ng paggalaw ng buwan at kometa ni Halley, humupa ang kritisismo.

siglo XVIII. Mechanics, caloric, kuryente.

Noong ika-18 siglo, ang mekanika, celestial mechanics, at ang teorya ng init ay nabuo sa isang pinabilis na bilis. Nagsisimula ang pag-aaral ng mga electrical at magnetic phenomena. Ang Cartesianism, na hindi kinumpirma ng karanasan, ay mabilis na nawawalan ng mga tagasuporta.

Ang paglikha ng analytical mechanics (Euler, Lagrange) ay nakumpleto ang pagbabago ng theoretical mechanics sa isang sangay ng mathematical analysis. Mayroong pangkalahatang pinagkasunduan na lahat mga pisikal na proseso- mga pagpapakita ng mekanikal na paggalaw ng bagay. Maging si Huygens ay malakas na nagsalita para sa pangangailangan para sa gayong konsepto ng likas na katangian ng mga phenomena:

Tunay na Pilosopiya
dapat makita sa mechanical phenomena ang ugat ng lahat ng phenomena; sa
sa aking palagay, imposible ang ibang ideya, maliban kung nais natin
mawalan ng pag-asa na maunawaan ang anumang bagay sa Pilosopiya. ("Treatise on Light").

Hermann von Helmholtz

Kahit noong ika-19 na siglo, hindi nag-alinlangan si Helmholtz sa primacy ng mekanika:

Ang tunay na layunin ng lahat ng natural na agham ay upang matuklasan ang mga paggalaw
pinagbabatayan ng lahat ng mga pagbabago, at ang mga sanhi na nagdudulot ng mga paggalaw na ito,
ibig sabihin, ang pagsasanib ng mga agham na ito sa mechanics.

Ang ideya ng "manipis na bagay" na nagdadala ng init, kuryente
at magnetism, noong ika-18 siglo ito ay napanatili at pinalawak pa. AT
ang pagkakaroon ng caloric, ang carrier ng init, ay pinaniniwalaan ng maraming physicist, simula kay Galileo; gayunpaman, ang ibang kampo, na kinabibilangan nina Descartes, Hooke, Daniil Bernoulli, at Lomonosov, ay sumunod sa molecular kinetic hypothesis.

Sa simula ng siglo, ang Dutchman na Fahrenheit ay nag-imbento ng modernong mercury-o alcohol-based na thermometer, at iminungkahi ang Fahrenheit scale. Hanggang sa katapusan ng siglo, lumitaw ang iba pang mga pagpipilian: Reaumur (1730), Celsius (1742) at iba pa. Mula sa sandaling ito, bubukas ang posibilidad ng pagsukat ng dami ng init sa mga eksperimento.

1734: Natuklasan ng Pranses na siyentipiko na si Dufay na mayroong 2 uri ng kuryente: positibo at negatibo.

1745: Ang Leiden jar ay naimbento. Bumuo si Franklin ng hypothesis tungkol sa elektrikal na katangian ng kidlat, nag-imbento ng pamalo ng kidlat. Lumilitaw ang isang electrostatic machine, ang Richmann electrometer.

1784: Ang steam engine ng Watt ay patented. Ang simula ng malawakang paggamit ng mga makina ng singaw.

1780s: Ang batas ng Coulomb ay natuklasan at pinatunayan ng eksaktong mga eksperimento.

Ang buong kasaysayan ng pag-unlad ng pisika, pati na rin ang natural na agham, ay maaaring nahahati sa tatlong yugto - preclassical, classical at moderno.

Yugto ng preclassical physics minsan tinatawag na prescientific. Gayunpaman, ang gayong pangalan ay hindi maituturing na makatwiran: ang mga pangunahing buto ng pisika at natural na agham sa kabuuan ay naihasik noong sinaunang panahon. Ang yugtong ito ang pinakamahaba: sinasaklaw nito ang panahon mula sa panahon ni Aristotle (ika-4 na siglo BC) hanggang sa katapusan ng ika-16 na siglo.

Ang simula ng yugto ng klasikal na pisika nauugnay sa gawain ng siyentipikong Italyano na si Galileo Galilei, isa sa mga tagapagtatag ng eksaktong natural na agham, at ang gawain ng Ingles na matematiko, mekaniko, astronomo at pisiko na si Isaac Newton, ang nagtatag ng klasikal na pisika. Ang ikalawang yugto ay tumagal ng halos tatlong siglo hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo.

Sa simula ng XX siglo. nakamit ang mga resultang eksperimental na mahirap ipaliwanag sa balangkas ng klasikal na kaalaman. Samakatuwid, ito ay ganap na iminungkahi bagong diskarte - dami, batay sa discrete concept. Ang quantum hypothesis ay unang ipinakilala noong 1900 ng German physicist na si Max Planck, na pumasok sa kasaysayan ng pag-unlad ng physics bilang isa sa mga tagapagtatag ng quantum theory. Sa pagpapakilala ng konsepto ng quantum, nagsisimula ang ikatlong yugto sa pag-unlad ng pisika - yugto ng modernong pisika , kabilang ang hindi lamang quantum kundi pati na rin ang mga klasikal na konsepto.

Yugto ng preclassical physics binubuksan ang geocentric system ng mga mundong globo ni Aristotle, na ipinanganak sa ideolohikal na lupa na inihanda ng kanyang mga nauna. Ang paglipat mula sa egocentrism - isang saloobin sa mundo, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagtutok sa indibidwal na "I", sa geocentrism ay ang una at, marahil, ang pinakamahirap na hakbang patungo sa pagsilang ng natural na agham. Ang direktang nakikitang hemisphere ng kalangitan, na nililimitahan ng lokal na abot-tanaw, ay dinagdagan ng isang katulad na invisible na hemisphere sa buong celestial na globo. Ang mundo ay naging mas kumpleto, ngunit nanatiling limitado sa celestial sphere. Alinsunod dito, ang Earth mismo, laban sa natitirang bahagi ng (celestial) spherical Universe bilang patuloy na sumasakop sa isang espesyal, sentral na posisyon dito at ganap na hindi gumagalaw, ay nagsimulang ituring na spherical. Kinailangan kong aminin hindi lamang ang posibilidad ng pagkakaroon ng mga antipode - ang mga naninirahan sa diametrically na kabaligtaran na mga bahagi ang globo kundi pati na rin ang pangunahing pagkakapantay-pantay ng lahat ng makalupang naninirahan sa mundo. Ang ganitong mga ideya, na karamihan ay haka-haka, ay nakumpirma nang maglaon - sa panahon ng unang round-the-world na mga paglalakbay at mahusay na mga pagtuklas sa heograpiya sa pagliko ng ika-15 at ika-16 na siglo, nang ang geocentric na pagtuturo ni Aristotle mismo kasama ang canonical system ng perpektong pantay na umiikot na mga celestial na globo, na sinasalita sa isa't isa sa pamamagitan ng pag-ikot ng kanilang mga palakol, na may pangunahing magkaibang pisika o mekanika para sa mga terrestrial at celestial na katawan, ay nabubuhay sa mga huling taon nito.

Halos isa't kalahating libong taon ang naghihiwalay sa nakumpletong geocentric system ng sinaunang Greek astronomer na si Claudius Ptolemy (c. 90-c. 160) mula sa medyo perpektong heliocentric system ng Polish mathematician at astronomer na si Nicolaus Copernicus. Sa gitna ng heliocentric system ay hindi ang Earth, ngunit ang Araw. Ang summit ng heliocentric system ay ang mga batas ng planetary motion na natuklasan ng German astronomer na si Johannes Kepler, isa sa mga lumikha ng natural sciences ng New Age.

Ang mga natuklasang astronomiya ni Galileo Galilei, ang kanyang mga pisikal na eksperimento at ang mga pangunahing batas ng mekanika na binuo ni Isaac Newton ay naglatag ng pundasyon para sa yugto ng klasikal na pisika, na hindi maaaring paghiwalayin ng isang malinaw na hangganan mula sa unang yugto. Para sa pisika at natural na agham sa kabuuan, ang progresibong pag-unlad ay katangian: Ang mga batas ni Kepler ay ang korona ng sistemang heliocentric na may napakahabang kasaysayan na itinayo noong sinaunang panahon; ang mga batas ni Newton ay nauna sa mga batas ni Kepler at mga gawa ni Galileo; Natuklasan ni Kepler ang mga batas ng planetary motion bilang resulta ng natural na lohikal at historikal na paglipat mula sa geocentrism tungo sa heliocentrism, ngunit hindi kung wala ang heuristic na ideya ng Aristotelian mechanics. Ang mekanika ni Aristotle ay nahahati sa makalupa at makalangit, i.e. ay hindi nagtataglay ng wastong pangunahing pagkakaisa: ang Aristotelian na magkasalungat na pagsalungat ng Earth at Sky ay sinamahan ng pangunahing pagsalungat ng mga batas ng mekanika na nauugnay sa kanila, na sa gayon ay naging panloob na kontradiksyon at hindi perpekto sa kabuuan. Pinabulaanan ni Galileo ang Aristotelian na pagsalungat sa Lupa at Langit. Iminungkahi niya na ang ideya ni Aristotle ng inertia, na nagpapakilala sa pare-parehong paggalaw ng mga celestial body sa paligid ng Earth, ay ilapat sa mga terrestrial na katawan sa kanilang libreng paggalaw sa isang pahalang na direksyon.

Sina Kepler at Galileo ay dumating sa kanilang mga kinematic na batas, na paunang natukoy sa mekanika ni Newton, na sa panimula ay pareho para sa mga terrestrial at celestial na katawan. Ang mga batas ni Kepler at ang batas ni Newton ng unibersal na grabitasyon ay nagsilbing batayan para sa pagtuklas ng mga bagong planeta. Kaya, ayon sa mga resulta ng mga obserbasyon ng mga paglihis sa paggalaw ng planetang Uranus, na natuklasan noong 1781 ng English astronomer na si William Herschel (1738-1822), ang English astronomer at mathematician na si John Adams (1819-1892) at ang French astronomer.

ben Le Verrier (1811-1877) nang nakapag-iisa at halos sabay-sabay na hinulaang teoretikal ang pagkakaroon ng isang planetang transuranium, na natuklasan noong 1846 ng German astronomer na si Johann Galle (1812-1910). Ito ay tinatawag na Neptune. Noong 1915, ang American astronomer na si Percival Lovell (1855-1916) ay nagkalkula at nag-organisa ng paghahanap para sa ibang planeta. Natuklasan ito noong 1930 ng isang batang Amerikanong amateur astronomer, si Clyde Tombaugh. Ang planetang ito ay tinatawag na Pluto.

Ang yugto ng klasikal na pisika ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga pangunahing tagumpay hindi lamang sa klasikal na mekanika, kundi pati na rin sa iba pang mga sangay: thermodynamics, molecular physics, optika, kuryente, magnetism, atbp. Pangalanan natin ang pinakamahalaga sa kanila:

• * Itinatag ang mga eksperimentong batas sa gas;
• * iminungkahing equation ng kinetic theory ng mga gas;
• * binuo ang prinsipyo ng pare-parehong pamamahagi ng enerhiya sa mga antas ng kalayaan, ang una at pangalawang prinsipyo ng thermodynamics;
• * natuklasan ang mga batas ng Coulomb, Ohm at electromagnetic induction;
• * binuo electromagnetic theory;
• * ang phenomena ng interference, diffraction at polarization ng liwanag ay nakatanggap ng wave interpretation;
• * bumalangkas ng mga batas ng pagsipsip at pagsasabog ng liwanag.

Siyempre, maaaring pangalanan ang iba pang kapantay na mahalagang natural na mga tagumpay sa siyensya. sumasakop sa isang espesyal na lugar sa pisika Teorya ng electromagnetic, binuo ng namumukod-tanging English physicist na si J.K. Maxwell, ang lumikha ng teorya ng classical electrodynamics, isa sa mga tagapagtatag ng statistical physics. Itinatag niya, bilang karagdagan, ang istatistikal na pamamahagi ng mga molekula sa mga bilis, na ipinangalan sa kanya. Ang electromagnetic field theory (Maxwell's equation) ay nagpaliwanag ng maraming phenomena na kilala noong panahong iyon at hinulaang ang electromagnetic na katangian ng liwanag. Sa electromagnetic theory ni Maxwell, halos hindi posible na maglagay ng isa pang mas makabuluhan sa classical physics na magkatabi. Gayunpaman, ang teoryang ito ay hindi makapangyarihan.

AT huli XIX sa. sa pang-eksperimentong pag-aaral ng radiation spectrum ng isang ganap na itim na katawan, isang regularidad sa pamamahagi ng enerhiya ay itinatag. Ang nakuha na mga curve ng pamamahagi ay may pinakamataas na katangian, na, habang tumataas ang temperatura, ay lumipat patungo sa mas maikling mga wavelength. Ang ganitong mga eksperimentong resulta ay hindi maipaliwanag sa loob ng balangkas ng klasikal na electrodynamics ni Maxwell. Ang problemang ito ay pinangalanan "ultraviolet catastrophe".

Ang isang paliwanag na naaayon sa eksperimento ay iminungkahi noong 1900 ni Max Planck. Bakit kailangan niyang iwanan ang pangkalahatang tinatanggap na posisyon ng klasikal na pisika na ang enerhiya ng anumang sistema ay patuloy na nagbabago lamang, i.e. tumatagal sa anumang arbitraryong malapit na mga halaga. Alinsunod sa quantum hypothesis na iniharap ni Planck, ang mga atomic oscillator ay naglalabas ng enerhiya hindi tuloy-tuloy, ngunit sa ilang mga bahagi - quanta, at ang quantum na enerhiya ay proporsyonal sa dalas.

Ang isang tampok na katangian ng yugto ng modernong pisika ay na, kasama ng mga klasikal na konsepto, ang mga konsepto ng quantum ay binuo. Maraming mga microprocess na nagaganap sa loob ng atom, nucleus at elementarya na mga particle ay ipinaliwanag sa batayan ng quantum mechanics - lumitaw ang mga bagong sangay ng modernong pisika: quantum electrodynamics, quantum theory of solids, quantum optics at marami pang iba.

Sa isa sa kanyang mga artikulo, isinulat ni M. Planck ang tungkol sa kung paano, sa panahon ng kanyang kabataan (mga 1880), ang isang respetadong propesor ay hindi nagpayo na mag-aral ng pisika, na naniniwala na sa pisika ito ay nanatili lamang sa alikabok sa mga umiiral na pisikal na instrumento, dahil ang pangunahing bagay ay nagawa na. Malinaw na ngayon na ang propesor ay mali sa kanyang mga hula - ang ika-20 siglo ay nagdala ng maraming magagandang pagtuklas sa pisika, na nagpasiya ng maraming mga promising na direksyon sa pag-unlad ng iba't ibang sangay ng natural na agham.

Sa pagbuo ng quantum mechanical concepts, isang mahalagang papel ang ginampanan ni quantum theory ng photoelectric effect, iminungkahi ni A. Einstein noong 1905. Ito ay para sa gawaing ito at kontribusyon sa teoretikal na pisika, at hindi para sa teorya ng relativity, iginawad siya ng Nobel Prize sa Physics noong 1921.

Ang mga namumukod-tanging siyentipiko ay gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pag-unlad ng modernong pisika, kabilang dito ang Danish physicist na si Niels Bohr (1885-1962), na lumikha ng quantum theory ng atom, ang German theoretical physicist na si Werner Heisenberg (1901-1976), na bumalangkas ng uncertainty principle at nagmungkahi ng matrix version ng quantum mechanics , ang Finnish theoretical physicist na si Erwin Schrödinger (1887-1961), na bumuo ng wave mechanics at nagmungkahi ng basic equation nito (Schrödinger equation), ang English physicist na si Paul Dirac, na bumuo ng relativistic theory ng electron motion at hinulaang ang pagkakaroon ng positron sa batayan nito, ang English physicist na si Ernest Rutherford (1871 -1937), na lumikha ng doktrina ng radioactivity at ang istraktura ng atom, at marami pang iba.

Sa mga unang dekada ng XX siglo. radioactivity ay pinag-aralan at ang mga ideya tungkol sa istraktura ng atomic nucleus ay iniharap. Noong 1938, isang mahalagang pagtuklas ang ginawa: natuklasan ng mga Aleman na radiochemist na sina O. Hahn at F. Strassmann ang fission ng uranium nuclei nang sila ay na-irradiated ng mga neutron. Ang pagtuklas na ito ay nag-ambag sa mabilis na pag-unlad ng nuclear physics, ang paglikha ng nuclear weapons at ang pagsilang ng nuclear energy.

Sa pag-aaral ng mga proseso ng nukleyar, isang mahalagang papel ang ginagampanan ng mga detektor ng butil, kabilang ang Cherenkov counter, ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa Cherenkov-Vavilov radiation ng liwanag, na nangyayari kapag ang mga sisingilin na mga particle ay gumagalaw sa bagay sa bilis na lumampas. ang bilis ng phase ng liwanag sa loob nito. Ang radiation na ito ay natuklasan noong 1934 ng ating kababayan, ang physicist na si P.A. Cherenkov (1904-1990), nagwagi ng Nobel Prize noong 1958, sa ilalim ng gabay ng Academician SI. Vavilov (1891-1951), tagapagtatag paaralang pang-agham pisikal na optika.

Isa sa mga pinakadakilang tagumpay ng pisika noong ika-20 siglo. - ito ay, siyempre, ang paglikha noong 1947. transistor mga natatanging Amerikanong pisiko na sina D. Bardeen, W. Brattain at W. Shockley, na ginawaran ng Nobel Prize sa Physics noong 1956. Sa pag-unlad ng pisika ng semiconductor at paglikha ng transistor, isang bagong teknolohiya ang ipinanganak - semiconductor, at kasama nito ang isang promising, mabilis na pagbuo ng sangay ng natural na agham - microelectronics. Noong 1958, ang unang integrated circuit ay binuo sa anyo ng isang single-crystal silicon plate na may isang lugar ng ilang square centimeters, kung saan matatagpuan ang dalawang transistor at isang RC circuit. Ang isang modernong microprocessor na may sukat na 1.8 cm ay naglalaman ng humigit-kumulang 8 milyong transistor. Kung ang mga sukat ng mga elemento ng mga unang transistor ay mga fraction ng isang milimetro, ngayon sila ay katumbas ng 0.35 microns. Ito ay state of the art na teknolohiya. Kamakailan, isang teknolohiya ang binuo para sa pagbuo ng mga elemento na may sukat na nanometer.

Paglikha mga quantum generator batay sa pinasiglang paglabas ng mga atomo at molekula - isa pa pangunahing tagumpay pisika noong ika-20 siglo Ang unang quantum generator batay sa mga molekula ng ammonia - isang pinagmumulan ng electromagnetic radiation sa hanay ng microwave (maser) - ay binuo noong 1954 ng mga Russian physicist na si N.G. Basov, A.M. Prokhorov at ang Amerikanong siyentipiko na si C. Towns. Noong 1964, ginawaran sila ng Nobel Prize sa Physics para sa gawaing ito. Sa ngayon, maraming mga pagbabago ng mga generator ng quantum ang binuo, kabilang ang mga optical quantum generator, na tinatawag na mga laser, nakatanggap ng malawak na praktikal na aplikasyon. Ang mga natatanging laser ay lumitaw - kemikal, atomic at iba pa, na nagbubukas ng mga promising na lugar ng teknolohiya ng laser.

mataas na temperatura superconductivity, natuklasan noong 1986 ng German physicist na si G. Bednorz at ng Swiss scientist na si A. Müller, na ginawaran ng Nobel Prize noong 1987, - nang walang pag-aalinlangan pambihirang tagumpay modernong natural na agham. Ang paglikha ng isang pinag-isang teorya ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan, ang kontrol ng thermonuclear fusion - ito at maraming iba pang mga problema ng modernong pisika ay binibigyang pansin, at ang mga siyentipiko mula sa maraming mga bansa ay nakikibahagi sa kanilang solusyon.