Фізика

Відео: ЄДІ-2017 по фізиці. Розбір тренувального варіанта # 4

style = "float: left;" alt = "Фізика" title = "Фізика" Архимедов гвинт - винахід античності Люди намагалися зрозуміти властивості матерії з найдавніших часів: чому тіла падають на землю, чому різні речовини мають різні властивості і т.д. Цікавили людей також питання про будову світу, про природу Сонця і Місяця. Спочатку відповіді на ці питання намагалися шукати в філософії. Основному філософські теорії, які намагалися дати відповіді на такі питання не перевірялися на практиці. Однак, незважаючи на те, що нерідко філософські теорії неправильно описували спостереження, ще в стародавні часи людство досягло значних успіхів в астрономії, а грецький мудрець Архімед навіть зумів дати точні кількісні формулювання багатьох законів механіки і гідростатики.
Деякі теорії древніх мислителів, як, наприклад, ідеї про атом, які були сформульовані в древніх Греції та Індії, випереджали час.
Поступово від загальної філософії початок відділятися природознавство, як та її частина, яка описує навколишній світ. Одна з основних книг Аристотеля називається «Фізика». Незважаючи на деякі неправильні твердження, фізика Аристотеля протягом століть залишалася основою знань про природу.
Період до наукової революції
Властивість людства сумніватися і переглядати положення, які раніше вважалися єдино істинними, в пошуках відповідей на нові питання підсумку привела до епоху великих наукових відкриттів, яку сьогодні називають науковою революцією, яка почалася приблизно з другої половини 16-го століття. Передумови до цього докорінної зміни склалися завдяки надбанням, які можна простежити в Індію і Персію. Сюди входять еліптичні моделі планетарних орбіт, що спиралися на геліоцентричну модель Сонячної системи, розробленої індійський математик і астроном Аріабхата I, базові положення атомізму, запропоновані індуськими і джайністськіми філософами, теорія про те, що світло еквівалентно енергетичним частинкам буддистських мислителів Дігнагі і Дхармакірті, оптична теорія арабського вченого Альхазена, винайдена персом Могаммад аль Фазарі астролябія. Перська вчений Насир аль Дін ат Тусі вказав на значні недоліки птолемеевской системи.
Середньовічна Європа на час втратила знання античних часів, але під впливом Арабського халіфату збережені арабами твори Аристотеля повернулися. У 12-13 століттях знайшли свій шлях до Європи також твори індійських і перських вчених.
В середні віки почав складатися науковий метод, в якому основна роль відводилася експерименту і математичного опису. Ібн аль-Хайсам (Альхазен) вважається основоположником наукового методу. У своїй «Книзі про оптику», написаної у 1021 році, він описував експерименти, поставлені для того, щоб довести справедливість своєї теорії зору, яка стверджувала, що око сприймає світло, що випромінюється іншими об`єктами, а не випромінює саме, як вважали раніше Евклід і Птолемей . В експериментах Альхазена використовувалася камера-обскура. За допомогою цього приладу він перевіряв свої гіпотези щодо властивостей світла: чи світло поширюється по прямій, або змішуються в повітрі різні промені світла.
наукова революція
Галілео Галілей Ісаак Ньютон Період наукової революції характеризується утвердженням наукового методу досліджень, виокремлення фізики з маси натурфілософії в окрему область і розвитком окремих розділів фізики: механіки, оптики, термодинаміки і т.д.
Більшість істориків дотримуються думки про те, що наукова революція почалася в 1543 році, коли Копернику привезли з Нюрнберга вперше надрукований екземпляр його книги «Про обертання небесних сфер».
Протягом століття з тих пір знання людство збагатилося роботами таких дослідників, як Галілео Галілей, Християн Гюйгенс, Йоганн Кеплер і Блез Паскаль. Галілей першим почав послідовно застосовувати науковий метод, проводячи експерименти, щоб підтвердити свої припущення і теорії. Він сформулював деякі закони динаміки і кінетики, зокрема закон інерції, і перевірив їх дослідним шляхом. В 1687 Ньютон опублікував книгу "Principia", в якій в подробицях описав два основоположних фізичні теорії: закони руху тіл, відомі під назвою закони Ньютона, і закони тяжіння. Обидві теорії прекрасно узгоджувалися з експериментом. Книга також приводила теорії руху рідин. Згодом класична механіка була переформульована і розширена Леонардом Ейлером, Лагранж, Вільямом Гамільтоном та іншими. Закони гравітації заклали основу того, що пізніше стало астрофізикою, що використовує фізичні теорії для опису і пояснення астрономічних спостережень.
Після встановлення законів механіки Ньютоном, наступним досвідченим полем стала електрика. Основи створення теорії електрики заклали спостереження і досліди таких вчених 17-го століття, як Роберт Бойль, Стівен Грей, Бенджамін Франклін. Склалися основні поняття - електричний заряд і електричний струм.
У 1831 році англійський фізик Майкл Фарадей об`єднав електрику й магнетизм, продемонструвавши, що рухомий магніт індукує в електричному ланцюзі струм. Спираючись на цю концепцію, Джеймс Клерк Максвелл побудував теорію електромагнітного поля. Крім електромагнітних явищ рівняння Максвелла описують світло. Підтвердження цьому знайшов Генріх Герц, відкривши радіохвилі.
З побудовою теорії електромагнітного поля і електромагнітних хвиль перемогою хвильової теорії світла, розпочатої Гюйгенсом, над корпускулярної теорією Ньютона, завершилася побудова класичної оптики. На цьому шляху оптика збагатилася розумінням дифракції та інтерференції світла, досягнутим завдяки працям Френеля і Янга.
У 18-му і на початку 19-го століття були відкриті основні закони поведінки газів, а з часом теплових машин сформувалася наука термодинаміка. Всередині 19-го століття Джоуль встановив еквівалентність механічної та теплової енергій, що призвело до формулювання закону збереження енергії. Завдяки Клаузиуса був сформульований другий закон термодинаміки Гіббс заклав основи статистичної фізики, Людвіг Больцман запропонував статистичну інтерпретацію поняття ентропії.
Під кінець дев`ятнадцятого століття фізики підійшли до значного відкриття - експериментального підтвердження існування атома.
В кінці дев`ятнадцятого століття змінилася роль фізики в суспільстві. Виникнення нової техніки: електрики, радіо, автомобіля і т.д., вимагало великого обсягу прикладних досліджень. Заняття наукою стало професією. Фірма General Electric першою відкрила власні дослідницькі лабораторії. Такі ж лабораторії стали з`являтися в інших фірмах.
зміна парадигм
Альберт Ейнштейн Модель Бора - планетарна модель електронних оболонок атома Кінець дев`ятнадцятого, початку двадцятого століття було часом, коли під тиском нових експериментальних даних фізикам довелося переглянути старі теорії і замінити їх новими, заглядаючи все глибше в будову матерії. Експеримент Майкельсона-Морлі вибив основу з під ніг електромагнетизму, поставивши під сумнів існування ефіру. Були відкриті нові явища, такі як рентгенівські промені і радіоактивність. Не встигли фізики довести існування атома, як з`явилися докази існування електрона, експерименти з фотоефекту і вимірювання спектра теплового випромінювання давали результати, які неможливо було пояснити, виходячи з принципів класичної фізики. У пресі цей період називався кризою фізики, але одночасно він став періодом тріумфу фізики, яка зуміла виробити нові революційні теорії, які не тільки пояснили незрозумілі явища, але і багато інших, відкривши шлях до нового розуміння природи.
У 1905 році Альберт Ейнштейн побудував спеціальну теорію відносності, яка продемонструвала, що поняття ефіру зайве при поясненні електромагнітних явищ. При цьому довелося змінити класичну механіку Ньютона, давши їй нове формулювання, справедливе при великих швидкостях. Докорінно змінилися також уявлення про природу простору і часу. Ейнштейн розвинув свою теорію в загальну теорію відносності, яка опублікована в 1916 році. Нова теорія включала в себе опис гравітаційних явищ і відкрила шлях до становлення космології - науки про еволюцію Всесвіту.
Розглядаючи завдання про теплове випромінювання абсолютно чорного тіла Макс Планк в 1900 році запропонував неймовірну ідею, що електромагнітні хвилі випромінюються порціями, енергія яких пропорційна частоті. Ці порції отримали назву квантів, а сама ідея почала побудову нової фізичної теорії - квантової механіки, яка ще більше змінила класичну ньютоновскую механіку, на цей раз при дуже малих розмірах фізичної системи. У тому ж 1905-му році Альберт Ейнштейн застосував ідею Планка для успішного пояснення експериментів з фотоефекту, припустивши, що електромагнітні хвилі не тільки випромінюються, а й поглинаються квантами. Корпускулярна теорія світла, яка, здавалося, зазнала нищівної поразки в боротьбі з хвильової теорії, знову отримала підтримку.
Суперечка між корпускулярної і хвильової теорії знайшла своє рішення в корпускулярно-хвильовий дуалізм, гіпотезі, сформульованої Луї де Бройля. За цією гіпотезою не тільки квант світла, а будь-яка інша частка проявляє одночасно властивості, притаманні як корпускул, так і хвилі. Гіпотеза Луї де Бройля підтвердилася в експериментах по дифракції електронів.
У 1911 році Ернест Резерфорд запропонував планетарну теорію атома, а в 1913 році Нільс Бор побудував модель атома, в якій постулював квантовий характер руху електронів. Завдяки роботам Вернера Гайзенберга, Ервіна Шредінгера, Вольфганга Паулі, Поля Дірака і багатьох інших квантова механіка знайшла своє точне математичне формулювання, підтверджуючісь численними експериментами. У 1927 році була проведена Копенгагенська інтерпретація, яка відкривала шлях для розуміння законів квантового руху на якісному рівні.
фізика сучасності
З відкриттям радіоактивності Анрі Беккерель почався розвиток ядерної фізики, яка привела до появи нових джерел енергії: атомної енергії та енергії ядерного синтезу. Відкрито при дослідженнях ядерних реакції нові частинки: нейтрон, протон, нейтрино почали фізику елементарних частинок. Ці нові відкриття на субатомному рівні виявилися дуже важливими для фізики на рівні Всесвіту і дозволили сформулювати теорію його еволюції - теорію Великого Вибуху.
Склався остаточний розподіл праці між фізиками-теоретиками і фізиками-експериментаторами, Енріко Фермі був, мабуть, останнім видатним фізиком, успішним як в теорії так і експериментальній роботі.
Передній край фізики перемістився в область дослідження фундаментальних законів, ставлячи перед собою мету створити теорію, яка пояснювала б Всесвіт, об`єднавши теорії фундаментальних взаємодій. На цьому шляху фізика отримала часткові успіхи у вигляді теорії електрослабкої взаємодії і теорії кварків узагальненій в так званій стандартній моделі. Однак, квантова теорія гравітації досі не побудована. Певні надії пов`язуються з теорією струн.
Разом, починаючи зі створення квантової механіки швидкими темпами розвивається фізика твердого тіла, відкриття якої привели до виникнення і розвитку електроніки, а з нею і інформатики, які внесли корінні зміни в культуру людського суспільства.
Фізичні інструменти та фізичні теорії ширше в інші області науки: хімію, біологію, медицину, в сторону яких, в загальному, змістився інтерес суспільства.
Історія фізики в Україні

Детальніше в статті Фізика в Україні


Природознавство, і фізика, як його складова частина, почало складатися в Україні з виникненням перших університетів, серед яких провідне місце займала Могилянська академія. З середини 19-го століття почали закладами університетські фізичні факультети, як в межах царської Росії, так і в Австро-Угорської імперії. Початок двадцятого століття стало свідком розвитку значного числа науково-дослідних інститутів, серед яких слід особливо відзначити Харківський Фізико-технічний інститут, Інститут фізики, Інститут теоретичної фізики. В Україні працювали такі видатні фізики, як Микола Миколайович Боголюбов, Олександр Сергійович Давидов та багато інших.
професійні видання
В нашу епоху існує велика різноманітність фахових наукових журналів, що спеціалізуються в загальній фізиці, а ще більше журналів, присвячених окремим напрямкам фізичних досліджень.
Престижні статті друкуються в журналах «Nature», «Science» і «Physical Review Letters». Серед провідних журналів - «Physical Review», «Philosophical Magazine», «Zeitschrift fur Physik» та інші.
У Радянському Союзі найпрестижнішим вважався журнал «Листи в Журнал експериментальної і теоретичної фізики». Важливими журналами були також «Журнал експериментальної і теоретичної фізики», «Фізика твердого тіла», «Ядерна фізика» та інші.
В Україні статті з усіх областей фізики друкує «Український фізичний журнал».
Серед журналів, що публікують оглядові статті з фізики «Reviews of Modern Physics», «Reports on Progress in Physics», «Успіхи фізичних наук» і т.д.

Рішення задач з фізики. reshyu.ru

Увага, тільки СЬОГОДНІ!