Kudryavtsev P.S. Kurs historii fizyki. Pierwsze sukcesy fizyki doświadczalnej P z historią fizyki Kudryavtseva

Instruktaż. - wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M .: Edukacja, 1982 - 448 s.: ch. Kurs z historii fizyki jest przeznaczony dla studentów instytuty pedagogiczne. Przedstawia historię światowej fizyki od starożytności do współczesności. Książka składa się z trzech części. Pierwsza obejmuje historię powstawania nauk fizycznych, kończącą się na Newtonie. Ostatnia, trzecia część poświęcona jest historii powstawania fizyki kwantowej, relatywistycznej i jądrowej.Główne dzieło P.S. Kudryavtsev - trzytomowa „Historia fizyki”; jej pierwszy tom ukazał się w 1948, trzeci w 1971. Obejmował całą fizykę, od czasów starożytnych do współczesności. Autor po raz pierwszy próbował naświetlić materiał z pozycji marksistowskich; jednocześnie książka składała hołd rosyjskim fizykom, których prace były często ukrywane przez zagranicznych historyków. pozytywne cechy„Historia Fizyki” i bogactwo zawartego w niej materiału, to oczywiście nie mogło być podręcznik do nauki w historii fizyki (przynajmniej z powodu ogromnej objętości). Dlatego w kolejnych latach P.S. Kudryavtsev napisał „Historię fizyki i techniki” (wraz z I.Ya. Confederateov), a następnie w 1974 r. - „Kurs historii fizyki” dla studentów instytutów pedagogicznych. Na tym kursie P.S. Kudryavtsev wziął pod uwagę niedociągnięcia i pozytywne aspekty swojej poprzedniej pracy i zredukował materiał zawarty w Historii fizyki o około jedną trzecią. Spis treści (pod spojlerem).

N.N. Malowa. Paweł Stiepanowicz Kudryawcew (1904-1975)
Pojawienie się fizyki (od starożytności do Newtona)
Fizyka starożytności
Narodziny wiedzy naukowej
Początkowy etap starożytnej nauki
Pojawienie się atomizmu
Arystoteles
Atomistyka w epoce postarystotelesowskiej
Archimedesa
Fizyka średniowiecza
Uwagi historyczne
Osiągnięcia nauki średniowiecznego Wschodu
Europejska nauka średniowieczna
Walcz o system heliocentryczny
Uwagi historyczne
Rewolucja naukowa Kopernika
Walka o heliocentryczny system świata. Giordano Bruno. Keplera
Galileusz
Pojawienie się metod eksperymentalnych i matematycznych
Nowa metodologia i nowa organizacja nauki. Boczek i Kartezjusz
Wczesne postępy w fizyce eksperymentalnej
Zakończenie walki o system heliocentryczny
Dalsze postępy w fizyce eksperymentalnej
niuton
Rozwój głównych kierunków fizyki klasycznej (XVIII-XIX w.)
Zakończenie rewolucji naukowej w XVIII wieku.
Uwagi historyczne
Nauka w Rosji. Śr. Łomonosow
XVIII-wieczna mechanika
Fizyka molekularna i ciepło w XVIII wieku
Optyka
elektryczność i magnetyzm
Rozwój głównych dziedzin fizyki w XIX wieku.
Rozwój mechaniki w pierwszej połowie XIX wieku
Rozwój optyki falowej w pierwszej połowie XIX wieku
Pojawienie się elektrodynamiki i jej rozwój przed Maxwellem
Elektromagnetyzm
Powstanie i rozwój termodynamiki. Carnot
Odkrycie prawa zachowania i transformacji energii
Tworzenie laboratoriów
Druga zasada termodynamiki
Mechaniczna teoria ciepła i atomistyka
Dalszy rozwój termofizyka i atomistyka
Powstanie i rozwój teorii pole elektromagnetyczne
Odkrycie fal elektromagnetycznych
wynalazek radia
Główne kierunki rewolucji naukowej w fizyce XX wieku.

Elektrodynamika mediów ruchomych i teoria elektroniczna
Teoria względności Einsteina
Krytyka mechaniki Newtona i geometrii Euklidesa
Dalszy rozwój teorii względności
Pojawienie się fizyki atomowej i jądrowej
Odkrycie Rentgena
Odkrycie radioaktywności
Odkrycia P. i M. Curie
Odkrycie kwantów
Pierwszy etap rewolucji w fizyce
Odkrycie przemian promieniotwórczych. Idea energii atomowej
Rozwój teorii kwantowej przez Einsteina
Analiza Lenina „Najnowszej rewolucji w naukach przyrodniczych”
Atom Rutherforda-Bory
Modele atomu przed Bohr
Otwarcie jądro atomowe
atom boru
Powstanie fizyki radzieckiej
Uwagi historyczne
Inżynieria radiowa i radiofizyka
Rozwój fizyki teoretycznej przez radzieckich naukowców
Rozwój innych dziedzin fizyki radzieckiej
Pojawienie się mechaniki kwantowej
Trudności w teorii Bohra
Pomysły De Broglie
Pojawienie się statystyki kwantowej
wirowanie otwarcie
Mechanika Heisenberga i Schrödingera
Rozwój fizyki jądrowej w latach 1918-1938.
Początek energetyki jądrowej. Odkrycie izotopów
Rozszczepienia jądrowego
Historia odkrycia neutronu
Historia odkrycia neutronu
Model protonowo-neutronowy jądra
promieniowanie kosmiczne. Odkrycie pozytonu
Akceleratory
sztuczna radioaktywność
Eksperymenty Fermiego
Teoria rozpadu beta Fermiego
Odkrycie izomerii jądrowej
rozszczepienie uranu
Realizacja reakcji łańcuchowej rozszczepienia jądrowego
Literatura
Klasyka marksizmu-leninizmu
Pisma ogólne dotyczące historii i metodologii fizyki
Dzieła fizyków
Biografie i monografie dedykowane indywidualnym naukowcom

Podręcznik jest kursem wykładów z historii fizyki od czasów starożytnych do współczesności. Celem podręcznika jest przygotowanie przyszłych nauczycieli do wdrażania podejścia historycznego w nauczaniu fizyki w szkole. Dlatego też wiele uwagi poświęca się historii odkrycia praw fizycznych i zjawisk przedstawionych w programie.
Szkoła średnia. Szczegółowo opisana jest również historia współczesnej fizyki, co pozwala poszerzyć horyzonty przyszłych nauczycieli.
Dla studentów wyższych uczelni pedagogicznych.

PRZEDMIOT I METODY HISTORII FIZYKI.
Przystępując do badania jakiejkolwiek nowej nauki, trzeba przede wszystkim mieć jasne wyobrażenie o tym, czym jest ta nauka, jakie miejsce zajmuje w uniwersalnym bagażu intelektualnym i jakimi metodami operuje. W takim przypadku badanie staje się w pełni świadome, a wykorzystanie zdobytej wiedzy staje się najbardziej optymalne. W maksymalnym stopniu dotyczy to przyszłych nauczycieli, do których adresowany jest ten podręcznik.

Przedmiotem historii fizyki jest proces powstawania i rozwoju nauk fizycznych jako całości, jako zjawiska społecznego, które zajmuje określone miejsce w życiu ludzi i odgrywa w nim określoną rolę.

Historię fizyki należy postrzegać jako syntezę nauk przyrodniczych i humanitarnych podejść do badania przyrody i społeczeństwa. Pierwszy z nich charakteryzuje się dokładnością, aktualnością, logicznym połączeniem części. Humanitarne podejście wnosi do tej dyscypliny silne oddziaływanie emocjonalne, poczucie przynależności do bieżących wydarzeń, charakterystyczne dla wszystkich dziedzin nauki historycznej. Dlatego studium historii fizyki można uznać za jeden z głównych obszarów humanizacji edukacji przyrodniczej. W przypadku większości nauk ścisłych badanie ich historii to: w najlepszy możliwy sposób uświadomić sobie ich humanizację.

ZAWARTOŚĆ
Przedmowa
Wstęp
Wykład 1. Przedmiot i metody historii fizyki
Część 1. FIZYKA NA POCZĄTKU PODRÓŻY
Wykład 2. Prehistoria fizyki. starożytna nauka
Biografie wybitnych naukowców okresu starożytnego
Wykład 3 wiedza fizycznaŚredniowiecze i renesans.
Biografie wybitnych naukowców średniowiecza i renesansu
Wykład 4. Rewolucja naukowa XVI-XVII wieku
Biografie największych naukowców XVI-XVII wieku
Wykład 5. Galileo Galilei i jemu współcześni.
Tworzenie podstaw wiedzy naukowej
Biografie największych naukowców - współcześni Galileuszowi
Wykład 6. Newton i jego metoda naukowa
Część 2. FIZYKA KLASYCZNA
Wykład 7. Rozwój mechaniki klasycznej
Biografie wybitnych mechaników
Wykład 8
Biografie odkrywców praw elektromagnetyzmu
Wykład 9. J.K. Maxwell i jego teoria elektromagnetyczna
Biografie największych naukowców zajmujących się elektromagnetyzmem
Wykład 10. Rozwój optyki w XVII-XIX wieku
Biografie głównych optyków
Wykład 11
Biografie wybitnych naukowców - badaczy ciepła
Wykład 12
Biografie największych naukowców, twórców termodynamiki i fizyki statystycznej
Część 3. NOWOCZESNA FIZYKA
Wykład 13 późny XIX- początek 20 wieku
Biografie twórców teorii kwantów
Wykład 14. Elektrodynamika mediów ruchomych i teoria elektronów. A. Einsteina
Biografie twórców teorii elektronu i teorii względności
Wykład 15
Biografie największych naukowców - twórców fizyki jądrowej i mechaniki kwantowej
Wykład 16. Nauka i społeczeństwo. Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki
Laureaci nagroda Nobla w fizyce
Wykład 17. Fizyka współczesna. Historia odkryć fizycznych pod koniec XX wieku
Wykład 18 Fizyka radziecka
Wniosek.

Darmowe pobieranie e-book w wygodnym formacie obejrzyj i przeczytaj:
Pobierz książkę History of Physics, Ilyin V.A., 2003 - fileskachat.com, szybko i za darmo do pobrania.

Kurs historii fizyki przeznaczony jest dla studentów instytutów pedagogicznych. Przedstawia historię światowej fizyki od starożytności do współczesności. Książka składa się z trzech części. Pierwsza obejmuje historię powstawania nauk fizycznych, kończącą się na Newtonie. Ostatnia, trzecia część poświęcona jest historii powstawania fizyki kwantowej, relatywistycznej i jądrowej.

Kudryavtsev Pavel Stepanovich

Proc. dodatek dla studentów ped. in-t na fizycznym. specjalista. - wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M.: Oświecenie, 1982. - 448 s., il.

Pavel Stepanovich Kudryavtsev - jeden ze słynnych sowieckich specjalistów w dziedzinie historii fizyki - dorastał w rodzinie wiejskich nauczycieli; rodzice pomogli mu zdobyć wykształcenie średnie i od dzieciństwa zaszczepili zamiłowanie do nauki i sztuki.

Jako student Wydziału Fizyki i Matematyki Moskwy Uniwersytet stanowy, P. S. Kudryavtsev wyróżniał się wśród swoich towarzyszy wyjątkową pamięcią, zdolnością do łatwego przyswajania nowych pomysłów, chęcią przedyskutowania ich w zespole, pomagania innym w przyswajaniu nieznanego, czasem bardzo złożonego materiału. Żywy, uzależniony P. S. Kudryavtsev dzielił swój czas między fizykę, historię, teatr i poezję. Sam pisał dobrą poezję.

Po ukończeniu Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego (w 1929 r.) P. S. Kudryavtsev pracował w instytutach pedagogicznych Gorkiego i Orela; od 1946 do śmierci wykładał w Tambowskim Instytucie Pedagogicznym, gdzie kierował Katedrą Fizyki Teoretycznej. Tam zorganizował kurs z historii fizyki, otworzył jedyne w kraju muzeum historii fizyki, stworzył szkołę dla młodych historyków nauki, otworzył studia podyplomowe z tej dyscypliny.

W 1944 roku za książkę o Newtonie został nagrodzony stopień naukowy kandydata, aw 1951 - do pierwszego tomu "Historii Fizyki" - stopień doktora nauk fizycznych i matematycznych.

Głównym dziełem całego życia P. S. Kudryavtseva jest trzytomowa „Historia fizyki”; jej pierwszy tom ukazał się w 1948, trzeci - w 1971. Obejmował całą fizykę - od starożytności do współczesności. Autor po raz pierwszy próbował naświetlić materiał z pozycji marksistowskich; jednocześnie książka składała hołd rosyjskim fizykom, których prace były często ukrywane przez zagranicznych historyków.

Przy wielu pozytywnych walorach „Historii Fizyki” i bogactwie zawartego w niej materiału oczywiście nie mógłby być podręcznikiem do kursu z historii fizyki (choćby ze względu na olbrzymią objętość).

Dlatego w kolejnych latach PS Kudryavtsev napisał „Historię fizyki i techniki” (wraz z I Ya Confederateov), a następnie w 1974 r. „Kurs historii fizyki” dla studentów instytutów pedagogicznych. W tym kursie PS Kudryavtsev uwzględnił braki i pozytywne aspekty swoich wcześniejszych prac i z grubsza okroił materiał zawarty w „Historii Fizyki”

Pracownicy instytutów pedagogicznych, szkół, a także studenci i studenci znają również inne prace PS Kudryavtseva - książki o Torricelli, Faraday i Maxwell, artykuły i przemówienia na temat historii fizyki Prace PS Kudryavtseva są znane za granicą. zasługi został wybrany na członka korespondenta Międzynarodowej Akademii Historii Nauk.

PS Kudryavtsev przez całe życie opowiadał się za wprowadzeniem historii fizyki do plany edukacyjne wydziały fizyki instytutów pedagogicznych Miejmy nadzieję, że wznowienie „Kursu historii fizyki” będzie impulsem do realizacji marzenia Pawła Stiepanowicza.

Profesor, doktor nauk fizycznych i matematycznych N. N. Malov

W chwili obecnej jest wystarczająco dużo książek autorów radzieckich i zagranicznych, które przedstawiają historię fizyki od starożytności do współczesności, jednak wydawnictwo Prosveshchenie zaproponowało autorowi napisanie jednotomowego kursu, który mógłby służyć jako podręcznik do historii fizyki dla studentów instytutów pedagogicznych.

Główna trudność w nauczaniu historii fizyki polega na dysproporcji między jej ogromnym materiałem a liczbą godzin poświęconych na studiowanie tego przedmiotu. na historii współczesnej fizyki uzyskuje się zniekształcony, jednostronny obraz rozwoju nauk fizycznych, tymczasem przyszły nauczyciel musi mieć w miarę pełny obraz rozwoju nauki, od jej powstania do stanu obecnego. studenci o Archimedesie i Einsteinie, o Newtonie i Rutherfordzie, o Łomonosowie i Kurczatowie.Tę informację, przynajmniej w jej głównych cechach, powinien otrzymać z „Kursu Historii Fizyki”.W związku z tym proponowana książka daje obraz rozwój fizyki w całej jej historii.

Książka składa się z trzech części, z których pierwsza opisuje historię powstawania nauk fizycznych, począwszy od gromadzenia podstawowych informacji fizycznych w procesie codziennego doświadczenia, a skończywszy na fizyce Newtona.

W drugiej części rozważana jest historia rozwoju głównych kierunków fizyki klasycznej w XVIII-XIX wieku.

Ostatnia, trzecia część poświęcona jest prezentacji wiodących kierunków XX fizyki w teorii względności, teorii kwantowej, fizyce atomowej i jądrowej.

Książka dość w pełni odsłania historię powstawania podstawowych idei fizycznych, zawiera fragmenty dzieł klasyków nauk fizycznych oraz informacje biograficzne.

Głównym zadaniem każdej nauki jest odkrycie praw, które działają w obszarze, w który ta nauka się zajmuje. Głównym zadaniem historii nauki jest zatem znalezienie praw rządzących rozwojem nauki. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że takie prawa nie istnieją. Nie można przewidzieć pojawienia się Archimedesa. Newtona. Łobaczewskiego, nie można kontrolować myślenia i kreatywności naukowca. Historia nauki jest zewnętrznie przedstawiana jako wynik niekontrolowanej działalności pojedynczych błyskotliwych myślicieli, których zachowania nie można porównać do zachowania jakiegoś kamienia spadającego w polu grawitacyjnym. Bezsporne jest, że nauka jest wytworem działalności człowieka, a ponadto działalności najbardziej złożonej i subtelnej: poznawczej, twórczej. Jednak rozwój nauki odbywa się w pewnych warunkach historycznych, które odgrywają ważną, decydującą rolę, a te warunki są dostępne dla naukowej analizy.

Materializm historyczny po raz pierwszy stał się możliwy wiedza naukowa rozwój historyczny ludzkość odkryła prawdziwą podstawę ludzkiej działalności, w tym podstawę ich aktywności duchowej. Taką realną podstawą jest sposób wytwarzania dóbr materialnych niezbędnych do egzystencji każdej osoby i całego społeczeństwa ludzkiego. Decydującą rolę w oddzieleniu człowieka od stada zwierząt, w rozwoju jego wiedzy i społecznych warunkach jego bytu odegrał proces produkcyjnej pracy. Engels pisał w swojej pracy „Rola pracy w procesie przemiany małp człekokształtnych w człowieka”: „Sama praca stała się bardziej różnorodna, doskonalsza, bardziej wszechstronna z pokolenia na pokolenie. Do łowiectwa i hodowli bydła dołączono rolnictwo, potem przędzalnictwo i tkactwo, obróbkę metali, garncarstwo i żeglugę. Wraz z handlem i rzemiosłem pojawiła się wreszcie sztuka i nauka; narody i państwa rozwinęły się z plemion. 1 Engels F. Dialektyka przyrody. - Marks K., Engels fa. Op. wyd. 2, t. 20, s. 493.)

W ten sposób samo pojawienie się nauki staje się możliwe dopiero na pewnym etapie. Rozwój gospodarczy, w krajach o rozwiniętym rolnictwie, z kulturą miejską, aw przyszłości rozwój nauki odpowiada rozwojowi gospodarki.

Engels pisze o tym dość wyraźnie: „…od samego początku powstawanie i rozwój nauk jest uwarunkowane produkcją” ( 1 Engels fa. dialektyka przyrody. - Marks K., Engels F. op. wyd. 2, t. 20, s. 493.)

Wczesne postępy w fizyce eksperymentalnej

Tak więc od około lat czterdziestych XVI wieku do lat czterdziestych XVII wieku (od Kopernika do Galileusza) nastąpił złożony rewolucyjny proces zastąpienia średniowiecznego światopoglądu i nauki nowym światopoglądem i nową nauką opartą na doświadczeniu i praktyce . Wykonano wiele pracy, aby uzasadnić i wzmocnić heliocentryczny system świata (Kopernik, Bruno, Kepler, Galileusz), krytykować metodologię i naukę perypatetyczną, rozwijać podstawy metodologiczne nowa nauka (Bekon, Galileusz, Kartezjusz). O powodzeniu tego wielkiego przedsięwzięcia, niezwykle ważnego dla rozwoju całej ludzkiej kultury i świadomości społecznej, w dużej mierze zadecydowały osiągnięte konkretne wyniki naukowe i praktyczne.

Sukces eksperymentalnego i metoda matematyczna zidentyfikowane przede wszystkim w mechanice Już Leonardo da Vinci w nowy sposób podszedł do statycznych i dynamicznych problemów mechaniki. XVI wiek był wiekiem rozwoju starożytnego dziedzictwa. Commandino (1509-1575) przetłumaczył dzieła Euklidesa, Archimedesa, Herona, Pappusa z Aleksandrii. Uczeń Commandino, patron i przyjaciel Galileusza, Guido Ubaldo del Monte (1545-1607) opublikował w 1577 roku esej na temat statyki, w którym nakreślił prace starożytnych autorów i rozwinął je, rozwiązując problem równowagi dźwigni skośnej, a nie wiedząc, że ten problem został już rozstrzygnięty przez Leonardo. Guido Ubaldo wprowadził do nauki termin „moment”. Termin ten był powszechnie używany w XVI i na początku XVII wieku, w szczególności przez Galileusza, ale w Ubaldo jest najbardziej odpowiedni dla nowoczesnej koncepcji „statycznego momentu siły”. Guido Ubaldo pokazuje, że dla wyważenia dźwigni ważne są wartości sił i długość prostopadłych opuszczonych od punktu podparcia na linii działania sił (ciężarów), nazywa kombinację obu czynników które określają działanie siły w dźwigni na moment i formułują warunek równowagi dźwigni w postaci równości momentów.

Ryż. 9. Tytuł książki Stevina

Nowe podejście do problemów statycznych znajdujemy w klasycznej pracy „Zasady statyki” holenderskiego inżyniera i matematyka Simona Stevina (1548-1620), któremu matematyka zawdzięcza wprowadzenie ułamki dziesiętne. Matematyczne podejście Stevina łączy się z doświadczeniem i praktyką techniczną. Na stronie tytułowej traktatu Stevina narysowana jest pochyła płaszczyzna, spleciona łańcuchem złożonym z połączonych ze sobą kul. Napis nad obrazem brzmi: „Cud i nie cud”. Pochyła płaszczyzna na rysunku jest pokazana jako trójkąt prostokątny z przeciwprostokątną poziomą. Część łańcucha, która owija się wokół przeciwprostokątnej, jest dłuższa i zawiera jeszcze kulki niż te części, które sąsiadują z nogami. Większość ma większą wagę, więc wydawałoby się, że ciężar łańcucha sąsiadującego z większą nogą będzie ciągnął, a łańcuch zacznie się poruszać. Ale ponieważ wzór rozmieszczenia kulek się nie zmienia, ruch musi trwać w nieskończoność. Stevin uważa perpetuum mobile za niemożliwy, dlatego uważa, że ​​wpływ ciężaru piłek na obie nogi jest taki sam (dolna część nie odgrywa żadnej roli, jest całkowicie symetryczna). Na tej podstawie wnioskuje, że siła tocząca ładunek w dół pochyłej płaszczyzny jest tyle razy mniejsza niż ciężar ładunku, im wysokość płaszczyzny jest mniejsza niż jej długość. Więc problem został rozwiązany, przed czym zatrzymali się Archimedes, arabscy ​​i europejscy mechanicy.

Ale Stevin poszedł jeszcze dalej. Zrozumiał wektorową naturę siły i po raz pierwszy znalazł regułę geometrycznego dodawania sił. Rozważając równowagę łańcucha na trójkącie, Stevin doszedł do wniosku, że jeśli trzy siły są równoległe do boków trójkąta, a ich moduły są proporcjonalne do długości tych boków, to są one zrównoważone. Praca Stevina zawiera również zasadę możliwych przemieszczeń w odniesieniu do wciągnika łańcuchowego: ile razy wciągnik łańcuchowy zyskuje na sile, ile razy traci po drodze, mniejszy ładunek pokonuje większą odległość.

Szczególnie ważna jest część traktatu Stevina poświęcona hydrostatyce. Aby zbadać warunki równowagi ciężkiego płynu, Stevin stosuje zasadę krzepnięcia - równowaga nie zostanie zakłócona, jeśli części ciała zrównoważonego otrzymają dodatkowe wiązania i zestalą się. Dlatego, wyodrębniając w myślach dowolną objętość w masie ciężkiej cieczy w równowadze, nie naruszymy tej równowagi, uznając, że ciecz w tej objętości jest zestalona. Wtedy będzie to ciało, którego waga jest równa ciężarowi wody w objętości tego ciała. Ponieważ ciało jest w równowadze, z otaczającego płynu działa na nie siła skierowana w górę równa jego ciężarowi.

Ponieważ płyn otaczający ciało pozostaje niezmieniony, jeśli to ciało zostanie zastąpione innym ciałem o tym samym kształcie i objętości, to zawsze działa na ciało z siłą równą ciężarowi płynu w objętości ciała.

Ten elegancki dowód na prawo Archimedesa wszedł do podręczników.

Stevin dalej udowadnia logicznym rozumowaniem i potwierdza eksperymentalnie, że ciśnienie wagowe cieczy na dnie naczynia jest określone przez powierzchnię dna i wysokość poziomu cieczy i nie zależy od kształtu naczynia . Znacznie później ten paradoks hydrostatyczny odkrył Pascal, który nie znał dzieła Stevina, napisanego w mało rozpowszechnionym języku holenderskim.

Jako praktyczny stoczniowiec Stevin bierze pod uwagę warunki pływania ciał, oblicza ciśnienie płynu na ścianach bocznych, rozwiązując kwestie ważne dla przemysłu stoczniowego.

W ten sposób Stevin nie tylko przywrócił wyniki Archimedesa, ale także je rozwinął. Zaczyna się od niego Nowa scena w historii statyki i hydrostatyki.

Niemal równocześnie ze Stevinem i niezależnie od niego Galileusz rozwiązał problemy statyki i hydrostatyki. Odnalazł również prawo równowagi ciał na pochyłej płaszczyźnie, które na ogół bardzo szczegółowo studiował. Pochylony samolot grał ważna rola w badaniach mechanicznych Galileusza. Powrócimy do tego, omawiając dynamikę Galileusza.

Galileusz przywrócił, w prostszej i zmodyfikowanej formie, archimedesowy dowód prawa dźwigni. Uzasadnił to na nowo, opierając się zasadniczo na zasadzie możliwych przemieszczeń (za pomocą tej zasady, której jeszcze wprost nie sformułował, Galileusz uzasadnił także prawo płaszczyzny pochyłej).

Omówienie prawa Archimedesa i warunków unoszenia się ciał poświęcone jest pracy Galileusza, opublikowanej w 1612 r. „Dyskursy o ciałach w wodzie”. A ta praca Galileusza jest nierozerwalnie związana z jego walką o nowy światopogląd i nową fizykę. Pisał: „Postanowiłem napisać prawdziwy dyskurs, w którym mam nadzieję pokazać, że często nie zgadzam się z Arystotelesem w swoich poglądach, nie z kaprysu i nie dlatego, że go nie czytałem lub nie rozumiałem, ale z powodu przekonywania dowód." W tym eseju pisze o swoich nowych badaniach satelitów Jowisza oraz o odkrytych przez siebie plamach słonecznych, obserwując, z których wydedukował, że Słońce powoli obraca się wokół własnej osi.

Wracając do głównego tematu pracy, Galileusz spiera się z perypatetykami, którzy uważają, że pływanie ciał determinowane jest przede wszystkim kształtem ciała. Podejście Galileusza do uzasadnienia prawa Archimedesa i teorii ciał pływających jest oryginalne. Rozważa zachowanie ciała w płynie o ograniczonej objętości i stawia pytanie o ciężar płynu, który jest w stanie utrzymać ciało o określonej wadze. Kwestia Galileusza była omawiana na łamach sowieckich czasopism popularnonaukowych, poświęcono mu strony fundamentalnych monografii hydrostatyki i mechaniki.)

Główna zasługa Galileusza w uzasadnieniu dynamiki. Niewiele pozostaje nam do dodania do tego, co już zostało powiedziane na ten temat, ale to niewiele jest niezbędne. Galileuszowi przypisuje się fundamentalne odkrycie niezależności przyspieszenia swobodny spadek z masy ciała, którą znalazł, obalając opinię Arystotelesa, że ​​prędkość spadających ciał jest proporcjonalna do ich masy. Galileo wykazał, że prędkość ta jest taka sama dla wszystkich ciał, jeśli pominiemy opór powietrza, i jest proporcjonalna do czasu opadania, podczas gdy droga pokonywana w swobodnym spadku jest proporcjonalna do kwadratu czasu.

Po odkryciu praw ruchu jednostajnie przyspieszonego Galileusz odkrył jednocześnie prawo niezależności działania siły. Rzeczywiście, jeśli siła grawitacji działająca na ciało w spoczynku nadaje mu określoną prędkość w pierwszej sekundzie, tj. zmienia prędkość od zera do jakiejś skończonej wartości (9,8 m / s), to w następnej sekundzie działa już na poruszającym się ciele będzie zmieniał swoją prędkość o tę samą wartość itd. Odzwierciedla to prawo proporcjonalności szybkości opadania do czasu opadania. Ale Galileusz nie ograniczył się do tego i biorąc pod uwagę ruch ciała rzucanego poziomo, uporczywie podkreślał niezależność prędkości spadania od prędkości poziomej przekazywanej ciału podczas rzucania: „Czy to nie cudowna rzecz”, mówi Sagredo w Dialogu, wymaganym do pionowego upadku na ziemię z wysokości jakichś stu łokci, rdzeń wyrzucony z armaty siłą prochu przejedzie czterysta tysiąc cztery tysiące dziesięć tysięcy łokci, aby przy wszystkich strzałach skierowanych poziomo ten sam czas pozostał w powietrzu.

Galileo określa również trajektorię ciała rzuconego poziomo. W „Dialogu" błędnie uważa go za łuk koła. W „Rozmowach" koryguje swój błąd i stwierdza, że ​​trajektoria ruchu ciała jest paraboliczna.

Galileusz sprawdza prawa swobodnego spadania na pochyłej płaszczyźnie, stwierdzając ważny fakt, że prędkość spadania nie zależy od długości, ale zależy tylko od wysokości pochyłej płaszczyzny. Ponadto dowiaduje się, że ciało, które stoczy się po pochyłej płaszczyźnie z pewnej wysokości, podniesie się na tę samą wysokość przy braku tarcia. Dlatego wahadło odłożone na bok, po przejściu przez pozycję równowagi, uniesie się na tę samą wysokość, niezależnie od kształtu ścieżki. W ten sposób Galileusz zasadniczo odkrył konserwatywną naturę pola grawitacyjnego. Natomiast czas opadania jest, zgodnie z prawami ruchu jednostajnie przyspieszonego, proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z długości samolotu. Porównując czasy toczenia się ciała po łuku koła i po cięciwie, która je kurczy, Galileusz stwierdza, że ​​ciało toczy się po okręgu szybciej.Zakłada również, że czas toczenia się nie zależy od długości łuku, to znaczy łuk koła jest izochroniczny. To stwierdzenie Galileusza jest ważne tylko dla małych łuków, ale miało ogromne znaczenie. Odkrycie izochronizmu oscylacji kołowego wahadła Galileo wykorzystał do pomiaru odstępów czasu i zaprojektował zegar z wahadłem. Nie zdążył opublikować projektu swojego zegarka. Został opublikowany po jego śmierci, kiedy zegar wahadłowy został już opatentowany przez Huygensa.

Wynalezienie zegara wahadłowego miało wielkie znaczenie naukowe i praktyczne, a Galileusz doskonale zdawał sobie sprawę ze znaczenia swojego odkrycia. Huygens poprawił błąd Galileusza, pokazując, że cykloida jest izochroniczna i użył w swoim zegarze wahadła cykloidalnego. Ale teoretycznie poprawne wahadło cykloidalne okazało się praktycznie niewygodne, a praktycy przeszli na galilejskie, okrągłe wahadło, które nadal jest używane w zegarach.

Już za życia Galileusza Evangelista Torricelli (1608-1647) zwrócił jego uwagę esejem, w którym rozwiązał problem ruchu ciała rzuconego z prędkością początkową pod kątem do horyzontu. Torricelli wyznaczył tor lotu (okazała się parabolą), obliczył wysokość i zasięg lotu, wykazując, że dla danej prędkości początkowej największy zasięg osiąga się, gdy kierunek prędkości jest pod kątem 45° do horyzontu . Torricelli opracował metodę konstruowania stycznej do paraboli. Problem znajdowania stycznych do krzywych doprowadził do powstania rachunku różniczkowego. Galileusz zaprosił Torricelli do swojego miejsca i uczynił go swoim uczniem i następcą.

Imię Torricelli na zawsze przeszło do historii fizyki jako imię człowieka, który jako pierwszy udowodnił istnienie ciśnienia atmosferycznego i otrzymał „pustkę Torricellego”. Nawet Galileusz donosił o obserwacji studni florenckich, że woda nie jest wyciągana przez pompę na wysokość większą niż pewna wartość, czyli nieco więcej niż Hume. Galileusz wywnioskował z tego, że „lęk przed próżnią” Arystotelesa nie przekraczał jakiejś wymiernej wartości.

Torricelli poszedł dalej i wykazał, że pustka może istnieć w przyrodzie. Opierając się na idei, że żyjemy na dnie oceanu powietrznego, który wywiera na nas ciśnienie, zasugerował, aby Viviani (1622-3703) zmierzył to ciśnienie za pomocą zamkniętej rurki wypełnionej z rtęcią rtęć nie wylała się z niej całkowicie do naczynia z rtęcią, ale zatrzymała się na pewnej wysokości, tak że w rurze nad rtęcią utworzyła się pusta przestrzeń. Ciężar kolumny rtęci mierzy ciśnienie atmosferyczne. skonstruowano pierwszy na świecie barometr.

Odkrycie Torricelliego wywołało ogromny rezonans i upadł kolejny dogmat fizyki perypatetycznej. Kartezjusz od razu zaproponował pomysł pomiaru ciśnienia atmosferycznego na różnych wysokościach.Pomysł ten został zrealizowany przez francuskiego matematyka, fizyka i filozofa Pascala Blaise Pascala (1623-1662) - wybitnego matematyka znanego z wyników w geometrii, teorii liczb, prawdopodobieństwie teoria itp. weszła do historii fizyki jako autor prawa Pascala o wszechstronnym równomiernym przenoszeniu ciśnienia płynu, prawa naczyń połączonych i teorii prasy hydraulicznej W 1648 r. na prośbę Pascala przeprowadzono eksperyment Torricellego przeprowadzone przez jego krewnego u podnóża i na szczycie Mount Puy de Dome, a fakt spadku ciśnienia powietrza został ustalony wraz z wysokością. Jest całkiem jasne, że „strach przed pustką”, który Pascal rozpoznał już w 1644 roku, przeczył temu wynikowi, a także faktowi ustalonemu przez Torricelli, że wysokość słupa rtęci zmienia się w zależności od stanu pogody Meteorologia naukowa była zrodzony z doświadczenia Torricelli Dalszy rozwój odkrycia Torricelli doprowadził do wynalezienia pomp powietrznych, odkrycia prawa sprężystości gazów i wynalezienia maszyn parowo-atmosferycznych, które położyły podwaliny pod rozwój inżynierii cieplnej. Tak więc osiągnięcia nauki zaczęły służyć technice Wraz z mechaniką zaczęła się rozwijać optyka. Tutaj praktyka przewyższa teorię. Holenderscy producenci okularów zbudowali pierwszą tubę optyczną bez znajomości prawa załamania światła. Galileo i Kepler nie znali tego prawa, chociaż Kepler poprawnie narysował drogę promieni w soczewkach i układach soczewek. Prawo refrakcji odkrył holenderski matematyk Willebrord Snellius (1580-1626). Nie opublikował go jednak. Kartezjusz po raz pierwszy opublikował i uzasadnił to prawo za pomocą modelu cząstek, które zmieniają prędkość ruchu podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego w swojej Dioptrii w 1637 roku. Ta książka, która jest jednym z załączników do Rozprawy o metodzie, charakteryzuje się połączeniem z praktyką. Kartezjusz zaczyna od praktyki robienia okularów i luster optycznych i przechodzi do tej praktyki. Szuka sposobów na uniknięcie niedoskonałości okularów i luster, sposobów na wyeliminowanie aberracji sferycznych. W tym celu bada różne formy powierzchni odbijających i refrakcyjnych: eliptyczne, paraboliczne itp.

Związek z praktyką, z produkcją optyczną w ogóle, jest charakterystyczny dla optyki w XVII wieku. Najwięksi naukowcy tej epoki, poczynając od Galileusza, sami tworzyli instrumenty optyczne, obrabiali powierzchnię okularów, badali i ulepszali doświadczenia praktyków. Stopień obróbki powierzchni soczewek wykonanych przez Torricelli był tak doskonały, że współcześni badacze sugerują, że Torricelli posiadał metodę interferencji do sprawdzania jakości powierzchni. Holenderski filozof Spinoza zarabiał na życie produkując okulary optyczne. Inny Holender - Leeuwenhoek - wykonał doskonałe mikroskopy i stał się założycielem mikrobiologii. Newton, rówieśnik Snella i Leeuwenhoeka, był wynalazcą teleskopu i wykonał je własnymi rękami, szlifując i pracując powierzchnie z niezwykłą cierpliwością. W optyce fizyka szła w parze z technologią, a związek ten nie został zerwany do dziś.

Innym ważnym osiągnięciem Kartezjusza w optyce była teoria tęczy. Poprawnie zbudował przebieg promieni w kropli deszczu, wskazał, że pierwszy, jasny łuk uzyskuje się po podwójnym załamaniu i jednym odbiciu w kropli, drugi łuk po podwójnym załamaniu i podwójnym odbiciu. Odkryte przez Keplera zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest więc wykorzystywane w kartezjańskiej teorii tęczy. Kartezjusz nie zbadał jednak przyczyn opalizujących kolorów. Poprzednik Kartezjusza w badaniu tęczy, Dominis, który zmarł w więzieniu Inkwizycji, odtworzył kolory tęczy w szklanych kulach wypełnionych wodą (1611).

Początek badań w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu zapoczątkowała książka lekarza angielskiej królowej Elżbiety Williama Gilberta (1540-1603) „O magnesie, ciałach magnetycznych i wielkim magnesie – Ziemia, nowa fizjologia” , opublikowany w 1600 roku. Gilbert jako pierwszy podał poprawne wyjaśnienie zachowania strzałek kompasu magnetycznego. Jego koniec nie jest „przyciągany” do bieguna niebieskiego (jak sądzono przed Gilbertem), ale jest przyciągany przez bieguny magnesu ziemskiego. Igła jest pod wpływem ziemskiego magnetyzmu, pola magnetycznego ziemi, jak teraz wyjaśniamy.

Gilbert potwierdził swój pomysł modelem magnesu ziemskiego, obracającego kulę z magnetycznej rudy żelaza, którą nazwał „terrella”, czyli „ziemią”. Wykonawszy małą strzałkę, zademonstrował jej nachylenie i zmianę kąta nachylenia wraz z szerokością geograficzną. Gilbert nie mógł zademonstrować deklinacji magnetycznej na swoim terrellu, ponieważ bieguny jego terrella były dla niego również biegunami geograficznymi.

Co więcej, Gilbert odkrył wzmocnienie działania magnetycznego przez żelazną zbroję, co poprawnie wytłumaczył namagnesowaniem żelaza. Odkrył, że namagnesowanie żelaza i stali zachodzi w pewnej odległości od magnesu (indukcja magnetyczna).

Udało mu się namagnesować żelazne druty ziemskim polem magnetycznym. Gilbert zauważył, że stal, w przeciwieństwie do żelaza, zachowuje swoje właściwości magnetyczne po usunięciu magnesu. Wyjaśnił obserwację Peregrine'a, pokazując, że gdy magnes jest zepsuty, zawsze uzyskuje się magnesy o dwóch biegunach, a zatem rozdzielenie dwóch biegunów magnetycznych jest niemożliwe.

Hilbert zrobił również duży krok naprzód w badaniu zjawisk elektrycznych. Eksperymentując z różnymi kamieniami i substancjami odkrył, że oprócz bursztynu właściwość przyciągania lekkich przedmiotów po pocieraniu nabywa szereg innych ciał (diament, szafir, ametyst, kryształ górski, siarka, żywica itp.), zwany elektrycznym, czyli podobnym do bursztynu. Wszystkie inne ciała, głównie metale, które nie wykazywały takich właściwości, Hilbert nazwał „nieelektrycznymi”. Tak więc termin "elektryczność" wszedł do nauki i tak rozpoczęto systematyczne badanie zjawisk elektrycznych. Hilbert zbadał kwestię podobieństwa zjawisk magnetycznych i elektrycznych i doszedł do wniosku, że zjawiska te są głęboko różne i niepowiązane. Ten wniosek był utrzymywany w nauce przez ponad dwieście lat, dopóki Oersted nie odkrył pola magnetycznego prądu elektrycznego.

„Największą pochwałę i zazdroszczę temu autorowi” napisał Galileusz w swoim Dialogu o książce Hilberta. „Wydaje mi się godny największej pochwały również za wiele nowych i wiarygodnych obserwacji dokonanych przez niego… i nie mam wątpliwości, że z biegiem czasu ta nowa nauka będzie udoskonalana przez nowe obserwacje, a zwłaszcza przez prawidłowe i niezbędne dowody. Ale to nie powinno umniejszać chwały pierwszego obserwatora.

Pozostaje nam dodać kilka słów o badaniu zjawisk termicznych. Ciepło i zimno w fizyce Arystotelesa należały do ​​podstawowych cech i dlatego nie były przedmiotem dalszej analizy. Oczywiście idee dotyczące „stopnia ciepła” lub zimna istniały wcześniej, ludzie zauważyli zarówno ekstremalne zimno, jak i ekstremalne upały. Ale dopiero w XVII wieku. próby zaczęły określać temperaturę za pomocą bardziej obiektywnych wskaźników niż ludzkie odczucia. Jeden z pierwszych termometrów, a dokładniej termoskopy, wykonał Galileo. Badania zjawisk termicznych po śmierci Galileusza kontynuowali florenccy akademicy. Pojawiły się nowe formy termometrów. Newton zrobił termometr z oleju lnianego.

Jednak termometria zyskała solidne podstawy dopiero w XVIII wieku, kiedy nauczono się robić termometry ze stałymi punktami. W każdym razie w erze Galileusza zarysowano naukowe podejście do badania zjawisk termicznych. Podjęto również pierwsze próby skonstruowania teorii ciepła. Co ciekawe, Bacon postanowił zastosować swoją metodę konkretnie do badania ciepła.

Po zebraniu dużej ilości informacji, w tym niezweryfikowanych faktów, umieszczeniu ich w wymyślonej przez siebie tabeli „Instancje dodatnie” i „Instancje ujemne”, doszedł jednak do słusznego wniosku, że ciepło jest formą ruchu najmniejszych cząstek.