Велики физици и техните открития. Историята на възникването на физиката

Физиката е наука, която изучава структурата и еволюцията на света, а също така е основната и важна област на естествените науки. Думата "фузис" с Гръцкиозначава природа. В основата на всички естествени науки и природата са законите на физиката.

Още през 4 век Аристотел предаде голямо значениетерминът "физика". Мащабът на мислите изглеждаше най-величествен. Изглежда, че философията се доближава до физиката. Един много важен въпрос ги обедини в един път – законите на възникването и функционирането на Вселената. Вярно е, че след като науката започна да доминира повече, започнаха да се появяват отделни раздели на физиката.
Тази наука навлезе в руския език едва след появата на учебниците по физика. Авторът е М.В. Ломоносов. Тук, що се отнася до вътрешните образователна книга, тогава авторът стана - Страхов. Такава маневра на руския академик промени цялата образователна система от онова време.

В нашия век всеки започна да разглежда физиката по свой собствен начин. В крайна сметка, ако се замислите, разликата модерно обществоот това, което беше преди, пряко зависи от физическите открития. Например изучаването на електромагнетизма. Подобни пробиви в науката доведоха до появата на телефона. Така че, ако започнем да говорим за кола, тогава тя е възникнала поради термодинамиката. Компютърът възниква в резултат на развитието на електрониката.

Такива процеси не стоят неподвижни, а само се подобряват. Новите открития допринасят за подобряването на индустрията и технологиите. Трябва да мислите за нови мистерии на природата, които изискват обяснение. Това ще помогне - физика.

Разбира се, въпреки факта, че науката е отишла твърде далеч, е невъзможно да се обяснят всички природни явления от първия път. Основи на физическите изследвания и методиразработени внимателно, въз основа на натрупани знания.

Съществува: експериментална и теоретична физика. Ако разгледаме експерименталното, тогава теориите и законите се основават само на данни след изследвания.

Теоретичната физика има няколко задачи. Всяка теория има способността да разгледа експериментално цялата същност на "адекватността" на явленията. Всяко изследване на физиката носи със себе си способността да се дешифрира формулировката на различни системи.

Областите на физиката са многостранни и следователно интересни. В класическата механика решението ще бъде правилно, ако атомите са по-малки от размерите на изследваните обекти. Важно е гравитационните сили да са малки и скоростта на обектите да е по-малка от скоростта на светлината.

Физиката е една от най-важните науки, изучавани от човека. Присъствието му е забележимо във всички сфери на живота, понякога откритията дори променят хода на историята. Ето защо великите физици са толкова интересни и значими за хората: тяхната работа е актуална дори след много векове след смъртта им. Кои учени трябва да бъдат известни преди всичко?

Андре-Мари Ампер

Френският физик е роден в семейството на бизнесмен от Лион. Библиотеката на родителите беше пълна с трудове на водещи учени, писатели и философи. От детството Андре обичаше да чете, което му помогна да придобие задълбочени познания. До дванадесетгодишна възраст момчето вече е научило основите на висшата математика и при следващата годинапредстави работата си на Лионската академия. Скоро започва да дава частни уроци, а от 1802 г. работи като учител по физика и химия, първо в Лион, а след това в Политехническото училище в Париж. Десет години по-късно е избран за член на Академията на науките. Имената на велики физици често се свързват с концепциите, на които са посветили живота си, и Ампер не прави изключение. Занимава се с проблемите на електродинамиката. Единица за сила електрически токизмерено в ампери. Освен това ученият е този, който въвежда много от термините, използвани днес. Например, това са определенията за "галванометър", "напрежение", "електрически ток" и много други.

Робърт Бойл

Много велики физици са извършвали работата си във време, когато технологиите и науката са били на практика в начален стадий, и въпреки това са успели. Например, родом от Ирландия. Той се занимава с различни физични и химични експерименти, развивайки атомистичната теория. През 1660 г. той успява да открие закона за промяна на обема на газовете в зависимост от налягането. Много от великите на неговото време нямаха представа за атомите и Бойл не само беше убеден в тяхното съществуване, но и формира няколко понятия, свързани с тях, като „елементи“ или „първични корпускули“. През 1663 г. той успява да изобрети лакмус, а през 1680 г. е първият, който предлага метод за получаване на фосфор от костите. Бойл е член на Лондонското кралско общество и оставя след себе си много научни трудове.

Нилс Бор

Не рядко големите физици се оказват значими учени и в други области. Например Нилс Бор също е бил химик. Член на Кралското датско общество на науките и водещ учен на ХХ век, Нилс Бор е роден в Копенхаген, където получава висшето си образование. Известно време си сътрудничи с английските физици Томсън и Ръдърфорд. Научната работа на Бор стана основа за създаването квантовата теория. Впоследствие много велики физици са работили в посоките, първоначално създадени от Нилс, например в някои области на теоретичната физика и химия. Малко хора знаят, но той е и първият учен, който положи основите на периодичната система от елементи. През 1930-те години направи много важни открития в атомната теория. За постиженията си е удостоен с Нобелова награда по физика.

Макс Борн

Много велики физици идват от Германия. Например Макс Борн е роден в Бреслау, син на професор и пианист. От детството той е любител на физиката и математиката и постъпва в университета в Гьотинген, за да ги изучава. През 1907 г. Макс Борн защитава дисертация за стабилността на еластичните тела. Подобно на други велики физици от онова време, като Нилс Бор, Макс си сътрудничи със специалисти от Кеймбридж, а именно с Томсън. Борн също е вдъхновен от идеите на Айнщайн. Макс се занимава с изучаване на кристали и разработва няколко аналитични теории. Освен това Борн създава математическата основа на квантовата теория. Подобно на други физици, антимилитаристът Борн категорично не искаше Великата отечествена война и през годините на битки трябваше да емигрира. Впоследствие той ще осъди разработването на ядрени оръжия. За всичките си постижения Макс Борн получава Нобелова награда, а също така е приет в много научни академии.

Галилео Галилей

Някои велики физици и техните открития са свързани с областта на астрономията и естествените науки. Например Галилео, италиански учен. Докато учи медицина в университета в Пиза, той се запознава с физиката на Аристотел и започва да чете древните математици. Увлечен от тези науки, той напуска училище и започва да композира „Малки везни“ – произведение, което помага да се определи масата на металните сплави и описва центровете на тежестта на фигурите. Галилей става известен сред италианските математици и получава стол в Пиза. След известно време той става придворен философ на херцога на Медичи. В своите произведения той изучава принципите на баланса, динамиката, падането и движението на телата, както и здравината на материалите. През 1609 г. той построява първия телескоп, давайки трикратно увеличение, а след това - с тридесет и два пъти. Неговите наблюдения дадоха информация за повърхността на Луната и размерите на звездите. Галилей открива луните на Юпитер. Неговите открития направиха фурор в научната област. Великият физик Галилей не беше твърде одобрен от църквата и това определи отношението към него в обществото. Той обаче продължава да работи, което е причината за доноса на инквизицията. Трябваше да се откаже от учението си. Но въпреки това няколко години по-късно бяха публикувани трактати за въртенето на Земята около Слънцето, създадени въз основа на идеите на Коперник: с обяснението, че това е само хипотеза. Така най-важният принос на учения беше запазен за обществото.

Исак Нютон

Изобретенията и поговорките на велики физици често се превръщат в своеобразна метафора, но легендата за ябълката и закона за гравитацията е най-известната. Всички познават героя на тази история, според която той открива закона за гравитацията. Освен това ученият разработи интегрално и диференциално смятане, стана изобретател на огледалния телескоп и написа много фундаментални трудове по оптика. Съвременните физици го смятат за създател на класическата наука. Нютон е роден в бедно семейство, учи в обикновено училище, а след това в Кеймбридж, докато работи като слуга успоредно, за да плаща за обучението си. Още в ранните години той излезе с идеи, които в бъдеще ще станат основа за изобретяването на системи от смятане и откриването на закона за гравитацията. През 1669 г. става преподавател в катедрата, а през 1672 г. член на Лондонското кралско общество. През 1687 г. излиза най-важното произведение, озаглавено "Начало". За безценни постижения през 1705 г. Нютон получава благородство.

Кристиан Хюйгенс

Подобно на много други велики хора, физиците често са били талантливи в различни области. Например Кристиан Хюйгенс, родом от Хага. Баща му е дипломат, учен и писател, синът му получава отлично образование в правно полено се увлякох по математика. Освен това Кристиан говореше отлично латински, знаеше как да танцува и да язди кон, свиреше музика на лютня и клавесин. Като дете успява самостоятелно да се изгради и работи върху това. По време на университетските си години Хюйгенс си кореспондира с парижкия математик Мерсен, което силно повлия на младия мъж. Още през 1651 г. той публикува труд за квадратурата на окръжността, елипсата и хиперболата. Работата му му позволи да спечели репутация на отличен математик. Тогава той се интересува от физика, написва няколко произведения за сблъскващи се тела, които сериозно повлияха на идеите на неговите съвременници. Освен това той допринесе за оптиката, проектира телескоп и дори написа статия за хазартни изчисления, свързани с теорията на вероятностите. Всичко това го прави изключителна фигура в историята на науката.

Джеймс Максуел

Великите физици и техните открития заслужават всеки интерес. Така James-Clerk Maxwell постигна впечатляващи резултати, с които всеки трябва да се запознае. Той стана основоположник на теориите на електродинамиката. Ученият е роден в благородно семейство и е получил образование в университетите в Единбург и Кеймбридж. За постиженията си е приет в Лондонското кралско общество. Максуел отваря лабораторията Кавендиш, която е оборудвана с най-новите технологии за провеждане на физически експерименти. В хода на работата си Максуел изучава електромагнетизма, кинетичната теория на газовете, въпросите на цветното зрение и оптиката. Той се показа и като астроном: именно той установи, че те са стабилни и се състоят от несвързани частици. Той също така изучава динамика и електричество, оказвайки сериозно влияние върху Фарадей. Изчерпателните трактати за много физически явления все още се считат за актуални и търсени в научната общност, което прави Максуел един от най-големите специалисти в тази област.

Алберт Айнщайн

Бъдещият учен е роден в Германия. От детството Айнщайн обичаше математиката, философията, обичаше да чете научно-популярни книги. За образование Алберт отиде в Технологичния институт, където изучава любимата си наука. През 1902 г. става служител на патентното ведомство. През годините на работа там той ще издаде няколко успешни научни трудове. Първите му творби са свързани с термодинамиката и взаимодействието между молекулите. През 1905 г. една от статиите е приета като дисертация и Айнщайн става доктор на науките. Алберт притежава много революционни идеи за енергията на електроните, природата на светлината и фотоелектричния ефект. Най-важната беше теорията на относителността. Заключенията на Айнщайн трансформираха представите на човечеството за времето и пространството. Напълно заслужено той е удостоен с Нобелова награда и признат в целия научен свят.

Предистория на физиката. Физическо наблюдение. явления са се случвали в древни времена. По това време процесът на натрупване на фактически знания все още не е бил диференциран: физически, геометрични и астрономически представи се развиват заедно.

Системното натрупване на факти и опитите за тяхното обяснение и обобщаване, предшестващо създаването на физиката (в съвременния смисъл на думата), протича особено интензивно в епоха на гръко-римската култура(6 в. пр. н. е. - 2 в. сл. Хр.). През тази епоха първоначалните идеи за атомна структура на материята(Демокрит, Епикур, Лукреций), е създадена геоцентричната система на света (Птолемей), появяват се началото на хелиоцентричната система (Аристарх от Самос), някои прости закони на статиката(правила на лоста, център на тежестта), получени първи резултати приложна оптика(направени са огледала, открит е законът за отражението на светлината, е открит феноменът на пречупване), открити са най-простите принципи хидростатика(Закон на Архимед). Най-простите явления на магнетизма и електричеството са били известни в древни времена.

доктрина Аристотел (389 - 322 пр.н.е.) обобщи знанията от предходния период 1 . Учението на Аристотел, канонизирано от църквата, се превърна в спирачка за по-нататъшното развитие на физическата наука. След хиляди години на застой и безплодие, физиката се възражда едва през 15-16 век. в борбата срещу схоластическата философия. Възраждането на науката се дължи главно на нуждите на производството в мануфактурния период. Големите географски открития, в частност откриването на Америка, допринесоха за натрупването на много нови наблюдения и премахването на старите предразсъдъци. Развитието на занаятите, корабоплаването и артилерията създава стимули за научни изследвания. Научната мисъл се съсредоточава върху проблемите на строителството, хидравликата и балистиката, а интересът към математиката се засилва. Развитието на технологиите създаде възможности за експериментиране. Леонардо да Винчи постави цяла поредица от физически въпроси и се опита да ги разреши чрез експеримент. Той притежава поговорката: "Опитът никога не лъже, само нашите преценки лъжат" .

Въпреки това, през 15-16 век, индивидуални физически наблюдения и експериментални изследвания са били случаен характер. Едва 17 век бележи началото системно прилагане на експерименталния методвъв физиката и продължаващия растеж на физическите знания оттогава.

Първият период на развитие на физиката , наречен класически, започва с произведенията Галилео Галилей (1564 - 1642) . Точно Галилей е създателят на експерименталния метод във физиката. Внимателно обмислен експеримент, отделянето на второстепенни фактори от основния в изследваното явление, желанието да се установят точни количествени връзки между параметрите на явлението - такъв е методът на Галилей. С този метод Галилей положи първоначалните основи високоговорители. Галилей опроверга погрешните твърдения на механиката на Аристотел: той по-специално успя да покаже, че не скоростта, а ускорението е следствие от външно въздействие върху тялото. В работата си „Разговори и математически доказателства относно два нови клона на науката...“ (1638 г.) Галилей убедително обосновава това заключение, което е първата формулировка закон за инерциятапремахва очевидните противоречия. Той доказва с опит това ускорението на свободно падане на телата не зависи от тяхната плътност и маса.Отчитайки движението на хвърлено тяло, Галилей открива закон за събиране на движенияи по същество изразява позицията за независимостта на действието на силите. "Разговорите" също така предоставя информация за силата на телата. Те също излязоха с идеи за относителността на движението(принцип на относителността), движения на тялото наклонена равнина (всъщност той открива първите два закона на Нютон).

В писанията на Галилей и Блез Паскал бяха положени основи хидростатика. Галилей също направи важни открития в други области на физиката. За първи път той потвърждава експериментално явлението повърхностно напрежение, което е изследвано много по-късно. Галилей обогатява приложна оптикас телескопа си и термометърът му водеше до количествено изследване на топлинните явления.

През първата половина на 17 век възниква физическото учение за газовете, което има голямо практическо значение. Ученик на Галилей Е. Торичели открива съществуването на въздушно налягане и създава първия барометър. О. Герике изобретява въздушната помпа и накрая опровергава твърдението на Аристотел за „страха от празнотата”. Р. Бойл и малко по-късно Е. Мариот изследват еластичността на газовете и откриват закона, известен под тяхното име. В. Снелиус (Холандия) и Р. Декарт (Франция) откриват закона за пречупване на светлината. Създаването на микроскопа датира от това време. Наблюденията върху магнити (при навигация) и върху наелектризирането по време на триене предоставят ценна информация в областта на електростатиката и магнитостатиката, чийто пионер трябва да бъде признат като английски натуралист У. Гилбърт .

Втората половина на 17 век е още по-богата на събития. „Разговорите“ на Галилей поставят началото на изследванията основи на механиката. Изследване на криволинейното движение ( X. Хюйгенс ) подготви откриването основен закон на механиката- връзката между сила, маса и ускорение, формулирана за първи път I. Нютон в неговия "Математическите принципи на естествената философия" (1687) . Нютон установява и основния закон на системната динамика (равенство на действието срещу реакцията), в който предишните изследвания на въздействието на телата (Х. Хюйгенс) намират своето обобщение. За първи път основните понятия на физиката кристализират - концепции за пространство и време.

Въз основа на законите за движение на планетите, установени от Кеплер, Нютон в своите Елементи за първи път формулира закон на гравитацията, който много учени от 17 век се опитват да намерят. Нютон потвърди този закон, като изчисли ускорението на Луната в нейната орбита въз основа на стойността на ускорението на гравитацията, измерена през 70-те години на 17 век. Той също така обясни смущенията в движението на луната и причината за морските приливи и отливи. Значението на това откритие на Нютон не може да бъде надценено. Той показа на съвременниците силата на науката. То промени цялата картина на Вселената.

В същото време X. Хюйгенс и Г. Лайбниц формулират закон за запазване на импулса (изразен преди това от Декарт в неточна форма) и закона за запазване на живите сили. Хюйгенс създава теорията за физическото махало и конструира часовник с махало. Един от многостранните учени от 17 век Р. Хук (Англия) се отваря известен с името си закон на еластичността. М. Мерсен (Франция) полага основите физическа акустика; той изучава звука на струна и измерва скоростта на звука във въздуха.

През тези години, във връзка с нарастващото използване на оптиките, геометричната оптика се развива бързо и основи на физическата оптика. Ф. Грималди (Италия) през 1665 г. открива дифракцията на светлината. Нютон развива своето учение за дисперсията и интерференцията на светлината. Той излага хипотезата за светлинните частици. Спектроскопията произхожда от оптичните изследвания на Нютон. О. Рьомер (Дания) през 1672 г. измерва скоростта на светлината. Съвременникът на Нютон Хюйгенс развива инициала основи на вълновата оптика, формулира принципа на разпространение на вълните (на светлината), известен под неговото име, изследва и обяснява феномена на двойното пречупване в кристалите 2 .

По този начин, през 17 век се създават основите на механикатаи започват изследвания в най-важните области на физиката - в учението за електричеството и магнетизма, върху топлината, физическата оптика и акустиката.

През 18 век продължава по-нататъшното развитие на всички области на физиката. Нютоновата механика се превръща в обширна система от знания, обхващаща законите за движение на Земята и небесни тела. трудове Л. Ойлер , Френски учен А. Клеро създава се и др небесна механикадоведени до най-високо съвършенство П. Лаплас. В развитата си форма механиката се превръща в основата на машинната технология от онова време, по-специално хидравликата.

В други клонове на физиката през 18 век има по-нататъшно натрупване на експериментални данни, формулирани са най-простите закони. У. Франклин формулира закон за запазване на заряда. Създаден в средата на 18 век първият електрически кондензатор(Leiden Bank P. Mushenbruk в Холандия), което направи възможно натрупването на големи електрически заряди, което улесни изучаването на закона за тяхното взаимодействие. Този закон, който е в основата на електростатиката, е открит независимо един от друг. Г. Кавендиш и Дж. Пристли (Англия) и Ш. Кулон (Франция). възникна теория на атмосферното електричество. В. Франклин през 1752 г. и година по-късно М. В. Ломоносов и Г. В. Ричман изследва разрядите на мълния и доказва електрическата природа на мълнията.

Фотометрията започва да се създава в оптиката: британски учени В. Хершел и У. Уоластън отворен инфрачервени лъчи, и немският учен И. Ритер - ултравиолетови. Развитието на химията и металургията стимулира развитието доктрината за топлината: формулирана е концепцията за топлинен капацитет, измерени са топлинните капацитети на различни вещества, основана е калориметрията. Ломоносов предсказва съществуването на абсолютна нула. Започват изследвания на топлопроводимостта и топлинното излъчване, както и изследването на топлинното разширение на телата. През същия период той е създаден и започва да се подобрява парна машина.

Вярно е, че топлината беше представена като специална безтегловна течност - калорични.По подобен начин наелектризирането на телата се обяснява с помощта на хипотезата за електрически флуид, а магнитните явления се обясняват с магнитна течност. Като цяло през 18-ти век моделите на безтегловни течности проникват във всички клонове на физиката. По-голямата част от изследователите не се съмняваха в тяхното съществуване! Това беше резултат от убеждението, че различно физически явления- термични, електрически, магнитни, оптични - не са свързани помежду си, независими един от друг. Смятало се, че всяко явление има свой „носител“, специално вещество. Само няколко напреднали умове, включително Ойлер и Ломоносов, отричаха съществуването на безтегловна материя и виждаха в топлинните явления и свойствата на газовете скрито, но непрестанно движение на най-малките частици. Тази разлика в мненията разкри разликата физически "картини на света" - Нютонови картезианскивъзниква през 17 век.

Последователите на Декарт (Картезия) разглеждат всички физически явления като различни движения на една и съща първична материя, чиито единствени свойства са протяжност и инертност. Той вярвал, че в резултат на различни движения и сблъсъци на части от първичната материя се образуват частици материя (корпускули) с различни обеми и форми, между които се движат частици от най-рафинираната форма на материята - етера. Последователите на Декарт виждат проблема с физиката в създаване на чисто механични модели на явления. Универсална гравитация, електрически и магнитни взаимодействия, химични реакции – всичко се обясняваше с различни вихри в етера, свързващи или разделящи частици материя.

Тази картина на света обаче среща възражения още в средата на 17 век. Неговата незадоволителна е показана най-убедително от Нютон в неговите Принципи. Нютон доказа, че обяснението на универсалната гравитация, дадено от картезианците, противоречи на фактите: вихри в етера, които според Декарт изпълват напълно цялата слънчева система и носят планетите със себе си, изключват възможността за свободно преминаване на комети през слънчева система, без да губят движението си.

Нютоновата картина на светасе основава на концепцията за атоми, разделени от празнота и моментално взаимодействащи през празнотата чрез сили на привличане или отблъскване (действие на далечни разстояния). Силите, според Нютон, са основното, изходно свойство на определени видове частици; такава сила като гравитацията е присъща на всички частици на материята. За разлика от картезианците, Нютон смята за възможно механичното движение да не може да бъде запазено в природата. Нютон видя основната задача на физиката е да намери силите на взаимодействие между телата. Той не изключва съществуването на етера, но го разглежда като тънък еластичен газ, който запълва порите на телата и взаимодейства с материята.

Борбата между нютоновите и картезиански идеи продължи почти два века. Едни и същи природни закони се тълкуват по различен начин от привържениците на тези две посоки. През 18 век Възгледите на Нютон триумфираха във физикатаи оказа дълбоко влияние върху по-нататъшното му развитие. Те допринесоха въвеждане на математически методи във физиката. В същото време те се укрепиха в продължение на 100 години идеята за действие на далечни разстояния. Картезианските тенденции се възраждат отново през втората половина на 19 век, след създаването на вълновата теория на светлината, откриването на електромагнитното поле и закона за запазване на енергията.

Вторият период от историята на физиката започва през първото десетилетие на 19 век. През 19 век са направени най-важните открития и теоретични обобщения, които придават на физиката характер единна холистична наука. Единството на различни физически процеси намира израз в закон за запазване на енергията. Решаваща роля в експерименталната подготовка на този закон изигра откриване на електрически токи изучаването на многообразните му действия, както и изучаването на взаимните трансформации на топлина и механична работа. През 1820г Х. К. Ерстед (Дания) открива действието на електрическия ток върху магнитна игла. Опитът на Ерстед послужи като тласък за изследвания А. Ампера, Д. Араго и др. В основата става законът за взаимодействието на два електрически тока, намерен от Ампер електродинамика. С оживено участие на други изследователи, Ампер за кратко време разбра връзка на магнитни явления с електрически, намалявайки в крайна сметка магнетизма до действията на токове. Така идеята за магнитните течности престана да съществува. През 1831 г. Фарадей открива електромагнитната индукция, като по този начин реализира своя план: „да превърне магнетизма в електричество“.

На този етап на развитие взаимното влияние на физиката и техниката се е увеличило значително. Развитието на парната технология постави множество проблеми пред физиката. Физически изследвания на взаимното преобразуване на механична енергия и топлина, завършващи с създаване термодинамика, послужи като основа за усъвършенстване на топлинните двигатели. След откриването на електрическия ток и неговите закони започва развитието електроинженерство(изобретението на телеграфа, електроформирането, динамото), което от своя страна допринесе за напредъка електродинамика.

През 1-ва половина на 19 век има срив на идеята за безтегловни вещества. Този процес се извършваше бавно и с голяма трудност. Първата празнина в господстващия тогава физически мироглед е направена от вълновата теория на светлината(английски учен Т. Юнг , Френски учени О. Френел и Д. Араго ) 3 . Цялата съвкупност от явления на интерференция, дифракция и поляризация на светлината, в частност явлението интерференция на поляризирани лъчи, не може да се интерпретира теоретично от корпускулярна гледна точка и в същото време намира пълно обяснение във вълновата теория, според към която светлината е напречни вълни, разпространяващи се в среда (на въздух). Така лекото вещество е отхвърлено още през второто десетилетие на 19 век.

По-упорити, в сравнение с леката материя и ферофлуида, се оказа понятие за калоричност. Въпреки че експерименти Б. Ръмфорд , които доказаха възможността за получаване на неограничено количество топлина поради механична работа, бяха в явно противоречие с идеята за специално термично вещество, като последното продължи до средата на века; изглеждаше, че само с негова помощ е възможно да се обясни скритата топлина на топене и изпаряване. Заслугата за създаването на кинетичната теория, чието начало датира от времето на Ломоносов и Д. Бернули, принадлежи на английски учени Дж. Джоул, У. Томсън (Келвин) и немски учен Р. Клаузиус .

Така в резултат на многостранни и продължителни експерименти, в условията на трудна борба с остарели идеи, беше доказана взаимната конвертируемост на различни физически процеси и по този начин единството на всички познати по това време физически явления.

Незабавно доказателство за запазване на енергиятаза всякакви физични и химични трансформации са дадени в произведенията Й. Майер (Германия), Дж. Джаул и Г. Хелмхолц . След като законът за запазване на енергията печели всеобщо признание (през 50-те години на 19 век), той се превръща в крайъгълен камък на съвременното естествознание. Законът за запазване на енергията и принципът за промяна на ентропията [R. Клаузиус, У. Томсън (Келвин)] формира основата термодинамика; те обикновено се формулират като първи и втори закон на термодинамиката.

Доказателството за еквивалентността на топлината и работата потвърди възгледа за топлина като неупорядочено движение на атоми и молекули. Творбите на Джоул, Клаузиус, Максуел, Болцман и др кинетична теория на газовете. Още на първите етапи от развитието на тази теория, когато молекулите все още се разглеждаха като твърди еластични топки, беше възможно да се разкрие кинетичното значение на такива термодинамични величини като температура и налягане. Кинетичната теория на газовете направи възможно изчисляването на средните пътища на молекулите, размерите на молекулите и техния брой на единица обем.

Идеята за единството на всички физически процеси доведе през 2-ра половина на 19 век до радикално преструктуриране на цялата физика, до нейното обединяване в две големи секции- физика на материятаи полева физика. Основата на първата беше кинетичната теория, втората - доктрината за електромагнитното поле.

Кинетична теория, работеща със средни стойности, за първи път въвежда във физиката методите на теорията на вероятностите. Тя послужи като отправна точка статистическа физикаедна от най-общите физически теории. Основите на статистическата физика са систематизирани още на прага на 20-ти век от американски учен Дж. Гибс .

Също толкова фундаментално беше Откриване на електромагнитното поле и неговите закони. Създателят на учението за електромагнитното поле е М. Фарадей . Той беше първият, който изрази идеята, че електрическите и магнитните действия не се пренасят директно от един заряд на друг, а се разпространяват през междинна среда. Възгледите на Фарадей за терена бяха математически разработен от Максуелпрез 60-те години на 19 век, който успява да даде цялостна системауравнения на електромагнитното поле. Теорията на полето стана последователна като механиката на Нютон.

Теорията на електромагнитното поле води до идеята за крайна скорост на разпространение на електромагнитните въздействияизразено от Максуел (очакван още по-рано от Фарадей). Тази идея позволи на Максуел да предскаже съществуването електромагнитни вълни. Максуел също заключи това електромагнитна природа на светлината. Електромагнитната теория на светлината обединява електромагнетизма и оптиката.

Въпреки това, общоприетата теория за електромагнитното поле стана едва след немския физик Г. Херц открива електромагнитните вълни чрез опит и доказва, че те следват същите закони на пречупване, отражение и интерференция като светлинните вълни.

През втората половина на 19 век ролята на физиката в технологиите нараства значително. Електричеството е намерило приложение не само като средство за комуникация (телеграф, телефон), но и като метод за предаване и разпределение на енергия и като източник на осветление. В края на 19 век електромагнитните вълни се използват за безжична комуникация ( А. С. Попов, Маркони ), което е началото на радиокомуникацията. Техническата термодинамика допринесе за развитието на двигателите с вътрешно горене. възникна нискотемпературна технология. През 19 век всички газове са били втечнени, с изключение на хелия, който е получен в течно състояние едва през 1908 г. (холандски физик Г. Камерлинг-Онес ).

До края на 19 век физиката изглеждаше почти завършена за съвременниците.. Концепцията е одобрена механистичен детерминизъмЛаплас, изхождайки от възможността еднозначно да се определи поведението на системата по всяко време, ако са известни първоначалните условия. На мнозина изглеждаше, че физическите явления могат да бъдат сведени до механиката на молекулите и етера, защото да се обяснят физическите явления по това време означаваше да се сведат до механични модели, лесно достъпни на базата на ежедневния опит. Механичната теория на топлината, еластичния (или вихровия) етер като модел на електромагнитни явления - така изглеждаше до края на 19 век физическа картина на света. Етерът изглеждаше подобен на материята по редица свойства, но за разлика от материята, безтегловност или почти безтегловност (някои изчисления доведоха до теглото на топка етер, равно по обем на Земята, при 13 килограма).

Въпреки това, механичните модели се сблъскаха с повече противоречия, колкото по-подробно се опитваха да бъдат разработени и приложени. Моделите на ефирни вихрови тръби, създадени за обяснение на променливи полета, бяха неподходящи за обяснение на постоянни електрически полета. Напротив, различни модели на постоянно поле не обясняват възможността за разпространение на електромагнитни вълни. И накрая, нито един от етерните модели не успя да обясни ясно връзката на полето с дискретни заряди. Различни механични модели на атоми и молекули (например вихровият модел на атома, предложен от У. Томсън) също се оказват незадоволителни.

Невъзможността да се сведат всички физически процеси до механичнипредизвика желанието на някои физици и химици като цяло отказват да признаят реалността на атомите и молекулите, да отхвърлят реалността на електромагнитното поле. E. Mach провъзгласил задачата на физиката за „чисто описание” на явленията. немски учен В. Оствалд противопостави кинетичната теория и атомизма в полза на т.нар енергия --универсална, чисто феноменологична термодинамика, като единствената възможна теория на физическите явления.

Третият (съвременен) период в историята на физиката , дублиран некласическиили квантовата релативистична физиказапочва през последните години на 19 век. Това периодът се характеризира с посоката на изследователска мисъл дълбоко в субстанцията, към нейната микроструктура. Започва нова ера в историята на физиката с детекция на електронии изследвания на неговото действие и свойства (англ. science Дж. Томсън , холандски учен Г. Лоренц ).

Най-важна роля изигра изследването на електрическите разряди в газове. Оказа се, че електронът е елементарна частица с определена маса, която има най-малък електрически заряд и е част от атом от всяка химичен елемент. Това означаваше това атомът не е елементарен, а е сложна система. Доказано е, че броят на електроните в атома и тяхното разпределение по слоеве и групи определят електрическите, оптичните, магнитните и химичните свойства на атома; поляризуемостта на атома, неговият магнитен момент, оптични и рентгенови спектри и валентност зависят от структурата на електронната обвивка.

Създаването на най-общите теории на съвременната физика е свързано с динамиката на електроните и тяхното взаимодействие с радиационното поле - теория на относителността и квантова механика.

Изследването на движенията на бързи електрони в електрически и магнитни полета доведе до заключението, че класическата нютонова механика е неприложима за тях. Такъв фундаментален атрибут на материална частица като масата се оказа не постоянен, а променлив в зависимост от състоянието на движение на електрона. Беше сривът на идеите, вкоренени във физиката за движението и свойствата на частиците.

Изход от противоречията беше намерен А. Айнщайн който създаде (през 1905 г.) нова физическа теория за пространството и времето, теория на относителността. По-късно Айнщайн създава (през 1916 г.) обща теория на относителносттакойто трансформира старата доктрина за гравитацията

Не по-малко важно и ефективно беше обобщаването на физическите факти и закономерности квантова механика, създадена в края на първата четвърт на 20 век в резултат на изследване на взаимодействието на радиацията с частиците на материята и изследване на състоянията на вътрешноатомните електрони. Основната идея на квантовата механика е, че всички микрочастици имат двойна корпускулярно-вълнова природа.

Тези радикално нови идеи за микрочастиците се оказаха изключително плодотворни и ефективни. Квантовата теория успя да обясни свойствата на атомите и протичащите в тях процеси, образуването и свойствата на молекулите, свойствата на твърдото тяло и законите на електромагнитното излъчване.

Двадесети век. отбелязани във физиката мощно развитие експериментални методи на изследванеи измервателна технология. Откриване и броене на отделни електрони, ядрени и космически частици, определяне на разположението на атомите и електронната плътност в кристали и в една молекула, измерване на интервал от време от порядъка на 10-10 секунди, наблюдение на движението на радиоактивните атоми в материята - всичко това характеризира скока в измервателната техника през няколко последните десетилетия.

Безпрецедентни по сила и мащаб средствата за изследване и производство бяха насочени към изследване на ядрените процеси. Последните 25 години на ядрената физика, тясно свързани с космическите лъчи, а след това и със създаването на мощни ускорители, доведоха до техническа революция и създадоха нови, изключително фини методи на изследване не само във физиката, но и в химията, биологията, геологията и в най-разнообразни области на технологиите и селското стопанство.

Съответно, с нарастването на физическите изследвания и с нарастващото им влияние върху други природни науки и технологии, броят на физическите дневници и книги се увеличава.В края на 19 век в Германия, Англия, САЩ и Русия, освен академични, излиза само едно физическо списание. В момента повече от две дузини списания се издават в Русия, САЩ, Англия, Германия (във всяка страна).

В още по-голяма степен броят на научноизследователските институции и учените се е увеличил. Ако през 19 век научните изследвания се извършват предимно от физическите катедри на университетите, то през 20 век във всички страни се появяват и започват да се увеличават по брой и обхват изследователски институти по физикаили в отделните му области. Някои от институтите, особено в областта на ядрената физика, разполагат с такова оборудване, което по своя мащаб и цена надвишава мащаба и цената на фабриките.

Описание на презентацията на отделни слайдове:

1 слайд

Описание на слайда:

Велики физици и техните открития. Изготвено от ученичка от 7 "А" клас MBOU СОУ № 1 Сиромятникова Юлия

2 слайд

Описание на слайда:

Исак Нютон (физик) Роден: 4 януари 1643 г. Починал: 31 март 1727 г. (на 84 години) английски физик, математик, механик и астроном, един от основателите на класическата физика. Авторът на фундаменталния труд "Математически принципи на естествената философия", в който очертава закона за универсалното привличане и трите закона на механиката, които станаха основата класическа механика. Той разработи диференциално и интегрално смятане, теория на цветовете, постави основите на съвременната физическа оптика, създаде много други математически и физически теории.

3 слайд

Описание на слайда:

Откритията на Исак Нютон Исак Нютон е първият, който обяснява научно природата на цветните ленти, произтичащи от разлагането на слънчевата светлина от оптична призма. Той вярвал, че бялата слънчева светлина е сбор от светлинни лъчи с различна пречупваща сила. Всеки такъв светлинен лъч предизвиква цветно впечатление, присъщо само на него. Когато бялата светлина преминава през стъклени призми, тя се разлага на прости цветни лъчи. При преминаване през събирателна леща цветните лъчи, разложени от призмата, се събират и отново образуват бяла светлина. Накрая, преминавайки цветни лъчи през втора призма, Нютон открива, че те не се разлагат допълнително. Нютон е първият, който подрежда цветовете на спектъра под формата на кръг. Той разграничава седем области в спектъра, подобно на седемте стъпки на октавата. Терминологията, използвана от Нютон за обозначаване на явленията на цвета, е много точна. Той говореше, например, не за червени или зелени лъчи, а за светлинни лъчи, които предизвикват усещането за червено или зелено. Трябва да се отбележи, че след откритията на Нютон оптиката започва да се развива много бързо. Той успя да обобщи такива открития на своите предшественици като дифракция, двойно пречупване на лъча и определяне на скоростта на светлината. Но повечето известно откритиеНютон стана закон за всемирното привличане. Той също така успя да докаже, че силите на гравитацията се прилагат не само към земните, но и към небесните тела. Тези закони са описани през 1687 г. след публикуването на книгата на Нютон за използването на математически методи във физиката.

4 слайд

Описание на слайда:

Галилео Галилей (астроном) Роден: 15 февруари 1564 г., Италия, Пиза. Умира: 8 януари 1642 г. (на 77 години), Арчетри. Италиански физик, механик, астроном, философ и математик, оказал значително влияние върху науката на своето време. Той е първият, който използва телескоп за наблюдение на небесните тела и прави редица изключителни астрономически открития. Галилей е основателят на експерименталната физика. Със своите експерименти той убедително опровергава спекулативната метафизика на Аристотел и поставя основите на класическата механика. Приживе той беше известен като активен поддръжник на хелиоцентричната система на света, която доведе Галилей до сериозен конфликт с католическата църква.

5 слайд

Описание на слайда:

Открития на Г. Галилей Той беше първият, който използва концепцията за инерция. Той изведе координатни трансформации, които бяха кръстени на него като по-малко подходящ модел на Слънчевата система

6 слайд

Описание на слайда:

Алберт Айнщайн (физик) Роден: 14 март 1879 г. Умира: 18 април 1955 г. (76 г.) Теоретичен физик, един от основателите на съвременната теоретична физика, носител на Нобелова награда по физика през 1921 г., общественик хуманист. Живял в Германия, Швейцария и САЩ. Почетен доктор на около 20 водещи университета в света, член на много академии на науките, включително чуждестранен почетен член на Академията на науките на СССР.

7 слайд

Описание на слайда:

Откритията на А. Айнщайн Страстта към физиката и математиката, постоянните изследвания водят до публикуването на редица статии по статична механика, молекулярна физика. Най-известната теория на Айнщайн е теорията на относителността. Тази теория е разработена въз основа на геометричната теория на относителността на Лобачевски. Други големи открития на учения включват работата върху фотоелектричния ефект, Брауновото движение. Използвайки квантовата статистика, Айнщайн, заедно с физика Бозе, открива петото състояние на материята, наречено на тяхно име Бозе-Айнщайн кондензат.

8 слайд

Описание на слайда:

Ломоносов Михаил Василиевич (руски учен) Роден: 19 ноември 1711 г., с. Мишанинская (сега село Ломоносово) Починал: 15 април 1765 г. (53 години) Първият руски естествен учен от световно значение, енциклопедист, химик и физик ; той влезе в науката като първият химик, който даде физическа химияопределение, много близко до съвременното, и очертава обширна програма за физични и химически изследвания; неговата молекулярно-кинетична теория за топлината в много отношения изпревари съвременната идея за структурата на материята и много фундаментални закони, включително един от принципите на термодинамиката; положи основите на науката за стъклото. Астроном, инструментостроител, географ, металург, геолог, поет, филолог, художник, историк и генеалог, поборник за развитието на народното образование, наука и икономика. Той разработи проекта на Московския университет, по-късно кръстен на него.

9 слайд

Описание на слайда:

Откритията на М. Ломоносов Ломоносов е особено привлечен от химията и физиката. Руският учен заема първото място в света в историята на закона за запазване на енергията и масата. Именно Ломоносов през 1748 г. в новата си лаборатория открива един от основните закони на природата - закона за запазване на материята. Този закон е публикуван едва 12 години по-късно. Ломоносов е първият, който формулира основите на кинетичната теория на газовете, въпреки че днес мнозина свързват това откритие с името на Бернули. Михаил Василиевич твърди, че всяко тяло се състои от най-малките частици - атоми и молекули, които се движат по-бавно при охлаждане и по-бързо при нагряване. Ломоносов открива тайната на гръмотевичните бури, природата на северното сияние и дори успява да оцени тяхната височина. Той притежава предположението за вертикалните атмосферни течения и оригиналната теория за цветовете.

10 слайд

Описание на слайда:

Вавилов Николай Иванович (учен) Роден: 25 ноември 1887 г., Москва Починал: 26 януари 1943 г. (55 години) руски и съветски генетик, ботаник, селекционер, географ, академик на Академията на науките на СССР, Академия на науките на СССР. Украинската ССР и VASKhNIL. Президент, вицепрезидент на VASKhNIL, президент на Всесъюза географско общество, основател и директор на Всесъюзния институт по растениевъдство до момента на ареста, директор на Института по генетика на Академията на науките на СССР, член на Експедиционната комисия на Академията на науките на СССР, член на Управителния съвет на Народният комисариат по земеделие на СССР, член на президиума на Всесъюзната асоциация по източни изследвания. През 1926-1935 г. е член на Централния изпълнителен комитет на СССР, през 1927-1929 г. е член на Всеруския централен изпълнителен комитет, член на Императорското православно палестинско общество.

11 слайд

Описание на слайда:

Откритията на Н. Вавилов Създател на учението за световните центрове за произход на културните растения и имунитета на растенията, закона за хомологичния ред в наследствената изменчивост на организмите, мрежа от научни институции в биологията и сродните науки

12 слайд

Описание на слайда:

Мария Склодовска-Кюри (физик-химик) Родена: 7 ноември 1867 г., Варшава Умира: 4 юли 1934 г. (66 години) Френски експериментатор от полски произход, учител, общественик. Награден с Нобелова награда: по физика и химия, първият двоен нобелов лауреат в историята. Тя основава институтите Кюри в Париж и Варшава. Съпругата на Пиер Кюри, заедно с него, се занимаваше с изследване на радиоактивността. Заедно със съпруга си тя открила елементите радий и полоний.

13 слайд

Описание на слайда:

Откритията на М. Склодовска-Кюри Мария Склодовска-Кюри изолира чист метален радий, доказвайки, че той е независим химичен елемент. Тя получи Нобелова награда по химия за това откритие и стана единствената жена в света с две Нобелови награди.

14 слайд

Описание на слайда:

Блез Паскал (физик - математик) Роден: 19 юни 1623 г., Клермон-Феран Умира: 19 август 1662 г. (39 години) Френски математик, механик, физик, писател и философ. Класически френска литература, един от основателите на математическия анализ, теорията на вероятностите и проективната геометрия, създателят на първите образци на технологията за броене, авторът на основния закон на хидростатиката.

15 слайд

Описание на слайда:

Открития на Б. Паскал Дванадесет години негови кратък животПаскал дава заслуга за създаването на изчислителната машина (1640-1652). В него той вложи всичките си познания по математика, механика, физика, таланта на изобретател. Според сестрата на Паскал Жилберте „тази работа беше много изморителна за брат ми, но не поради напрежението на умствената дейност и не поради механизмите, чието изобретяване не му донесе много усилия, а защото работниците не разбираха добре му." Самият Паскал често трябваше да се заеме с файл и чук или пъзел как да промени сложна структура в съответствие с квалификацията на майстора.

Въведение

Обща характеристика на научните открития на ХХ век

Най-известните научни открития на ХХ век във физиката

Значението на физиката в съвременния свят

Заключение

Списък на използваната литература

Личности

Въведение

Актуалността на изследователската тема се дължи на факта, че в началото на ХХ век хората все още не са били готови да приемат някои изобретения, които вече биха могли да влязат в света на науката, но, за съжаление, им е било предназначено да влязат в света едва след няколко десетилетия. През двадесети век бяха направени много научни открития, може би дори повече, отколкото през всички предишни времена. Знанието на човечеството непрекъснато нараства всяка година и ако тенденцията на развитие продължи, дори е невъзможно да си представим, тогава все още чакаме.

През ХХ век основните открития са направени главно в две области: биология и физика.

Целта на изучаваната работа е да се изучат основните научни открития във физиката през ХХ век.

За подробно проучване на тази цел, ние подчертаваме следните задачи за разкриване на темата:

-дайте общо описание на научните открития на ХХ век;

разгледайте най-шумните научни открития на двадесети век във физиката;

разкриват значението на физиката в съвременния свят;

направи изводи.

Структура на работа. Работата се състои от въведение, три глави, заключение, списък с литература, списъци с термини и личности.

1. Обща характеристика на научните открития на ХХ век

Едно от най-важните открития в тази област е откритието на известния физик Макс Планк. Той открива неравномерното излъчване на енергия. Въз основа на това откритие през 1905 г. Айнщайн започва да развива най-важната теория за фотоелектричния ефект. Освен това беше предложен модел на структурата на атома, според който се приемаше, че атомът е изграден като слънчевата система, където малките обекти (атоми) се въртят около голям и тежък обект (ядро). Но революционните открития не свършват дотук, Алберт Айнщайн през 1916 г. открива теорията на относителността, която на практика отваря очите на всички учени от онова време. В резултат на това на практика беше доказано, че гравитацията не е ефект на полета и тела, а кривината на временното пространство. Това обяснява съществуването на черни дупки, както и техния произход. 1932 г. Джеймс Чадуик доказва съществуването на неутрони. И въпреки че това откритие доведе до експлозия на бомби в Нагасаки и Хирошима Япония, то също помогна за развитието на мирния атом, който сега се използва активно в атомните електроцентрали. Например в Германия се произвежда повече от 70% от електроенергията атомни електроцентрали, в света тази цифра е приблизително 20%. 1947 г., 16 декември, учените Brattain, Bardeen, Shockley откриха материал - полупроводник, както и неговите свойства, които сега се използват във всички електронни устройства. Така транзисторът беше открит, неговото изобретение помогна за разработването на микросхеми, които всъщност позволяват програмиране на електронни системи.

В същото време ДНК - и въпреки че е открито през далечната 1869 г. от биолога Мишер, той не предполага, че всички данни за съществото се съхраняват в него. Освен това ДНК присъства във всички живи същества (от растения до всяко животно). И вече Розалин Франклин откри структурата на молекулата на ДНК, която приличаше на вита стълба. Бяха открити и гени, които показват бъдещия вид и характеристиките на всеки човек и същество като цяло.

Въпреки подобряването на живота ни, всяка година той става все по-опасен, поради факта, че човечеството е спряло да мисли за сигурността и се надява само на богатствоима различни катаклизми, дори ядрени: Чернобил, Фукушима. Тези събития принудиха Япония да реши да се откаже от ядрената енергия в рамките на 7-8 години.

2. Най-известните научни открития на ХХ век във физиката

Теория на относителността. През 1905 г. настъпва революция в света на науката, настъпва най-голямото откритие. Млад, неизвестен учен, работещ в патентното ведомство в швейцарския град Берн, формулира революционна теория. Казваше се Алберт Айнщайн.

Айнщайн веднъж каза, че всички теории трябва да се обясняват на децата. Ако те не разбират обяснението, тогава теорията е безсмислена. Като дете Айнщайн веднъж прочете детска книга за електричеството, след това тя тъкмо се появи и обикновеният телеграф изглеждаше като чудо. Тази книга е написана от някакъв Бернщайн, в която той приканва читателя да си представи как се язди вътре в жицата заедно със сигнала. Можем да кажем, че тогава в главата на Айнщайн се ражда неговата революционна теория.

В младостта си, вдъхновен от впечатлението си от тази книга, Айнщайн си е представял, че се движи заедно със лъч светлина. Той обмисля тази идея в продължение на 10 години, включвайки в разсъжденията си концепцията за светлина, време и пространство.

Той осъзна, че теорията на Нютон, според която времето и пространството са непроменени, е погрешна, когато се прилага към скоростта на светлината. Това е началото на формулирането на това, което той нарича теория на относителността.

В света, описан от Нютон, времето и пространството са разделени едно от друго: когато е 10 часа сутринта на Земята, това е същото време на Венера, Юпитер и в цялата Вселена. Времето беше нещо, което никога не се колебае и не спира. Но Айнщайн видя времето по различен начин.

Времето е река, която лъкатуши около звездите, като се забавя и ускорява. И ако пространството и времето могат да се променят, тогава и нашите представи за атомите, телата и Вселената като цяло се променят!

Айнщайн демонстрира своята теория чрез така наречените мисловни експерименти. Най-известният от тях е "парадоксът на близнаците". И така, имаме двама близнаци, единият от които лети в космоса с ракета. Тъй като тя лети почти със скоростта на светлината, времето в нея се забавя. След завръщането на този близнак на Земята се оказва, че той е по-млад от този, който е останал на планетата. Така че време различни частиВселената върви по различен начин. Зависи от скоростта: колкото по-бързо се движите, толкова по-бавно минава времето за вас.

Този експеримент до известна степен се провежда с астронавти в орбита. Ако човек е в космоса, тогава времето за него тече по-бавно. На космическата станция времето минава по-бавно. Това явление засяга и сателитите. Вземете например GPS сателитите: те показват вашата позиция на планетата с точност до няколко метра. Сателитите се движат около Земята със скорост от 29 000 км/ч, така че за тях важат постулатите на теорията на относителността. Това трябва да се има предвид, защото ако часовникът работи по-бавно в пространството, тогава синхронизация с земно времеще се провали и GPS системата няма да работи.

Няколко месеца след публикуването на теорията на относителността, Айнщайн прави следното голямо откритие: най-известното уравнение на всички времена.=mc2 Вероятно най-известната формула в света. В теорията на относителността Айнщайн доказва, че при достигане на скоростта на светлината условията за едно тяло се променят по невъобразим начин: времето се забавя, пространството се свива и масата нараства. Колкото по-висока е скоростта, толкова по-голяма е масата на тялото. Помислете само, енергията на движението ви прави по-тежки. Масата зависи от скоростта и енергията. Айнщайн си представи как фенерчето излъчва лъч светлина. Знае се точно колко енергия излиза от фенерчето. В същото време той показа, че фенерчето стана по-леко, т.е. той стана по-лек, когато започна да излъчва светлина. Така че E - енергията на фенерчето зависи от m - масата в пропорция, равна на c2. Всичко е просто.

Тази формула също така показа, че огромна енергия може да се съдържа в малък обект. Представете си, че ви хвърлят бейзболна топка и вие я хващате. Колкото по-трудно е хвърлен, толкова повече енергия ще има.

Сега за състоянието на покой. Когато Айнщайн извежда своите формули, той открива, че дори в покой тялото има енергия. Като изчислите тази стойност по формулата, ще видите, че енергията е наистина огромна.

Откритието на Айнщайн беше огромен научен скок. Това беше първият проблясък на силата на атома. Преди учените да осъзнаят напълно това откритие, се случи следващото, което отново потопи всички в шок.

Квантова теория. Квантовият скок е най-малкият възможен скок в природата, докато откриването му е най-големият пробив в научната мисъл.

Субатомните частици, като електроните, могат да се движат от една точка в друга, без да заемат пространството между тях. В нашия макрокосмос това е невъзможно, но на ниво атом е закон.

В субатомния свят атомите и техните компоненти съществуват по напълно различни закони от големите материални тела. Германският учен Макс Планк описва тези закони в своята квантова теория.

Квантовата теория се появява в самото начало на 20-ти век, когато има криза в класическата физика. Открити са много явления, които противоречат на законите на Нютон. Мадам Кюри например откри радий, който сам по себе си свети в тъмното, енергията е взета от нищото, което противоречи на закона за запазване на енергията. През 1900 г. хората вярвали, че енергията е непрекъсната и че електричеството и магнетизмът могат да бъдат безкрайно разделени на абсолютно всякакви части. А великият физик Макс Планк смело заявява, че енергията съществува в определени обеми – кванти.

Ако си представим, че светлината съществува само в тези обеми, тогава много явления стават ясни дори на нивото на атома. Енергията се отделя последователно и в определено количество, това се нарича квантов ефект и означава, че енергията е вълнообразна.

Тогава те мислеха, че Вселената е създадена по съвсем различен начин. Атомът беше видян като нещо, наподобяващо топка за боулинг. И как може една топка да има вълнови свойства?

През 1925 г. австрийският физик Ервин Шрьодингер най-накрая излезе с вълново уравнение, което описва движението на електроните. Изведнъж стана възможно да се погледне вътре в атома. Оказва се, че атомите са едновременно вълни и частици, но в същото време са нестабилни.

Скоро Макс Борн, колегата на Айнщайн, направи революционна стъпка: той си зададе въпроса - ако материята е вълна, тогава какво се променя в нея? Борн предполага, че вероятността за определяне на позицията на тялото в дадена точка се променя.

Възможно ли е да се изчисли възможността човек да бъде разделен на атоми и след това да се материализира от другата страна на стената? Звучи абсурдно. Как можеш да се събудиш сутрин и да си на Марс? Как можеш да заспиш и да се събудиш на Юпитер? Това е невъзможно, но вероятността за това е доста реалистична за изчисляване. Тази вероятност е много ниска. За да се случи това, човек трябва да преживее Вселената, но за електроните това се случва непрекъснато.

Всички съвременни "чудеса" като лазерни лъчи и микрочипове работят на основата на това, че електронът може да бъде на две места едновременно. Как е възможно? Не знаете точно къде е обектът. Това се превърна в толкова трудно препятствие, че дори Айнщайн се отказа от квантовата теория, казвайки, че не вярва, че Бог играе на зарове във Вселената.

Въпреки цялата странност и несигурност, квантовата теория остава засега нашето най-добро разбиране за субатомния свят.

Неутрон. Атомът е толкова малък, че е трудно да си го представим. В едно пясъчно зърно има 72 квинтилиона атома. Откриването на атома доведе до друго откритие.

Хората са знаели за съществуването на атома преди 100 години. Те смятали, че електроните и протоните са разпределени равномерно в него. Това беше наречено модел от типа "пудинг със стафиди", защото се смяташе, че електроните са разпределени вътре в атома като стафиди в пудинг.

В началото на 20-ти век Ърнест Ръдърфорд провежда експеримент за по-нататъшно изследване на структурата на атома. Той насочи радиоактивни алфа частици към златно фолио. Искаше да знае какво ще се случи, когато алфа частиците ударят златото. Ученият не очакваше нищо особено, тъй като смяташе, че повечето от алфа-частиците ще преминат през златото, без да се отразяват или променят посоката.

Резултатът обаче беше неочакван. Според него това е все едно да изстреляш 380-милиметров снаряд по парче материя и при това снарядът ще отскочи от него. Някои алфа частици веднага отскочиха от златното фолио. Това би могло да се случи само ако вътре в атома имаше малко количество плътна материя, а не разпределена като стафиди в пудинг. Ръдърфорд нарече това малко количество материя ядрото.

Благодарение на откритието на Ръдърфорд, учените научиха, че атомът се състои от ядро, протони и електрони. Тази картина е завършена от Джеймс Чадуик, ученик на Ръдърфорд. Той открива неутрона.

Чадуик провежда експеримент, който показва, че ядрото се състои от протони и неутрони. За да направи това, той използва много умен метод за разпознаване. За да прихване частиците, излезли от радиоактивния процес, Чадуик използва парафинов восък.

Откриването на неутрона е най-голямото научно постижение. През 1939 г. група учени, водени от Енрико Ферми, използваха неутрона, за да разделят атома, отваряйки вратата към ерата на ядрените технологии.

Свръхпроводници. Лабораторията Ферми разполага с един от най-големите ускорители на частици в света. Това е 7-километров подземен пръстен, в който субатомните частици се ускоряват почти до скоростта на светлината и след това се сблъскват. Това стана възможно едва след появата на свръхпроводници.

Свръхпроводниците са открити около 1909 г. Холандски физик на име Хайке Камерлинг-Онес беше първият, който откри как да превърне хелия от газ в течност. След това той можеше да използва хелий като замръзваща течност и въпреки това искаше да изучава свойствата на материалите при много ниски температури. По това време хората се интересуваха как електрическо съпротивлениеметалът зависи от температурата - тя се повишава или пада.

За опити е използвал живак, който умеел да пречиства добре. Той го постави в специален апарат, пускайки го в течен хелий във фризер, понижавайки температурата и измервайки съпротивлението. Той установи, че колкото по-ниска е температурата, толкова по-ниско е съпротивлението и когато температурата достигне минус 268 °C, съпротивлението падна до нула. При тази температура живакът ще провежда електричество без загуба или прекъсване на потока. Това се нарича свръхпроводимост.

Свръхпроводниците позволяват на електрическия ток да се движи без загуба на енергия. В лабораторията Ферми те се използват за създаване на силно магнитно поле. Необходими са магнити, за да могат протоните и антипротоните да се движат във Фазотрона и огромния пръстен. Скоростта им е почти равна на скоростта на светлината.

Ускорителят на частици във Fermi Lab изисква невероятно мощна мощност. Всеки месец струва милиони долари електроенергия за охлаждане на свръхпроводници до минус 270°C, когато съпротивлението стане нула.

Сега основната задача е да се намерят свръхпроводници, които да работят на повече високи температурии изискват по-малко разходи.

В началото на 80-те години група изследователи от швейцарския клон на IBM откриха нов типсвръхпроводници, които имат нулево съпротивление при температура със 100 °C по-висока от обичайната. Разбира се, 100 градуса над абсолютната нула не е температурата, която имате във фризера си. Трябва да намерим материал, който би бил свръхпроводник при обикновена стайна температура. Това би било най-големият пробив, който би бил революция в света на науката. Всичко, което сега работи на електрически ток, би било много по-ефективно.

кварк. Това откритие е търсене на най-малките частици материя във Вселената.

Първо беше открит електронът, след това протонът и след това неутронът. Сега науката имаше нов модел на атома, който изгражда всяко тяло.

С развитието на ускорители, които могат да тласкат субатомните частици заедно със скоростта на светлината, човекът осъзнава съществуването на десетки други частици, в които атомите са разбити. Физиците започнаха да наричат ​​всичко това "зоопарк с частици".

Американският физик Мъри Гел-Мън забеляза модел в редица новооткрити "зоопаркови" частици. Той раздели частиците на групи според обичайните характеристики. По пътя той изолира най-малките компоненти на атомното ядро, които съставляват самите протони и неутрони.

Той предположи, че неутронът или протонът не са елементарни частици, както мнозина смятат, а се състоят от още по-малки частици - кварки - с необичайни свойства.

Кварките, открити от Гел-Ман, са били за субатомните частици това, което е била периодичната таблица за химичните елементи. За откритието си през 1969 г. Мъри Гел-Мън е награден Нобелова наградав областта на физиката. Неговата класификация на най-малките материални частици рационализира целия им „зоопарк“.

Въпреки че Гел-Маном беше сигурен в съществуването на кварки, той не смяташе, че някой наистина може да ги открие. Първото потвърждение за правилността на неговите теории са успешните експерименти на неговите колеги, проведени в Станфордския линеен ускорител. В него се отделят електроните от протоните и е направена макроснимка на протон. Оказа се, че в него има три кварка.

След откритията на Исак Нютон и Майкъл Фарадей учените вярват, че природата има две основни сили: гравитация и електромагнетизъм. Но през двадесети век бяха открити още две сили, обединени от една концепция - атомна енергия. По този начин имаше четири природни сили.

Всяка сила действа в определен спектър. Гравитацията ни пречи да летим в космоса със скорост от 1500 км/ч. Тогава имаме електромагнитните сили, които са светлина, радио, телевизия и т.н. освен това има още две сили, чието поле на действие е много ограничено: има ядрено привличане, което не позволява на ядрото да се разпадне, и има ядрена енергия, която излъчва радиоактивност и заразява всичко, а също и чрез начинът, загрява центъра на Земята, благодарение на него центърът на нашата планета не е изстинал в продължение на няколко милиарда години - това е ефектът на пасивното излъчване, което се превръща в топлина.

Как да открием пасивна радиация? Това е възможно благодарение на броячите на Гайгер. Частиците, които се освобождават, когато един атом се раздели, удрят други атоми, създавайки малък електрически разряд, който може да бъде измерен. Когато бъде открит, броячът на Гайгер щрака.

Как да измерим ядреното привличане? Тук ситуацията е по-трудна, защото именно тази сила пречи на атома да се разпадне. Тук имаме нужда от атомен разделител. Необходимо е буквално да се разбие атомът на фрагменти, някой сравни този процес с хвърляне на пиано надолу по стълба, за да разбере принципите на неговото действие, слушайки звуците, които пианото издава, когато удря стъпалата.

И така, имаме четири сили на фундаментално взаимодействие: гравитация (гравитация), електромагнетизъм (електромагнетизъм), ядрено привличане (слаба сила, слабо взаимодействие) и ядрена енергия (силна сила, силно взаимодействие). Последните две се наричат ​​квантови сили, тяхното описание може да се комбинира в нещо, наречено стандартен модел. Това може да е най-грозната теория в историята на науката, но наистина е възможна на субатомно ниво. Теорията на стандартния модел твърди, че е превъзходна, но това не пречи да бъде грозен. От друга страна имаме гравитация – великолепна, красива система, красива е до сълзи – физиците буквално плачат, когато видят формулите на Айнщайн. Те се стремят да обединят всички природни сили в една теория и я наричат ​​„теория на всичко”. Тя ще комбинира всичките четири сили в една суперсила, която съществува от началото на времето.

Не е известно дали някога ще успеем да открием суперсила, която да включва и четирите основни сили на Природата и дали ще можем да създадем физическа теория за Всичко. Но едно е сигурно: всяко откритие води до нови изследвания и хората – най-любопитните видове на планетата – никога няма да спрат да се стремят да разбират, търсят и откриват.

Вълнови свойства на електроните. Когато през 1911 г. Бор и Ръдърфорд предложиха модел на атома, който беше много подобен на слънчевата система, изглеждаше, че знаем всички тайни на материята. Всъщност, въз основа на него, като се вземат предвид добавките на Айнщайн и Планк за природата на светлината, учените успяха да изчислят спектъра на водородния атом. Въпреки това, вече с хелиевия атом възникнаха трудности. Теоретичните изчисления се различават значително от експерименталните данни.

Германският физик Хайзенберг установи, че не може едновременно да се определи местоположението и скоростта на електроните. Колкото по-точно определяме скоростта на електрона, толкова по-несигурно става местоположението му. Тази връзка се нарича "принцип на неопределеността на Хайзенберг". Странностите на електроните обаче не свършиха дотук. През двадесетте години физиците вече знаеха, че светлината има свойствата както на вълни, така и на частици. Следователно френският учен дьо Бройл предполага през 1923 г., че други елементарни частици, по-специално електрони, могат да имат подобни свойства. Той успява да постави серия от експерименти, които потвърждават вълновите свойства на електрона.

разделяне на атома. Тридесетте години на миналия век могат да се нарекат радиоактивни. Всичко започва през 1920 г., когато Ърнест Ръдърфорд предполага, че положително заредените протони се държат в ядрото на атома от някои частици, които имат неутрален заряд. Ръдърфорд предложи да наречем тези частици неутрони.

Това предположение беше забравено от физиците в продължение на много години. За него се помни едва през 1930 г., когато немските физици Боте и Бекер забелязали, че когато борът или берилият се облъчват с алфа-частици, се получава необичайно излъчване.

Януари 1932 г. Фредерик и Ирен Жолио-Кюри насочват лъчението на Боте-Бекер към тежките атоми. Както се оказа, под въздействието на това излъчване атомите станаха радиоактивни. Така беше открита изкуствена радиоактивност. Джеймс Чадуик повторил експериментите на съпрузите Жолио-Кюри и установил, че за всичко са виновни някои неутрално заредени частици с маса близка до протон. Електрическата неутралност позволява на тези частици свободно да проникнат в ядрото на атома и да го дестабилизират. Това откритие направи възможно създаването както на мирни атомни електроцентрали, така и на най-много разрушително оръжие- ядрена бомба.

Полупроводници и транзистори. На 16 декември 1947 г. инженерите на AT&T Bell Laboratories Уилям Шокли, Джон Бардийн и Уолтър Братайн успяха да контролират големи течения с малки токове. На този ден е изобретен транзисторът - малко устройство, състоящо се от два p-n прехода, насочени един към друг.

Това направи възможно създаването на устройство, което може да контролира тока. Транзисторът замени електронните тръби, което значително намали както теглото на оборудването, така и консумираната от устройствата електроенергия. Той проправи пътя за логически схеми, което доведе до създаването на първия микропроцесор през 1971 г. По-нататъшното развитие на микроелектрониката направи възможно създаването на съвременни процесори за компютри.

Изследване на космоса. На 4 октомври 1957 г. Съветският съюз изстрелва първия в света изкуствен спътникЗемята. И въпреки че беше много малък и практически нямаше научно оборудване на борда, от този момент човечеството навлезе в космическа ера. За по-малко от четири години, на 12 април 1961 г., човек излетя в космоса. И отново Съветският съюз успя да изпревари Съединените щати и преди всеки друг изпрати първия космонавт Юрий Гагарин в орбита около нашата планета. Това събитие стимулира научно-техническия прогрес. Две велики сили започнаха надпреварата за изследване на космоса. Следващата цел беше да кацнем човек на Луната. За реализирането на този проект бяха необходими много изобретения. Американските дизайнери вече отпразнуваха победата си тук.

Първоначално пространството беше само скъп проект, възвръщаемостта от който беше изключително малка. Постепенното изследване на космическото пространство обаче позволи на човечеството да създаде системи, без които животът ни вече не е представим. Конкретен напредък е постигнат в областите на прогнозиране на времето, проучване, комуникации и позициониране на повърхността на планетата. Това направи възможно изстрелванията на космически спътници да бъдат търговски жизнеспособни.

Въглеродни нанотръби. През 1985 г. изследователите Робърт Кърл, Хийт О Брайън, Харолд Крото и Ричард Смоли изследваха масовите спектри на графитните пари, произведени от лазер. Така бяха открити нови вариации на въглерода, наречени "фулерен" (в чест на инженера Бъкминстър Фулър) и "ръгбен" (защото молекулата му прилича на топка за ръгби).

Тези уникални образуванияимат редица полезни физически свойства, така че се използват широко в различни устройства. Това обаче не е най-важното. Учените са разработили технология за получаване на нанотръби от тези въглеродни вариации – усукани и омрежени слоеве от графит. Вече са получени нанотръби с дължина 1 сантиметър и диаметър 5-7 нанометра! В същото време такива нанотръби имат различни физични свойства – от полупроводникови до метални.

На тяхна база са получени нови материали за дисплеи и оптични комуникации. Освен това в медицината нанотръбите се използват за биологично доставяне активни веществана правилното място в тялото. Въз основа на тях са разработени горивни клетки и свръхчувствителни сензори за химикали, както и много други полезни устройства.

По този начин, говорейки за ролята на физиката, ние подчертаваме три основни точки. Първо, физиката е най-важният източник на знания за околния свят за човек. Второ, физиката, непрекъснато разширяваща и многократно умножаваща възможностите на човека, осигурява уверения му напредък по пътя на техническия прогрес. На трето място, физиката има значителен принос за развитието на духовния образ на човек, формира неговия мироглед и го учи да се ориентира в скалата на културните ценности. Затова ще говорим съответно за научния, техническия и хуманитарния потенциал на физиката.

Тези три потенциала винаги са се съдържали във физиката. Но те се проявиха особено ярко и тежко във физиката на 20-ти век, което предопредели изключително важната роля, която физиката започва да играе в съвременния свят.

Физиката като най-важният източник на знания за околния свят. Както е известно, физиката изследва най-общите свойства и форми на движение на материята. Тя търси отговори на въпроси: как работи светът наоколо; Какви закони управляват явленията и процесите, протичащи в него? В стремежа си да опознае "първопричините на нещата" и "първичните причини на явленията", физиката в процеса на своето развитие формира първо механична картина на света (XVIII - XIX век), след това електромагнитна картина (втора половина от XIX - началото на XX век) и накрая, съвременен физически образен свят (средата на ХХ век).

3. Значение на физиката в съвременния свят

Последните десетилетия са бедни на открития, както никога досега в историята на човечеството. В практически никоя област на знанието не се е появило нищо принципно ново, а само продължение на вече направеното, логични следствия от стари открития. И, разбира се, нови технологии, базирани отново на същите вече известни факти. Високата физика си взе ваканция и повечето учени се занимават с приложни проблеми.

В зората на науките физиката е била част от философията и не е била толкова „точна” наука, както сега обикновено се нарича, а описателна. Нямаше „точен“ език, който би могъл да доведе физиката до всеки общ знаменател, да я направи по-малко спекулативна. Тоест нямаше математика, съответстваща на физическите теории.

Въпреки това, липсата на математика не попречи на създаването на атомистичната теория на Левкип-Демокрит, не беше пречка за Лукреций, който успя да представи тази теория подробно и доста ясно. Но според информацията, която достигна до нас, Демокрит в никакъв случай не е бил ученик на известните философи и материалисти от онова време. Напротив, с обучението му се занимавали магьосници и халдейци. И той изучава не колко пъти два пъти, а теорията на левитацията, четенето на мисли от разстояние, телепортацията и други абсолютно невероятни неща, които съвременната традиционна наука почти напълно отхвърля като несъществуващи, приказни фантазии. И все пак именно тези „фантазии“ направиха възможно създаването на една от най-материалистичните теории. Ще изглежда невероятно! Но, както виждате, това не е просто възможно, а факт. Съвременната физика, като фундаментална наука, е в състояние на дълбока криза. Това стана известно далеч не днес. Почти от началото на 20-ти век много учени се опитват да привлекат вниманието към един прост факт: физиката е стигнала до задънена улица, математическият апарат, който първоначално е бил езикът на физиката, е станал толкова тромав, че не е толкова много. описват физическите явления като прикриващи тяхната същност. Освен това този математически апарат е безнадеждно остарял и изостанал, невъзможно е да се опишат, камо ли да се обяснят много наблюдавани явления, резултатите и същността на провежданите експерименти и т.н.

Как се появява и развива езикът? Ако го разгледаме по опростен начин, тогава появата на език е следствие от усложняването на ежедневния живот и увеличаването на количеството знания. В зората на цивилизацията слуховата комуникация беше само допълваща, беше напълно възможно да се размине с езика на жестовете и движенията на тялото. Но обемът на информацията непрекъснато се увеличаваше и за нейното описание, предаване с помощта на жестомимичен език, човек трябваше да отдели твърде много време, а точността на предаването оставяше много да се желае (представете си за момент как, например, инвалид човек, гризан на лов от саблезъб тигър, може да обясни новите принципи на устройството капани - ще бъде много трудно да го разберете, защото е ограничен във възможностите на жестовете). Но слуховото предаване на информация нямаше такива недостатъци и започна да се разпространява широко. Всеки елемент започна да отговаря на определен символ-дума.

Ако човечеството се спре на жестомимичния език, тогава най-вероятно би могъл да се установи някакъв относително цивилизован живот, но развитието на науката ще трябва да бъде забравено. Помислете - как можете да изразите концепцията за кибернетика с помощта на жестове, как да обясните какво е компютър? Отново развитието на науката и технологиите изисква съответна езикова еволюция. Представете си, че думата "компютър" не се появи и всъщност няма друг заместител. Как бихте обяснили какво въпросният? „Електронно устройство, което може да брои и решава логически задачи, оборудвано с правоъгълен екран и набор от клавиши“? Съгласете се, това не само звучи диво, но и изключително неудобно за потребителя. Ако всеки път, когато някой говори за компютър, трябваше да го описва с такъв тромав набор от символи, тогава би трябвало да забравим за всяко развитие на кибернетиката.

Но точно тази ситуация се е развила във физиката, чийто език – математиката – е изостанал и вече не е в състояние да опише наблюдаваните явления. Громавите и несмилаеми формули напомнят на горното описание на компютъра: те са също толкова „удобни“ за работа и също толкова „напълно“ описват обекта, чийто символ са.

В резултат на това остава или да оставим настрана опитите за по-нататъшно познание за света - докато математиката започне да се справя с поверената й задача... не, не задачата, мисията; или използвайте метода на Демокрит и опишете явленията, използвайки минимална математика.

Заключение

По този начин можем да заключим, че дори в началото на ХХ век хората дори не можеха да си представят какво е кола, телевизор или компютър. Научните открития през 20-ти век оказаха значително влияние върху цялото човечество. През 20-ти век са направени повече научни открития, отколкото през всички предишни векове. Знанието на човечеството нараства бързо, така че можем с увереност да кажем, че ако тази тенденция продължи, то през 21 век ще бъдат направени още повече научни открития, които могат коренно да променят живота на човек.

В същото време няма нужда да се доказва, че съвременният светоглед е важен компонент на човешката култура. Всеки човек на културататрябва, поне в общи линии, да си представи как работи светът, в който живее. Това е необходимо не само за общо развитие. Любовта към природата предполага уважение към протичащите в нея процеси и за това е необходимо да се разбере по какви закони се осъществяват. Имаме много поучителни примери, когато природата ни наказваше за нашето невежество; време е да се научим да се учим от този урок. Също така не може да се разбере, че именно познаването на природните закони е ефективно оръжие в борбата срещу мистичните идеи, че то е основата на атеистичното образование.

Съвременната физика има значителен принос за развитието на нов стил на мислене, който може да се нарече планетарно мислене. Той разглежда въпроси от голямо значение за всички страни и народи. Те включват например проблемите на слънчево-земните отношения относно въздействието на слънчевата радиация върху магнитосферата, атмосферата и биосферата на Земята; прогнози за физическата картина на света след ядрена катастрофа, ако избухне такава; глобален екологични проблемисвързани със замърсяването на океаните и земната атмосфера.

В заключение отбелязваме, че като влияе върху самата природа на мисленето, помагайки да се ориентираме в скалата на жизнените ценности, физиката в крайна сметка допринася за развитието на адекватно отношение към света около нас и по-специално на активна житейска позиция. Важно е всеки човек да знае, че светът е познаваем по принцип, че случайността не винаги е вредна, че е необходимо и възможно да се ориентираш и да работиш в свят, наситен със случайност, че в този променящ се свят все пак има „референтни точки“, инварианти (без значение какви са промените и енергията се запазва), че с задълбочаването на знанието картината неизбежно става по-сложна, става по-диалектична, така че вчерашните „раздели“ вече не са подходящи.

Така сме убедени, че съвременната физика наистина съдържа мощен хуманитарен потенциал. Думите на американския физик И. Раби не могат да се считат за твърде голямо преувеличение: „Физиката е ядрото на либерално образованиенашето време".

научно откритие по физика

Списък на използваната литература

1.Анкин Д.В. Актуални проблеми на теорията на познанието. Екатеринбург: Уралски университет, 2013 - 69 с.

2.Батурин VK. Основи на теорията на познанието и съвременната философия на науката: монография. Одинцово: Единцовски хуманитарен институт, 2010 - 244 с.

.Иларионов С.В. Теория на познанието и философия на науката / С. В. Иларионов. Москва: РОССПЕН, 2007 - 535 с.

.Куликова О.Б. Философия на знанието: анализ на основните проблеми. Обща характеристика на методите научно познание: Иваново: Държава Иваново. енергиен университет им. В И. Ленин, 2009 - 91 с.

.Курашов V.I. Теоретична и практическа философия накратко. Москва: Университет. Къщата на книгата, 2007 - 131 с.

.Мотрошилова Н.В. Вътрешната философия от 50-80-те години на XX век и западната мисъл. Москва: Акад. проект, 2012 - 375 с.

.Орлов В.В. История на човешкия интелект. Перм: Пермски държавен университет. ун-т, 2007 - 187 с.

.Старостин А.М. Социално и хуманитарно познание в контекста на философските иновации. Ростов на Дон: Дониздат, 2013 - 512 с.

.Тетюев L.I. Теоретична философия: проблемът на знанието: Съвременни дискусии около теорията на познанието. Саратов: Наука, 2010 - 109 с.

10.Шчедрина Т.Г. Философия на знанието. Москва: РОССПЕН, 2010 - 663 с.

Условия

1.АБСОЛЮТНО ЧЕРНО ТЯЛО- Това е модел на тяло, което напълно абсорбира всяко електромагнитно излъчване, попадащо върху повърхността му. Най-близкото приближение до черно тяло е устройство, състоящо се от затворена кухина с отвор, чиито размери са малки в сравнение с размерите на самата кухина.

2.АДАТОМ - атом на повърхността на кристал.

.АДИАБАТНО ПРИБЛИЖЕНИЕ - приближение в теорията на твърдото тяло, при което движението на ядрата на йоните на кристалната решетка се разглежда като смущение.

.АКЦЕПТОР - примес в полупроводников материал, който улавя свободен електрон.

.АЛФА ЧАСТИЦА (α- частица) - ядрото на хелиев атом. Съдържа два протона и два неутрона. чрез излъчване α- частици се придружава от една от радиоактивните трансформации (алфа разпад на ядрата) на определени химични елементи.

.АННИХИЛАЦИЯТА е един от видовете взаимни трансформации на елементарни частици, при които една частица и съответстващата й античастица се трансформират в електромагнитно излъчване.

.АНТИЧАСТИЦИТЕ са елементарни частици, които се различават от съответните им частици по знака на електрически, барионен и лептонен заряд, както и по някои други характеристики.

.БАРИОНЕН ЗАРЯД (барионно число) (b) - характеристика на елементарните частици, равна на +1 за бариони, -1 за антибариони и 0 за всички останали частици.

.БЕТА ЧАСТИЦА - Електрон, излъчен по време на бета разпад. Потокът от бета-частици е един от видовете радиоактивно излъчване с проникваща сила, по-голяма от тази на алфа-частиците, но по-малка от тази на гама-лъчението.

10.ВАЛЕНТНА ЛЕНТА - зоната на валентните електрони, при нулева температура в собствения си полупроводник е напълно запълнена.

11.ВОДОРОДОПОДНИ АТОМИ - йони, състоящи се, подобно на водороден атом, от ядро ​​и един електрон. Те включват йони на елементи с атомно число Z, по-голямо или равно на 2, които са загубили всички електрони с изключение на един: He+, Li2+ и т.н.

.ВЪЗБУДЕНО СЪСТОЯНИЕ на квантова система (атом, молекула, атомно ядро ​​и др.) е нестабилно състояние с енергия, превишаваща енергията на основното (нулево) състояние.

.ВОЛТ-АМПЕРНА ХАРАКТЕРИСТИКА - зависимост на тока от напрежението. Основната характеристика на всяко полупроводниково устройство.

.ПРИНУДИТЕЛНА РАДИАЦИЯ (индуцирана радиация) е електромагнитно излъчване, излъчвано от възбудени атоми или молекули под действието на външно лъчение със същата честота. Излъченото стимулирано лъчение съвпада с задвижващото не само по честота, но и по посока на разпространение, поляризация и фаза, като по нищо не се различава от него.

.ГАЛИЯТ е елемент от петата група на периодичната система от елементи.

.ГАЛВАНОМАГНИТНИ ЕФЕКТИ - ефекти, свързани с действието на магнитно поле върху електрическите (галванични) свойства на твърдите проводници.

.ГАМА ЛЪЧЕНИЕ (гама кванти) - късовълново електромагнитно лъчение с дължина на вълната по-малка от 2 × 10-10 м.

.ХИПЕРОНИТЕ са елементарни частици, принадлежащи към класа на бариони заедно с нуклони (протон, неутрон). Хипероните са по-масивни от нуклоните и имат ненулева характеристика на елементарните частици, наречена странност.

.ОСНОВНОТО КВАНТОВО ЧИСЛО (n) е цяло число, което определя възможните стойности на енергията на стационарните състояния на водородни атоми и водородоподобни атоми.

.ДВУМЕРЕН ЕЛЕКТРОНЕН ГАЗ - електронен газ, който се намира в потенциална ямка, която ограничава движението по една от координатите.

.DEUTERIUM е тежък стабилен изотоп на водорода с масово число 2. Съдържанието в естествения водород е 0,156% (масови).

.Деутеронът е ядрото на деутериевия атом. Състои се от един протон и един неутрон.

.ДЕФЕКТ НА МАСАТА е разликата между сбора от масите на частиците (телата), които образуват свързана система, и масата на цялата тази система.

.КРИСТАЛНИ ДЕФЕКТИ – всяко нарушение на периодичността на кристала.

.ДИВАКАНСИЯ - конгломерат от кристални дефекти, състоящ се от две свободни места.

.ДИОД - полупроводниково устройство с два електрода.

.ДИСЛОКАЦИЯ - линеен дефект в кристал.

.Неправилната дислокация е един от видовете линейни дефекти в кристала, когато в кристалната решетка се вмъква допълнителна полуравнина.

.ДОЗА РАДИАЦИЯ е физическа величина, която е мярка за радиационно въздействие върху живите организми на радиоактивно излъчване или високоенергийни частици. Разграничаване между абсорбирана радиационна доза, еквивалентна доза и експозиционна доза.

.ДОНОР – вид добавки, доставящи свободни електрони.

.ДУПКА - квазичастица в твърдо тяло с положителен заряд, равен по абсолютна стойност на заряда на електрона.

.ПРОВОДИМОСТ НА ДУПКА – в полупроводник от p-тип основният принос за проводимостта дават основните носители на заряд.

.ДУПКИ ПОЛУПРОВОДНИК - полупроводник с p-тип проводимост, основните носители на ток са дупки.

.ЗАКОН ЗА РАДИОАКТИВНИЯ РАЗпад – Броят на неразпадналите се радиоактивни ядра във всяка проба се намалява наполовина на всеки интервал от време, наречен полуживот.

.ЗАКОНЪТ ЗА ИЗМЕСТВАНЕ НА ВИНОТО - с повишаване на температурата максималната енергия в спектъра на излъчване на напълно черно тяло се измества към по-къси вълни и освен това, така че произведението на дължината на вълната, която отчита максималната радиационна енергия и абсолютната температура на тялото е равно на постоянна стойност.

.ЗАКОН НА СТЕФАН-БОЛЦМАН - енергията, излъчвана за една секунда от единица площ от повърхността на напълно черно тяло, е право пропорционална на четвъртата степен на неговата абсолютна температура.

.ЗАТВОР - управляващ електрод в полеви транзистор.

.ЗОНА - терминът на лентовата теория, обозначаващ диапазона на разрешените енергийни стойности, които електроните или дупките могат да приемат.

.ЗОНОВАТА ТЕОРИЯ НА ТВЪРДИ ТЕЛА е едноелектронна теория за периодичен потенциал, която обяснява много електрически свойства на полупроводниците. Използва адиабатното приближение.

.РАДИАТИВНА РЕКОМБИНАЦИЯ - рекомбинация с излъчване на един или повече фотони при смъртта на двойка електрон-дупка; източник на излъчване в светодиоди и лазерни диоди.

.Изотопите са разновидности на даден химичен елемент, които се различават по масовия брой на своите ядра. Ядрата на изотопи на един и същи елемент съдържат еднакъв брой протони, но различен брой неутрони. Имайки същата структура на електронните обвивки, изотопите имат почти същите химични свойства. Въпреки това, физическите свойства на изотопите могат да се различават доста рязко.

.ИНЖЕКЦИЯ - явление, което води до появата на неравновесни носители в полупроводник при преминаване на електрически ток през p-n преход или хетеропреход.

.ЙОНИЗИРАЩО ЛЪЧЕНИЕ - това е лъчение, чието взаимодействие с околната среда води до йонизация на нейните атоми и молекули. Това е рентгенова и γ- радиация, потоци β- частици, електрони, позитрони, протони, неутрони и др. Видимото и ултравиолетовото лъчение не се класифицират като йонизиращи лъчения.

.SOURCE е термин за един от контактите в полевия транзистор.

.КВАНТ НА ​​СВЕТЛИНА (фотон) - част от енергията на електромагнитното лъчение, елементарна частица, която е част от електромагнитно излъчване, носител на електромагнитно взаимодействие.

.КВАРКИТЕ са точкови, безструктурни образувания, свързани с истински елементарни частици, които са въведени за систематизиране на множество (повече от сто) елементарни частици, открити през 20-ти век (електрон, протон, неутрон и др.). Характерна особеност на кварките, която не се среща в други частици, е частичен електрически заряд, кратен на 1/3 от елементарния заряд. Опитите за откриване на кварки в свободно състояние не бяха успешни.

.КОРПУКУЛНО-ВЪЛНОВ ДУАЛИЗЪМ е универсално свойство на природата, което се състои в това, че в поведението на микрообектите се проявяват както корпускулни, така и вълнови характеристики.

.ФАКТОР НА УМНОЖЕНИЕ НА НЕУТРОНИТЕ е характеристика на верижния процес на разпад на радиоактивни ядра, равен на съотношението на броя на неутроните във всяко поколение на верижната реакция към броя на неутроните, които са ги генерирали в предишното поколение.

.ЧЕРВЕНАТА ГРАНИЦА НА ФОТОЕФЕКТА е минималната честота на светлината ν0 или максимална дължина на вълната λ0, при които фотоелектричният ефект все още е възможен.

.Силиконът е полупроводник, основният материал на съвременната полупроводникова индустрия.

.CRYSTAL е идеализиран модел на твърдо тяло с транслационна симетрия.

.КРИТИЧНАТА МАСА е минималната маса на ядреното гориво, при която е възможна верижна реакция на ядрено делене.

.ЛАЗЕР (оптичен квантов генератор) е източник на светлина, работещ на принципа на стимулирано излъчване.

.LINE SPECTRA са оптични спектри, състоящи се от отделни спектрални линии. Линейните спектри са характерни за излъчването на нагрети вещества, които са в газообразно атомно (но не молекулярно) състояние.

.ЛУМИНЕСЦЕНЦИЯ е превишаване на топлинното електромагнитно излъчване на тяло (студено сияние), причинено или от бомбардиране на вещество с електрони (катодолуминесценция), или от преминаване на електрически ток през вещество (електролуминесценция), или от действие на някакъв вид на радиация (фотолуминесценция).

.ФОСХОРИТЕ са твърди и течни вещества, способни да излъчват светлина под действието на електронни потоци (катодолуминофори), ултравиолетово лъчение (фотолуминофори) и др.

.МАСОВО ЧИСЛО е броят на нуклоните (протони и неутрони) в атомно ядро. Масовото число е равно на относителното, закръглено до цяло число атомна масаелемент. Има закон за запазване на масовото число, което е специален случай на закона за запазване на барионния заряд.

.НЕУТРИНО е лека (вероятно безмасова) електрически неутрална частица, която участва само в слаби и гравитационни взаимодействия. Отличително свойство на неутрино е тяхната огромна проникваща сила. Смята се, че тези частици запълват цялото външно пространство със средна плътност от около 300 неутрино на 1 cm3.

.НЕУТРОНът е електрически неутрална частица с маса 1839 пъти по-голяма от тази на електрона. Свободният неутрон е нестабилна частица, която се разпада на протон и електрон. Неутронът е един от нуклоните (заедно с протона) и е част от атомното ядро.

.НЕПРЕРЫВЕН СПЕКТЪР (непрекъснат спектър) е спектър, съдържащ непрекъсната последователност от всички честоти (или дължини на вълните) на електромагнитното излъчване, плавно преминаващи една в друга.

.НУКЛЕОСИНТЕЗАТА е последователност от ядрени реакции, водещи до образуването на все по-тежки атомни ядра от други, по-леки.

.НУКЛЕОНИ е общото име за протоните и неутроните – частиците, от които са изградени атомните ядра.

.ОПТИЧНИ ПРЕХОДИ - преходи на електрон в твърдо тяло между състояния с различни енергии с излъчване или поглъщане на светлина.

.ОСНОВНО СЪСТОЯНИЕ е състоянието на атом, молекула или някаква друга квантова система с възможно най-малка стойност на вътрешната енергия. За разлика от възбудените състояния, основното състояние е стабилно.

.ОСНОВНИ НОСИТЕЛИ - типът носители на заряд, преобладаващи в полупроводника.

.ПОЛУЖИВТ е периодът от време, през който първоначалният брой радиоактивни ядра се намалява средно наполовина. За различни елементи той може да приема стойности от милиарди години до части от секундата.

.ПОЗИТРОН - елементарна частица с положителен заряд, равен на заряда на електрон, с маса равна на масата на електрона. Това е античастицата по отношение на електрона.

.ИВЕТНИ СПЕКТРИ – Това са оптични спектри на молекули и кристали, състоящи се от широки спектрални ленти, чието положение е различно за различните вещества.

.Постулатите на Бор са основните принципи на „старата” квантова теория – теорията на атома, разработена през 1913 г. от датския физик Бор.

.ПРОТОН е положително заредена елементарна частица с маса, надвишаваща масата на електрона с 1836 пъти; ядрото на водороден атом. Протонът (заедно с неутрона) е един от нуклоните и е част от атомните ядра на всички химични елементи.

.Работната функция е минималната работа, която трябва да се извърши, за да се отстрани електрон от твърдо или течност във вакуум. Работната функция се определя от вида на веществото и състоянието на неговата повърхност.

.РАДИОАКТИВНОСТ е способността на някои атомни ядра да се трансформират спонтанно в други ядра, като същевременно излъчват различни частици: Всяко спонтанен радиоактивен разпад е екзотермичен, тоест възниква с отделяне на топлина.

.СИЛНОТО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ е едно от четирите фундаментални взаимодействия на елементарните частици, чието конкретно проявление са ядрените сили.

.СЛАБОТО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ е едно от четирите фундаментални взаимодействия на елементарните частици, особено проявление на което е бета-разпадът на атомните ядра.

.ОТНОШЕНИЕТО НЕСИГУРЕНОСТ е фундаментална връзка на квантовата механика, според която произведението на несигурностите („неточности“) в координатата и съответната проекция на импулса на частицата, с каквато и да е точност на тяхното едновременно измерване, не може да бъде по-малко от стойност, равна на до половината от константата на Планк.

.РАДИАЦИОНЕН СПЕКТЪР е набор от честоти или дължини на вълните, съдържащи се в излъчването на дадено вещество.

.СПЕКТЪРЪТ НА АБСОРБЦИЯ е набор от честоти (или дължини на вълните) на електромагнитното лъчение, абсорбирано от дадено вещество.

.СПЕКТРАЛЕН АНАЛИЗ е метод за определяне на химичния състав на вещество от неговия спектър.

.SPIN е присъщият ъглов импулс на елементарна частица. Той има квантова природа и (за разлика от ъгловия импулс на обикновените тела) не е свързан с движението на частица като цяло.

.ТЕРМИЧНО ИЗЛЪЧЕНИЕ е електромагнитно лъчение, което възниква поради вътрешната енергия на веществото, което го излъчва.

.ТЕРМОЯДРЕНИ РЕАКЦИИ са ядрени реакции между леки атомни ядра, протичащи при много високи температури (~108 K и повече).

.TRACK е следа, оставена от заредена частица в детектор.

.ТРИТИЙ е свръхтежък радиоактивен изотоп на водорода с масово число 3. Средното съдържание на тритий в естествени води- 1 атом на 1018 водородни атома.

.УРАВНЕНИЕТО НА АЙНЩАЙН за фотоелектричния ефект е уравнение, което изразява връзката между енергията на фотон, участващ във фотоелектричния ефект, максималната кинетична енергия на електрон, излъчен от вещество, и характеристиката на метала, върху който се наблюдава фотоелектрическият ефект - работната функция за метала.

.ФОТОН е елементарна частица, която е квант на електромагнитно излъчване (в тесен смисъл - светлина).

.ФОТОЕФЕКТ (външен фотоелектричен ефект) е излъчване на електрони от телата под въздействието на светлината.

.ХИМИЧНИ ДЕЙСТВИЯ НА СВЕТЛИНАТА – това са действията на светлината, в резултат на които настъпват химични трансформации в веществата, които поглъщат светлина – фотохимични реакции.

.ВЕРИЖНАТА РЕАКЦИЯ е самоподдържаща се реакция на делене на тежки ядра, при която неутроните се възпроизвеждат непрекъснато, разцепвайки все повече и повече нови ядра.

.ЧЕРНА ДУПКА е област от пространството, в която има толкова силно гравитационно поле, че дори светлината не може да напусне тази област и да отиде до безкрайност.

.ЕЛЕМЕНТАРНИ ЧАСТИЦИ е общоприето име за голяма група микрообекти, които не са атоми или атомни ядра (с изключение на протона – ядрото на водородния атом).

.Енергията на свързване на атомното ядро ​​е минималната енергия, която е необходима за пълното разделяне на ядрото на отделни нуклони.

.ЕФЕКТЪТ НА КОМПТОН е намаляване на честотата на електромагнитното излъчване, когато то се разсейва от свободни електрони.

.ЯДРЕН (ПЛАНЕТАРЕН) МОДЕЛ НА АТОМА – модел на структурата на атома, предложен от английския физик Ръдърфорд, според който атомът е празен като Слънчевата система.

.ЯДРЕНИ РЕАКЦИИ са трансформации на атомни ядра в резултат на взаимодействие помежду си или с някакви елементарни частици.

.ЯДРЕНИ СИЛИ е мярка за взаимодействието на нуклони в атомно ядро. Именно тези сили задържат подобно заредени протони в ядрото, предотвратявайки тяхното разсейване под действието на електрически отблъскващи сили.

.ЯДРЕНИ ФОТОЕМУЛСИИ са фотографски емулсии, използвани за регистриране на следи от заредени частици. При изучаване на високоенергийни частици, тези фотографски емулсии са подредени в купчини от няколкостотин слоя.

.ЯДРЕН РЕАКТОР е устройство, в което се извършва контролирана верижна реакция на ядрено делене. Основната част на ядрения реактор е активната зона, в която протича верижна реакция и се отделя ядрена енергия.

100.ЯДРО (атомно) е положително заредената централна част на атома, в която е концентрирана 99,96% от масата му. Радиусът на ядрото е ~10-15 m, което е приблизително сто хиляди пъти по-малко от радиуса на целия атом, определен от размера на неговата електронна обвивка.

Личности

1.АБДУС САЛАМ. Принос към единната теория на слабите и електромагнитните взаимодействия между елементарните частици, включително предсказването на слаби неутрални токове.

2.ИВОР ГИВЪР. Експериментални открития на тунелни явления съответно в полупроводниците и свръхпроводниците.

.АЛЕКСАНДЪР ГРИГОРИЕВИЧ СТОЛЕТОВ (1839-1896). Александър Григориевич Столетов е роден на 10 август 1839 г. в семейството на беден Владимирски търговец. Баща му Григорий Михайлович притежаваше малък магазин за хранителни стоки и работилница за обличане на кожа.

.Алберт Айнщайн (1879-1955). Името му често се чува на най-разпространения народен език. „Тук не мирише на Айнщайн“; "Уау Айнщайн"; „Да, определено не е Айнщайн! В епохата си, когато науката доминираше както никога досега, той стои обособен, като символ на интелектуална сила. Понякога дори сякаш изниква мисълта: „човечеството е разделено на две части – Алберт Айнщайн и останалия свят.

.АЛФРЕД КАСЛЪР. Откриване и развитие на оптични методи за изследване на резонансите на Херц в атомите.

.АМЕДЕО АВОГАДРО (1776-1856). Авогадро влезе в историята на физиката като автор на един от най-важните закони на молекулярната физика. Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Куарегна е ди Черето е роден на 9 август 1776 г. в Торино, столицата на италианската провинция Пиемонт, в семейството на Филип Авогадро, служител на съдебния отдел. Амедео беше третото от осем деца.

.АНДРЕ МАРИ АМПЕР (1775-1836). Френският учен Ампер е известен в историята на науката главно като основател на електродинамиката. Междувременно той беше универсален учен, с заслуги в областта на математиката, химията, биологията и дори в лингвистиката и философията. Той беше брилянтен ум, поразяващ с енциклопедичните си познания всички хора, които го познаваха отблизо.