§ 5. Історичний характер фізичного знання

ІСТОРИЧНІ ЕТАПИ СТАНОВЛЕННЯ ФІЗИКИ. Термін «фізика» введений давньогрецьким ученим Аристотелем (384-322 до н. е.). Твори Аристотеля можна назвати великою енциклопедією стародавньої науки. Учення Аристотеля панувало майже 2 тисячі років! Але «Фізика» Аристотеля зовсім не схожа на сучасні підручники з фізики. У ній ви не знайдете жодного опису досліду чи приладу, жодного малюнка чи креслення, жодної формули. У ній — філософські міркування про предмет, про місце, про час, про рух взагалі. Багато міркувань Аристотеля виявилися хибними, але, не зважаючи на всі помилки, ми цінуємо його як глибокого мислителя, одного із засновників науки про природу.

Не можна не назвати ще одного грецького мислителя й інженера — Архімеда. Він увійшов в історію науки як автор закону гідростатики, названого його ім’ям, як винахідник важеля. Про цього вченого збереглося чимало легенд.

Другий етап розвитку фізики відкривають праці Галілео Галілея (1564-1642) — великого італійського фізика й астронома, який уперше застосував експериментальний метод у науці.

Галілео Галілей

Існує думка, що великі відкриття, формулювання нових законів — це результат роботи учених — людей поважного віку. Насправді, як свідчить історія науки, все інакше: відкриття часто роблять зовсім молоді люди. Так, Галілео Галілей своє перше відкриття зробив у 19 років, а вже в 25 років — став професором Пізанського університету. Він сформулював важливі закони руху — закон інерції, закони вільного падіння, принцип відносності та багато інших. Виготовив перший маятниковий годинник, зорову трубу (телескоп).

Через рік після смерті Галілея народився Ісаак Ньютон (1643-1727) — видатний англійський фізик, астроном, математик. Його називають засновником класичної механіки, або, як кажуть, механіки Ньютона. Він сформулював основні закони механічного руху, відкрив закон всесвітнього тяжіння, пояснив особливості руху Місяця, розглянув теорію припливів і відпливів, зробив значний внесок у вивчення оптичних явищ.

Ісаак Ньютон

Розвиток основних напрямів класичної фізики припадає на XVIII—XIX ст.: це дослідження будови речовини (Михайло Ломоносов, Рудольф Клаузіус), дослідження властивостей газів та пари (Дмитро Менделєєв, Людвіг Больцман), винахід теплових (парових) машин та двигунів (Джеймс Уатт, Саді Карно), вивчення електричних явищ (Джозеф-Джон Томсон, Шарль Кулон, Олександро Вольта, Андрі Марі Ампер, Георг Ом, Джеймс Прескот Джоуль). Особливий внесок у розвиток фізики зробили дослідники електромагнітного поля (Майкл Фарадей, Джеймс Максвелл).

Джеймс Джоуль

Джеймс Максвелл

Майкл Фарадей

Становлення сучасної фізики припадає на кінець XIX ст. та початок XX ст.

Так, Альберт Ейнштейн у 1905 р. створив теорію відносності, яка докорінно змінила погляди на перебіг подій і фізичних явищ у просторі і часі. Як стверджував сам учений, він продовжив учення Г. Галілея та І. Ньютона про рух і дав нове тлумачення уявлень про простір і час.

Інший важливий напрям цього періоду характеризується великими відкриттями в будові атома та атомного ядра. Дослідження Ернеста Резерфорда, Альберта Ейнштейна, Олександра Столетова, Макса Планка, Нільса Бора та інших сприяли становленню квантової фізики.

Це, звичайно, дуже короткий перелік тих, кого можна назвати творцями фізичної науки. Вивчаючи фізику, ми обов’язково будемо згадувати, кому завдячуємо тим чи іншим відкриттям, хто досліджував певне явище і встановив його закономірності.

ВНЕСОК УКРАЇНСЬКИХ УЧЕНИХ У РОЗВИТОК НАУКИ. Українська земля багата на талановитих учених. Вихідці з України працювали як на її теренах, так і за кордоном. Світовій науці добре відоме ім’я Івана Пулюя (1845-1918), який народився і закінчив гімназію на Тернопільщині, згодом працював у Празі, був деканом першого в Європі електротехнічного факультету. Він уперше спостерігав Х-промені.

Микола Дмитрович Пільчиков (1857-1908) — засновник досліджень аномалій земного магнетизму. Провів фундаментальні дослідження електричних явищ в атмосфері та властивостей світла, створив велику кількість оригінальних приладів і пристроїв. Він перший у світі поставив експерименти з радіокерування на відстані, на власні кошти збудував першу радіостанцію в Україні.

М. Д. Пільчиков

Іван Васильович Обреїмов (1894-1981) — засновник і перший директор (1929—1932) Українського фізико-технічного інституту (тепер — Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут»). Основні його роботи — у галузі кристалофізики, оптики органічних кристалів, оптотехніки. Розробив метод вирощування монокристалів із розплаву.

І. В. Обреїмов

Абрам Федорович Йоффе (1880-1960) — у 1911 р. експериментальним шляхом визначив заряд електрона (водночас із Р. Міллікеном). Найбільша його заслуга — створення школи фізиків, вихідці якої стали видатними вченими (О. Александров, Л. Арцимович, П. Капіца, І. Кікоїн, І. Курчатов, М. Семенов, Я. Френкель). Серед них є лауреати Нобелівської премії в галузі фізики та хімії.

Євген Оскарович Патон (1870-1953) у 1934 р. заснував у Києві перший у світі Інститут електрозварювання, який носить його ім’я. Цей науковий заклад і сьогодні є провідним у світі.

Його син Борис Євгенович Патон — визначний учений у галузі матеріалознавства й електрозварювання, протягом багатьох років очолює Національну академію наук України.

Кирило Дмитрович Синельников (1901-1966) — один з основоположників сучасної ядерної прискорювальної техніки. У 1932 р. (разом з А. К. Вальтером, О. І. Лейпунським, Г. Д. Латишевим) здійснив першу в нашій країні штучну ядерну реакцію, яка привела до розщеплення ядер Літію.

К. Д. Синельников

Лев Давидович Ландау (1908-1968), переїхавши на Україну, протягом 1932-1937 рр. очолював теоретичний відділ Українського фізико-технічного інституту. Під час перебування вченого в Харкові це місто стає одним зі світових центрів фізики. Лев Ландау зробив відкриття майже в усіх галузях фізики, нагороджений Нобелівською премією.

Олександр Теодорович Смакула (1900-1983) — винайшов спосіб «просвітлення» оптики, який дотепер застосовують у всьому світі. Вам, можливо, також доводилось бачити, як об’єктив фотоапарата відсвічує зеленувато-блакитним кольором.

О. Т. Смакула

Віктор Григорович Бар’яхтар (народ. 1930) — український учений у галузі теоретичної фізики магнітних явищ, фізики твердого тіла, доктор фізико-математичних наук, академік НАН України, заслужений діяч науки і техніки УРСР. Герой України. З 1995 р. — засновник та перший директор Інституту магнетизму НАН України.

В. Г. Бар’яхтар

А скількох авіаконструкторів, розробників космічної техніки виростила українська земля!

Ігор Іванович Сікорський (1889-1972) — авіаконструктор, сконструював перший у світі вертоліт.

І. І. Сікорський

Юрій Васильович Кондратюк (1897-1942) — запропонував вивести спочатку космічний корабель на орбіту навколо Місяця, а потім запустити з корабля злітно-посадковий апарат, на якому людина висадиться на Місяці та повернеться на космічний корабель. Використання цієї ідеї надало йому світової слави, його ім’ям названо один із кратерів на Місяці.

Ю. В. Кондратюк

Микола Іванович Кибальчич (1853-1881) — автор проекту оригінального літального апарата, що був побудований за принципом ракети і приводився в рух за допомогою реактивного двигуна.

М. I. Кибальчич

Володимир Миколайович Челомей (1914-1984) — учений у галузі механіки, конструктор ракетно-космічної техніки, супутників «Протон».

В. M. Челомей

Сергій Павлович Корольов (1907-1966) — український радянський учений у галузі ракетобудування та космонавтики, конструктор. Під його керівництвом створено пілотовані космічні кораблі, на яких уперше в історії здійснено космічний політ людини та її вихід у міжпланетний простір.

С. П. Корольов

ФІЗИКА В ПОБУТІ, ТЕХНІЦІ, ВИРОБНИЦТВІ. Як відомо, закони природи не залежать від волі чи бажань людини. Як би ми не хотіли, щоб, наприклад, швидше настала весна і було багато сонячних і теплих днів, весна настане у строгій відповідності з положенням Землі відносно Сонця, а погода буде такою, яку створять атмосферні умови. Однак незалежність законів природи від бажань людей не означає, що розвиток людського суспільства не залежить від законів природи. Саме знання законів природи, властивостей природних тіл є основою для розвитку людського суспільства.

Великою заслугою людини є те, що вона здатна використовувати знання про природні властивості тіл. І світ, що оточує людину, заповнений рукотворними, створеними людиною, об’єктами.

Фізика вплинула на розвиток цивілізації та хід світової історії більше, ніж будь-яка інша наука.

На основі фізичних досліджень створено пристрої та машини, що полегшують життя людини як у побуті, так й у виробничій сфері: телефон, комп’ютер, телевізор, автомобіль, установки автоматичного керування, системи зв’язку, техніка і технології. Цей перелік можна продовжувати і продовжувати. Усе, що вдалося створити людині, — заслуга фізики.

Сучасна фізика, крім наукового, має важливе соціокультурне значення. Вона стала невід’ємною складовою культури високотехнологічного інформаційного суспільства.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ

Дайте відповідь на запитання

  • 1. Хто автор першої наукової праці, яка заклала основи фізики?
  • 2. Які вчені античного періоду стояли у витоків фізичної науки? Хто заклав основи класичної фізики; сучасної фізики?
  • 3. Які українські вчені-фізики вам відомі? Які їхні заслуги?
  • 4. Наведи приклади побутових і технічних пристроїв, для створення яких потрібні знання з фізики.

Презентація “Цікава фізика”

Фізика – це одна з основних наук про світоустрій, про природу. Навіщо вивчати фізику? Вона складна, в ній багато формул. Зате її вивчення дає поняття про те, як саме влаштований наш світ.

Цікавинки з фізики4123 Ніщо не може горіти ще раз , якщо вже згоріло. Бульбашка кругла, так як повітря всередині неї однаково тисне на всі її частини, поверхня бульбашки рівновіддалена від її центру. Чорний колір притягує тепло, білий відбиває його. Бензин не має певної точки замерзання – він може замерзнути при будь-якій температурі від -118 С до 151 С. При замерзанні бензин не стає повністю твердим , скоріше нагадує гуму або віск .

5 Батіг видає клацання, тому що його кінчик рухається швидше за швидкість звуку. . 867 Яйце буде плавати у воді, в яку додали цукор. Брудний сніг тане швидше, ніж чистий . Вода в рідкій формі має більшу молекулярну щільність, ніж у твердій. Тому лід плаває.

9 Якщо стакан з водою збільшити до розміру Землі, то молекули, з яких вона складається, будуть розміром з великий апельсин.10 Швидкість світла залежить від матеріалу , в якому він поширюється. Вченим вдалося сповільнити рух фотонів до 17 метрів в секунду , пропускаючи їх через злиток рубідію , охолоджений до температури , дуже близькій до абсолютного нуля (-273 за Цельсієм)

Біологія. Екологія. Географія. Хімія. Астрономія. Фізика

Протягом усієї історії людства основним рушієм його розвитку було пізнання світу і себе в цьому світі. З давніх-давен людина прагнула дослідити навколишній світ, намагаючись пояснити ті явища, які бачила. Так з’являлися боги та ідоли.

З плином часу людство почало не лише споглядати за природою, а й намагалось застосовувати її закони, знаходячи закономірності певних явищ, розкриваючи їх причину. Так з’являлись перші винаходи: різноманітні механізми, пристрої тощо. За допомогою цих засобів людина змогла полегшити свою працю, вдосконалити свою майстерність. Використовуючи знання про природу деякі цивілізації змогли залишити по собі споруди і винаходи, які зробили прорив у розвитку науки та закарбували свій слід в історії людства. Наприклад, давні єгиптяни вперше винайшли прості механізми такі як похила площина, важіль та блок, за допомогою яких піднімали величезні кам’яні блоки на значну висоту. За допомогою них єгипетські будівельники звели свої знамениті піраміди.

Чи не найвідомішим стародавнім винахідником-дослідником був давньогрецький вчений Архімед, який не лише розкрив “секрет” простих механізмів, а й зробив ряд важливих фізичних відкриттів, якими людство успішно користується до сьогодні. Він не лише вперше винайшов гвинт, а й розкрив закономірності відбиття світла від дзеркал та багато іншого. Крім того свої відкриття Архімед відразу застосовував на практиці. Наприклад, стародавній вчений спромігся побудувати гігантське дзеркалоза допомогою якого спалив увесь римський флот, який напав на його рідне місто Сіракузи. Крім того давньогрецькі зодчі, серед яких був і відомий математик Піфагор, широко використовували знання про природу в архітектурі.

Вперше виокремив фізику в науці-філософії давньогрецький філософ Арістотель. Саме він винайшов слово “physis” (“фізика”), що в перекладі означає “природа” ще в IV столітті до н. е. Фізику Арістотель мислив як науку, яка є галуззю філософії і об’єднує в собі сукупність знань про природу. Крім того, Арістотель, спостерігаючи за природою сформулював ряд тверджень, які довгий час були панівними і основними у розуміння природи людиною.

Говорячи про фізичні відкриття не можна обминути увагою і епоху Відродження, час коли жили і творили одні з найвизначніших і найвеличніших митців людства, таких як Леонардо да Вінчі, Мікеланджело тощо. Наприклад, Леонардо да Вінчі вперше спроектував перший в світі літальний апарат, розробляв будову підземних споруджень на різній глибині та ін. В цей же час жили і видатні науковці: Копернік, Галілей, Бруно, відкриття яких спонукало інтенсивному розвитку науки. Вони вперше довели, що Земля має форму кулі і рухається навколо Сонця. Свої гіпотези вони будували на спостереженні і експериментальних дослідженнях

Проте, батьком фізики як науки вважається І. Ньютон, який, сформулювавши ряд аксіоматичних припущень, відокремив фізику від філософії сформувавши в окрему експериментальну науку про природу. Подальший розвиток фізики був досить бурхливий і насичений. Досить лише перерахувати імена фізиків-дослідників, які відомі у всьому світі, і відкриття яких зробили прорив у розвитку не лише фізики, а й людства: Ампер, Вольт, Ом, Френель, Джоуль, Паскаль, Ейнштейн, Едісон, Томсон, Лєбєдєв та багато інших. Серед вітчизняних вчених можна назвати наступних: Корольов, Курчатов тощо.

Незважаючи на те, що фізика – одна з найстаріших наук, вона досі активно розвивається. Сучасна наука і епксериментальна техніка дають можливість одержувати інформацію від об’єктів мегасвіту(далеких планет та галактик) на відстанях близько м і проникає в глибини мікросвіту до розмірів елементарних частинок та вивчати властивості матерії в масштабах м. Тепер спостерігають і досліджують об’єкти мегасвіту, час життя яких близько 13 млрд. років, і об’єкти мікросвіту, час життя яких близько сек. Досягнення фізики дають можливість нам краще дізнатись і вивчити світ в якому ми живемо.

Хто вперше ввів термін “фізика”?Піфагор. Арістотель. Нютон. Архімед