Закономірності розвитку фізики

Уральська державна сільськогосподарська академія

Кафедра фізики

Реферат на тему:

«Закономірності розвитку фізики»

                                      Виконала студентка

Економічного факультету

3 гр., 5 п / гр.

Бірічевская С.А.

Перевірила доцент

Волкова О.В.

Єкатеринбург, 2001год.
Зміст.

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3

Основні закономірності розвитку фізики ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4

Розвиток фізики у Стародавній Греції ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4

Основні уявлення Арістотелевої механіки ... ... ... ... ... ... ... 4
Теоретична механіка ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Розвиток фізики у середньовіччі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .5
Середньовічна арабська культура ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .. 5
Фізичні ідеї середньовіччя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... 6
Наукова революція XVII ст.: Виникнення класичної механіки ... 7
Галілей: розробка понять і принципів «земний динаміки» ... ... ... 7
Ньютонівська революція ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... .7
Корпускулярна теорія світла ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .7
Вивчення магнітних і електричних явищ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
Фізика XII-першої половини XIII ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
Становлення основних галузей класичної фізики ... ... ... ... ... ... ... 8
Фізика першої половини XIX ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .... 9
Фізика першої половини XIX ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .9
Теорія електромагнітного поля ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .. 9
Великі відкриття ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
Наукова революція у фізиці початку XX ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 10
Створення спеціальної теорії відносності ... ... ... ... ... ... ... ... .10
Створення загальної теорії відносності (ЗТВ) ... ... ... ... ... ... ... ... 10
Виникнення і розвиток квантової фізики ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
Світ елементарних частинок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 11
Гравітація ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .11
Електромагнетизм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 11

Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... 11

Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 12

Введення.

Фізика-головна з природничих наук, оскільки в буквальному перекладі з грецького слово «фюзіс» означає «природа». Стало бути, фізика-наука про природу. Фізика завжди вважалася еталоном наукового знання. В якому сенсі? Не в тому, що вона дає найбільш важливе і справжнє знання, а в тому, що відкриває істини справедливі для всього Всесвіту, про співвідношення декількох основних змінних. Її універсальність обернено пропорційна кількості змінних, які вона вводить в свої формули.
Можна заперечувати закони філософії, релігію, містичні чудеса, і це визнається нормальним. Але з підозрою дивляться на людину, яка заперечує закони науки, скажімо, закон всесвітнього тяжіння. У цьому сенсі можна сказати, що закони фізики лежать в основі наукового осягнення дійсності.

Основні закономірності розвитку фізики.

Розвиток фізики у Стародавній Греції.
Основні уявлення Арістотелевої механіки.

Історична заслуга Аристотеля перед природознавством полягає в тому, що він став засновником системи знань про природу-фізики. Центр поняття арістотелівської фізики-поняття руху. Аристотель розробив першу історичну форму навчання про рух-механіку. Усі механічні рухи він розбиває на дві великі групи: рух небесних тіл у надлунного світі; рух тіл у підмісячному, земному світі. Природний рух-це рух тіла до свого місця, наприклад, важкого тіла вниз, а легені нагору. Всі інші рухи на Землі-насильницькі і вимагають застосування сили.

Механіка Аристотеля містила в собі глибоке протиріччя-адже є чимало видів руху, які здійснюються без видимого прикладання сили. Що викликає ці рухи? Пошуки відповіді на це питання розтягнулися на століття.
Теоретична механіка.
З трьох складових частин механіки (статика, кінематика, динаміка) в давньогрецький період найбільш докладно була розроблена статика (і гідростатика). Основну роль у виникненні статики і гідростатики зіграв Архімед. Йому належить встановлення поняття центра ваги тіл. Він теоретично довів закон простого важеля (на основі ряду постулатів). У гідростатики Архімед відкрив закон, що носить його ім'я, і ​​теоретично довів його.
Для пояснення тиску, при якому на тіло не діє ніяка видима сила, а воно продовжує рухатися, у IV ст. виникла «теорія імпетуса». Її родоначальник, грецький філософ і вчений Філопон вважав, що «рухається тілу рушійне тіло повідомляє якусь рушійну силу», яка і продовжує якийсь час рухати це тіло, поки вся не витратиться. Ця ідея пізніше, в XII-XVI ст. зіграла важливу роль у становленні механіки.
Поряд з теоретичною механікою отримала розвиток і прикладна механіка-створення різного роду механізмів і машин.
У III в. до н. е.. виникла така специфічна галузь механіки, як пневматика (використання тиску повітря для створення різного роду механічних пристроїв). Засновником цієї галузі вважають Ктесібія, який жив і працював в Александрії. Він був винахідником двоциліндрового водяного насоса, забезпеченого всмоктується і наповнювальних клапанами; водяного органу, управління якого здійснювалося за допомогою стиснутого повітря; водяних годин; військових метальних машин, які використовували силу стисненого повітря.
Розвиток фізики у середньовіччі.
Середньовічна арабська культура.
В арабській культурі в середні століття з розділів механіки найбільший розвиток отримала статика, чому сприяли умови економічного життя середньовічного Сходу. Інтенсивна торгівля визначила розвиток вчення про зважування та теоретичної основи зважування-науки про рівновагу, створення численних конструкцій різних видів ваг. Арабські вчені широко використовували поняття питомої ваги.
Динаміка розвивалася на основі коментування та осмислення творів Арістотеля. Середньовічними вченими обговорювалися проблема існування порожнечі і можливості руху в порожнечі, характер руху в чинять опір середовищі, механізм передачі руху, вільне падіння тіл, рух тіл, кинутих під кутом до горизонту.
Розвиток кінематики було пов'язано з потребами астрономії в суворих методах для опису руху небесних тіл. У цьому напрямі й розвивається апарат кінематики-геометричного моделювання руху небесних тіл на основі «Альмагеста» К. Птолемея. Крім того, в ряді робіт вивчалася кінематика «земних» рухів.
Фізичні ідеї середньовіччя.
У період пізнього середньовіччя (XIV-XV ст.) Поступово здійснюється перегляд основних уявлень античної природничо-наукової картини світу і складаються передумови для створення нового природознавства, нової фізики.
Якісні зрушення відбуваються як у кінематиці, так і в динаміці. У кінематиці середньовічні схоласти вводять поняття «середня швидкість», «миттєва швидкість», «рівноприскореному русі» (вони його називали уніформно-діфформное). Миттєву швидкість в даний момент вони визначають як швидкість, з якою стало б рухатися тіло, якби з цього моменту часу його рух став рівномірним. Крім того, поступово визріває поняття прискорення.
В епоху пізнього середньовіччя значний розвиток отримала динамічна «теорія імпетуса», яка була мостом, який з'єднував динаміку Аристотеля з динамікою Галілея. Французький філософ-схоласт Жан Буридан (XIVв) пояснював падіння тіл з точки зору теорії імпетуса. Він вважав, що при падінні тіл, тяжкість запам'ятовує в падаючому тілі імпетус, тому і швидкість його весь час падіння зростає. Величина імпетуса визначається і швидкістю, повідомленої тілу, і «якістю матерії цього тіла». Імпетус витрачається в процесі руху на подолання тертя; коли імпетус розтрачується, тіло зупиняється. Ці висновки стали передумовами для переходу від поняття імпетуса до поняття інерції.
Крім того, теорія імпетуса сприяла розвитку і уточнення поняття сили.

Наукова революція XVII ст: виникнення класичної механіки.
Галілей: розробка понять і принципів «земний динаміки».
У формуванні класичної механіки і затвердження нового світогляду велика заслуга Г. Галілея. Ще будучи студентом він відкриває закон ізотропності коливань маятника, який відразу ж знайшов застосування в медицині, астрономії, географії, прикладної механіки. Після винаходу зорової труби (1608) Галілей удосконалив її і перетворив на телескоп з 30-кратним наближенням.
Історична заслуга Галілея перед фізикою полягає в наступному:
- Він розмежував поняття рівномірного і нерівномірного, прискореного руху;
- Сформулював поняття прискорення (швидкість зміна швидкості);
- Вивів формулу, що пов'язує прискорення, шлях і час: S = 1/2at ^2;
- Сформулював принцип інерції;
- Виробила поняття інерціальної системи;
- Сформулював принцип відносності руху;
- Відкрив закон незалежності дії сил (принцип суперпозиції).
Ньютонівська революція
У XVII ст. Ісаак Ньютон завершив будівництво фундаменту нової класичної фізики.
Серед відкриттів Ньютона: закони динаміки, закон всесвітнього тяжіння (1666), винахід телескопа-рефлектора, відкриття спектрального складу білого світла і т.д.
Корпускулярна теорія світла.
Оптика-найважливіша частина фізики, більш «молода», ніж механіка. Початок наукової оптики пов'язано з відкриттям законів відображення і заломлення світла на початку XVII ст. Корпускулярна теорія добре пояснювала аберацію і дисперсію світла, але погано пояснювала інтерференцію, дифракцію і поляризацію світла.
Вивчення магнітних і електричних явищ.
У XVII ст. починається систематичне вивчення магнітних і електричних † явищ. Перші відомості про ці явища були накопичені ще в давнину. Головне практичне застосування магнітних явищ було пов'язане з компасом і стало результатом спостережень направляючої дії земного магнетизму на природні магніти.
Суттєвим кроком вперед у дослідженні магнетизму була книга англійського вченого, лікаря Єлизавети У. Гільберта «Про магніті, магнітних тілах і великого магніті Землі», що вийшла в 1600 р.
У своїй роботі Гільберт приділив увагу дослідженню електричних явищ і показав, що електричні явища слід відрізняти від магнітних. Електричні та магнітні явища, навіть якщо не знати про їх внутрішній єдності, схожі. Після робіт Гільберта протягом усього XVII ст. у вченні про електрику і магнетизм було отримано мало нових результатів.
Фізика XVII-першої половини X Ш ст.
Становлення основних галузей класичної фізики.
На розвиток фізики XVII ст. істотний вплив справила спадщина попереднього, XVII ст. і особливо вчення Ньютона.
Дуже швидкими темпами розвивається механіка. Дослідження законів теплоти-одна з центральних тем фізики XVII ст. Термометрія, калориметрія, плавлення, випаровування, горіння-всі ці питання стають особливо актуальними. Виробляються серйозні дослідження з теплофізики, електрики і магнетизму.
У меншій мірі розвивається оптика. Але й тут отримані окремі важливі результати: зароджується фотометрія, вивчається люмінесценція.
У 1729 р. англієць С. Грей відкрив явище електричної провідності. Француз Ш.Ф. Дюфе відкрив існування негативного і позитивного електрики і виявив, що «однорідні електрики відштовхуються, а різнорідні притягуються».
У другій половині XVIIIст. Вчення про електрику і магнетизм розвивається більш швидкими темпами. Серед багатьох яскравих відкриттів цього часу-винахід А. Вольта джерела постійного струму («Вольтів стовп»). У цей же час намічаються дві основні концепції в розумінні електричних і магнітних явищ-дальнодії блізкодействія.
Фізика першої половини XIX ст.
Перша половина XIXв.-час бурхливого розвитку техніки. Було винайдено парову машину; відкрита перша залізниця.
Починається використання електрики для зв'язку. У 1839 р. француз Л. Дагер отримав перший фотографічний знімок.
У першій половині XIX ст. швидко розвиваються всі розділи фізики, але особливо оптика, а також вчення про електрику і магнетизм, виникає новий швидко розвивається розділ-вчення про електромагнетизм. У цей період складаються основи хвильової оптики, теорії дифракції, інтерференції і поляризації.
У 40-х рр.. XIX ст. весь хід розвитку фізичних наук по шляху вивчення зв'язків між різними фізичними явищами, взаємних перетворень різних форм енергії завершується встановленням закону збереження і перетворення енергії.
Фізика другої половини XIX ст.
Друга половина XIX ст. характеризується високими темпами розвитку всіх сформованих раніше і виникненням нових розділів фізики. Особливо швидко розвивається теорія теплоти і електродинаміка.
Теорія електромагнітного поля.
До середини XIX ст. в тих галузях фізики, де вивчалися магнітні та електричні явища, був накопичений багатий емпіричний матеріал, сформульовано цілий ряд важливих закономірностей: закон Кулона, закон Ампера, закон електромагнітної індукції, закони постійного струму тощо
ДЖ. К. Максвелл створив теорію електромагнітного поля, яка була викладена в роботі «Динамічна теорія електромагнітного поля», опублікованій в 1864 р.
Великі відкриття.
Кінець XIX ст. в історії фізики відзначено рядом принципових відкриттів, які привели до наукової революції на рубежі XIX-XX ст.: відкриття рентгенівських променів (В. Рентген, 1895), відкриття електрона і встановлення залежності його маси від швидкості, відкриття радіоактивності (А. Беккерель, 1896 ), фотоефекту і його законів і ін
Наукова революція у фізиці початку XX ст.
Створення спеціальної теорії відносності.
На початку XX ст. на зміну класичній механіці прийшла нова фундаментальна теорія-спеціальна теорія відносності (СТО).
Створена зусиллями ряду вчених, перш за все А. Ейнштейном, вона дозволила несуперечливо пояснити багато фізичних явищ, які не вкладалися в рамки класичних уявлень. У першу чергу це стосувалося закономірностей електромагнітних явищ в рухомих тілах.
У вересні 1905 р. в німецькому журналі «Annalen der Physik» з'явилася робота А. Ейнштейна "До електродинаміки рухомих тіл». Ейнштейн сформулював основні положення СТО.
Створення загальної теорії відносності (ЗТВ).
Побудова ОТО А. Ейнштейн завершив у 1916 р. При цьому він використовував поняття і математичний апарат неевклідових геометрій. З точки зору СТО простір не має постійної (нульовий) кривизною. Кривизна його змінюється від точки до точки і визначається полем тяжіння.
Виникнення і розвиток квантової фізики.
Витоки квантової фізики можна знайти в дослідженнях процесів випромінювання тел. Формулювання гіпотези квантів енергії була початком нової ери в розвитку теоретичної фізики. У 1905 р. Ейнштейн ввів поняття кванта світла.
Світ елементарних частинок.
Гравітація.
Створена в XVII ст. ньютонівська теорія гравітації (закон всесвітнього тяжіння) дозволила вперше усвідомити справжню роль гравітації як сили природи.
Гравітація має ряд особливостей:
- Мала інтенсивність
- Універсальність
- Дальнодійність
Електромагнетизм.
Існування електрона (одиниці електричного заряду) було твердо встановлено в 90-і рр.. XIX ст. Але не всі матеріальні частинки є носіями електричного заряду. Електрично нейтральні, наприклад, фотон і нейтрино. У цьому електрику відрізняється від гравітації.

Висновок.
Фізика-продукт цивілізації і умова її розвитку. За допомогою науки людина розвиває матеріальне виробництво, удосконалює суспільні відносини, виховує і навчає нові покоління людей, лікує своє тіло. Прогрес фізики та техніки значно змінює спосіб життя і добробут людини, удосконалює умови побуту людей. Завдяки знанню законів природи людина може змінити і пристосувати природні речі і процеси так, щоб вони задовольняли його потребам.

Список використаної літератури.

1. Т. Я. Дубніщева «Концепції сучасного природознавства», Підручник, Новосибірськ-1997
2. Л. С. Мотильова, В. А. Скоробогатов, О. М. Сударіков «Концепції сучасного природознавства», Підручник для вузів, «Видавництво Союз», Санкт-Петербург-2000
3. А. А. Горєлов «Концепції сучасного природознавства», курс лекцій, Видавництво «Центр», Москва-2001
4. В. М. Найдиш «Концепції сучасного природознавства», навчальний посібник, Москва-1999.