Для чого людству потрібна
фізика? Вчені замислюються про це не завжди. Їм просто дуже цікаво розгадувати
загадки природи. Але ж розвиток наук з часом вимагає дедалі значніших коштів. І
вони знаходяться. Чому? Та тому, що наука приносить людству користь.
Фізика ― це не єдина
наука про неживу природу. Природу також вивчають хімія, астрономія, геологія,
географія та безліч інших наук. Але в їх основі лежить те, що вивчає фізика,
яка допомогла людям оволодіти потужною технікою та застерегти навколишнє
середовище. Знання законів фізики дає
змогу пояснити минуле й прогнозувати майбутнє.
Згадаймо імена тих, кому ми завдячуємо своїми знаннями про Всесвіт: Юрій
Кондратюк, Сергій Корольов, Архімед, Галілео Галілей, Ісаак Ньютон, Михайло
Ломоносов, Шарль Кулон, Георг Ом, Александро Вольта, Блез Паскаль, Анре-Марі
Ампер, Майкл Фарадей, Дмитро Менделєєв, Альберт Ейнштейн, Костянтин
Ціолковський, Ернест Резерфорд і багато інших учених, які зробили вагомий
внесок у розвиток цієї науки. Про деяких вчених-фізиків ми розповімо сьогодні.
Першим систематизацію
природних знань розпочав Аристотель.
Він і назвав науку фізика (від грецького «фюзіс» ― «природа»). Проте
Аристотелева фізика спиралась на просте сприйняття світу і не перевірялася
експериментально, а тому містила в собі багато помилок. Так, Аристотель
стверджував, що Земля є центром Всесвіту, а всі планети рухаються навколо неї.
Пізніше давньогрецький учений Архімед дослідив виштовхувальну силу,
яка діє на тіло, занурене в рідину. Про це відкриття існує легенда, згідно з
якою, Архімед зумів визначити, чи зроблена корона сіракузького царя Гієрона II з чистого золота або ж ювелір підмішав значну
кількість срібла. Питома вага золота на той час вже
була відомою, але складність полягала в тому, щоб точно визначити об'єм корони, адже вона мала неправильну форму. Архімед
довгий час розмірковував над цим завданням. Зрештою, коли він приймав ванну,
йому в голову прийшла блискуча ідея: занурюючи корону у воду, можна визначити її об'єм,
вимірявши об'єм витісненої нею води. Згідно з легендо, Архімед вискочив голий
на вулицю з криком «Еврика!», що означало буквально
«Знайшов!». Так науковець відкрив основний закон гідростатики, нині відомий як закон Архімеда.
Архімед сконструював підйомний
гвинт, за допомогою якого піднімали воду з річки для поливу полів. Архімедова
фізика була вже більш експериментальною і дала поштовх для подальшого розвитку
науки.
Дані
про життя Клавдія Птолемея мізерні.
Жив у римській провінції Єгипту і працював в Александрії. Створив геоцентричну
систему світу, розробив математичну теорію руху планет навколо нерухомої Землі,
яка дозволяла обчислювати їхнє положення на небі. Система Птолемея викладена в
його головній праці «Альмагест» — енциклопедії астрономічних знань
давнини. Система Всесвіту за Птолемеєм є складною, але неправильною теорією
руху планет і Сонця довкола нерухомої Землі пояснив загадкові явища у видимому
русі планет на небосхилі, припустивши, що планети і Сонце обертаються не тільки
довкола Землі , а і одночасно довкола інших центрів по петлеподібній
кривій — гіпоциклоїді.
Ця
теорія панувала 1500 років, поки не була спростована Коперником. У 1543
польський астроном Миколай Копернік
запропонував альтернативну, геліоцентричну систему. Створення геліоцентричної
системи світу стало революційним переворотом у науці. Він поклав початок
звільненню природознавства від релігії. Вчення Коперника науково спростовувало міф
про Землю як центр Всесвіту, утверджувало що в центрі знаходиться Сонце.
Джорда́но
Бру́но (справжнє ім'я:
Філіппо) — італійський філософ епохи Відродження, поет. Був католицьким священиком. У астрономії підтримував погляди стверджував, що фізичний Всесвіт нескінченний
і включає нескінченне число світів, у кожному з яких є сонце і декілька планет.
Таким чином, Земля всього лише невелика зірка серед інших зірок в нескінченному
Всесвіті.
Галіле́о
Галіле́й — видатний
італійський мислитель епохи Відрод-ження, засновник класичної механіки, фізик,
астроном, математик, один із засновників сучасного
експериментально-теоретичного природознавства, поет і літературний критик.
Галілео Галілей був основоположником експериментально-математичного методу
вивчення природи. Він залишив розгорнутий виклад цього методу і сформулював
найважливіші принципи механічного світу. Його дослідження кардинально вплинули
на розвиток наукової думки. Саме від нього бере початок фізика як наука.
Найважливішим вкладом Галілео Галілея в науку була свідома й послідовна заміна
пасивного спостерігання активним експериментом. Результатами цих експериментів
стали зроблені ученим наукові відкриття. Першим серйозним винаходом Галілея
були гідростатичні ваги для швидкого визначення складу металевих сплавів,
визначив питому вагу повітря. Винайшов термоскоп, що є прообразом термометра.
Висунув ідею застосування маятника в годиннику. Галілей у 1609 побудував свій
перший телескоп з трикратним збільшенням, а трохи пізніше — зі збільшенням
у 32 рази, як він сам писав згодом. З їхньою допомогою Галілей здійснив ряд
важливих астрономічних відкриттів — гори і кратери на Місяці, розміри
зірок та їхня колосальна віддаленість, плями на Сонці, 4 супутники Юпітера,
фази Венери, кільця Сатурна, Чумацький Шлях як скупчення окремих зірок та ін.
Галілей налагодив у себе виробництво телескопів. У 1610—1614 роках, змінюючи
відстань між лінзами, він створив також мікроскоп. Завдяки Галілею лінзи й
оптичні прилади стали могутнім знаряддям наукових досліджень.
Йога́ннес
Ке́плер — німецький філософ,
математик, астроном, астролог і оптик. Відкрив закони руху планет, названі на
його честь. Саме Кеплер ввів у фізику термін «інерція» як природжена
властивість тіл чинити опір прикладеній силі. Заразом він, як і Галілей,
формулює в ясному вигляді перший закон механіки. Кеплер впритул підійшов до
відкриття закону тяжіння, хоч і не намагався виразити його математично. Він
писав в книзі «Нова астрономія», що в природі існує «взаємне тілесне прагнення
схожих (споріднених) тіл до єдності або з'єднання». Джерелом цієї сили, на його
думку, є магнетизм у поєднанні з обертанням Сонця і планет навколо своєї осі.
Глибоке проникнення в закони оптики привело Кеплера до схеми телескопічної
підзорної труби (телескоп Кеплера), яка витіснила в астрономії менш довершений
телескоп Галілея.
Ісаа́к
Нью́то́н — видатний англійський
учений, який заклав основи сучасного природознавства, творець класичної фізики.
Сформулював основні закони класичної механіки, відкрив закон всесвітнього
тяжіння, дисперсію світла, розвив корпускулярну теорію світла, розвинув теорію форми
Земної кулі, відзначивши, що вона повинна бути стиснута на полюсах, теорію припливів
і відпливів; розглянув проблему створення штучного супутника Землі тощо.
Встановив закон опору й основний закон внутрішнього тертя в рідинах і газах,
дав формулу для швидкості поширення хвиль. Великий внесок зробив Ньютон в оптику.
У 1666 р. за допомогою тригранної скляної призми він розклав біле світло на 7
кольорів (у спектр), тим самим довівши його складність (явище дисперсії). На
його честь названо одиницю сили в Міжнародній системі одиниць — «Ньютон».
Ампе́р
Андре́-Марі́ — французький фізик і математик, творець
основ електродинаміки. Створив першу теорію, яка виражала зв'язок електричних і
магнітних явищ. Амперу належить гіпотеза у розвитку про природу магнетизму, яка
відіграла велику роль у розвитку вчення про електромагнітні явища: магнітні
властивості тіл зумовлені наявністю в тілах молекулярних електричних струмів.
Ампер запровадив у фізику поняття електричний струм; його ім´ям названа одиниця
струму — «ампер», а вимірювальні прилади — «амперметрами».
Майкл
Фарадéй — англійський фізик і хімік, основоположник
вчення про електромагнітне поле. Він відіграв визначну роль у розвитку вчення
про електромагнітні явища. Фарадей зайнявся дослідженням зв'яку між електричними
і магнітними явищами і в 1821 вперше відкрив обертання магніта навколо
провідника зі струмом і обертання провідника зі струмом навколо магніта.
Відкриття явища електромагнітної індукції зразу ж набуло великого наукового і
практичного значення; воно лягло в основу електротехніки. На честь Фарадея
названа одиниця вимірювання ємності — «фарад», а також стала Фарадея.
Марі́я
Склодо́вська-Кюрі —
французький фізик, хімік, педагог. П'єр Кюрі — французький фізик, один з
перших дослідників радіоактивності. Чоловік Марії Склодовської-Кюрі. 1898 року
вона оголосила про можливість існування нового, сильно радіоактивного елемента
в руді уранової смолки. Її чоловік П'єр відмовився від власних досліджень, щоб
допомагати Марії, і в тому ж році вони оголосили про існування двох
радіоактивних елементів: полонію і радію. 1902 року ними одержано один з цих
елементів — радій. Обоє вчених відмовилися взяти патент на своє відкриття;
разом їх було нагороджено медаллю Деві (1903) і відзначено Нобелівською премією
з фізики.
Ерне́ст
Ре́зерфорд — британський фізик. Резерфорд відомий перед
усім експериментами з розсіювання альфа-частинок (Резерфордівське розсіювання),
завдяки якому він встановив структуру атома, як системи, що складається із
малого за розмірами позитивно зарядженого ядра й електронів. Ернест Резерфорд
вважається найбільшим фізиком-експериментатором двадцятого сторіччя. Він є
центральною фігурою в наших пізнаннях в області радіоактивності, а також
людиною, яка поклала початок ядерній фізиці. Крім свого величезного
теоретичного значення його відкриття отримали широкий спектр застосування,
включаючи: ядерна зброя, атомні електростанції, радіоактивні числення і
дослідження радіації. Вплив праць Резерфорда на світ величезний. Воно продовжує
рости і, схоже, ще збільшиться в майбутньому. У 1908 р. ученого нагородили
Нобелівською премією за дослідження різних видів радіоактивності.
Альбе́рт
Ейнште́йн — один з
найвизначніших фізиків 20 століття,створив теорію відносності. Лауреат нобелівської
премії 1921-го року за відкриття закону фотоефекту. Опублікована в 1915 році
загальна теорія відносності розширила область застосування постулатів
спеціальної теорії відносності на неінерційні системи відліку, включивши в себе
також теорію гравітації. Загальна теорія відносності ґрунтується на принципі квівалентності
й розглядає викривлення в просторі-часі. Теорія відкрила шлях до побудови
теорії Всесвіту — космології.
Нільс
Бор ― данський фізик-теоретик,
творець першої квантової теорії будови атома, автор принципу доповнювальності,
один з основоположників квантової механіки. Лауреат Нобелівської премії з
фізики 1922 року, присудженої за роботи з будови атома. В 1913 році Бор
запропонував модель атома водню, в якій електрон обертаються навколо ядра лише
по певних строго визначених орбітах. Ця модель отримала назву моделі Бора і стала початком створення
квантової теорії атома. Вона змогла успішно пояснити оптичні спектри атома
водню.
