Физика (греч. от physis - природа) - наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира .
Физика - одна из основных областей естествознания - наука о свойствах и строении мира, о формах ее движения и изменения, об общих закономерностях явлений природы .
Основоположниками физики являются такие великие ученые как: Галио Галилей - итальянский физик, астроном, философ, математик, Блез Паскаль - французский математик, физик, религиозный философ, Исаак Ньютон - английский математик, астроном, физик. Ньютона принято считать основоположником физики.
От ранних цивилизаций, возникших на берегах Тигра, Евфрата и Нила, не осталось никаких свидетельств в области физических знаний, на тот момент не было системы физических знаний, а существовали только определенные описания и факты, не подтвержденные теоретическими обобщениями и выводами. Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание физики сохранялось до конца 17 века.
Аристотель в IV веке до нашей эры впервые употребил слово «фюзис», что означает природа. Он также употребил слова «материя» и «форма».
Так, с какого же периода истории возникла физика, которую еще нельзя было назвать наукой?
На наш взгляд наблюдение над природой началось в глубокой древности, когда у человека появилась необходимость прокормить себя и своих близких, но человек еще не перешел к земледелию и к скотоводству, а пользовался плодами леса и охотой на диких животных.
Попробуем представить абстрактную картину. Случайно в буреломе, где хаотично повалены деревья, одно из них оказалось на другом так, что корневая система, «выдранного» дерева лежала на земле, ствол его, опираясь на другое дерево, свободно свисал. Древний человек случайно вступил на ствол довольно далеко от точки опоры, своим весом приподнял всю корневую систему дерева весом, гораздо большим, чем вес самого человека.
Человек ничего не понял, но заметил эту особенность, которую и стал применять при необходимости. Так, появился рычаг. Произошло это задолго до исследований Архимеда (287 год до нашей эры). Человек, как мы полагаем, заметил и несколько рассчитал соотношение плеч рычага и действующих на него сил.
Архимед же привел в систему весь накопленный опыт. Согласно преданию Архимед произнес известную всем фразу: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю»!
Конечно, он имел в виду применение рычага.
Вклад Архимеда в математику и физику, безусловно, велик. Архимед является основоположником теоретической механики и гидростатики. Он разработал методы нахождения площадей, поверхностей и объемов различных фигур и тел.
В основополагающих трудах по статике и гидростатике (закон Архимеда) Архимед дал образцы применения математики в естествознании и технике. Ему принадлежит множество технических изобретений: архимедов винт, определение состава сплавов взвешиванием в воде, системы для поднятия больших тяжестей, военные метательные машины.
В физике Архимед ввел понятие «центр тяжести». Он установил научные принципы статики и гидростатики, дал образцы применения математических методов в физических исследованиях. Основные положения статики сформулированы в сочинении «О равновесии плоских фигур». Архимед делает вывод о законе рычага. Знаменитый закон гидростатики, вошедший в науку с именем Архимеда (Архимеда закон), сформулирован в трактате «О плавающих телах» .
Появление паруса, как мы считаем, также произошло случайно. Древние люди вновь при помощи наблюдений приобрели опыт. Как мы думаем, человек заметил, что если встать и плыть на бревне с помощью примитивного весла, и при этом дует попутный ветер, то бревно начинает двигаться довольно быстро. Возможно, человек заметил, что плывущий по воде ствол дерева с торчащими ветвями движется быстрее, чем без веток. Позднее человек сознательно соорудил из веток с листьями или из звериной шкуры подобие паруса. Так, появился первый примитивный парус.
Много столетий спустя, в результате накопленного человечеством опыта, появились парусные корабли, которые уже были способны плыть и против ветра. И среди них барк, самый современный парусник. В основе этого явления лежит сложение действующих сил.
Другим величайшим изобретением древности является колесо. Мы полагаем, что это, скорее всего коллективное изобретение, так как один человек не мог придумать колесо, затем посадить его на ось, закрепить на ней платформу и получить, таким образом, телегу. Как мы считаем, древние люди заметили, что если взять толстое бревно, то его легче перемещать по земле, если под бревно подкладывать круглые обрубки дерева. В результате размышлений человека, даже не группы людей, а целых поколений, получилось колесо.
Изобретение колеса дало колоссальный толчок в развитии современной цивилизации.
Здесь хотелось бы упомянуть о цивилизации древних инков. Инки - это индейское племя, которое проживало на землях таких современных стран, как Перу, Эквадор, Боливия и другие. Древние инки не знали и не применяли колесо из-за рельефа земель, которые они занимали. Перу - страна горная, и инками не был замечен тот факт, что пресловутое бревно, можно перемещать качками.
Так, мы полагаем, что физика зародилась на основе сбора наблюдений, опыта, информации. Когда же такой информации накопилось достаточно много, величайшие ученые древности систематизировали накопленные знания, создав фундаментальную теорию механики.
Наше небольшое размышление о том, когда зародилась физика, хотелось бы закончить стихотворением:
Читай, внимай и понимай,
Почаще думай, мысли, познавай,
Ты в жанры разные «влетай»
И книги полностью «глотай»,
Но ничего не упускай!
Учти, что всяк разумный человек
Читает книги разных лет.
Он в них живет, поет и пляшет,
Он знания все там берет
И все дословно узнает,
Внимает, мыслит, познает,
Вернувшись в мир,
Он всем расскажет,
Что дарят чудны пейзажи,
Картин из тех чудеснейших долин,
Где жизнь он мысленно прожил
И мир с других сторон открыл.
За что всю жизнь благодарил
Литературный дивный свет,
Пролитый с древних лет на мир .
Литература:
1. Большой энциклопедический словарь, гл. ред. Прохоров А. М. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. - 1456 с.
2. Житомирский С. В. Ученый из Сиракуз: Архимед. Историческая повесть. - М.: Молодая гвардия, 1982. - 191 с.
3. Ожегов С. И., Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка: 72500 слов и выражений/Российская АН. институт русского языка.; Российский фонд культуры. - М.: Азъ Ltd., 1992. - 960 с.
4. Царева М. В. Стихотворение, «Великий чтива книг», 2015.
Как ни парадоксально это звучит, но советскую эпоху можно расценивать как весьма продуктивный отрезок времени. Даже в сложный послевоенный период научные разработки в СССР финансировались довольно щедро, а сама профессия ученого была престижной и хорошо оплачиваемой.
Благоприятный финансовый фон вкупе с наличием по-настоящему одаренных людей принесли замечательные результаты: в советский период возникла целая плеяда ученых-физиков, имена которых известны не только на постсоветском пространстве, но и во всём мире.
Представляем вашему вниманию материал об известных физиках СССР, сделавших высокий вклад в мировую науку.
Сергей Иванович Вавилов (1891-1951) . Несмотря на далеко не пролетарское происхождение, этот ученый сумел победить классовую фильтрацию и стать отцом-основателем целой школы физической оптики. Вавилов является соавтором открытия эффекта Вавилова-Черенкова, за которое впоследствии (уже после смерти Сергея Ивановича) была получена Нобелевская премия.
Виталий Лазаревич Гинзбург (1916-2009) . Широкое признание ученый получил за опыты в области нелинейной оптики и микрооптики; а также за исследования в области поляризации люминесценции. В появлении общераспространенных люминесцентных ламп есть немалая заслуга Гинзбурга: именно он активно развивал прикладную оптику и наделял сугубо теоретические открытия практической ценностью.
Лев Давидович Ландау (1908-1968) . Ученый известен не только как один из родоначальников советской школы физики, но и как человек с искромётным юмором. Лев Давидович вывел и сформулировал несколько базовых понятий в квантовой теории, провел фундаментальные исследования в сфере сверхнизких температур и сверхтекучести. В настоящее время Ландау стал человеком-легендой в теоретической физике: его вклад помнят и чтут.
Андрей Дмитриевич Сахаров (1921-1989) . Соавтор изобретения водородной бомбы и блестящий физик-ядерщик пожертвовал своим здоровьем ради дела мира и общей безопасности. Ученый является автором изобретения схемы «слойки Сахарова». Андрей Дмитриевич – яркий образчик того, как в СССР обращались с непокорными учеными: долгие годы диссидентства подорвали здоровье Сахарову и не позволили его таланту раскрыться во всю мощь.
Пётр Леонидович Капица (1894-1984) . Ученого вполне справедливо можно назвать «визитной карточкой» советской науки – фамилия «Капица» была известна каждому гражданину СССР от мала до велика. Петр Леонидович внес огромный вклад в физику низких температур: в результате проведенных им исследований наука обогатилась множеством открытий. К числу таковых относится явление сверхтекучести гелия, установление криогенных связей в различных веществах и многое другое.
Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960) . Вопреки расхожим представлениям, Курчатов трудился не только над ядерной и водородной бомбами: основное направление научных исследований Игоря Васильевича было посвящено разработкам расщепления атома в мирных целях. Немало работы ученый сделал в теории магнитного поля: до сих пор на многих кораблях применяют изобретенную Курчатовым систему размагничивания. Помимо научного чутья, физик обладал хорошими организаторскими качествами: под руководством Курчатова было реализовано множество сложнейших проектов.
Увы, современная наука не научилась измерить известность или вклад в науку в каких-либо объективных величинах: ни одна из существующих методик не позволяет составить стопроцентный по достоверности рейтинг популярности или оценить в цифрах ценность научных открытий. Воспринимайте данный материал как напоминание о великих личностях, некогда живших с нами на одной земле и в одной стране.
К сожалению, в рамках одной статьи мы не можем упомянуть всех советских физиков, известных не только в узких научных кругах, но и среди широкой общественности. В последующих материалах мы обязательно расскажем о других прославленных ученых, в том числе получивших Нобелевскую Премию по физике.
(род. в 1901 г. - ум. в 1937 г.)
«Отец» советской физики низких температур, выдающийся физик-экспериментатор.
Сталинские репрессии уничтожили немало лучших представителей отечественной культуры, науки, общественной мысли. Одна из самых страшных вещей, о которых приходится задумываться по этому поводу, - трагедия неиспользованного потенциала - не сделанных открытий, не написанных книг. Мы не сомневаемся, что, если бы остался жив Курбас, он бы поставил еще множество выдающихся спектаклей, Мандельштам сочинил строки, которые стали бы крылатыми… А ведь было еще множество детей - в том числе детей наверняка талантливых, возможных гениев. (Хотя бы потому, что они росли в таких семьях, где поколениями рождались и воспитывались профессора, артисты, врачи.) Мы лишь можем подозревать, какой вклад в развитие физики и всего человечества внес бы один из наиболее одаренных советских физиков Лев Шубников. Ведь он был расстрелян в возрасте 36 лет.
Вклад в науку Льва Васильевича Шубникова и так очень велик. Он основоположник физики низких температур в нашей стране, выдающийся экспериментатор, первопроходец в таких областях, как антиферромагнетизм, ядерная физика, сверхпроводимость и т. д. Но обо всем по порядку.
Родился Лев Шубников в Санкт-Петербурге 29 сентября 1901 года. Отец его - Василий Васильевич служил бухгалтером, мать - Любовь Сергеевна - вела дом. По окончании гимназии М. А. Лентовской Лев в 1918 году поступил в Петроградский университет на физико-математический факультет. В тот смутный год он стал единственным студентом своего возраста, поэтому поначалу слушал лекции вместе с ребятами на год его старше, а потом - наоборот, на год младше. Среди последних была и Ольга Николаевна Трапезникова, ставшая впоследствии (в 1925 году) женой и верной соратницей Шубникова.
Уже через год после поступления Лев Шубников начал работать в мастерских Государственного оптического института. В то время молодой физик увлекался парусным спортом, и с этим хобби связана загадочная страница в его биографии. Однажды, совершая путешествие по Финскому заливу, Лев, как бы случайно, оказался в Финляндии, оттуда был выслан в Германию. Вернулся в Советскую Россию он лишь в 1922 году. Этот эпизод даже не вспомнили в 1937 году, на следствии, хотя, безусловно, могли.
Вернувшись, Лев Васильевич стал уже студентом физико-механического факультета Политехнического института, был взят «на заметку» людьми Иоффе. Тот как раз создавал советскую физическую школу, организовал знаменитый Физико-технический университет. Там-то в лаборатории Обреимова и начал практиковаться студент Шубников. Обреимов занимался кристаллами, в 1924 году совместно со своим практикантом он опубликовал в немецком журнале статью о способе выращивания крупных совершенных монокристаллов ряда металлов. Еще через два года Шубников защитил диплом об оптическом методе изучения деформаций в кристаллах.
В то время советские ученые еще могли более или менее свободно общаться с зарубежными коллегами, ездить в довольно продолжительные командировки. Более того, это считалось (и совершенно резонно) полезным для молодых физиков. Планы таких командировок составлял лично Иоффе. По его рекомендации осенью 1926 года Лев Васильевич отправился в Голландию, в знаменитую Лейденскую лабораторию. В Лейдене работали виднейшие мировые ученые, здесь на семинарах можно было встретить Эйнштейна, Дирака, Паули, Бора. В Лейдене, между прочим, был жидкий гелий, который невозможно было найти ни в одной лаборатории мира.
Лабораторией руководил нидерландский ученый В. де Хааз. Именно под его руководством работал здесь и советский ученый. Результатом этого сотрудничества было открытие нового явления, названного эффектом Шубникова-де Хааза. Ученые смогли выявить изменения в сопротивлении висмута в зависимости от магнитного поля при низких температурах.
Как указывал в будущем Ландау, Шубников мог остаться работать в благополучных Нидерландах, но вернулся поднимать физику в Союз. Он принял приглашение занять должность старшего научного сотрудника созданного в 1928 году по инициативе того же Иоффе Физикотехнического института в Харькове. Сюда он и был принят на работу в 1931 году.
В УФТИ собралось целое созвездие имен. Мы не раз на страницах нашей книги уже вспоминали об ученых, работавших тогда в этом прославленном на весь мир институте. Ландау, Синельников, Вальтер. В других главах здесь же называется имя Шубникова и его жены Ольги Трапезниковой. В УФТИ он возглавил первую в СССР криогенную лабораторию, собрал вокруг себя талантливых молодых ученых - как советских, так и зарубежных. Шубников, собственно, основал свою школу физики низких температур. Некоторое время он возглавлял кафедру физики твердого тела в ХГУ, первым стал проводить криогенный практикум для студентов. По его инициативе была создана Опытная станция глубокого охлаждения. Многие материалы и оборудование для лаборатории Льва Васильевича передавал тот же де Хааз, многое было создано «на месте». Лев Шубников был гением экспериментов, в ходе которых им в 1935–1937 годах были сделаны открытия, которые, по единодушному признанию всех ведущих физиков нашей страны, могли бы принести ему Нобелевскую премию. Крупным достижением техники низкотемпературного эксперимента явилось измерение Шубниковым с Трапезниковой и Милютиным теплоемкости метана под давлением. Уровень точности измерений теплоемкости в их работе не уступал современному.
Уже осенью 1931 года был запущен водородный ожижитель Хука, через два года в УФТИ был свой жидкий гелий. Первую в СССР работу, посвященную свойствам жидкого гелия, написал Шубников вместе с Кикоиным.
Шубников изучал магнитные свойства сверхпроводников и сплавов, температурный ход теплоемкостей при низких температурах. В исследовании магнитных свойств сплавов, по признанию физика Курта Мендельсона, Харьковская лаборатория опередила Лейденскую и Оксфордскую. Большой цикл работ лаборатории Льва Васильевича посвящен исследованию тепловых и магнитных свойств хлоридов переходных металлов, что привело, как считается, к экспериментальному открытию явления антиферромагнетизма. Совместно с Борисом Лазаревым Шубников измерил магнитный момент протона и открыл явление ядерного парамагнетизма твердого водорода. Также ученый первым исследовал сверхпроводники второго рода.
Лев Васильевич и Ольга Трапезникова наряду с Ландау стали ключевыми фигурами в жизни института. Они жили в знаменитом доме физиков на улице Чайковского, где бывали мировые знаменитости. Ландау и Шубникова связывали очень близкие дружеские отношения. Их в шутку называли «Львом тонким» и «Львом толстым» (толстым был сам Лев Васильевич). Дау признавался, что его в УФТИ и привлек тот факт, что здесь работал Шубников. А кроме того, знаменитый своей непрактичностью будущий нобелевский лауреат, по его собственным словам, «был на полном пансионе у Олечки Шубниковой», здесь его кормили… Ландау и его жена Кора вместе с Ольгой и Львом Шубниковыми ездили в отпуск.
В середине 1930-х в институте началась нешуточная борьба между директором, которого поддерживали органы НКВД и партийная организация области, и рядом ученых во главе с Ландау. Вроде бы физики не хотели заниматься спускаемыми сверху военными заказами, а может, и просто - пришла их очередь… Сначала в 1935 году благодаря заступничеству Пятакова и Бухарина физикам удалось победить своего директора, тот был уволен. Но вскоре все началось по новой. Многие сотрудники УФТИ были обвинены в участии в троцкистских, антисоветских организациях. В том числе и иностранцы, которые спасались в Союзе от фашистского режима в своих странах, искренне сочувствовали делу социализма. Попали в застенки НКВД и сотрудники Шубникова и Ландау. Впоследствии многих из них удалось освободить, кого-то депортировали, за кого-то заступились видные ученые - Капица, Бор и другие. Но не все спаслись. Не удалось этого сделать и Шубникову.
6 августа вернувшегося с юга Льва Васильевича арестовали и увезли на допрос. Уже через день он признался во всех смертных грехах, назвал фамилии всех своих коллег. Ольга была тогда на последнем месяце беременности. Она рассказывает, что позже мужа привозили на «черном воронке» в роддом, показывали новорожденного сына. Не исключено, что именно так из Льва Шубникова выбили необходимые признания. Затем он был переведен в Москву, а 10 ноября вместе с проходившими по тому же делу физиками из УФТИ Розенкевичем и Горским Лев Васильевич Шубников был расстрелян.
Как было тогда заведено, друзья и жена погибшего не знали о расстреле. Сына ученого регистрировать отказались, предложили определить в детский дом, но Ольге Николаевне удалось, оставив квартиру и работу, перебраться вместе с ребенком в Питер.
Ландау через некоторое время тоже был арестован. Письмо в его защиту написал Петр Капица. Выйдя из тюрьмы в 1939 году, Лев Давидович обратился к своему заступнику: «Петр Леонидович, умоляю Вас, спасите Шубникова! Только Вам это под силу!» Кора Ландау пишет, что знаменитый физик отказался это сделать, поскольку тогда ему бы пришлось взять Шубникова в свой институт. Супруга Льва Давидовича утверждает, что Капица завидовал Льву Васильевичу, поскольку тот мог поставить эксперимент лучше самого Петра Леонидовича. Так или иначе, в 1939 году, как мы теперь знаем, было слишком поздно.
В 1956 году Шубников был реабилитирован. Зная о готовящемся пересмотре дела, Ландау писал военному прокурору: «Лев Васильевич Шубников, несомненно, был один из крупнейших физиков, работавших в области низких температур не только у нас в Союзе, но и в мировом масштабе.
Многие его работы до настоящего времени являются классическими. Говорить о его вредительской деятельности в области физики низких температур совершенно абсурдно, учитывая, что он как раз являлся одним из создателей этой области у нас. Его горячий патриотизм подчеркивается тем, что он добровольно бросил работу в Голландии для работы на Родине. Ущерб, нанесенный отечественной науке безвременной гибелью Л. В. Шубникова трудно переоценить».
Ольге Николаевне сообщили, что ее муж умер в 1945 году. Эта дата и стоит во многих биографиях Шубникова. О том, что на самом деле произошло с ее мужем, Трапезникова узнала лишь в 1991 году. А через шесть лет умерла и она.
1 слайд
Основатели физики как науки Галилей Коперник Ньютон Ломоносов Завершить презентацию
2 слайд
Данная презентация является началом серии об ученых, внесших наибольший вклад в развитие физики. Презентация состоит из нескольких ключевых слайдов, на которых перечислены древние философы и основоположники физики. Имя или фамилия сопровождается изображением. При этом и имя и изображение являются ссылками на вспомогательные слайды, на которых о данных личностях рассказывается более подробно. На этих слайдах некоторые слова выделены цветом, это означает, что данное слово является ссылкой на внешний источник, расположенный в сети Интернет. В ходе работы пользователь выбирает с помощью мыши имя ученого или его изображение, либо ссылку на следующую страницу. Чтобы вернуться на основную страницу со вспомогательной, нужно нажать ссылку «обратно на ……». Для перехода на следующую основную страницу необходимо выбрать ссылку «на следующую страницу», Для завершения работы необходимо выбрать ссылку «Завершить презентацию», расположенную на последней основной странице. Надеюсь, что данная презентация окажет Вам помощь в подготовке к занятиям.
3 слайд
Левкипп Левкипп - древнегреческий философ. Один из основоположников атомистики, учитель Демокрита. Точное место рождения неизвестно. О жизни Левкиппа известно очень мало, и не сохранилось никаких работ, которые можно было бы с уверенностью назвать произведениями Левкиппа. Не исключено, что Левкипп ограничивался лишь устным изложением своего учения. Невозможно определить, в каких областях Левкипп и Демокрит были несогласны друг с другом. Левкипп внёс вклад в развитие идей Демокрита Назад на «Древние философы»
4 слайд
Михаил Васильевич Ломоносов Дата рождения 19 ноября 1711, первый русский учёный-естествоиспытатель, химик и физик; дал физической химии определение, близкое к современному; его молекулярно-кинетическая теория тепла предвосхитила современное представление о строении материи и многие фундаментальные законы, в том числе одно из начал термодинамики; Астроном, приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт. Открыл наличие атмосферы у Венера. Действительный член Академии наук и художеств, профессор химии. Назад на «Основатели физики»
5 слайд
Демокрит Абдерский Древнегреческий философ. Дата рождения: 460 год до н. э. предположительно ученик Левкиппа, один из основателей атомистики и материалистической философии. Главным достижением философии Демокрита считается развитие им учения Левкиппа об «атоме» - неделимой частице вещества, обладающей истинным бытием, не разрушающейся и не возникающей (атомистический материализм). Он описал мир как систему атомов в пустоте, отвергая бесконечную делимость материи, постулируя не только бесконечность числа атомов во Вселенной, но и бесконечность их форм Назад на «Древние философы»
6 слайд
Клавдий Птолемей Кла вдий Птолеме й - древнегреческий астроном, астролог, математик, оптик, теоретик музыки и географ. В период с 127 по 151 год жил в Александрии, где проводил астрономические наблюдения. В своём основном труде «Megale syntaxis» - «Великое построение», Птолемей изложил собрание астрономических знаний древней Греции и Вавилона. Он сформулировал (если не передал сформулированную Гиппархом) сложную геоцентрическую модель мира с эпициклами, которая была принята в западном и арабском мире до создания гелиоцентрической системы Николая Коперника. Книга также содержала каталог звёздного неба. Список из 48 созвездий не покрывал полностью небесной сферы: там были только те звёзды, которые Птолемей мог видеть, находясь в Александрии. Назад на «Древние философы»
7 слайд
8 слайд
Источники http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%82 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%BF%D0%BF http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%82%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%B9 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%B9 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD,_%D0%98%D1%81%D0%B0%D0%B0%D0%BA http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B2,_%D0%9C%D0%B8%D1%85%D0%B0%D0%B8%D0%BB_%D0%92%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%81_%D0%AE%D0%BD%D0%B3 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B9%D0%BA%D0%BB_%D0%A4%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D0%B9 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B6%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D1%81_%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%BB http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B5%D0%B2,_%D0%94%D0%BC%D0%B8%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B9_%D0%98%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BA%D0%BA%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BB%D1%8C,_%D0%90%D0%BD%D1%82%D1%83%D0%B0%D0%BD_%D0%90%D0%BD%D1%80%D0%B8 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D1%80%D1%86,_%D0%93%D0%B5%D0%BD%D1%80%D0%B8%D1%85_%D0%A0%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%84
«Подумай о той пользе, которую приносят нам благие примеры, и ты найдешь, что воспоминание о великих людях не менее полезно, чем их присутствие»
Механика - одна из самых древних наук. Она возникла и развивалась под влиянием запросов общественной практики , а также благодаря абстрагирующей деятельности человеческого мышления . Еще в доисторические времена люди создавали постройки и наблюдали движение различных тел. Многие законы механического движения и равновесия материальных тел познавались человечеством путем многократных повторений, чисто экспериментально . Этот общественно-исторический опыт, передаваемый от поколения к поколению, и был тем исходным материалом, на анализе которого развивалась механика как наука. Возникновение и развитие механики было тесно связано с производством , с потребностями человеческого общества. «На известной ступени развития земледелия, пишет Энгельс, - и в известных странах (поднимание воды для орошения в Египте), а в особенности вместе с возникновением городов, крупных построек и развитием ремесла, развивалась и механика . Вскоре она становится необходимой также для судоходства и военного дела».
Первые дошедшие до наших дней рукописи и научные сообщения в области механики принадлежат античным ученым Египта и Греции . Древнейшие папирусы и книги, в которых сохранились исследования некоторых простейших задач механики, относятся главным образом к различным задачам статики , т. е. учению о равновесии . В первую очередь здесь нужно назвать сочинения выдающегося философа древней Греции (384-322 гг. до нашей эры), который ввел в научную терминологию название механика для широкой области человеческого знания, в которой изучаются простейшие движения материальных тел, наблюдающиеся в природе и создаваемые человеком при его деятельности.
Аристотель родился в греческой колонии Стагира во Фракии. Отец его был врачом македонского царя. В 367 году Аристотель поселился в Афинах, где получил философское образование в Академии известного в Греции философа-идеалиста Платона . В 343 году Аристотель занял место воспитателя Александра Македонского (Александр Македонский говорил: «Я чту Аристотеля наравне со своим отцом, так как если я отцу обязан жизнью, то Аристотелю обязан всем, что дает ей цену» ), впоследствии знаменитого полководца древнего мира. Свою философскую школу, получившую название школы перипатетиков , Аристотель основал в 335 году в Афинах. Некоторые философские положения Аристотеля не утратили своего значения до настоящего времени. Ф. Энгельс писал; «Древние греческие философы были все прирожденными стихийными диалектиками, и Аристотель, самая универсальная голова среди них, исследовал уже все существенные формы диалектического мышления». Но в области механики эти широкие универсальные законы человеческого мышления не получили в работах Аристотеля плодотворного отражения.
Архимеду принадлежит большое число технических изобретений , в том числе простейшей водоподъемной машины (архимедова винта), которая нашла применение в Египте для осушения залитых водой культурных земель. Он проявил себя и как военный инженер при защите своего родного города Сиракузы (Сицилия). Архимед понимал могущество и великое значение для человечества точного и систематического научного исследования, и ему приписывают гордые слова: «Дайте мне место, на которое я мог бы встать, и я сдвину Землю».
Архимед погиб от меча римского солдата во время резни, устроенной римлянами при захвате Сиракуз. Предание гласит, что Архимед, погруженный в рассмотрение геометрических фигур, сказал подошедшему к нему солдату: «Не трогай моих чертежей». Солдат, усмотрев в этих словах оскорбление могущества победителей, отрубил ему голову, и кровь Архимеда обагрила его научный труд.
Известный астроном древности Птолемей (II век нашей эры- есть сведения, что Птолемей (Claudius Ptolemaeus) жил и работал в Александрии со 127 по 141 или 151 г. По арабским преданиям, умер в возрасте 78 лет.) в своей работе «Великое математическое построение астрономии в 13 книгах » разработал геоцентрическую систему мира, в которой видимые движения небесного свода и планет объяснялись исходя из предположения, что Земля неподвижна и находится в центре вселенной. Весь небесный свод делает полный оборот вокруг Земли за 24 часа, и звезды участвуют только в суточном движении, сохраняя свое относительное расположение неизменным; планеты, кроме того, движутся относительно небесной сферы, изменяя свое положение относительно звезд. Законы видимых движений планет были установлены Птолемеем настолько, что стало возможным предвычисление их положений относительно сферы неподвижных звезд.
Однако теория строения вселенной, созданная Птолемеем, была ошибочной; она привела к необычайно сложным и искусственным схемам движения планет и в ряде случаев не могла полностью объяснить их видимых перемещений относительно звезд. Особенно большие несоответствия вычислений и наблюдений получались при предсказаниях солнечных и лунных затмений, сделанных на много лет вперед.
Птолемей не придерживался строго методологии Аристотеля и проводил планомерные опыты над преломлением света. Физиологооптические наблюдения Птолемея не утратили своего интереса до настоящего времени. Найденные им углы преломления света при переходе из воздуха в воду, из воздуха в стекло и из воды в стекло были весьма точны для своего времени. Птолемей замечательно соединял в себе строгого математика и тонкого экспериментатора.
В эпоху средних веков развитие всех наук, а также механики сильно замедлилось . Более того, в эти годы были уничтожены и разрушены ценнейшие памятники науки, техники и искусства древних. Религиозные фанатики стирали с лица земли все завоевания науки и культуры. Большинство ученых этого периода слепо придерживалось схоластического метода Аристотеля в области механики, считая безусловно правильными все положения, содержащиеся в сочинениях этого ученого. Геоцентрическая система мира Птолемея была канонизирована. Выступления против этой системы мира и основных положений философии Аристотеля считались нарушением основ священного писания, и исследователи, решившиеся сделать это, объявлялись еретиками . «Поповщина убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое», - писал Ленин. Мертвая, бессодержательная схоластика заполнила страницы многих трактатов. Ставились нелепые проблемы, а точное знание преследовалось и хирело. Большое число работ по механике в средневековье было посвящено отысканию «перпетуум мобиле », т. е. вечного двигателя , работающего без получения энергии извне. Эти работы в своем большинстве мало способствовали развитию механики (Идеологию средневековья хорошо выразил Магомет, говоря: «Если науки учат тому, что написано в коране, они излишни; если они учат другому, они безбожны и преступны»). «Христианское средневековье не оставило науке ничего», - говорит Ф. Энгельс в «Диалектике природы».
Интенсивное развитие механики началось в эпоху Возрождения с начала XV века в Италии, а затем и в других странах. В эту эпоху особенно большой прогресс в развитии механики был достигнут благодаря работам (1452- 1519), (1473-1543) и Галилея (1564-1642).
Знаменитый итальянский художник, математик, механик и инженер, Леонардо да Винчи занимался исследованиями по теории механизмов (им построен эллиптический токарный станок), изучал трение в машинах, исследовал движение воды в трубах и движение тел по наклонной плоскости. Он первый познал чрезвычайную важность нового понятия механики-момента силы относительно точки. Исследуя равновесие сил, действующих на блок, установил, что роль плеча силы играет длина перпендикуляра, опущенного из неподвижной точки блока на направление веревки, несущей груз. Равновесие блока возможно только в том случае, если произведения сил на длины соответствующих перпендикуляров будут равны; иначе говоря, равновесие блока возможно только при условии, что сумма статических моментов сил относительно точки привеса блока будет равна нулю.
Революционный переворот в воззрениях на строение вселенной был произведен польским ученым , который, как образно написано на его памятнике в Варшаве, «остановил Солнце и сдвинул Землю». Новая, гелиоцентрическая система мира объясняла движение планет, исходя из того, что Солнце является неподвижным центром, около которого по окружностям совершают движения все планеты. Вот подлинные слова Коперника, взятые из его бессмертного произведения: «То, что нам представляется как движение Солнца, происходит не от его движения, а от движения Земли и ее сферы, вместе с которой мы обращаемся вокруг Солнца, как любая другая планета. Так, Земля имеет больше, чем одно движение. Видимые простые и попятные движения планет происходят не в силу их движения, но движения Земли. Таким образом, одно движение Земли достаточно для объяснения и столь многих видимых неравенств на небе».
В работе Коперника была вскрыта главная особенность движения планет и даны расчеты, относящиеся к предсказаниям солнечных и лунных затмений. Объяснения возвратных видимых движений Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна относительно сферы неподвижных звезд приобрели ясность, отчетливость и простоту. Коперник ясно понимал кинематику относительного движения тел в пространстве. Он пишет: «Всякое воспринимаемое изменение положения происходит вследствие движения либо наблюдаемого предмета, либо наблюдателя, либо вследствие движения того и другого, если, конечно, они различны между собой; ибо когда наблюдаемый предмет и наблюдатель движутся одинаковым образом и в одном направлении, то не замечается никакого движения между наблюдаемым предметом и наблюдателем».
Подлинно научная теория Коперника позволила получить ряд важных практических результатов: увеличить точность астрономических таблиц, провести реформу календаря (введение нового стиля) и более строго определить продолжительность года.
Работы гениального итальянского ученого Галилея
имели фундаментальное значение для развития динамики
.
Динамика как наука была основана Галилеем, который открыл многие весьма важные свойства равноускоренных и равнозамедленных движений.
Основания этой новой науки были изложены Галилеем в книге под названием «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению».
В главе III, посвященной динамике, Галилей пишет: «Мы создаем новую науку, предмет которой является чрезвычайно старым. В природе нет ничего древнее движения, но именно относительно него философами написано весьма мало значительного. Поэтому я многократно изучал на опыте его особенности, вполне этого заслуживающие, но до сего времени либо неизвестные, либо недоказанные. Так, например, говорят, что естественное движение падающего тела есть движение ускоренное. Однако в какой мере нарастает ускорение, до сих пор не было указано; насколько я знаю, никто еще не доказал, что пространства, проходимые падающим телом в одинаковые промежутки времени, относятся между собой как последовательные нечетные числа. Было замечено также, что бросаемые тела или снаряды описывают некоторую кривую линию, но того, что эта линия является параболой, никто не указал».
Галилео Галилей (1564—1642)
До Галилея силы, действующие на тела, рассматривали обычно в состоянии равновесия и измеряли действие сил только статическими методами (рычаг, весы). Галилей указал, что сила есть причина изменения скорости, и тем самым установил динамический метод сравнения действия сил. Исследования Галилея в области механики важны не только теми результатами, которые ему удалось получить, но и последовательным введением в механику экспериментального метода исследования движений.
Так, например, закон изохронности колебаний маятника при малых углах отклонения, закон движения точки по наклонной плоскости были исследованы Галилеем путем тщательно поставленных опытов.
Благодаря работам Галилея развитие механики прочно связывается с запросами техники, и научный эксперимент планомерно вводится как плодотворный метод исследования явлений механического движения. Галилей в своих беседах прямо говорит, что наблюдения над работой «первых» мастеров в венецианском арсенале и беседы с ними помогли ему разобраться в «причинах явлений не только изумительных, но и казавшихся сперва совершенно невероятными». Многие положения механики Аристотеля были Галилеем уточнены (как, например, закон о сложении движений) или весьма остроумно опровергнуты чисто логическими рассуждениями (опровержение путем постановки опытов считалась в то время недостаточным). Мы приведем здесь для характеристики стиля доказательство Галилея, опровергающее положение Аристотеля о том, что тяжелые тела на поверхности Земли падают быстрее, а легкие - медленнее. Рассуждения приводятся в форме беседы между последователем Галилея (Сальвиати) и Аристотеля (Симпличио):
«Сальвиати
: ... Без дальнейших опытов путем краткого, но убедительного рассуждения мы можем ясно показать неправильность утверждения, будто тела более тяжелые движутся быстрее, нежели более легкие, подразумевая тела из одного и того же вещества, т. е. такие, о которых говорит Аристотель. В самом деле, скажите мне, Сеньор Симпличио, признаете ли Вы, что каждому падающему телу присуща от природы определенная скорость, увеличить или уменьшить которую возможно только путем введения новой силы или препятствия?
Симпличио:
Я не сомневаюсь в том, что одно и то же тело в одной и той же среде имеет постоянную скорость, определенную природой, которая не может увеличиваться иначе, как от приложения новой силы, или уменьшаться иначе, как от препятствия, замедляющего движение.
Сальвиати
: Таким образом, если мы имеем два падающих тела, естественные скорости которых различны, и соединим движущееся быстрее с движущимся медленнее, то ясно, что движение тела, падающего быстрее, несколько задержится, а движение другого несколько ускорится. Вы не возражаете против такого положения?
Симпличио:
Думаю, что это вполне правильно.
Сальвиати
: Но если это так и если вместе с тем верно, что большой камень движется, скажем, со скоростью в восемь локтей, тогда как другой, меньший - со скоростью в четыре локтя, то, соединяя их вместе, мы должны получить скорость, меньшую восьми локтей; однако два камня, соединенные вместе, составляют тело, большее первоначального, которое имело скорость в восемь локтей; следовательно, выходит, что более тяжелое тело движется с меньшей скоростью, чем более легкое, а это противно Вашему предположению. Вы видите теперь, как из положения, что более тяжелые тела движутся с большей скоростью, чем легкие, я мог вывести заключение, что более тяжелые тела движутся менее быстро».
Явления равноускоренного падения тела на Земле наблюдались многочисленными учеными до Галилея, но никто из них не смог открыть истинных причин и правильных законов, объясняющих эти повседневные явления. Лагранж замечает по этому поводу, что «нужен был необыкновенный гений, чтобы открыть законы природы в таких явлениях, которые всегда пребывали перед глазами, но объяснение которых тем не менее всегда ускользало от изысканий философов».
Итак, Галилей был зачинателем современной динамики . Законы инерции и независимого действия сил Галилей отчетливо понимал в их современной форме.
Галилей был выдающимся астрономом-наблюдателем и горячим сторонником гелиоцентрического мировоззрения. Радикально усовершенствовав телескоп, Галилей открыл фазы Венеры, спутников Юпитера, пятна на Солнце. Он вел настойчивую, последовательно материалистическую борьбу против схоластики Аристотеля, обветшалой системы Птолемея, антинаучных канонов католической церкви. Галилей относится к числу великих мужей науки, «которые умели ломать старое и создавать новое, несмотря ни на какие препятствия, вопреки всему».
Работы Галилея были продолжены и развиты (1629-1695), который разработал теорию колебаний физического маятника
и установил законы действия центробежных сил.
Гюйгенс распространил теорию ускоренных и замедленных движений одной точки (поступательного движения тела) на случай механической системы точек. Это было значительным шагом вперед, так как позволило изучать вращательные движения твердого тела. Гюйгенс ввел в механику понятие о моменте инерции тела относительно оси
и определил так называемый «центр качаний»
физического маятника. При определении центра качаний физического маятника Гюйгенс исходил из принципа, что «система весомых тел, движущихся под влиянием силы тяготения, не может двигаться так, чтобы общий центр тяжести тел поднялся выше первоначального положения». Гюйгенс проявил себя и как изобретатель. Он создал конструкцию маятниковых часов, изобрел балансир-регулятор хода карманных часов, построил лучшие астрономические трубы того времени и первый ясно увидел кольцо планеты Сатурн.
