Huvitavate hobide portaal. Füüsika arengu põhietapid

Teema kokkuvõte: "Füüsika ajalugu"

Füüsika areng

Füüsika on üks loodusteadusi, mille ülesanne on uurida loodust, et allutada see inimesele.

Iidsetel aegadel tähendas sõna "fiika" looduslugu. Seejärel jagati looduslugu mitmeks teaduseks: füüsika, keemia, astronoomia, geoloogia, bioloogia, botaanika jne.

Nende teaduste hulgas on füüsikal teatud määral eriline positsioon, kuna selle uurimise objektiks on kõik põhilised, kõige üldisemad ja lihtsamad aine liikumise vormid.

Teadmiste kogumine loodusnähtuste kohta toimus juba iidsetel aegadel. Ka primitiivsed inimesed, märgates ümbritseva maailma nähtustes sarnasusi ja erinevusi, omandasid oma praktikast mõningaid teadmisi loodusest. Seejärel viis kogutud teadmiste süstematiseerimine teaduse tekkeni.

Loodusnähtuste kohta teadmisi laiendasid ja täiustasid inimesed praktiliste vajaduste tõttu vaatluste kaudu ja teaduse kõrgemas arengujärgus eksperimentide kaudu (vaatlus on nähtuse uurimine looduskeskkonnas, eksperiment on nähtuse reprodutseerimine tehiskeskkonnas, et avastada selle nähtuse tunnused sõltuvalt loodud tingimustest).

Hüpoteesid loodi nähtuste selgitamiseks. Vaatlustest, katsetest ja hüpoteesidest tehtud järeldusi kontrolliti teaduse ja praktika mitmekülgsetes vastasmõjudes; praktika näitas viise selgitamiseks teaduslik kogemus(vaatlused ja katsed), parandas hüpoteese, rikastas teadust. Teadus omakorda rikastas praktikat.

Teaduslike teadmiste praktikas rakendamise laienedes tekkis vajadus neid teadmisi kasutada nähtuste ennustamiseks ja konkreetse tegevuse tagajärgede arvutamiseks. See tõi kaasa vajaduse luua üksikute hüpoteeside asemel üldistavaid ja põhjendatud teooriaid.

Esimest korda tekkis vajadus teooria järele hoonete ja rajatiste ehitamisel ning viis mehaanika, eeskätt tasakaaludoktriini arenguni. IN iidne Egiptus ja Kreeka arendas staatika tahked ained ja hüdrostaatika. Astronoomia arengule andis tõuke vajadus määrata põllumajandustööde aeg ja vajadus määrata suund navigeerimisel. Vana-Kreeka mõtleja Aristoteles põhjendas ja süstematiseeris mitmeid teadmiste harusid. Tema “Füüsika” (8 raamatus) määras pikaks ajaks üldfüüsilise maailmapildi.

Loodusteadmisi, nagu need kogunesid, kasutasid valitsevad klassid oma huvides; antiikajal oli teadus vaimulike (preestrite) käes ja oli tihedalt seotud religiooniga. Alles Vana-Kreekas hakkasid teiste privilegeeritud ühiskonnakihtide esindajad teadusega tegelema. Iidse loodusfilosoofia ehk loodusfilosoofia parimad esindajad (Leucippus, Demokritos, Lucretius) panid aluse materialistlikule looduse mõistmisele ja jõudsid vaatamata faktilise materjali äärmisele puudumisele ideele aine aatomi struktuur.

Antiikühiskonna kokkuvarisemine peatas ajutiselt teaduse arengu. Keskajal allutas kristlik kirik, tuginedes feodaalsüsteemi valitsevatele klassidele, filosoofia äärmise julmuse, inkvisitsiooni ja hukkamiste kaudu teoloogia eesmärkidele. Aristotelese füüsikat oma dogmaatilise tõlgendusega, mis välistas progressi võimaluse, kohandas kirik selleks, et tugevdada Pühakirja autoriteeti. Sel ajal säilisid peamiselt araablased, kes lõid suuri riike ja pidasid vilgas kaubavahetust kaugete riikidega, kreeklastelt ja roomlastelt üle võetud teaduste elemendid, mis arenesid teatud määral, eriti mehaanikas, astronoomias, matemaatikas ja geograafias.

XV-XVI sajandil. Euroopa kaubanduse ja tööstuse arengule tuginedes sai alguse esmalt mehaanika ja astronoomia ning hiljem tööstustehnoloogia aluseks olevate teaduste – füüsika ja keemia – kiire kasv ja areng. Koperniku, Kepleri, Galileo ja nende järgijate teosed muutsid teaduse võimsaks relvaks kodanluse võitluses vananenud feodaalsüsteemi tugipunkti – religiooni – vastu. Võitluses kiriku vastu esitati teaduslik põhimõte: kõik tõelised teadmised põhinevad kogemustel (vaatluste ja katsete kogumil), mitte selle või teise õpetuse autoriteedil.

17. sajandil Suurkodanlus otsis kompromissi feodaalsüsteemi valitsevate klasside jäänustega. Sellest tulenevalt olid teaduse esindajad sunnitud leidma religiooniga kompromissi. Newton kirjutas koos hiilgavate teadustöödega kirikuraamatu tõlgenduse – apokalüpsise. Descartes püüdis oma filosoofilistes töödes tõestada Jumala olemasolu. Teadlased toetasid vale ideed esimesest tõukest, mida universum väidetavalt vajas liikuma hakkamiseks.

Mehaanika areng jättis oma jälje tolleaegsesse teadusteooriasse. Teadlased püüdsid vaadelda maailma kui mehhanismi ja püüdsid selgitada kõiki nähtusi, taandades need mehaanilistele liikumistele.

Sellel loodusteaduse arenguperioodil kasutati jõu mõistet tohutult. Iga äsja avastatud nähtusega leiutati jõud, mis kuulutati nähtuse põhjuseks. Tänaseni on sellest füüsikas säilinud jäljed tähistuses: elusjõud, voolutugevus, elektromotoorjõud jne.

Selle perioodi teaduslikud teooriad, mis vaatlesid maailma kui muutumatult liikuvat masinat, eitasid mateeria arengut, liikumise üleminekuid ühest vormist teise. Vaatamata edule katsematerjali laiendamisel, jäi teadus mehhanistliku maailmavaate positsioonile.

18. sajandil Clematis ov ennustas õigesti pilti kehade molekulaar-kineetilisest ehitusest ja väljendas esmakordselt mateeria igaviku ja selle liikumise ühtset seadust sõnadega: „... kõik looduses toimuvad muutused toimuvad nii, et kui millelegi lisatakse midagi, siis võetakse see millestki muust ära ... Kuna see on universaalne loodusseadus, laieneb see ka liikumisreeglitele: keha, mis oma tõukega ärgitab teist liikuma, kaotab kui palju selle liikumisest, mida see teisele edasi annab, sellest liigutatuna.

Samadel aastatel kaotas Kanti ja Laplace'i teooria päikesesüsteemi arengu kohta udukogust mõtte esimese tõuke vajadusest.

19. sajandil põhineb tohutul kasvul tootlikud jõud Tööstusliku kapitalismi õitseajal kiirenes teaduse areng tohutult. Vajadus võimsa ja mitmekülgse mootori järele tööstuses ja transpordis ajendas leiutama aurumasinat ning selle välimus ajendas teadlasi uurima termilisi protsesse, mis viis termodünaamika ja molekulaarkineetilise teooria väljatöötamiseni. Termodünaamikast lähtudes osutus omakorda võimalikuks projekteerida võimsamaid ja ökonoomsemaid mootoritüüpe (auruturbiinid, sisepõlemismootorid). Selles näites näeme, kuidas praktika soodustab teadusliku teooria arengut ja teooria võtab seejärel praktikaga seoses juhtiva rolli.

Teine näide teooria ja praktika keerulisest koostoimest on elektri- ja elektrotehnikateooria areng. Fragmentaalne teave elektriliste nähtuste kohta on olnud saadaval juba pikka aega. Kuid alles pärast välgu elektrilise olemuse ja galvaanilise voolu avastamist keskendus füüsika oma tähelepanu elektri uurimisele. Faraday, Maxwell, Lenz ja teised arendasid kaasaegse elektrotehnika füüsilised alused. Tööstus kasutas kiiresti teaduslikke avastusi ja tehnoloogia laiaulatuslik areng avas enneolematud võimalused teaduslikuks katsetamiseks. Kehade molekulaarstruktuuri uurimine paljastas molekulaarsete ja aatomite vastastikmõjude elektrilise olemuse, mis omakorda on viinud meie päevil aine aatomi liikumise vormi avastamiseni, mis avab uue tehnoloogia jaoks tohutud väljavaated.

Avastuste jada – energia jäävuse ja muundamise seadus, elektromagnetlainete teooria, elektronide ja radioaktiivsuse avastamine – lükkasid lõpuks ümber looduse muutumatuse õpetuse. Mehhanism on kokku jooksnud.

Uute teaduslike avastuste olemust õigesti hinnata ja mõista oli võimalik ainult Marxi ja Engelsi loodud filosoofia seisukohast. dialektiline loomulik materialism.

«Dialektiline materialism on marksistlik-leninliku partei maailmavaade. Seda nimetatakse dialektiliseks materialismiks, kuna selle lähenemine loodusnähtustele, loodusnähtuste uurimise meetod, nende nähtuste tundmise meetod on dialektiline ja selle loodusnähtuste tõlgendus, loodusnähtuste mõistmine, selle teooria on materialistlik.

Dialektilise lähenemisega loodusnähtusi tuleb käsitleda nende seotuses, vastastikuses sõltuvuses, vastastikuses sõltuvuses ja nende arengus, võttes arvesse, et kvantitatiivsed muutused toovad kaasa fundamentaalseid kvalitatiivseid muutusi, et nähtuste areng on tingitud nendes peituvate vastuolude võitlusest. .

Dialektiline lähenemine loodusnähtustele annab meie teadvuses tegelikkuse moonutamata ja õige peegelduse. See dialektilise meetodi otsustav, absoluutne eelis kõigi teiste loodusnähtuste uurimise lähenemisviiside ees on seletatav asjaoluga, et dialektilist meetodit iseloomustavad põhijooned ei ole meelevaldselt leiutatud, ei suru meie peale kunstlikke, surnud skeeme, mis ei ole sellele omased. teadmisi, vaid, vastupidi, täpselt reprodutseerida kõige üldisemaid, loodusdialektika seadusi, millel pole erandeid.

Kõik teadused, eriti füüsika, kinnitavad selgelt iga faktiga, et:

esiteks, mis tahes nähtus esineb orgaanilises, lahutamatus seoses ümbritsevate nähtustega; Soovides nähtust isoleerida, selle seost ümbritsevate nähtustega katkestada, moonutame nähtust paratamatult;

teiseks kõik olemasolev allub loomulikule ja ammendamatule muutumisele, asjade olemusele omasele arengule;

kolmandaks, pideva arenguga toob kvantitatiivsete muutuste kuhjumine kaasa vahelduvaid, spasmilisi kvalitatiivseid muutusi; neljandaks, kõige olemasoleva areng toimub vastandlike tendentside igaveses võitluses, võitluses vana ja uue, sureva ja tärkava vahel, vananenud ja areneva vahel.

Loodusnähtuste uurimise dialektiline meetod peegeldab neid universaalseid objektiivseid seadusi ja taastoodab objektiivse maailma dialektikat teadmiste põhimõtetes. Reaalsuse õige peegeldus meie teadvuses koos loodusnähtuste dialektilise lähenemisega kohustab tunnistama dialektilist meetodit kui ainuõiget loodusnähtuste uurimise meetodit. Ainult dialektiline materialism on rangelt teaduslik maailmavaade). Kõik muud filosoofilised vaated on ekslikud, reaalsusest lahutatud ja metafüüsilised.

Kodanlus ei saa aga oma klassihuvide tõttu aktsepteerida proletariaadi filosoofiat – dialektilist materialismi. 19. sajandi teadlased oma teaduslikus töös ei saanud nad teisiti, kui lähtusid reaalsusveendumusest välismaailm mida nad õpivad; Seetõttu olid nad oma töös spontaansed materialistid, kuid oma maailmavaateliselt peegeldasid nad valitseva klassi seisukohti ja avaldasid ühel või teisel määral austust idealismile, eriti filosoofiaga seotud küsimustes. Loodusteaduse kiire kasv ja samal ajal kodanliku filosoofia allakäik tekitasid 19. sajandi teoreetikutele omaseid ideid. ideoloogiline segadus ja umbusk filosoofia vastu.

Imperialismi tulekuga, aastal XIX lõpus ja 20. sajandi alguses omandas idealism machismi (selle doktriini rajaja, Austria füüsiku ja filosoofi Ernst Machi järgi) rafineeritud vormi. Machianid väitsid, et oma "kogemuses" ei õpi me objektiivse reaalsuse omadusi, vaid ainult omaenda aistinguid. Tuleb meeles pidada, et sõna "kogemus" mõistavad machianid erinevalt kui materialistid. Materialistid nimetavad kogemuseks välismaailma seadusi puudutavate teoreetiliste järelduste kontrollimist praktikaga; eksperiment on ühe või teise truuduse määrav mõõde teaduslik teooria, selle vastavus objektiivsele reaalsusele. Machianide jaoks on kogemus meie aistingute tervik ja teadus on nende järjestus meie teadvuses.

Agnostitsism on ka idealismi tüüp, mis väidab, et me teame nähtusi, kuid mitte "asja iseeneses", mis on tundmatu.

Lahknevuste tõttu positiivsete faktiteadmiste looduse kohta kolossaalse kasvu ja kodanlike teadlaste idealistlike järelduste vahel, mida kodanlikud teadlased püüavad nendest teadmistest teha, kogeb kaasaegne füüsika sügavat kriisi. V. I. Lenin

raamatus “Materialism ja empiriokriitika” ei paljastanud ta mitte ainult machismi, vaid andis ka sügava analüüsi füüsika kriisist.

Meie riigi edu kommunismi ülesehitamisel hirmutab imperialiste ja äratab samal ajal poliitilist aktiivsust miljonite töötajate seas kapitalistlikes ja eriti koloniaal- ja sõltuvates riikides ning see sunnib kapitalistliku maailma tegelasi astuma vastu võimu ja mõjuvõimu kasvule. kõikvõimalikud vahendid. Nõukogude Liit. Imperialistide ideoloogilise võitluse üheks meetodiks on teaduse arengu tõelise pildi võltsimine: Nõukogude Liidu saavutusi vaikitakse, varjatakse ja vene teadlaste rolli teaduse arengus pisetakse.

Mis puutub nõukogude füüsika edusammudesse, siis seda tõendavad kõige paremini kaks tõsiasja: esiteks on meie riigis tehnoloogia saavutanud enneolematu haripunkti ja füüsika on tehnoloogia teadusliku täiustamise aluseks; teine ​​- Nõukogude armee näitas kogu maailmale oma relvade enneolematut jõudu ja füüsikal on teatavasti oluline roll sõjavarustuse täiustamisel.

Igal aastal on kõigis maailma riikides üha suurem mõju teadvusele massid esitab dialektilise materialismi filosoofia. Püüdes sellele mõjule vastu seista, julgustavad tõelised imperialistlike riikide meistrid heldelt igasuguste idealistlike teadussuundade kuulutajaid.

Kaasaegse füüsika edusammud näitavad selgelt dialektilise materialismi võidukäiku. Sellegipoolest reklaamib ja toob kapitalistlike maade ajakirjandus eriti moodi selliseid füüsikateooriate sorte, mis oma enneolematu formalismiga avavad tee idealistlikele perverssidele. Pole juhus, et viimastel aastatel välismaised teadusajakirjad füüsikas pühendama meelsasti ruumi mõne neometafüüsilise teooria arutamiseks. Näiteks on silmapaistvad välisteadlased hõivatud püüdega teha füüsikalisest relatiivsusteooriast järeldust universumi lõplikkuse kohta ning arvutada välja maailma "raadius" ja "vanus".

A. A. Ždanov näitas 1947. aastal peetud kõnes filosoofilisel arutelul, et moodsad välismaised idealistlikud füüsikamoonutused mängivad marksismivastases võõrreaktsioonis teenivat rolli. “Võtame näiteks inglise astronoomi Eddingtoni õpetuse maailma füüsikalistest konstantidest, mis viib otseselt Pythagorase arvude müstikani ja alates matemaatilised valemid tuletab sellised maailma "olemuslikud konstandid" nagu apokalüptiline arv 666 jne. Paljud Einsteini järgijad, kes ei mõista teadmiste dialektilist kulgu, absoluutse ja suhtelise tõe vahelist suhet, edastavad oma liikumisseaduste uurimise tulemusi. universumi piiratud, kogu lõpmatu universumiga piiratud piirkond, nõustuvad maailma lõplikkuse, selle aja ja ruumi piiratusega ning astronoom Mealy arvutas isegi välja, et maailm loodi 2 miljardit aastat tagasi. Võib-olla kehtivad nende inglise teadlaste kohta nende suure kaasmaalase, filosoof Baconi sõnad, et nad muudavad oma teaduse jõuetuse looduse laimuks.

Samamoodi kantilikud moodsa kodanluse veidrused aatomifüüsikud viia nad järeldusteni elektroni "vaba tahte" kohta, katseteni kujutada mateeriat ainult teatud lainete kogumina ja muu kuratlikkuseni" (A. A. Ždanov).

Idealistlikud suundumused välisteaduses mõjutasid ka mõnda nõukogude füüsikut. Idealismi avameelset kuulutamist meie riigis raskendab asjaolu, et see kohtab teadusringkondade vastupanu. Sellegipoolest astuvad mõned meie teoreetikud välismaise teaduse imetluse tõttu mõnikord varjatud, skolastilises vormis välja idealistlike kontseptsioonide aktiivse kaitsega. Nad püüavad tõestada, et kuigi Einstein, Eddington, Bohr, Heisenberg jt suunasid füüsika oskuslikult machismi teele, on nende väljatöötatud vaated väidetavalt kerge ühitada dialektilise materialismiga, kui "Machian fraseoloogia kõrvale heita" ja samad vaated on varustatud "dialektiliste selgitustega" Seda meie kodumaisele füüsikale äärmiselt ohtlikku seisukohta põhjendatakse mõnikord sooviga mitte kaotada väärtuslikke matemaatilisi meetodeid, mis teatud füüsikateooriates on olemas. Samas unustatakse (või vaikitakse), et nende meetodite täiustamiseks on ammu vaja välja töötada teine ​​metoodiline alus nende rakendamiseks (vt III kd).

On petlik väita, et iga "tõeline" mateeriateooria on materialistlik. Valitsevaid teooriaid esitleti kaasaegsetele alati "õigete teooriatena", kuid aja jooksul sai selgeks, et need sisaldasid vaid terake tõde ja paljugi teooriate autorite füüsiliste ja filosoofiliste seisukohtade poolt sisse toodud osutus ekslik. Nii avastas Sadi Carnot termodünaamika teise seaduse, kuid tema teooria aluseks olnud kalorite idee jäeti kolmkümmend kuni nelikümmend aastat hiljem kõrvale. Ampere avastas mõned elektrodünaamika seadused, kuid Ampere'i elektrodünaamika metodoloogilised alused osutusid valeks ja jäeti kõrvale koos ideega, et elektril puudub inerts. Suurimad saavutused optika vallas tegid Huygens ja Fresnel praegu välistatud ideede põhjal eetri mehaaniliste vibratsioonide jms kohta.

Ei ole põhjust absolutiseerida tänapäevaseid füüsikateooriaid; ei saa ette kujutada, et need osutuvad igavesteks, et füüsika hilisem areng neid ei selgita ja mitte ainult detailides, vaid ka mõnes lähtepositsioonis.

Füüsikaliste teooriate dialektilis-materialistlik käsitlus valgustab teoreetilise füüsika õigeid, tervislikke, progressiivseid suundi ja paljastab teooriate metodoloogiliselt ekslikud seosed, paljastab üksikisiku pseudoteaduse. teoreetiline taust ja järeldused, näitab, kus, milliste eelduste alusel see või teine ​​teooria tegelikkusest eemaldub, millistes osades vajab täiustamist, ümbertöötamist.

Kahtlemata nõuab nende autorite machianlikus või idealistlikus vaimus välja töötatud füüsikaliste teooriate teaduse edenemiseks vajalik töötlemine ja ümberstruktureerimine palju tööd ja annet. See ülesanne on raske, kuid teostatav nõukogude füüsika jaoks, mis on juba näidanud oma küpsust ja tugevust.

Mateeria ja liikumine

Kõige lihtsamad vahendid maailma mõistmiseks on meie meeled. Instrumentaalfüüsika on inimese silma ja kõrva lisavarustus. Meie kuulmis- ja visuaalne taju on subjektiivne; tajume helitoone, värvivarjundeid, lõhnu jne. Ebavõrdse tooniga helide objektiivne erinevus seisneb helivõnke ebavõrdses sageduses. Samamoodi vastab värvivarjundite erinevus objektiivselt valguse vibratsiooni sageduste erinevusele. Meie ettekujutused soojusest ja külmast tulenevad suuremast või väiksemast molekulaarse liikumise intensiivsusest. Heli-, valgus-, maitse-, puudutus- ja lõhnaaisting on vaid meie keha ja teadvuse reaktsioonid neid tekitavatele füüsilistele nähtustele.

Igapäevaelus kasutame sõnu nagu "valgus", "värv", "soojus", "heli", "valguse intensiivsus", "kuumutusaste" ühes tähenduses: me paneme neisse füsioloogilise sisu - sisu meie sensatsioonidest. Füüsikas kasutame me samu sõnu erinevas tähenduses: nende sõnadega tähistame objektiivselt toimuvaid protsesse, mis tekitavad meie aistinguid, või selliseid nähtusi, mis oleksid võimelised tekitama vastava aistingu, kui meie meeleorganid oleksid täiuslikumad.

Meie aistingud on heterogeensed. Nähtused, mis neid tekitavad, on äärmiselt mitmekesised. Teadmiste kasvades märkame aga, et paljudel nähtustel on olulisi sarnasusi. Oleme veendunud, et maailma õigeks mõistmiseks peame välja töötama kontseptsioonid, mis üldjoontes üldistavad katse tulemusi ja mis kõige tähtsam, peegeldavad kõigi uuritavate nähtuste jadade olemuse ühtsust.

Kõige üldisemad ja põhikategooriad on mateeria ja liikumine. “Mateeria on objektiivne reaalsus, mis eksisteerib sõltumatult inimteadvusest ja mida peegeldub selles... Mateeria on see, mis meie meeleorganitele toimides tekitab aistinguid” (Lenin). On selge, et oma aistingute kaudu tunneme me mateeriat ainult selle individuaalsetes spetsiifilistes ilmingutes; Samuti ei tegele me oma teaduslikus ja praktilises tegevuses mateeriaga “üldiselt”, vaid alati selle konkreetsete ilmingutega.

Aine atribuut (loomulik omadus) on liikumine. Liikumine on mateeria eksisteerimise vorm. Liikumisest rääkides kujutame alati ette millegi mingit liikumist, näiteks kehade, keskkonna, osakeste liikumist. Peame siiski meeles pidama, et liikumine ei piirdu liikumisega. "Iga liikumist seostatakse mingisuguse nihkega – taevakehade, maiste masside, molekulide, aatomite või eetri osakeste liikumisega. Mida kõrgem on liikumisvorm, seda ebaolulisemaks see liikumine muutub. See ei ammenda kuidagi vastava liikumise olemust, kuid on sellest lahutamatu. Seetõttu tuleb seda uurida enne kõike muud” (Engels).

Sisse liikumine filosoofiline meel- see on igasugune aine muutumine, mis tahes looduses toimuv protsess: keemiline reaktsioon, elektromagnetkiirgus, puu kasv, mõtlemine.

„Iseenesest arvestatav liikumine üldises mõttes sõnad, s.o mateeria eksisteerimise vormina, mateeriale omase atribuudina mõistetavad, hõlmavad kõiki universumis toimuvaid muutusi ja protsesse, alustades lihtsast liikumisest ja lõpetades mõtlemisega” (Engels).

Mehaanikaõpingud lihtsaim vorm liikumine, nimelt kehade või osakeste liikumine ruumis (mehaaniline liikumine).

Mõned 19. sajandi füüsikalised avastused. võimaldas justkui "vähendada" tervet rida nähtusi, mis tundusid mehaanilise liikumise suhtes täiesti heterogeensed. Nii näiteks oli keha termiline olek justkui "taandatud" selle molekulide mehaanilisele liikumisele. Selle põhjal tugevnes oletus, et kõik loodusnähtused esindavad lõpuks ainult mehaanilist liikumist; Esitati loosung – taandada kogu loodusteadus mehaanikale. Seda vaadet nimetatakse mehhanistlikuks maailmavaateks.

See seisukoht on vale. Kõrgete liikumisvormide olemus on tegelikult taandamatu mehaanilisele liikumisele. Igal liikumisvormil on erijooned, mis moodustavad selle originaalsuse (kvaliteedi). Isegi soojusliikumine, kuigi see koosneb molekulide mehaanilisest liikumisest, ei ammenda seda; soojusliikumise ajal alluvad molekulide liikumised keskmiselt erilistele statistikaseadustele, mis mehaanikaseadustest ei tulene.

Mehaanika seadused on olulised madalamate liikumisvormide mõistmiseks, kuid need ei ole piisavad kõrgemate (keerukamate) vormide mõistmiseks. Juba molekulaarsetes liikumistes avastatakse nähtusi, mida ei saa seletada ega ennustada ainult Newtoni seadustega. Just need nähtused, mida ei saa täielikult seletada, kui lähtuda ainult liigutustest, tulevad esile, kui asume uurima aatomisiseseid liikumisi, aga ka neid liikumisi, mis on aluseks elektrilistele ja magnetilistele protsessidele. Sellises kõrged vormid liigutused nagu bioloogilised protsessid ning mõtlemine ja liikumine mängivad kahtlemata teisejärgulist rolli võrreldes nende protsesside muude unikaalsete aspektidega, mis ei ole taandatavad mehaanilisele liikumisele. Loodus on keerulisem, kui mehhaanikud arvavad.

Füüsika uurib lihtsamaid liikumisvorme: 1) mehaanilist liikumist (translatsiooniline, pöörlev, võnkuv, laineline) ja mehaanilise liikumisega seotud universaalse gravitatsiooni ilminguid; 2) molekulide soojusliikumine ja molekulidevahelistest interaktsioonidest põhjustatud protsessid (omadused ja muutused agregatsiooni, difusiooni ja lahustumise olekutes, soojusülekandes jne); 3) elektrilised ja elektromagnetilised protsessid ning 4) kehade aatomisisene liikumine ja omadused, mille määrab aatomite ehitus (eelkõige kehade optilised omadused, ainete olulisemate keemiliste omaduste päritolu, elementide muundumisprotsessid kosmilistes ja laboratoorsetes protsessides). jne, kuni tuumaenergia vabanemiseni).

Füüsikaliste nähtuste teaduslikul uurimisel kohtame valdaval enamusel juhtudel kõigi nende aine liikumisvormide kõige tihedamat vastastikust seost, läbitungimist ja transformatsiooni.

Praegu on väga raske tõmmata piiri füüsika ja sellega seotud teaduste, eriti keemia vahele.

Füüsikas uuritakse nii tohutul hulgal molekulidest koosnevate kehade liikumist kui ka aine liikumise peenemaid vorme - molekulide, aatomite, nende tuumade, elektronide liikumist. Mõnikord nimetatakse seda füüsika haru, mis tegeleb tohutul hulgal aatomeid või molekule sisaldavate kehadega, makrofüüsikaks; Füüsika haru, mis uurib üksikute pisikeste osakeste liikumist ja vastastikmõju, nimetatakse mikrofüüsikaks.

Keemia tegeleb ka aatomite ja molekulidega, kuid uurib aine kvalitatiivseid iseärasusi, mida põhjustavad kvantitatiivsed muutused elektronide arvus aatomis, aatomite arvus ja tüübis molekulides. Füüsika ja keemia piirialal on välja kujunenud mitmed erialad: füüsikaline keemia, kolloidkeemia jne.

Füüsika hõlmab teadusi, mis uurivad konkreetseid meid ümbritsevaid aineid Maal (geofüüsika, meteoroloogia, hüdroloogia), taevakehades (astrofüüsika) ja elusorganismides (biofüüsika).

Sügava sisemise seose füüsika, keemia, astronoomia, geoloogia ja bioloogia vahel tagab aine struktuuri ühtsus ja ühtsus kõigis selle spetsiifilistes ilmingutes. Samast on ehitatud kõige kaugemad tähed, Päike, maakoor, elusorganismid keemilised elemendid. Molekulaarjõud, keemilised aatomitevahelised jõud, aatomisisesed jõud on peamiselt elektrilist laadi. Kõikide keemiliste elementide aatomid on üles ehitatud teatud määral sama tüüpi: positiivselt laetud massiivsetest aatomituumadest ja meile teadaolevatest kergematest elementaarosakestest - elektronidest, mis oma kiirel liikumisel suletud orbiitidel ümber tuuma moodustavad justkui. , elektronipilv, mis ümbritseb tuuma. Kõigi aatomite tuumad on ehitatud prootonitest - positiivselt laetud vesinikuaatomite tuumadest, mille mass on 1836 korda suurem kui elektroni mass, ja peaaegu sama massiga, kuid elektriliselt neutraalsetest osakestest - neutronitest.

Lisaks nendele põhilistele stabiilsetele osakestele avastati kosmilistes kiirtes vähestabiilsete osakeste olemasolu: positiivsed elektronid - positronid, millel on sama mass kui negatiivsetel elektronidel, ja mesonid - kolme tüüpi laenguga osakesed - negatiivsed, positiivsed ja positiivsed. neutraalsed - ja mitut tüüpi massi: mesonid, mille mass on ligikaudu 210 korda suurem kui elektroni mass, ja mesonid, mille mass on ligikaudu 280 korda suurem kui elektroni mass.

Ruumis, kus asuvad, varjatud, meile tundmatud elektrilaengud, toimuvad aine liikumised, mis avalduvad elektrijõudude toimel katselaengule, mis on sisestatud selle ruumi mis tahes kohta, ja magnetjõudude toimel liikuv laeng; seda liikuva aine erivormi (erineb osakestest, kuid tekitab elektriliselt laetud osakeste ja magnetiseeritud kehade vastasmõju) nimetatakse elektri- ja magnetväljaks.

Erinevalt elektrist pole vaba, sidumata polaarmagnetismi – magnetpoolusi ei saa eraldada. Elektri- ja magnetenergia jaotatakse pidevalt elektri- ja magnetväljas. Kuid ühe peamise füüsikaseadusena (mida selgitatakse III köites) on kehtestatud, et seal, kus on energiat, on ka proportsionaalses koguses mass. Seega elektri- ja magnetväli neil on materiaalne alus – neil on mass ja energia.

Võime öelda, et kaasaegne füüsika tunneb ainet kahel põhivormil, mis aga on kogu oma vastandlikkusest hoolimata lahutamatult seotud: aineosakeste ja väljade kujul. Elektronid on nende kahe ainevormi kombinatsioon: elektron on osake ja samal ajal on ta tema tekitatud elektromagnetvälja kese, mis on tema energia ja massi kandja.

Neutronid (elektriliselt neutraalsed osakesed, mille mass on vesinikutuuma) on kõige rohkem tüüpiline näide aine korpuskulaarne vorm. Mingi väli on omane ka neutronile, kuid selle välja olemus ja struktuur jääb ebaselgeks.

Füüsika tunneb hästi teist äärmust – aine elektromagnetilist vormi. See on valgus, soojuskiirgus ja kvantkiirgus üldiselt, mis on laineline elektromagnetväli, mis on seda tekitanud laengutest lahti murdunud ja levib maksimaalsel liikumiskiirusel – valguse kiirusel. Elektromagnetvälja eraldumine seda tekitanud laengutest toimub vastavalt kvantseadusele, mille kohaselt eraldub energiat ainult teatud portsjonites, kogustes, mis on võrdsed või mitu korda kordavad väärtust e=hv, kus h on mingi universaalne konstant ja v on võnkumiste sagedus emiteeritud elektromagnetväljas. Neid kiirguse osi nimetatakse footoniteks.

Igale energiaosale vastab temaga võrdeline mass: footoni kiirgav aatom kaotab koos energiaga teatud massi; selle massi kannab footon ära. Enne kiirgust oli see laengute elektromagnetvälja mingi osa mass ja pärast kiirgust footonite mass.

Mõnes raamatus leiduvad arutelud massi energiaks muutumise kohta kujutavad endast hoolimatust, esituse ebatäpsust või füüsika tahtlikku idealistlikku moonutamist. Mass ei muutu kunagi energiaks.

Terviklikkuse ja massi olemasolu mõttes on footonid sarnased osakestele ja teatud juhtudel esinevad nad osakestena, kuid samal ajal on footonid, millel ei ole struktuuriliselt eraldiseisvaid massi ja energia kontsentratsioonikeskusi. osakeste vastand; footon on elektromagnetväli, mis on laengutest eraldatud, kuid säilitab oma terviklikkuse, vaatamata sellele, et ta on enam-vähem ruumis laiali grupina, lainete paketina.

Kahe põhilise ainevormi (osakesed ja väljad) asemel võib aineliikide üksikasjalikuma klassifikatsiooniga käsitleda igat tüüpi osakesi ja nende stabiilseid kombinatsioone aine eritüübina. Seega eristatakse füüsikas ainet:

erineva lainepikkusega footonite kujul;

elementaarosakeste kujul, nimelt: elektronid (elektronipilv aatomis, elektrongaas metallis, elektronvool, elektronkiired) ja tuumaosakesed (positronid, prootonid, neutronid, mesonid ja kõige lihtsamad aatomituumad, mis ilmnevad radioaktiivsus ja tuumareaktsioonid );

aatomite, ioonide, molekulide ja nende kombinatsioonidena keemilisteks aineteks.

Antud klassifikatsioonid füüsilised vormid füüsika uuritud aine liikumised ja aineliigid vastavad füüsika tänapäevasele arenguastmele. Kuna meie teadmised mateeria olemuse ja struktuuri kohta süvenevad, vaadatakse seda tüüpi klassifikatsioone pidevalt üle ja täiustatakse.

Füüsika arenedes muutuvad füüsikateooriad, füüsika seadused ja mõisted selginevad ja täiustatakse. Füüsika arenguga on toimunud muutus füüsika aines ja maailma füüsikalise uurimise meetodid.

Alguses oli füüsika loodusteadus, s.t selle teema oli ilmselt võrreldamatult laiem kui tänapäevane, kui paljud loodusteadused eraldusid ja eraldusid füüsikast: keemia, bioloogia, geoloogia jne. Siiski peaks see olema võttes arvesse, et füüsikat, mida antiikajal mõisteti loodusteadusena, oli tegelikkuses uurimisobjektiks üksikud nähtused, mis inimkonnale teatavaks said üksikute teadushuviliste palja silmaga tehtud kitsast vaatlusringist.

Juba keskajal, kui tekkiv keemia ja mõnede teiste loodusteaduste algus eraldus füüsikast, füüsika õppeaine mitte ainult ei kitsenenud, vaid, vastupidi, laienes (mis tingis loodusteaduste eraldumise). mainitud teadused). Tõepoolest, selleks ajaks olid inimeste teadmised kehade liikumisest ja tasakaalust, tahkete ainete hõljumisest vedelikes, soojusnähtustest, keemisest, lahustumisest, kristalliseerumisest, ilmastikunähtustest jne kõvasti laienenud. füüsika poolt põhjustatud inimeste praktilistest vajadustest, seoses käsitöö ja kaubanduse levikuga ning tekkis tänu vaatluste ja lihtsate katsete laienemisele ja mõningasele täiustamisele.

Tootmise ja tehniliste vahendite kasvades muutus füüsika instrumentaalseks; Füüsikalise uurimistöö praktikasse võeti järk-järgult kasutusele kaalud, hüdromeetrid, termomeetrid, hügromeetrid, suurendusklaasid, mikroskoop, optilised prismad, spektromeetrid ja muud instrumendid. Koos sellega töötati välja matemaatilised meetodid, mis võimaldasid füüsikutel arvutuste abil vaimselt tungida selliste nähtuste valdkonda, mida ei olnud võimalik füüsiliste instrumentidega otseselt uurida. Kõik see on füüsika ainet oluliselt laiendanud; mehaaniliste, soojus-, heli- ja valgusnähtuste, samuti tahkete, vedelate ja gaasiliste kehade omaduste uurimisele lisandus elektri- ja magnetprotsesside uurimine, molekulide ja aatomite maailma uurimine ning hiljem avastus. aatomi struktuurist.

Tehnoloogia areng ja füüsika oluliselt suurenenud tähtsus tööstuse jaoks on viinud füüsikalaborite varustamiseni paljude täppisinstrumentidega ja ennekõike kõrgetasemeliste elektri- ja optiliste seadmetega. Rangeid kehade keemilise koostise ja struktuuri uurimise meetodeid – spektraalanalüüsi, mikroskoopiat ja röntgendifraktsioonianalüüsi – täiendasid veelgi peenemad meetodid, kus valgus- ja röntgenkiired asendati aatomi- ja elektronkiirtega. On leitud meetodeid, mis võimaldavad luua tavalistest ainetest radioaktiivseid aineid ja viia läbi aatomituumareaktsioone, s.o keemiliste elementide muundumist. Selle tulemusena on füüsika tõusnud eksperimentaalsete ja teoreetiliste avastuste kaasaegsele tasemele, mis toovad kaasa uusi kiireid täiustusi ja tehnoloogia ümberkujundamisi.

Öeldu põhjal on selge, et füüsika arengu üheks iseloomulikuks jooneks on järk-järguline ja süstemaatiline füüsika üha peenemate, varjatumate aine füüsilise liikumise tüüpide uurimine, kus liikumist kogevad üha väiksemad osakesed. mateeria ja kus osakeste geomeetriline liikumine ise taandub teiste nähtustega võrreldes tagaplaanile. Seda füüsika ajaloolise arengu suunda saab iseloomustada järgmise skeemiga: kehade mehaanilise liikumise uurimine (tahke, vedela ja gaasilise keha mehaanika) ® kehade elastse liikumise uurimine (elastsuse teooria, akustika) ® kehade elastse liikumise uurimine (elastsuse teooria, akustika). molekulaarne soojusliikumine (kineetiline teooria, termodünaamika) ® elektrilise liikumise uurimine ( elektrodünaamika) ® intramolekulaarsete ja aatomisiseste liikumiste uurimine (füüsikaline keemia, optika) ® korpuskulaarkiirguse ja tuumasiseste liikumiste uurimine ( elektrooniline füüsika, radioaktiivsuse ja kosmiliste kiirte doktriin, tuumatransformatsioonide õpetus).

Muidugi, see skeem, nagu iga skeem üldiselt, lihtsustab asja. Tegelikult on loetletud liikumistüübid omavahel niivõrd seotud, et paljudel juhtudel mõjutavad ühe liikumisliigi vallas tehtud avastused suuresti ka teiste liikumisliikide uurimist. Seetõttu on võimatu selgelt tuvastada füüsika arengu ajaloolisi etappe, mis vastaksid rangelt antud skeemile. Sellest hoolimata näitab see diagramm õigesti füüsika üldist arengusuunda.

Tähelepanuväärne on veel üks füüsika arengule iseloomulik tunnus: pikka aega (17., 18. sajandil ja 19. sajandi esimesel poolel) erinevate ainete uurimisel. füüsilised tüübid liikumine, uutes füüsikateooriates oli põhikohal jõu mõiste; hiljem, 19. sajandi teisel poolel, hõivas energia mõiste füüsikateooriates peamise koha; XX sajandi füüsikas. Füüsikalistes teooriates on põhikohal tegevuse mõiste (energia ja aja produkt). See suund füüsika arengus tähendab füüsika vabanemist metafüüsiliste ideede mõjust, mis innustas meid pidama jõudu liikumise „tekke põhjusteks”; füüsika avastas vajaduse seada teooriates esikohale suurus, mis määrab kõige täielikumalt eri tüüpi liikumiste vastastikuse konverteeritavuse; Alguses eeldati, et see kogus on energia, kuid selgus, et see on nii peaosa mängib tegevust.

Peegeldunud objektiivse reaalsuse puudumine füüsikalistes teooriates

Materialistid ja idealistid lähenevad füüsika eesmärgi ja sisu kindlaksmääramisele, hinnates selle seaduste ja teooriate tõesust täiesti erinevatelt positsioonidelt. Tõe mõistmine ja tõe paljastamise võimalus maailma füüsilise uurimise käigus on materialistide ja idealistide seas vastupidine.

Praegu välismaal kõige laiemalt levinud idealistliku koolkonna esindajad – Machi järgijad – lähtuvad sellest, et meie teadmised loodusest kujunevad aistingute kaudu, ja väidavad, et selle tulemusena ei saa maailma füüsiline uurimine meile midagi enamat anda. kui kõigi inimeste poolt üldiselt tunnustatud seoste loomine aistingute faktide vahel . Mach kirjutas ühes oma töös (aastal 1872) otse, et füüsika ülesanne on "avastada tunnetevahelise seose seadused".

Kõige järjekindlamad machianid usuvad, et maailma tõelised elemendid on aistingud, mitte asjad; teised neokantiaanliku veenmisviisi machiandid, nõustudes materialistidega, et aistingute põhjuseks on objektiivselt eksisteerivad asjad, usuvad samal ajal vastupidiselt materialistidele, et meie teadmised piirduvad aistingutega, et asjad jäävad põhimõtteliselt tundmatuks.

Sellest tulenevalt eitavad machianid absoluutse tõe paljastamise võimalust. Nende arvates pole absoluutset tõde olemas ja kui oleks, siis jääks see alati väljapoole inimteadmiste piire.

Aga mis on tõde? Kõik filosoofid on endale seda küsimust kogu aeg esitanud ja vastanud sellele erinevalt.

Religioossete vaadetega filosoofid otsisid edutult tõde religioonist, mõned idealistlikud filosoofid nägid tõde inimese moraalses täiuslikkuses, teised tema subjektiivsetes ideedes, teised kogu looduse vaimsustamises, teised pidasid tõde tundmatuks jne. Makhistide arvates on inimteadmine ei saa olla usaldusväärne ja seetõttu on kõik tõed suhtelised; Pole olemas objektiivset, absoluutset tõde.

Machianide arvates ei ole teaduse eesmärk tõde avastada, vaid tuua faktid süsteemi, mis tagaks mõtlemise suurima ökonoomsuse. Füüsikalised mõisted, seadused ja teooriad machianide sõnul ei paljasta asjade olemust, vaid esindavad ainult mugav vorm täiesti tingimuslikuks "faktide kirjelduseks". "Faktide" all mõtlevad machianid meie aistingute komplekse,

Kuidas peaks tegevust Kas on võimalik mõista maailma füüsikalise uurimise sisu ja piire?

"Esiteks tuleb märkida, et tegelikkuses toimub kogu teaduse ajaloolise arengu käik, aga ka iga üksiku teadusliku uurimistöö käik vastavalt dialektilisele seadusele, mille V. I. Lenin sõnastas järgmiste sõnadega: "Alates elav mõtisklus abstraktse mõtlemiseni ja sealt praktikasse – see on tõe tundmise, objektiivse reaalsuse tundmise dialektiline tee." Seega on teaduslik uurimine teooria ja praktika ühtsus praktika määrava rolli ja teooria juhtiva rolliga.

Eksperimendi tulemus, mille püstitamisel juhindub teadlane juba kindlast hüpoteesist, võimaldab hüpoteesi testida, selgitada ja teooria tasemele laiendada, kehtestada füüsikalise seaduse, s.t teha kindlaks hüpoteesi olemuse. objektiivne seos erinevate füüsikaliste suuruste vahel.

Kogemus (vaatlus, katse, praktika) on kõigi meie teadmiste allikas. Kuid teoreetiline mõtlemine on teadmiste arendamisel juhtiva tähtsusega koos kogemusega. Ilma teoreetiliste üldistusteta, ilma teooria juhisteta katsete mõistliku suuna kohta on teadusel võimatu edasi liikuda.

Kaasaegse füüsika teoreetilised üldistused võtavad kokku kõik, mida uudishimulik inimmõistus on füüsikaliste nähtuste uurimisel kogu pika kultuurilise arenguperioodi jooksul saanud. Üldistuste selgitamiseks ja lugematu hulga faktide katmiseks suhteliselt väheste teoreetiliste mõistete ja valemite kaudu osutus vajalikuks luua rida matemaatilisi teadusi: diferentsiaal- ja integraalarvutus, diferentsiaal- ja integraalvõrrandite teooria, variatsioonide arvutamine. , matemaatiline tõenäosusteooria, vektoranalüüs, matemaatiline teooria väljad, tensoranalüüs jne. Seda ulatuslikku matemaatilist aparaati pole lihtne omada. Matemaatilised raskused, mis takistavad kaasaegsete füüsikateooriate õiget kasutamist, heidutavad mõnikord mõningaid eksperimentaalfüüsikuid; Selliste füüsikute osa on lame ja labane empiirilisus, mis viib nende uurimistöö ummikusse.

Sageli juhtub, et matemaatiliste raskuste tõttu tulevad üksikud füüsikud kaasaegsete füüsikateooriate õige kasutamise asemel välja oma spetsiaalsed, väga lihtsustatud hüpoteesid, mis ei võta arvesse kogu keerulist kogumit. füüsika uuritud faktid jäävad teadusest maha ja osutuvad seetõttu tavaliselt abituteks või isegi kahjulikeks .

Eksperimentidega rikastatud füüsika toetub oma arengus matemaatikale. Füüsika teatud matematiseerimine on vajalik, kuid füüsikaliste teooriate liigne abstraktsioon ja küsimuste matemaatiliselt keeruline tõlgendamine, mis ei ole tingitud tegelikust vajadusest, on ohtlikud. Selliseid liigse formalismi all kannatavaid füüsikateooriaid eksperimenteerijad ei kasuta ja tõukuvad füüsika praktikast eraldumise poole.

On iseloomulik, et matemaatilise aparaadi tarbetu hüpertroofia mõnede füüsikaliste teooriate puhul, mida nende autorid lubasid matemaatilise “kunsti kunsti pärast” huvides, kahjustades ilmselgelt teooria füüsilist selgust ja lihtsust, on paljude inimeste tarbetu leiutamine. uued, kasutud sümbolid tänu sümboolikaarmastusele, erilisele eelsoodumusele väljamõeldud abisuuruste ja nende tinglike teisenduste vastu – kõik need ja sarnased formalismi tunnused füüsikas on kõige iseloomulikumad idealistlikele füüsikutele.

Ükskõik kui abstraktne teooria ka poleks, kui see on õige, kui see on õigesti üles ehitatud, ei peaks mitte ainult selle järeldused vastama tegelikkusele, vaid kõik teooria lülid, kõik mõisted ja suurused, millega see töötab, peaksid samuti peegeldama eesmärki. tegelikkust võimalikult täpselt.

Vaatleme lähemalt küsimust teoreetilise mõtlemise ja objektiivse reaalsuse normaalsest suhtest. Mõtlemise allikaks on eelkõige meie muljed. Suure vene füsioloogi Setšenovi tööde kaudu tehti kindlaks, et mulje ja mulje tekitanud objektiivsete põhjuste vahel on alati mingi vahepealne seos. Näiteks visuaalsetes muljetes on vahelüliks võrkkesta objektide kujutis. Vahelüli, näiteks silma põhjast saadud eseme kujutis, peegeldub närvikiudude ja ajukoore aktiivsusest teadvuse poolt. Eriti olulised on Sechenovi veenvad tõendid selle kohta, et objektide kuju ja omadused, nende jaotus ruumis, nende liikumine peegelduvad õigesti, täielikus vastavuses tegelikkusega.

See Sechenovi järeldus vastab marksistlik-leninlikule peegeldusteooriale: meie teadvus ammutab muljeid aistingutest, mis ühelt poolt on väliste objektide mõju tagajärg meeltele ja teisest küljest on lahutamatud aistingutest. mõttetöö; Elavast mõtisklusest viib tunnetusprotsess abstraktse mõtlemiseni, mida kontrollib praktika ja selle tulemusena peegeldab inimteadvus õigesti objektiivset reaalsust.

Mälu ja mõtlemise tegevus on suunatud nii faktide tükeldamisele (analüüsile) kui ka eristatava üheks tervikuks sidumisele - üldistamisele (sünteesile), abstraheerides objekti sekundaarsetest omadustest või nähtuse ebaolulistest tunnustest. Üldistamise tulemusena suur kogus fakte, loob meie teadvus ideid ja kontseptsioone. Seega opereerib abstraktne mõtlemine mõistetega, mis peegeldavad täielikult kooskõlas objektiivse reaalsusega paljude sarnaste asjade tüüpilisi jooni ja homogeensete nähtuste iseloomulikke jooni. Refleksioon on kokkulepe, vastavus taju või mõtte ja objektiivse reaalsuse vahel; peegeldus on pilt, õigemini pilt, nagu objektiivse maailma koopia.

Maailma füüsikalises uurimises, et paljastada selliste liikumisvormidega seotud mustreid, nagu elektrilised nähtused, mis meile otseselt ei anna suur number sensoorseid tajusid, kasutame ideid ja kontseptsioone, mis on välja töötatud kõige visuaalsema, kõige käegakatsutavama liikumisvormi - mehaanilise liikumise - uurimisel. Nii toodi füüsikasse elektrijõu, elektrilise töö, magnetjõu ja töö mõisted ning nendega seotud mõisted elektri- ja magnetvälja tugevus, elektripotentsiaal jne. Kuna meie teadmised keerukamatest liikumisvormidest arendasid välja mõningaid ideid ja kontseptsioonid, mida mehaanikast ei õnnestunud füüsikasse tuua, tuli kõrvale jätta, kuna ükski keeruline kuju liikumine ei ole täielikult taandatav lihtsamale liikumisvormile; muud mõisted sisuliselt säilisid ja neid muudeti üksikasjalikult vastavalt uuritava liikumisvormi avastatud tunnustele.

Seega ei ole füüsikalised mõisted ja ideed füüsikaliste suuruste kohta sugugi meie mõtlemise loovuse meelevaldne vili või lihtsalt füüsikute kokkulepete tulemus mõõtmiste ühtlustamiseks, nagu machianidele näib; füüsikalised mõisted ja ideed füüsikaliste suuruste kohta peegeldavad objektiivset reaalsust ning peegeldavad seda täpsemalt ja täielikumalt, mida kõrgem on füüsika arengutase.

Kõik ekslik, mis teadusesse tuuakse meie teadmiste ebapiisavuse ja formalismikirega, mis sageli ummistab füüsika kunstlikuga, valed ideed, – see kõik ilmneb teaduse edasises arengus kui lahknevus tõega ja heidetakse kõrvale.

Füüsikaliste ja teoreetiliste kontseptsioonide väljatöötamine toimub osade vananenud teooriate asendamise kaudu teiste, arenenumatega, mis uudsel, täpsemal viisil selgitavad uuritavate nähtuste laienemist ja säilitavad samal ajal kõik teoorias sisalduvad tõeterad. vanad teooriad.

Koos selle teooriamuutusega, mis viib nende paranemiseni, s.t tegelikkuse täielikuma peegelduseni, on füüsikaliste mõistete tähenduse ja sisu järkjärgulise ja mõnikord järsu muutumise protsess füüsika arengu jaoks tohutu tähtsusega.

Näitena võib tuua ühe põhilise füüsikalise kontseptsiooni – aine aatomi mõiste.

Vanad kreeklased pidasid aatomit äärmiselt väikeseks aineosakeseks, mis on kõva, nagu tilluke veeris, sfäärilise, ovaalse või mõne muu kujuga ja varustatud konksukujuliste eenditega, mis koos oma sidemetega aatomite ühinemisel tagada keha tugevus. 17. ja 18. sajandil. aatomit mõisteti kui aine mehaanilise ja keemilise jagunemise piiri, kui absoluutselt tahket inertset osakest, mis on samal ajal vastastikuste gravitatsioonijõudude ja molekulaarsete ühtekuuluvusjõudude keskpunkt. 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses. Nad hakkasid aatomit ette kujutama kompleksse osakesena, mis koosneb positiivse elektri pilvest ja teatud arvust selles paiknevatest elektronidest, mis välismõjude mõjul nihkuvad ja liiguvad klassikalise elektrodünaamika seaduste kohaselt. Veidi hiljem, 20. sajandi teise kümnendi alguses, avastati, et aatomi positiivne elekter on koondunud tillukesse massiivsesse. aatomituum; Ümber tuuma pöörlevad tohutu kiirusega elektronid, mida hoitakse ainult teatud paigalseisvatel orbiitidel ja mis kogevad liikumisoleku muutust mitte klassikalise elektrodünaamika seaduste, vaid hoopis teistsuguste, kvantseaduste järgi. Praegu teame, et iga aatomi tuum on keeruline ja koosneb vesinikuaatomi positiivsetest tuumadest – prootonitest ja sama massiga neutraalsetest osakestest – neutronitest; lisaks selgus, et aatomi ehitust kujutab tõele lähemal mitte geomeetriline, vaid energiapilt, mille paljastab lainemehaanika (III kd).

sügav, põhimõtteline muutus Samuti on läbi teinud elektronide kontseptsioon, mida füüsika pidas kuni viimase ajani väikseimateks elektripiiskadeks, mis on ühtlaselt jaotunud kogu palli mahus või koondunud selle pinnale. Piisab, kui öelda, et praegu kujutame elektrone ja positroneid ette osakestena, millel pole mitte ainult elektrilisi, vaid ka puhtmagnetilisi omadusi, mis on justkui põhjustatud nende osakeste pöörlemisest ümber oma telje, kuid mille päritolu on tegelikult keerulisem; lisaks on teada, et elektronidel ja positronitel, nagu ka kõigil kõige väiksematel aineosakestel üldiselt, on lainetele omased omadused; Lõpuks avastati, et osakeste paar, elektron ja positron, võivad teatud tingimustel muutuda nn gamma-fotonmaterjalist elektromagnetlainete paketiks nagu kiirgusosake, mis on veelgi läbitungiv. kui röntgenikiirgus.

Isegi sellised pealtnäha lihtsad mõisted nagu kaal ja mass on füüsika arengu käigus läbi teinud põhjalikud muutused.

Kehade kaalu mõiste esmase teisenemise põhjustas Maa sfäärilisuse avastamine: kaalu mõistet tuli seostada kaalujõu suunaga Maa keskpunkti poole. Newtoni gravitatsiooniseadus võimaldas avastada vale arusaama keha kaalust kui selle keha muutumatust omadusest ning avardada kaalu kui gravitatsiooni ilmingut kõnealuse keha ja maakera või muu taevakeha vahel. , kui peame silmas keha raskust näiteks Kuu suhtes, millele -kas planeedile, Päikesele jne.

Samal ajal sai selgeks ka Maal asuva keha massi sõltuvus keha kõrgusest merepinnast. Nende mehaanikaseaduste ning Maa igapäevase pöörlemise ja ebatäpselt sfäärilise kuju kohaselt avastati piirkonna geograafilisest laiuskraadist keeruline kaalu kui keha surve sõltuvus toele. Veelgi laiendatud idee kaalust kehtestati Einsteini gravitatsiooniteoorias: siin seostati gravitatsiooni ja eelkõige kaalu mõistmist selle ruumi enda omadustega, milles gravitatsioonimassid asuvad.

Idee massist kui aine kogusest kehas ja samal ajal kui inertsi mõõtmest tõi füüsikasse Newton. Pikka aega massi mõisteti kui keha absoluutset, muutumatut omadust, mis on täiesti sõltumatu keha liikumisolekust, selle kuumenemise, elektriseerumise astmest jne. Elektronide avastamisel ja uurimisel aga avastati, et nende mass on elektromagnetilise päritoluga. See omakorda tõi kaasa keha massi sõltuvuse avastamise selle liikumiskiirusest, mis mõjutab ainult väga suurtel kiirustel, mis on võrreldavad valguse kiirusega. See avastus näitas, et valguse kiirus tühjuses (eetris) on piirav, suurim võimalik liikumiskiirus. Lõpuks tehti kindlaks, et keha mass ja keha energia on kaks aine mõõtu selle liikumisel ja et need kaks mõõdet: üks, mis määrab aine koguse - massi, ja teine, mis määrab liikumise ulatuse. ja vastastikmõju – energia, on üksteisega rangelt proportsionaalsed. Proportsionaalsuskoefitsient, millega keha grammides väljendatud mass tuleb korrutada, et saada selle energiat ergides, on võrdne valguse kiiruse ruuduga vaakumis (cm/sek).

Füüsika arenemisprotsessis muutusid teadupärast tundmatuseni ettekujutused soojusest, magnetismist, valgusest, molekulaarjõudude olemusest jne Iga uus, muutunud füüsikaliste mõistete sisu peegeldab objektiivset tegelikkust sügavamalt, täpsemalt, rohkem täielikult.

Füüsika eesmärk on soodustada inimese poolt looduse vallutamist ning sellega seoses paljastada aine tegelik struktuur ja selle liikumise seadused.

Teadus tekkis iidsetel aegadel katsena mõista ümbritsevaid nähtusi, looduse ja inimese suhet. Alguses ei jagatud see eraldi suundadeks, nagu praegu, vaid ühendati üheks üldiseks teaduseks - filosoofiaks. Astronoomiast sai eraldi teadusharu varem kui füüsika ning see on koos matemaatika ja mehaanikaga üks vanimaid teadusi. Hiljem sai iseseisvaks distsipliiniks ka loodusteadus. Vana-Kreeka teadlane ja filosoof Aristoteles nimetas üht oma teost füüsikaks.

Füüsika üheks põhiülesandeks on selgitada meid ümbritseva maailma ehitust ja selles toimuvaid protsesse, mõista vaadeldavate nähtuste olemust. Teine oluline ülesanne on tuvastada ja mõista seadusi, mis meid ümbritsevat maailma valitsevad. Maailma mõistmisel kasutavad inimesed loodusseadusi. Kogu kaasaegne tehnoloogia põhineb teadlaste avastatud seaduste rakendamisel.

Leiutisega 1780. aastatel. aurumasin käivitus tööstusrevolutsioon. Esimese aurumasina leiutas inglise teadlane Thomas Newcomen aastal 1712. Tööstuses kasutamiseks sobiva aurumasina lõi esmakordselt Vene leiutaja Ivan Polzunov (1728-1766) aastal 1766. Šotlane James Watt täiustas disaini. Tema 1782. aastal loodud kahetaktiline aurumasin juhtis tehastes masinaid ja mehhanisme.

Aurujõul käitati pumpasid, ronge, aurulaevu, ketruskangaid ja paljusid muid masinaid. Tehnoloogia arengu võimsaks tõukejõuks oli esimese elektrimootori loomine "iseõppinud geeniuse" inglise füüsiku Michael Faraday poolt 1821. aastal. Loomine 1876. aastal Saksa inseneri Nikolaus Otto neljataktiline sisepõlemismootor avas autotööstuse ajastu, võimaldades autode, diiselvedurite, laevade ja muude tehniliste objektide olemasolu ja laialdast kasutamist.

See, mida varem peeti ulmeks, on nüüd saamas reaalseks eluks, mida me ei kujuta enam ette ilma heli- ja videotehnika, personaalarvuti, mobiiltelefoni ja Internetita. Nende välimus on tingitud aastal tehtud avastustest erinevaid valdkondi Füüsika.

Kuid tehnoloogia areng aitab kaasa ka teaduse arengule. Elektronmikroskoobi loomine võimaldas vaadata aine sisse. Täpsete mõõteriistade loomine on võimaldanud katsete tulemusi täpsemalt analüüsida. Suur läbimurre kosmoseuuringute valdkonnas oli seotud just uute kaasaegsete instrumentide ja tehniliste seadmete ilmumisega.

Seega on füüsikal kui teadusel tsivilisatsiooni arengus tohutu roll. Ta andis ümber inimeste kõige fundamentaalsemad ideed - ideed ruumi, aja, universumi struktuuri kohta, võimaldades inimkonnal teha oma arengus kvalitatiivse hüppe. Füüsika edusammud on võimaldanud teha mitmeid fundamentaalseid avastusi teistes loodusteadustes, eriti bioloogias. Füüsika areng tagas suuresti meditsiini kiire arengu.

Füüsika õnnestumisi seostatakse ka teadlaste lootusega pakkuda inimkonnale ammendamatuid alternatiivseid energiaallikaid, mille kasutamine lahendab palju tõsiseid probleeme. ökoloogilised probleemid. Kaasaegne füüsika on loodud mõistma universumi sügavaimaid aluseid, meie universumi tekkimist ja arengut ning inimtsivilisatsiooni tulevikku.

Füüsika kui teaduse teke ja areng. Füüsika on üks vanimaid loodusteadusi. Esimesed füüsikud olid Kreeka mõtlejad, kes püüdsid seletada vaadeldud loodusnähtusi. Suurim iidsetest mõtlejatest oli Aristoteles (384-322 lk eKr), kes lõi sõna "<{>vai?,” (“fusis”)

Mida tähendab loodus kreeka keeles? Kuid ärge arvake, et Aristotelese "Füüsika" on kuidagi sarnane kaasaegsete füüsikaõpikutega. Ei! Sellest ei leia ainsatki katse või seadme kirjeldust, ei ühtki joonist ega joonist ega ühtki valemit. See sisaldab filosoofilisi mõtisklusi asjadest, ajast, liikumisest üldiselt. Kõik iidse perioodi teadusmõtlejate tööd olid ühesugused. Nii kirjeldab tolmuosakeste liikumist Rooma poeet Lucretius (u 99-55 lk eKr) filosoofilises poeemis “Asjade olemusest” päikesekiir: Vana-Kreeka filosoofilt Thaleselt (624-547 lk eKr) pärinevad meie teadmised elektrist ja magnetismist, Demokritos (460-370 lk eKr) on aine ehituse õpetuse rajaja, just tema pakkus välja, et kõik kehad koosnevad kõige väiksematest osakestest – aatomitest, Eukleides (III sajand eKr) viis läbi olulisi uurimusi optika vallas – ta sõnastas esmalt geomeetrilise optika põhiseadused (valguse sirgjoonelise levimise seadus ja peegeldusseadus), kirjeldas lamedate ja sfääriliste peeglite tegevust

Selle perioodi silmapaistvate teadlaste ja leiutajate seas on esikohal Archimedes (287–212 lk eKr). Tema teostest “Tasapindade tasakaalust”, “Ujuvatest kehadest”, “Hangidel” hakkavad arenema sellised füüsikaharud nagu mehaanika ja hüdrostaatika. Archimedese hiilgav insenerianne ilmnes tema kavandatud mehaanilistes seadmetes.

Alates 16. sajandi keskpaigast. tuleb kvalitatiivselt uus etapp füüsika areng – füüsikas hakatakse kasutama katseid ja katseid. Üks esimesi on Galileo kogemus kahurikuuli ja kuuli viskamisest Pisa tornist. See eksperiment sai kuulsaks, kuna seda peetakse füüsika kui eksperimentaalteaduse "sünnipäevaks".

Võimas tõuge füüsika kui teaduse kujunemiseks oli teaduslikud tööd Isaac Newton. Oma teoses “Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted” (1684) arendab ta matemaatilist aparaadi füüsikaliste nähtuste selgitamiseks ja kirjeldamiseks. Nn klassikaline (Newtoni) mehaanika oli üles ehitatud tema sõnastatud seadustele.

Kiired edusammud looduse uurimisel, uute nähtuste ja loodusseaduste avastamine aitasid kaasa ühiskonna arengule. Alates 18. sajandi lõpust on füüsika areng põhjustanud tehnoloogia kiire arengu. Sel ajal nad ilmuvad ja paranevad aurumootorid. Kuna neid kasutatakse laialdaselt tootmises ja transpordis, nimetatakse seda perioodi "paari vanuseks". Samal ajal uuritakse põhjalikult termilisi protsesse ja füüsikas eristatakse uut osa - termodünaamikat. Suurim panus soojusnähtuste uurimisse on S. Carnot'l, R. Clausiusel, D. Joule'il, D. Mendelejevil, D. Kelvinil ja paljudel teistel.

Kui palju paberi kirjutamine maksab?

Vali töö liik Lõputöö (bakalaureuse/spetsialisti) Töö osa Magistridiplom Kursusetöö praktikaga Kursuse teooria Essee Kontrolltöö Eesmärgid Sertifitseerimistöö (VAR/VKR) Äriplaan Eksami küsimused MBA diplomitöö (kõrgkool/tehnikum) Muud juhtumid Laboratoorsed tööd, RGR Veebiabi Praktika aruanne Otsi infot PowerPointi esitlus Abstract magistrantidele Diplomiga kaasnevad materjalid Artikkel Test Joonised veel »

Täname, teile on saadetud e-kiri. Kontrolli oma e-maili.

Kas soovite sooduskoodi 15% allahindlusega?

Saate SMS-i
sooduskoodiga

Edukalt!

?Esitage juhiga vestluse ajal sooduskood.
Sooduskoodi saab esimesel tellimusel rakendada üks kord.
Sooduskoodi tüüp – " lõputöö".

Füüsika ajalugu

Föderaalne osariigi haridusasutus

Keskeriharidus

Montenegro mehaanika- ja tehnoloogiakolledž

distsipliin: füüsika

lõpetatud:

1. kursuse üliõpilane

erialad

„Soojusvarustus ja

soojustehnika

varustus"

Krylov A.E.

kontrollis: Timoshkin A.I.

Tšernogorsk 2009

Plaan

1.Füüsika ajalugu

2. Füüsika õppeaine ja struktuur

3. Füüsika arenguloo põhietapid

4. Kaasaegse füüsika seos tehnika ja teiste loodusteadustega

5. Soojusmasinate roll inimese elus

1. Füüsika ajalugu

Füüsika (kreeka keeles ta physika, sõnast physis - loodus), loodusteadus, mis uurib materiaalse maailma lihtsamaid ja samas ka üldisemaid omadusi. Uuritavate objektide põhjal jaotatakse füüsika elementaarosakeste, aatomituumade, aatomite, molekulide, tahkete ainete, plasma jne füüsikaks. Teoreetilise füüsika põhiosadeks on: mehaanika, elektrodünaamika, optika, termodünaamika, statistiline füüsika, teooria. relatiivsusteooria, kvantmehaanika, kvantväljateooria.

Füüsika hakkas arenema isegi eKr. e. (Demokritos, Archimedes jne); 17. sajandil luuakse klassikaline mehaanika (I. Newton); lõpuni 19. sajand Klassikalise füüsika kujunemine oli põhimõtteliselt lõpule viidud. Alguses. 20. sajandil füüsikas toimub revolutsioon, see muutub kvantiks (M. Planck, E. Rutherford, N. Bohr). 20ndatel töötati välja kvantmehaanika – järjekindel mikroosakeste liikumise teooria (L. de Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, W. Pauli, P. Dirac). Samal ajal (20. sajandi alguses) ilmus uus ruumi ja aja õpetus - relatiivsusteooria (A. Einstein), füüsika muutus relativistlikuks. 2. poolajal. 20. sajandil Füüsikas toimub veel üks oluline transformatsioon, mis on seotud teadmistega aatomituuma struktuurist, elementaarosakeste omadustest (E. Fermi, R. Feynman, M. Gell-Man jt), kondenseerunud ainest (D. Bardin, L. D. Landau, N. N. Bogolyubov ja teised).

Füüsika sai uute ideede allikaks, mis muutsid kaasaegset tehnoloogiat: tuumaenergia (I. V. Kurchatov), ​​kvantelektroonika (N. G. Basov, A. M. Prokhorov ja C. Townes), mikroelektroonika, radar jne tekkisid ja arenesid arengute tulemusena. füüsikas.

2. Füüsika õppeaine ja struktuur

Kreeka sõna füüsika (sõnast tseuit - loodus) tähendab loodusteadust. Varajase kreeka keele ajastul. kultuur, teadus oli endiselt jagamatu ja hõlmas kõike, mis oli teada maiste ja taevaste nähtuste kohta. Inglismaal on F. tänaseni säilitanud nimetuse "loodusfilosoofia". Kuna tegelikud andmed kogunevad. materjal ja selle teaduslik üldistus, kui loodusfilosoofiast eristuvad teaduslikud teadmised ja uurimismeetodid, kui üldine loodusõpetus, astronoomia, füüsika, keemia, bioloogia, geoloogia, tehnika. Teadused.

Filosoofiat teistest distsipliinidest eraldavad piirid pole kunagi olnud selged. Filosoofia uuritud nähtuste ring muutus oma ajaloo erinevatel perioodidel. Näiteks 18. sajandil. kristalle uuris ainult mineraloogia; 20. sajandil struktuur ja füüsiline Kristallide omadused on kristallfüüsika teema. Seetõttu on katsed anda filosoofiale kui teadusele range definitsioon, piirates uuritavate objektide klassi, ebaõnnestuvad. Igal objektil on sellised üldomadused (mehaanilised, elektrilised jne), mis on füüsika uurimisobjektiks, samas oleks vale säilitada füüsika kui loodusteaduse vana definitsiooni. Tõele kõige lähemal on tänapäeva füsioloogia kui aine ja väljade üldisi omadusi ja liikumisseadusi uuriva teaduse definitsioon. See määratlus võimaldab selgitada filosoofia suhet teiste loodusteadustega. See selgitab, miks füüsikal on tänapäevases loodusteaduses nii suur roll.

F. 20. sajandi keskpaik. võib jagada: uuritavate objektide järgi - molekulaarfüüsikaks, aatomifüüsikaks, elektroonikafüüsikaks (sh elektromagnetvälja uurimine), tuumafüüsikaks, elementaarosakeste füüsikaks ja gravitatsioonivälja uurimiseks; ning protsessidest ja nähtustest - mehaanikast ja akustikast, soojuse uurimisest, elektri ja magnetismi uurimisest, optikast, aatomi- ja tuumaprotsesside uurimisest. Need kaks filosoofia alajaotamise meetodit kattuvad osaliselt, kuna objektide ja protsesside vahel on teatav vastavus. Oluline on rõhutada, et F-i erinevate osade vahel pole ka teravaid piire. Näiteks optikat selle sõna laiemas tähenduses (kui elektromagnetlainete uurimist) võib käsitleda elektri osana, elementaarosakeste füüsikat nimetatakse tavaliselt tuumafüüsikaks.

Kaasaegse filosoofia kõige üldisemad teooriad on: relatiivsusteooria, kvantmehaanika ja statistiline teooria. F., võnkumiste ja lainete üldteooria. Uurimismeetodite järgi eristatakse eksperimentaalset ja teoreetilist. F. Vastavalt uurimistöö eesmärkidele eristatakse sageli ka rakenduslikku F.

Kaasaegse filosoofia laiad tagajärjed ja selle tihe seos teiste loodusteaduste ja tehnoloogia harudega on viinud paljude piirialade tekkeni. 19. ja 20. sajandi jooksul. piirialadel kujunesid välja mitmed teadusharud: astrofüüsika, geofüüsika, biofüüsika, agrofüüsika, keemia. F.; Füüsika ja tehnoloogia on arenenud. teadused: soojusfüüsika, elektrofüüsika, radiofüüsika, metallifüüsika, rakendusoptika, elektroakustika jne.

Selline filosoofia haru nagu mehaanika 19. sajandil. paistis silma iseseisva teadusena oma spetsiifikaga. meetodid ja kasutusvaldkonnad. Kaasaegne mehaanika, mis hõlmab punkti ja punktide süsteemi mehaanikat, elastsuse, hüdrodünaamika ja aerodünaamika teooriat, on aluseks mehhanismide, konstruktsioonide tugevuse ja stabiilsuse uurimisele, lennunduse ja hüdrotehnika uurimisele.

3. Füüsika arenguloo põhietapid

Füüsika taust. Füüsikalisi nähtusi vaadeldi iidsetel aegadel. Sel ajal ei olnud teadmiste tegelik kogumise protsess veel diferentseeritud; füüsikalised, geomeetrilised ja astronoomilised mõisted arenesid koos välja.

Majanduslik vajadus maa eraldamiseks ja aja mõõtmiseks viis ruumi ja aja mõõtmise väljatöötamiseni iidsetel aegadel – Egiptuses, Hiinas, Babüloonias ja Kreekas. Süsteem-tich. filosoofia loomisele (selle sõna tänapäevases tähenduses) eelnenud faktide kuhjumine ning nende seletamise ja üldistamise katsed toimusid eriti intensiivselt kreeka-rooma kultuuri ajastul (6. saj eKr – 2. saj pKr). Sel ajastul tekkisid esialgsed ideed mateeria aatomistruktuurist (Demokritos, Epikuros, Lucretius) ja loodi geotsentriline süsteem. maailma süsteem (Ptolemaios), tekkis heliotsentrilisuse algus. süsteemid (Aristarchus of Samose), kehtestati teatud lihtsad staatika seadused (hoova reeglid, raskuskese), saadi esimesed rakendusoptika tulemused (valmisti peeglid, avastati valguse peegelduse seadus, nähtus avastati murdumine), avastati hüdrostaatika lihtsaimad põhimõtted (Archimedese seadus). Lihtsamaid magnetismi ja elektri nähtusi tunti iidsetel aegadel.

Aristotelese õpetus võttis kokku eelmise perioodi teadmised. Aristotelese füüsika, mis lähtus looduse eesmärgipärasuse printsiibist, kuid sisaldas küll teatud õigeid sätteid, lükkas samal ajal tagasi oma eelkäijate arenenud ideed, sealhulgas heliotsentrilisuse ideed. astronoomia ja atomism.

Kiriku poolt kanoniseeritud Aristotelese õpetused muutusid teaduse edasise arengu piduriks. Pärast tuhandeid aastaid kestnud paigalseisu ja steriilsust elavnes teadus alles 15. ja 16. sajandil. võitluses Aristotelese vaadete vastu. 1543. aastal avaldas N. Copernicus essee “Taevasfääride revolutsioonidest”; selle avaldamine oli revolutsiooniline akt, millega “loodusteaduse vabastamine teoloogiast alustab oma kronoloogiat” (Engels F., Dialectics of Nature, 1955, lk 5). Teaduse elavnemine oli tingitud Ch. arr. tootmisvajadused tootmisperioodil. Suurepärane geograafiline avastused, eriti Ameerika avastamine, aitasid kaasa paljude uute tähelepanekute kogunemisele ja vanade eelarvamuste kummutamisele. Käsitöö, laevanduse ja suurtükiväe areng lõi stiimuleid teadusuuringuteks. Teaduslik mõte keskendus ehituse, hüdraulika ja ballistika probleemidele ning huvi matemaatika vastu kasvas. Tehnoloogia areng on loonud võimalused eksperimenteerimiseks. Leonardo da Vinci lavastas terve rea füüsikat. küsimusi ja püüdsid neid kogemuste kaudu lahendada. Talle kuulub ütlus: "Kogemus ei peta kunagi, ainult meie hinnangud on petlikud."

Füüsika esimene arenguperiood algab G. Galileo töödega. Just Galileo oli füüsikas eksperimentaalse meetodi looja.Hoolikalt läbimõeldud eksperiment, sekundaarsete tegurite eraldamine peamisest uuritavas nähtuses, soov luua täpsed kvantitatiivsed seosed nähtuse parameetrite vahel - see on Galileo meetod. Seda meetodit kasutades pani Galileo esialgse aluse kõlarid. Ta suutis näidata, et mitte kiirus, vaid kiirendus on keha välismõju tagajärg. Galileo põhjendab oma teoses “Vestlused ja matemaatilised tõendid kahe uue teadusharu kohta...” (1638) veenvalt seda järeldust, mis kujutab endast inertsiseaduse esimest sõnastust ja välistab näilised vastuolud. Ta tõestab eksperimentaalselt, et kehade vabalangemise kiirendus ei sõltu nende tihedusest ja massist. Arvestades visatud keha liikumist, leiab Galileo liikumiste liitmise seaduse ja esitab sisuliselt teesi jõudude toime sõltumatusest. “Vestlused” annavad teavet ka kehade tugevuse kohta.

Hüdrostaatika alused pandi paika Galileo ja B. Pascali (ja veelgi varem - Hollandi teadlase S. Stevini) töödesse. Galileo tegi olulisi avastusi ka teistes füüsika valdkondades.Ta oli esimene, kes eksperimentaalselt kinnitas pindpinevuse fenomeni, mida uuriti palju hiljem. Galileo rikastas oma teleskoobiga rakenduslikku optikat ja tema termomeeter viis soojusnähtuste kvantitatiivse uurimiseni.

Seega 17. sajandil. loodi mehaanika alused ja alustati uurimistööd füüsika olulisemates valdkondades - elektri ja magnetismi, soojuse, füüsika uurimisel. optika ja akustika.

18. sajandil Jätkub kõigi filosoofia valdkondade edasiarendamine.Newtoni mehaanika muutub ulatuslikuks teadmiste süsteemiks, mis hõlmab maa- ja taevakehade liikumisseadusi. L. Euleri teosed, prantsuse keel. Teadlane A. Clairaut ja teised lõid taevamehaanika, mille viis kõrgele täiuslikkusele P. Laplace. Ava saksa keel astronoom I. Galle 1846. aastal uuest planeedist - Neptuunist, oli taevamehaanika võimsuse tunnistus.

Mehaanika arengu oluliseks tõukejõuks olid tootmise ja seejärel masinatootmise nõudmised. L. Euler paneb aluse jäiga keha dünaamikale. J. D'Alembert arendab mittevabade süsteemide dünaamikat. D. Bernoulli, L. Euler ja J. Lagrange loovad ideaalse vedeliku hüdrodünaamika alused. C. Coulomb uurib hõõrde- ja väändeseadusi. Lagrange'i teoses " Analüütiline mehaanika" on mehaanika võrrandid esitatud nii üldistatud kujul, et see muudab need rakendatavaks mittemehaaniliste protsesside, näiteks elektromagnetiliste protsesside jaoks (nendes sisalduvate funktsioonide asjakohase tõlgendusega). Väljatöötatud kujul saab mehaanika tolleaegse masinatehnoloogia, eriti hüdraulika alus.

F. teistes osades 18. sajandil. Eksperimentaalsete andmete kogunemine toimub veelgi ja sõnastatakse kõige lihtsamad seadused. Prantsuse füüsik C. Dufay avastab kahte tüüpi elektri olemasolu. V. Franklin sõnastab laengu jäävuse seaduse. 18. sajandi keskel. Loodi esimene elektrirong. kondensaator (P. Muschenbroeki Leydeni purk Hollandis), mis võimaldas koguda suurel hulgal elektrit. laengud, mis hõlbustas nende koostoime seaduse uurimist. Selle elektrostaatika aluseks oleva seaduse avastasid üksteisest sõltumatult G. Cavendish ja J. Priestley (Inglismaa) ja C. Coulomb (Prantsusmaa). Väändekaalusid kasutades leidis Coulomb mitte ainult statsionaarsete laengute vastastikmõju seaduse, vaid ka sarnase seaduse magnetpooluste kohta. Cavendish kasutas sama seadet gravitatsioonikonstandi mõõtmiseks. I. Wilke (Saksamaa) avastas elektrostaatilise. induktsioon. Tekkis atmosfääri elektri õpetus. V. Franklin 1752. aastal ja aasta hiljem uurisid M. V. Lomonosov ja G. V. Richman pikselahendusi ja osutusid elektriliseks. välgu olemus. Optikas jätkus teleskoobi läätse täiustamine (L. Euler, inglise teadlane J. Dollond). P. Bougueri (Prantsusmaa) ja I. Lamberti (Saksamaa) tööde kaudu hakati looma fotomeetriat. Inglise teadlased W. Herschel ja W. Wollaston avastasid infrapunakiired ja teadlane I. Ritter - ultraviolett. Suurt tähelepanu hakati pöörama luminestsentsi nähtustele. Hakati arendama termomeetrilisi meetodeid ja paigaldati termomeetrilisi süsteeme. kaalud. Keemia ja metallurgia areng stimuleeris soojusteooria arengut. J. Black (Inglismaa) tegi kindlaks erinevuse temperatuuri ja soojushulga vahel, avastades jää sulamise latentse soojuse. Sõnastati soojusmahtuvuse mõiste, mõõdeti erinevate ainete soojusmahtuvusi ja pandi alus kalorimeetriale. Lomonosov ennustas absoluutse nulli olemasolu. Hakati uurima soojusjuhtivust ja soojuskiirgust ning uurima kehade soojuspaisumist. Samal perioodil loodi ja hakati täiustama aurumasinat.

Relatiivsusteooria on kaasaegse füüsika üks üldisemaid teooriaid.Sama oluline ja tõhus füüsikateaduse üldistus. ilmnesid faktid ja mustrid kvantmehaanika(vt), loodud 20. sajandi 1. veerandi lõpus. kiirguse vastastikmõju aineosakestega ja aatomisiseste elektronide olekute uurimise tulemusena.

Veel 19. sajandi lõpus. Selgus, et klassika alusel tuletatud soojuskiirguse energia jaotumise seadus spektris. seadus energia võrdsest jaotusest vabadusastmete vahel on vastuolus tegelikkusega. Rayleigh-Jeansi seaduse järgi peab kiirguse intensiivsus olema võrdeline temperatuuri ja kiirgussageduse ruuduga. Selle tulemusena jõuti selgelt vale järelduseni, et iga keha peaks igal temperatuuril kiirgama piisavalt intensiivset nähtavat valgust. Saksa teadlane M. Planck leidis 1900. aastal kogemusele vastava soojuskiirguse spektris energiajaotuse seaduse, tehes uue eelduse, et aine aatomid kaotavad kiirguse ajal energiat ainult teatud osades (kvantides), mis on võrdeline kiirguse sagedusega. ; proportsionaalsuskoefitsient (Plancki konstant) peab olema universaalne konstant. Plancki hüpotees kiirgusenergia kvantiseerimisest oli kvantteooria lähtepunktiks. Pärast seda suutis Einstein (1905. aastal) selgitada fotoelektrilise efekti seadusi. , eeldades, et kiirgusväli on valguse eriliste osakeste – footonite – gaas. Valguse footoniteooria võimaldas õigesti seletada ka teisi kiirguse ja aineosakeste vastasmõju nähtusi. Nii selgus, et valgusel on kahetine olemus – osake-laine. Aineaatomite poolt emiteeritud või neeldunud kiirguse kvantifitseerimine viis järeldusele, et ka aatomisiseste liikumiste energia võib järsult muutuda. See tagajärg oli vastuolus nende aatomimudelitega, mis loodi enne 1913. aastat. Selleks ajaks oli kõige täiuslikum aatomimudel Rutherfordi tuumamudel, mis oli üles ehitatud tol ajal teadaolevatele faktidele paastu möödumisest. A-osakesed läbi aine. Selles mudelis liikusid elektronid ümber aatomituuma vastavalt klassikalistele seadustele. mehaanika ja pidevalt kiirgav valgus vastavalt klassikalistele seadustele. elektrodünaamika, mis oli vastuolus kiirguse kvantiseerimise faktiga. Esimese sammu selle vastuolu lahendamise suunas tegi 1913. aastal Taani teadlane N. Bohr, kes säilitas oma aatomimudelis klassikalise. aatomi statsionaarsetes olekutes olevate elektronide orbiidid, kuid tegi eelduse, et mitte kõik mõeldavad orbiidid on lubatud, vaid ainult nende diskreetne seeria. Kuna iga orbiit on seotud teatud energia ja nurkimpulsi väärtusega, osutusid ka need suurused kvantifitseerituks. Ühelt lubatud orbiidilt teisele liikudes kiirgab või neelab aatom footoni. Aatomienergia diskreetsus on leidnud otsest kinnitust aatomispektri mustrites ja aatomite kokkupõrgetes elektronidega. .

Viimase 20 aasta jooksul on teadaolevate elementaarosakeste arv mitu korda suurenenud. Lisaks elektronidele ja positronitele, prootonitele ja neutronitele (samuti footonitele) on avastatud mitut tüüpi mesoneid. Neutraalse osakese – neutriino – olemasolu on tõestatud. Pärast 1953. aastat tehti uusi avastusi, millel oli fundamentaalne tähtsus: avastati rasked ebastabiilsed osakesed, mille mass oli suurem kui nukleonide mass – nn. hüperonid, mida peetakse nukleonide ergastatud olekuteks. 1955. aastal avastati antiprootoni olemasolu.

Kõik need avastused näitavad, et mis tahes tüüpi elementaarosakesed on võimelised muutuma, et elementaarosakesed võivad tekkida (“sünni”) ja kaduda, muutudes teist tüüpi osakesteks. See tõestab geneetika olemasolu seoseid erinevate elementaarosakeste vahel ja selle füüsikavaldkonna vahetu ülesanne on arendada nende omavahelisi suhteid. Need faktid viitavad ka sellele, et elementaarosakesed ei ole sugugi elementaarsed selle sõna absoluutses tähenduses, vaid neil on keeruline struktuur, mida tuleb veel paljastada. Kaasaegne filosoofia on kinnitanud V. I. Lenini ennustust elektroni ammendamatusest. Kaasaegne elementaarosakeste teooria tõlgendab neid erinevate väljade - elektromagnetiliste, elektronpositroni, mesoni jne ilmingutena. Selle tõlgenduse aluseks on ülalmainitud võime osakeste teisenemine, tekkimine ja kadumine koos teise välja (või muude väljade) osakeste ilmumisega. Selle teooria tähelepanuväärne tulemus on järeldus, et isegi antud tüüpi osakeste puudumisel antud ruumipiirkonnas on nn. null (väikseim) antud tüüpi vaakumväli, mis avaldub mitmes efektis .

Kuna neid teadusliku materialismi põhiprintsiipe ei mõistnud, tajusid mõned füüsikud iga uut etappi, kus avastati uusi objekte ja loodusnähtustes uusi aspekte, kui ulatuslikele faktilistele tõenditele rajatud teooria täielikku eitamist. materiaalne, kui maailma materiaalsuse ümberlükkamine. Tegelikkuses räägime alati teooria uuest arengust, nähtuste uue külje katmisest. Aine uute omaduste tundmatust tõid idealistid aluseks mateeria enda eitamisele, samas kui tegelikult on mateeria mõiste täienemas mitmekesisema sisuga. Nii tõlgendati näiteks kvantteooriaga kehtestatud mikroosakeste kahekordset korpuskulainelist olemust argumendina mateeria "kummitusliku" olemuse, massi ja energia vahelise suhte kasuks - kui mateeria kui energiakandja eitamist. . Uute ideede tundmatust kasutavad mõned idealistlikud filosoofid, et eitada asjade ja nähtuste olemuse tundmise võimalust. Sellele valepildile reaalsusest, mis on mõjukas ka filosoofiaga külgnevates valdkondades – bioloogias ja astronoomias –, vastandub teaduslikult põhjendatud dialektikafilosoofia. materialism.

4. Kaasaegse füüsika seos tehnika ja teiste loodusteadustega

F. kasvas välja tehnoloogia vajadustest ja kasutab pidevalt oma kogemusi; tehnoloogia määrab suuresti füüsika aine. uurimine. Aga tõsi on ka (eriti tänapäevase füsioloogia puhul), et tehnoloogia kasvab välja füsioloogiast, mis füüsikas. laborid loovad uusi tehnoloogiaharusid ja uusi meetodeid tehniliste probleemide lahendamiseks. ülesandeid. Piisab, kui meenutada elektrit masinad, raadiotehnika ja rakenduselektroonika pidevalt arenevate ja muutuvate vahenditega: säde, vaakumtorud, pooljuhtseadmed. Näiteks leiavad pooljuhid tehnoloogias üha mitmekesisemaid rakendusi vahelduvvoolualaldi, fototakisti ja termistorina, signalisatsioonis, automatiseerimises ja kaugjuhtimises, detektorite, raadiolainete võimendite ja generaatorite, luminestsentsvalgusallikate, vaakumkatoodide näol. seadmed ja viimasel ajal soojus-, valgus- ja radioaktiivse kiirguse energiat kasutavate seadmete kujul.

Tehnoloogia kiire õitseng 20. sajandil. on kõige otsesemalt seotud arenguga F. Kui 19. saj. füüsiliste vahel avastus ja selle esimene tehniline. Pärast aastakümnete pikkust kasutamist on see periood nüüdseks lühenenud mitmele aastale. Tehniline Füüsika oma arvukate osadega on tänapäevase teaduse tohutu valdkond. Fotograafia ja tehnoloogia suhe on mõlema peamine arengutee. Kunagi pole see seos olnud nii kõikehõlmav kui praegu. Teaduslik füüsika. Instituudid ühendavad oma teemades järjest edukamalt füüsikat. teooria, eksperimentaalõpe ja tehnika. uute faktide ja üldistuste rakendamine. Sajad tööstuslaborid ja tööstusinstituudid arendavad füüsikat. ja tehnoloogiline küsimusi kogu kaasaegse tehnoloogia rindel.

Phys. Uurimismeetodid on muutunud kõigi loodusteaduste jaoks ülioluliseks. Elektronmikroskoop ületas optilise mikroskoobi poolt seatud piire kahe suurusjärgu võrra. uurimismeetodeid ja võimaldas vaadelda üksikuid suuri molekule. Röntgenanalüüs paljastas aine aatomistruktuuri ja kristallide struktuuri. Rafineeritud spektraalanalüüs on osutunud tõhusaks vahendiks geoloogia ja orgaanilise aine uurimisel. keemia. Massispektrograaf mõõdab aatomite ja molekulide masse enneolematu täpsusega. Raadiotehnika ja ostsillograafiline meetodid võimaldavad jälgida protsesse, mis toimuvad sekundi miljondikes ja miljardites sekundites. Kemikaalide liikumise jälgimise võimalus. elemente ja isegi üksikuid aatomeid pakub radioaktiivsete isotoopide meetod, mis on juba tunginud kõikidesse teadmiste valdkondadesse. Tuumakiirgus muudab bioloogia kulgu. protsessid ja pärilike tunnuste muutmine.

Kõik need tehnikad ületavad kaugelt mitte ainult otsese vaatluse, vaid ka 19. sajandi mõõteriistade seatud raamistiku. Elektroonilised arvutusmasinad on matemaatikat nii palju lihtsustanud. arvutusi, et kõige keerulisemad nähtused, mis on tingitud sadadest erinevatest teguritest, muutuvad kättesaadavaks rangele arvutamisele.

Kaasaegse füsioloogia tähtsus kogu loodusteaduse jaoks on oluliselt suurenenud. Relatiivsusteooria ja tuumafüüsika said astronoomia tähtsaima haru astrofüüsika aluseks. Astrofüüsika järeldused toovad omakorda uusi jooni füüsikasse Kvantteooria pani aluse keemiaõpetusele. reaktsioonid, anorgaanilised ja orgaaniline keemia. Tuumafüsioloogia ideed saavad geoloogiateaduse lahutamatuks osaks. mõisted. Füsioloogia ja bioloogia vastastikune mõju muutub üha tihedamaks; Sellega seoses on biofüüsika kasvamas iseseisvaks teaduseks.

5. Soojusmasinate roll inimese elus

Praegu on võimatu nimetada ühte inimtootmistegevuse valdkonda, kus soojusseadmeid ei kasutata. Kosmosetehnoloogia, metallurgia, tööpinkide ehitus, transport, energeetika, põllumajandus, keemiatööstus, toiduainete tootmine - see ei ole täielik loetelu rahvamajanduse sektoritest, kus tuleb lahendada soojuspaigaldistega seotud teadus- ja tehnikaküsimused.

Soojusmasinates ja soojusseadmetes muundatakse soojus tööks või töö soojuseks.

Auruturbiin on soojusmasin, milles auru potentsiaalne energia muundatakse kineetiliseks energiaks ja kineetiline energia rootori mehaaniliseks pöörlemisenergiaks. Turbiini rootor on otse ühendatud töömasina võlliga, milleks võib olla elektrigeneraator, propeller jne.

Eriti suur on soojusmasinate kasutamine raudteetranspordis, sest Diiselvedurite tulekuga raudteele on hõlbustatud põhiosa kaupade ja reisijate vedu kõikides suundades. Diiselvedurid ilmusid Nõukogude raudteedele enam kui pool sajandit tagasi V.I. initsiatiivil. Lenin. Diiselmootorid juhivad diiselvedurit otse ning elektriülekande, elektrivoolugeneraatorite ja elektrimootorite abil. Iga diiselveduriga samal võllil on alalisvoolugeneraator. Generaatori tekitatud elektrivool siseneb diiselveduri telgedel paiknevatesse veomootoritesse. Diiselvedur on keerulisem kui elektrivedur ja maksab rohkem, kuid see ei vaja kontaktvõrku ega veoalajaamu. Diiselvedurit saab kasutada kõikjal, kus rajatakse raudteed, ja see on selle tohutu eelis. Diisel on ökonoomne mootor, diiselveduril jätkub naftakütust pikaks teekonnaks. Suurte ja raskete veoste transportimiseks ehitati raskeveokeid, kus bensiinimootorid asendati võimsamate diiselmootoritega. Samad mootorid töötavad traktoritel, kombainidel ja laevadel. Nende mootorite kasutamine hõlbustab oluliselt inimese tööd. 1897. aastal pakkus Saksa insener R. Diesel välja survesüütemootori, mis võiks töötada mitte ainult bensiinil, vaid ka mis tahes muul kütusel: petrooleumil, õlil. Mootoreid nimetati ka diisliteks.

Soojusmasinate ajalugu ulatub kaugele tagasi. Rohkem kui kaks tuhat aastat tagasi, 3. sajandil eKr. ajastul ehitas suur Kreeka mehaanik ja matemaatik Archimedes kahuri, mis tulistas auruga.

Tänapäeval on maailmas sadu miljoneid soojusmasinaid. Näiteks sisepõlemismootoreid paigaldatakse autodele, laevadele, traktoritele, mootorpaatidele jne. Tähelepanu, et kehade temperatuurimuutustega kaasnevad pidevalt ka nende mahtude muutused, pärineb kaugest antiigist, kuid absoluutse määra määramine. nende muutuste suhte väärtus kuulub ainult kaasaega. Enne termomeetrite leiutamist ei osatud sellistele määratlustele muidugi mõelda, kuid termomeetria arenedes muutus selle seose täpne uurimine hädavajalikuks. Veelgi enam, eelmise 18. sajandi lõpus ja praeguse 19. sajandi alguses kogunes palju erinevaid nähtusi, mis ajendasid hoolikalt mõõtma kehade soojusest paisumist; need olid: baromeetriliste näitude korrigeerimise vajadus kõrguste määramisel, astronoomilise murdumise määramine, gaaside ja aurude elastsuse küsimus, metallide järk-järgult kasvav kasutamine teaduslike instrumentide ja tehnilistel eesmärkidel jne.

Kõigepealt pöördusin loomulikult õhupaisumise definitsiooni poole, mis oma suurusjärgus oli kõige silmatorkavam ja tundus kõige kergemini mõõdetav. Paljud füüsikud said peagi suure hulga tulemusi, kuid mõned neist olid üsna vastuolulised. Amonton mõõtis oma tavalise termomeetri reguleerimiseks õhu paisumist temperatuurini 0° kuni 80° R kuumutamisel ja määras suhteliselt täpselt, et see on 0,380 selle mahust 0° juures. Seevastu Nuge 1705. aastal sai veidi muudetud seadet kasutades kord kaks korda suurema arvu, teine ​​kord aga isegi 16 korda suurema arvu. La Hire (1708) sai samuti Amontoni numbri asemel 1,5 ja isegi 3,5. Goakesby (1709) leidis arvu 0,455; Kryukius (1720) - 0,411; Palgid - 0,333; Bonn - 0,462; Muschenbreck - 0,500; Lambert (“Pyrométrie”, lk 47) -0,375; Deluc - 0,372; I. T. Meyer - 0,3755 ja 0,3656; Saussure - 0,339; Vandermonde, Berthollet ja Monge said (1786) - 0,4328. Priestley, kes sai õhu paisumise puhul tegelikust märkimisväärselt kõrvalekalduva arvu 0,9375, väitis lisaks, et hapnik, lämmastik, vesinik, süsihape, lämmastik-, vesinikkloriid-, väävel-, vesinikfluoriidhappe ja ammoniaagi aurud – need kõik erinevad oma paisumise poolest õhust. G. G. Schmidt (“Green’s Neues Journ.”, IV, lk 379) sai õhu paisumiseks arvu 0,3574, hapniku jaoks 0,3213 ja lõpuks vesiniku, süsihappe ja lämmastiku jaoks 0,4400, 0 ,4352, Duuvernoyveau 0,47878. pooldas Priestley arvamust, kuid leidis üldiselt, et gaaside paisumine ei ole temperatuurimuutusega täiesti proportsionaalne.

Teoreetiline materjal

Juba iidsetest aegadest on inimene soovinud vabaneda füüsilisest pingutusest või seda millegi liigutamisel leevendada, saada rohkem jõudu ja kiirust.

Loodi legende lennukivaipadest, seitsmeliigasaabastest ja võluritest, kes kannavad võlukepi lainega inimest kaugetele maadele. Raskeid koormaid kandes leiutasid inimesed kärud, sest neid on lihtsam veereda. Siis kohandasid nad loomi - härgi, hirvi, koeri ja kõige rohkem hobuseid. Nii tekkisid kärud ja vankrid. Vagunites otsisid inimesed mugavust, täiustades neid üha rohkem.

Inimeste soov kiirust suurendada kiirendas ka sündmuste muutumist transpordi arengu ajaloos. Kreeka sõnadest "autos" - "ise" ja ladina "mobilis" - "mobiilne" moodustati Euroopa keeltes omadussõna "iseliikuv", sõna otseses mõttes "auto-mobile".

See kehtis kellade, automaatsete nukkude, igasuguste mehhanismide kohta, üldiselt kõige kohta, mis oli omamoodi täiendus inimese "jätkusele", "täiendamisele". 18. sajandil üritasid nad asendada tööjõudu aurujõuga ja kasutasid roomikuteta kärude kohta mõistet “auto”.

Miks alustatakse auto vanust esimestest aastatel 1885-1886 leiutatud ja ehitatud sisepõlemismootoriga “bensiiniautodest”? Justkui unustades auru ja aku (elektri) meeskonnad. Fakt on see, et sisepõlemismootor tegi transporditehnoloogias tõelise revolutsiooni. Pikka aega osutus see auto ideega kõige paremini kooskõlas olevaks ja säilitas seetõttu pikka aega oma domineeriva positsiooni. Sisepõlemismootoriga sõidukite osakaal moodustab täna enam kui 99,9% ülemaailmsest maanteetranspordist.<Приложение 1>

Soojusmasina peamised osad

Kaasaegses tehnoloogias saadakse mehaanilist energiat peamiselt kütuse siseenergiast. Seadmeid, milles sisemine energia muundatakse mehaaniliseks energiaks, nimetatakse soojusmootoriteks. Kütuse põletamiseks seadmes, mida nimetatakse küttekehaks, võite kasutada silindrit, milles gaas kuumutatakse ja paisub ning liigutab kolvi.<Приложение 3>Gaasi, mille paisumine põhjustab kolvi liikumise, nimetatakse töövedelikuks. Gaas paisub, kuna selle rõhk on suurem kui välisrõhk. Kuid gaasi paisudes selle rõhk langeb ja varem või hiljem võrdsustub see välisrõhuga. Siis lõpeb gaasi paisumine ja see lakkab töötamast.

Mida teha, et soojusmasina töö ei seiskuks? Mootori pidevaks tööks on vajalik, et kolb pöörduks pärast gaasi paisutamist iga kord tagasi algasendisse, surudes gaasi algsesse olekusse. Gaasi kokkusurumine saab toimuda ainult välisjõu mõjul, mis sel juhul toimib (gaasi survejõud teeb sel juhul negatiivset tööd). Pärast seda võivad gaasi paisumis- ja kokkusurumisprotsessid uuesti toimuda. See tähendab, et soojusmasina töö peab koosnema perioodiliselt korduvatest paisumis- ja kokkusurumisprotsessidest (tsüklitest).

Pilt 1

Joonisel 1 on graafiliselt kujutatud gaasi paisumise (joon AB) ja esialgse mahuni kokkusurumise protsesse (joon CD). Gaasi poolt paisumisprotsessi käigus tehtud töö on positiivne (AF > 0) ja on arvuliselt võrdne joonise ABEF pindalaga. Kokkusurumisel tehtud gaasitöö on negatiivne (alates AF< 0) и численно равна площади фигуры CDEF. Полезная работа за этот цикл численно равна разности площадей под кривыми АВ и CD (закрашена на рисунке).

Küttekeha, töövedeliku ja külmiku olemasolu on mis tahes soojusmasina pideva tsüklilise töö põhimõtteliselt vajalik tingimus.

Soojusmootori efektiivsus

Töövedelik, saades küttekehast teatud koguse soojust Q1, annab osa sellest soojushulgast, mooduli |Q2|, külmikusse. Seetõttu ei saa tehtud töö olla suurem kui A = Q1 - |Q2|. Selle töö ja küttekehast paisuva gaasi poolt vastuvõetud soojushulga suhet nimetatakse soojusmasina efektiivsuseks.

Füüsika taust. Füüsika jälgimine nähtused esinesid iidsetel aegadel. Tol ajal ei olnud faktiteadmiste kogumise protsess veel diferentseeritud: füüsikalised, geomeetrilised ja astronoomilised mõisted arenesid koos.

Füüsika loomisele (tänapäevases tähenduses) eelnenud süstemaatiline faktide kuhjumine ning nende seletamise ja üldistamise katsed toimusid eriti intensiivselt a. Kreeka-Rooma kultuuri ajastu(6. sajand eKr – 2. sajand pKr). Sellel ajastul tekkisid esialgsed ideed selle kohta aine aatomi struktuur(Demokritos, Epikuros, Lucretius), loodi maailma geotsentriline süsteem (Ptolemaios), tekkis heliotsentrilise süsteemi algus (Samose Aristarchos), mõned lihtsad staatika seadused(võimenduse reeglid, raskuskese), saadud esimesed tulemused rakendusoptika(tehti peegleid, avastati valguse peegelduse seadus, avastati murdumisnähtus), avastati lihtsaimad põhimõtted hüdrostaatika(Archimedese seadus). Lihtsamaid magnetismi ja elektri nähtusi tunti iidsetel aegadel.

Õpetamine Aristoteles (389 – 322 eKr) võttis kokku eelmise perioodi teadmised 1. Kiriku poolt kanoniseeritud Aristotelese õpetused muutusid füüsikateaduse edasise arengu piduriks. Pärast tuhandeid aastaid kestnud paigalseisu ja steriilsust elavnes füüsika alles 15. ja 16. sajandil. võitluses skolastilise filosoofiaga. Teaduse elavnemise määrasid peamiselt tootmisperioodi tootmisvajadused. Suured geograafilised avastused, eriti Ameerika avastamine, aitasid kaasa paljude uute tähelepanekute kogunemisele ja vanade eelarvamuste kummutamisele. Käsitöö, laevanduse ja suurtükiväe areng lõi stiimuleid teadusuuringuteks. Teaduslik mõte keskendus ehituse, hüdraulika ja ballistika probleemidele ning huvi matemaatika vastu kasvas. Tehnoloogia areng on loonud võimalused eksperimenteerimiseks. Leonardo da Vinci esitas terve rea füüsilisi küsimusi ja püüdis neid katse abil lahendada. Temale kuulub ütlus: "Kogemus ei peta kunagi, ainult meie hinnangud on petlikud" .

Kuid 15.-16. sajandil olid individuaalsed füüsilised vaatlused ja eksperimentaalsed uuringud juhuslik iseloom. Alles 17. sajand algas katsemeetodi süstemaatiline rakendamine füüsikas ja sellest ajast alates on füüsikaliste teadmiste pidev kasv.

Füüsika esimene arenguperiood , nimetatakse klassikaks, algab teostest Galileo Galilei (1564–1642) . Täpselt nii Galileo oli füüsika eksperimentaalmeetodi looja. Hoolikalt läbimõeldud eksperiment, sekundaarsete tegurite eraldamine uuritava nähtuse peamisest, soov luua täpsed kvantitatiivsed seosed nähtuse parameetrite vahel - see on Galileo meetod. Seda meetodit kasutades pani Galileo esialgse aluse kõlarid. Galileo lükkas ümber Aristotelese mehaanika ekslikud väited: eelkõige suutis ta näidata, et mitte kiirus, vaid kiirendus on keha välismõju tagajärg. Minu töös "Vestlused ja matemaatilised tõendid kahe uue teadusharu kohta..." (1638) Galileo põhjendab veenvalt seda järeldust, mis esindab esimest sõnastust inertsi seadus, kõrvaldab nähtavad vastuolud. Ta tõestab seda kogemustega kehade vabalangemise kiirendus ei sõltu nende tihedusest ja massist. Arvestades visatud keha liikumist, leiab Galileo liigutuste liitmise seadus ja väljendab sisuliselt seisukohta jõudude tegevuse sõltumatuse kohta. “Vestlused” annavad teavet ka kehade tugevuse kohta. Ta sõnastas ka ideid selle kohta liikumise suhtelisus(relatiivsuspõhimõte), kehade liikumine piki kaldtasandit ( tegelikult avastas ta Newtoni kaks esimest seadust).

Galilei töödes ja Blaise Pascal pandi alus hüdrostaatika. Galileo tegi olulisi avastusi teistes füüsikavaldkondades. Esimest korda kinnitab ta eksperimentaalselt pindpinevuse fenomeni, mida hakati uurima palju hiljem. Galileo rikastab rakendusoptika tema teleskoop ja tema termomeeter juhatas soojusnähtuste kvantitatiivne uurimine.

17. sajandi 1. poolel tekkis gaaside füüsikaõpetus, millel oli suur praktiline tähendus. Galilei jünger E. Torricelli avastab õhurõhu olemasolu ja loob esimese baromeeter. O. Guericke leiutab õhupumba ja lükkab lõpuks ümber aristotelese väite "tühjuse hirmust". R. Boyle ja veidi hiljem E. Marriott Nad uurivad gaaside elastsust ja avastavad nende nime all tuntud seaduse. V. Snellius (Holland) ja R. Descartes (Prantsusmaa) avastage valguse murdumise seadus. Samast ajast pärineb ka mikroskoobi loomine. Vaatlused magnetite (laeva navigeerimisel) ja hõõrdumise ajal elektrifitseerimise kohta annavad väärtuslikku teavet elektrostaatika ja magnetostaatika valdkonnas, mille algatajaks tuleks tunnistada inglise loodusteadlast. W. Gilbert .

17. sajandi 2. pool oli veelgi sündmusterohkem. Galileo "Vestlused" pani aluse uurimistööle mehaanika põhialused. Kurvijoonelise liikumise uurimine ( X. Huygens ) valmistas avamise ette mehaanika põhiseadus- jõu, massi ja kiirenduse vaheline seos, sõnastatud esmalt I. Newton temas "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" (1687) . Newton kehtestas ka süsteemidünaamika põhiseaduse (tegevuse ja reaktsiooni võrdsus), milles varasemad kehade mõju uuringud (H. Huygens) leidsid oma üldistuse. Esmakordselt kristalliseeruvad füüsika põhimõisted -- ruumi ja aja mõisted.

Toetudes Kepleri kehtestatud planeetide liikumise seadustele, sõnastas Newton esmakordselt oma Principias seadus universaalne gravitatsioon , mida paljud 17. sajandi teadlased püüdsid leida. Newton kinnitas seda seadust, arvutades Kuu kiirenduse tema orbiidil 17. sajandi 70ndatel mõõdetud gravitatsioonikiirenduse väärtuse põhjal. Samuti selgitas ta Kuu liikumise häireid ning mere mõõna ja mõõna põhjust. Selle Newtoni avastuse tähtsust ei saa ülehinnata. See näitas kaasaegsetele teaduse jõudu. See muutis kogu eelmist pilti universumist.

Samal ajal X. Huygens ja G. Leibniz sõnastada impulsi jäävuse seadus ( varem Descartes'i poolt ebatäpsel kujul väljendatud) ja elusjõudude jäävuse seadus. Huygens loob füüsikalise pendli teooria ja konstrueerib pendliga kella. Üks 17. sajandi mitmekülgsemaid teadlasi R. Hooke (Inglismaa) avab tuntud oma nime elastsuse seadus. M. Mersenne (Prantsusmaa) paneb aluse füüsiline akustika; ta uurib keelpilli heli ja mõõdab heli kiirust õhus.

Nendel aastatel arenes geomeetriline optika kiirelt tänu laiaulatuslike täppiskaapide kasutuselevõtule ja füüsikalise optika põhitõed. F. Grimaldi (Itaalia) avastab 1665. aastal valguse difraktsiooni. Newton arendab oma valguse hajumise ja interferentsi teooriat. Ta esitab hüpoteesi kergetest kehaosadest. Spektroskoopia pärineb Newtoni optilistest uuringutest. O. Roemer (Taani) 1672. aastal mõõdab valguse kiirust. Newtoni kaasaegne Huygens arendab originaali laineoptika põhialused, sõnastab tema nime all tuntud lainete (valguse) levimise printsiibi, uurib ja selgitab topeltmurdumise nähtust kristallides 2.

Seega 17. sajandil loodi mehaanika alused ja algasid uuringud füüsika olulisemates valdkondades – elektri ja magnetismi, soojuse, füüsikalise optika ja akustika uurimisel.

18. sajandil Jätkub kõigi füüsikavaldkondade edasiarendamine. Newtoni mehaanika muutub ulatuslikuks teadmiste süsteemiks, mis hõlmab maa- ja taevakehade liikumisseadusi. Läbi tööjõu L. Euler , prantsuse keel teadlane A. Clairaut jne luuakse taevamehaanika, viidud kõrgele täiuslikkusele P. Laplace. Väljatöötatud kujul sai mehaanika tolleaegse masinatehnoloogia, eriti hüdraulika aluseks.

Teistes füüsikaharudes toimus 18. sajandil katseandmete edasine kuhjumine ja sõnastati kõige lihtsamad seadused. V. Franklin sõnastab laengu jäävuse seadus. 18. sajandi keskel loodi esimene elektriline kondensaator(P. Muschenbroeki Leydeni purk Hollandis), mis võimaldas koguda suuri elektrilaenguid, mis hõlbustas nende vastasmõju seaduse uurimist. See seadus, mis on elektrostaatika aluseks, avastati iseseisvalt G. Cavendish Ja J. Priestley (Inglismaa) ja Sh ripats (Prantsusmaa). Tõusis üles Õpetus atmosfääri elektrist. W. Franklin 1752. aastal ja aasta hiljem M. V. Lomonosov Ja G. V. Richman uuris pikselahendusi ja tõestas välgu elektrilist olemust.

Fotomeetriat hakati looma optikas: inglise teadlased V. Herschel Ja W. Wollaston avatud infrapunakiired ja saksa teadlane I. Ritter - ultraviolett. Keemia ja metallurgia areng ergutas arengut õpetused soojusest: sõnastati soojusmahtuvuse mõiste, mõõdeti erinevate ainete soojusmahtuvusi ja pandi alus kalorimeetriale. Lomonosov ennustas absoluutse nulli olemasolu. Hakati uurima soojusjuhtivust ja soojuskiirgust ning uurima kehade soojuspaisumist. Samal perioodil loodi ja hakati täiustama Aurumootor.

Tõsi, soojust kujutati ette spetsiaalse kaalutu vedeliku kujul - kalorsusega Samamoodi selgitati kehade elektrifitseerimist elektrivedeliku hüpoteesi abil ja magnetnähtusi - magnetilise vedelikuga. Üldiselt tungisid 18. sajandi jooksul uskumatu vedeliku mudelid kõikidesse füüsikaharudesse. Valdav enamik teadlasi ei kahelnud nende olemasolus! See oli tagajärg veendumusele, et mitmesugused füüsikalised nähtused – termilised, elektrilised, magnetilised, optilised – ei ole üksteisega seotud, üksteisest sõltumatud. Usuti, et igal nähtusel on oma "kandja", eriline aine. Vaid vähesed edumeelsed meeled, sealhulgas Euler ja Lomonosov, eitasid kaalutu aine olemasolu ning nägid termilistes nähtustes ja gaaside omadustes väikseimate osakeste varjatud, kuid lakkamatut liikumist. Selles eriarvamuses oli erinevus füüsilised "maailmapildid" - Newtoni Ja Descartes, mis tekkis juba 17. sajandil.

Descartes’i (Cartesius) järgijad pidasid kõiki füüsilisi nähtusi ühe ja sama primaarse aine erinevateks liikumisteks, mille ainsad omadused on ulatus ja inerts. Ta uskus, et primaarse aine osade erinevate liikumiste ja kokkupõrgete tulemusena tekivad erineva mahu ja kujuga aineosakesed (kehakesed), mille vahel liiguvad aine kõige rafineerituma vormi - eetri - osakesed. Descartes’i järgijad nägid füüsika ülesannet aastal puhtmehaaniliste nähtuste mudelite loomine. Universaalne gravitatsioon, elektrilised ja magnetilised vastasmõjud, keemilised reaktsioonid – kõike seletati erinevate keeriste abil eetris, mis ühendavad või eraldavad aineosakesi.

See maailmapilt leidis aga vastulauseid juba 17. sajandi keskpaigas. Selle ebarahuldavust näitas kõige veenvamalt Newton Principias. Newton tõestas, et kartesiaanlaste antud universaalse gravitatsiooni seletus on vastuolus faktidega: eetris olevad keerised, mis Descartes'i järgi täidavad täielikult kogu päikesesüsteemi ja kannavad planeete endaga kaasa, välistavad komeetide vaba läbipääsu võimaluse. päikesesüsteemi liikumist kaotamata.

Newtoni maailmapilt põhineb ideel aatomitest, mis on eraldatud tühjuse poolt ja mõjutavad tühjuse kaudu koheselt külgetõmbe- või tõrjumisjõududega (pikaulatuslik tegevus). Võimud Newtoni sõnul on teatud tüüpi osakeste esmane algne omadus; Selline jõud nagu gravitatsioon on iseloomulik kõigile aineosakestele. Erinevalt kartesiaanidest pidas Newton võimalikuks, et mehaanilist liikumist ei saa looduses säilitada. Newton nägi füüsika põhiülesanne on leida kehade vastastikmõju jõud. Ta ei välistanud eetri olemasolu, vaid pidas seda õhukeseks elastseks gaasiks, mis täidab kehade poorid ja suhtleb ainega.

Võitlus Newtoni ja Descartes'i ideede vahel kestis peaaegu kaks sajandit. Nende kahe suuna pooldajad tõlgendasid samu loodusseadusi erinevalt. 18. sajandil Newtoni vaated võitsid füüsikas ja avaldas sügavat mõju selle edasisele arengule. Nad andsid oma panuse matemaatiliste meetodite rakendamine füüsikas. Samal ajal tugevnesid nad 100 aastat pikamaategevuse idee. 19. sajandi 2. poolel taaselustusid Descartes'i tendentsid, pärast valguse laineteooria loomist, elektromagnetvälja ja energia jäävuse seaduse avastamist.

Füüsika ajaloo teine ​​periood algab 19. sajandi esimesel kümnendil. 19. sajandil tehti olulisemad avastused ja teoreetilised üldistused, mis andsid füüsikale oma iseloomu. ühtne terviklik teadus. Erinevate füüsikaliste protsesside ühtsus väljendub selles energia jäävuse seadus. Otsustavat rolli selle seaduse eksperimentaalsel ettevalmistamisel mängis elektrivoolu avamine ja selle mitmekülgsete toimingute uurimine, samuti soojuse ja mehaanilise töö vastastikuse muutumise uurimine. Aastal 1820 H. K. Ørsted (Taani) avastas elektrivoolu toime magnetnõelale. Oerstedi kogemus oli uurimistöö tõukejõuks A. Ampera, D. Arago jne. Aluseks sai Ampere leitud kahe elektrivoolu vastastikmõju seadus elektrodünaamika. Teiste Ampere teadlaste elaval osavõtul lühikest aega sain teada seos magnetnähtuste ja elektriliste nähtuste vahel, vähendades lõpuks voolude mõju magnetismi. Niisiis magnetvedelike idee lakkas olemast. 1831. aastal avastas Faraday elektromagnetilise induktsiooni, realiseerides nii oma plaani: "muundada magnetism elektriks".

Selles arenguetapis füüsika ja tehnoloogia vastastikune mõju on oluliselt suurenenud. Aurutehnoloogia areng tekitas füüsikale arvukalt probleeme. Mehaanilise energia ja soojuse vastastikuse muundamise füüsikalised uuringud, mis kulmineeruvad looming termodünaamika, oli aluseks soojusmasinate täiustamisel. Pärast elektrivoolu ja selle seaduste avastamist arenes välja Elektrotehnika(telegraafi, elektroformimise, dünamo leiutamine), mis omakorda aitas kaasa edusammudele elektrodünaamika.

19. sajandi 1. poolel kaalutute ainete idee kukub kokku. See protsess viidi läbi aeglaselt ja suurte raskustega. Esimese augu tollal domineerinud füüsilises maailmapildis tegi valguse laineteooria(Inglise teadlane T. Jung , prantsuse keel teadlased O. Fresnel ja D. Arago ) 3 . Valguse interferentsi, difraktsiooni ja polarisatsiooni nähtuste kogumit, eriti polariseeritud kiirte interferentsi nähtust, ei saanud teoreetiliselt tõlgendada korpuskulaarsest vaatepunktist ja samal ajal leidis see laineteooriast täieliku seletuse. milline valgus on põiklained, levib keskkonnas (õhus). Seega lükati kerge aine tagasi juba 19. sajandi teisel kümnendil.

Vastupidavam, võrreldes kerge aine ja magnetilise vedelikuga, osutus kalorite ideeks. Kuigi katsed B. Rumfoord , mis tõestasid võimalust saada mehaanilise tööga piiramatus koguses soojust, olid selges vastuolus spetsiaalse termilise aine ideega, viimane kestis sajandi keskpaigani; tundus, et ainult tema abiga saab seletada sulamis- ja aurustumissoojust. Kineetilise teooria loomise au, mille algus ulatub Lomonossovi ja D. Bernoulli aegadesse, kuulus inglise teadlastele. J. Joule, W. Thomson (Kelvin) ja saksa teadlane R. Clausius .

Nii tõestati mitmekülgsete ja pikkade katsete tulemusena raske võitluse tingimustes aegunud ideedega erinevate füüsikaliste protsesside vastastikune muutlikkus ja seeläbi kõigi tollal tuntud füüsikaliste nähtuste ühtsus.

Otsene energiasäästu tõend mis tahes füüsikaliste ja keemiliste transformatsioonide jaoks oli töödes antud Yu Mayer (Saksamaa), J. Joule Ja G. Helmholtz . Pärast seda, kui energia jäävuse seadus sai üldtunnustuse (19. sajandi 50ndatel), sai sellest kaasaegse loodusteaduse nurgakivi. Energia jäävuse seadus ja entroopia muutumise põhimõte [R. Clausius, W. Thomson (Kelvin)] moodustasid aluse termodünaamika; need on tavaliselt sõnastatud termodünaamika esimese ja teise seadusena.

Soojuse ja töö võrdväärsuse tõestus kinnitas seisukohta soojus kui aatomite ja molekulide ebakorrapärane liikumine. Läbi Joule'i, Clausiuse, Maxwelli, Boltzmanni jt teoste sai see loodud gaaside kineetiline teooria. Juba selle teooria väljatöötamise esimestel etappidel, kui molekule peeti veel tahketeks elastseteks kuulideks, oli võimalik paljastada selliste termodünaamiliste suuruste nagu temperatuur ja rõhk kineetiline tähendus. Gaaside kineetiline teooria võimaldas arvutada molekulide keskmised liikumiskaugused, molekulide suurused ja nende arvu ruumalaühiku kohta.

Kõigi füüsikaliste protsesside ühtsuse idee viis 19. sajandi teisel poolel kogu füüsika radikaalse ümberstruktureerimiseni, selle ühendamiseni. kaks suurt sektsiooni- aine füüsika Ja välifüüsika. Esimese aluseks oli kineetiline teooria, teise - elektromagnetvälja õpetus.

Kineetiline teooria töötab esimest korda keskmiste väärtustega tõi füüsikasse tõenäosusteooria meetodid. See oli lähtepunktiks statistiline füüsika- üks üldisemaid füüsikateooriaid. Ameerika teadlane süstematiseeris statistilise füüsika alused juba 20. sajandi lävel. J. Gibbs .

Sama põhimõttelise tähtsusega oli elektromagnetvälja ja selle seaduste avastamine. Elektromagnetvälja õpetuse looja oli M. Faraday . Ta oli esimene, kes väljendas ideed, et elektrilised ja magnetilised efektid ei kandu otse ühelt laengult teisele, vaid levivad vahekeskkonna kaudu. Faraday vaated põllule olid Maxwelli matemaatiliselt välja töötatud 19. sajandi 60. aastatel, kes suutis anda elektromagnetvälja jaoks tervikliku võrrandisüsteemi. Väljateooria muutus sama järjekindlaks kui Newtoni mehaanika.

Elektromagnetvälja teooria viib selleni idee elektromagnetiliste toimingute piiratud kiirusest, mida väljendas Maxwell (Faraday eeldas seda isegi varem). See idee võimaldas Maxwellil olemasolu ennustada elektromagnetlained. Maxwell jõudis selleni ka järeldusele valguse elektromagnetiline olemus. Valguse elektromagnetiline teooria ühendas elektromagnetismi ja optika.

Kuid elektromagnetvälja teooria sai üldtunnustatud alles pärast saksa füüsikut G. Hertz avastas eksperimentaalselt elektromagnetlaineid ja tõestas, et need järgivad samu murdumise, peegelduse ja interferentsi seadusi nagu valguslained.

19. sajandi 2. poolel suurenes oluliselt füüsika roll tehnikas. Elekter on leidnud rakendust mitte ainult sidevahendina (telegraaf, telefon), vaid ka energia edastamise ja jaotamise meetodina ning valgusallikana. 19. sajandi lõpus kasutati juhtmevabaks sideks elektromagnetlaineid ( A. S. Popov, Marconi ), mis tähistas raadioside algust. Tehniline termodünaamika aitas kaasa sisepõlemismootorite arendamisele. Tõusis üles madala temperatuuri tehnoloogia. 19. sajandil vedelati kõik gaasid, välja arvatud heelium, mida saadi a. vedel olek alles 1908. aastal (Hollandi füüsik G. Kammerling-Onnes ).

Füüsika tundus 19. sajandi lõpuks kaasaegsetele peaaegu täielik. Kontseptsioon on paika pandud mehaaniline determinism Laplace, mis põhineb võimalusel üheselt määrata süsteemi käitumine igal ajahetkel, kui algtingimused on teada. Paljudele tundus, et füüsikalisi nähtusi saab taandada molekulide ja eetri mehaanikale, sest füüsikaliste nähtuste seletamine tähendas tollal nende taandamist mehaanilisteks, igapäevase kogemuse põhjal kergesti ligipääsetavateks mudeliteks. Soojuse mehaaniline teooria, elastne (või keeris)eeter kui elektromagnetiliste nähtuste mudel – selline nägi see välja kuni 19. sajandi lõpuni füüsiline maailmapilt. Eeter tundus mitmete omaduste poolest sarnane mateeriaga, kuid erinevalt mateeriast oli ta kaalutu või peaaegu kaalutu (mõned arvutused viisid eetrikuuli massini, mis on ruumalalt võrdne Maaga, 13. kg).

Kuid mehaaniliste mudelite puhul ilmnesid seda suuremad vastuolud, mida üksikasjalikumalt neid püüti välja töötada ja rakendada. Vahelduvate väljade selgitamiseks loodud eeterlike keeristorude mudelid ei sobinud konstantsete elektriväljade selgitamiseks. Vastupidi, erinevad konstantse välja mudelid ei selgitanud elektromagnetlainete levimise võimalust. Lõpuks ei suutnud ükski eetri mudel selgelt selgitada välja seost diskreetsete laengutega. Ka erinevad aatomite ja molekulide mehaanilised mudelid (näiteks W. Thomsoni pakutud aatomi keerismudel) osutusid ebarahuldavaks.

Võimatus taandada kõiki füüsilisi protsesse mehaanilisteks tekitas soovi mõne füüsiku ja üldiselt keemiku seas keelduda tunnustamast aatomite ja molekulide reaalsust, lükata tagasi elektromagnetvälja reaalsus. E. Mach kuulutas füüsika ülesandeks nähtuste "puhast kirjeldust". Saksa teadlane V. Ostwald vastandus kineetilisele teooriale ja atomismile, pooldades nn energia -- universaalne, puhtfenomenoloogiline termodünaamika kui ainus võimalik füüsikaliste nähtuste teooria.

Kolmas (kaasaegne) periood füüsika ajaloos , dubleeritud mitteklassikaline või kvantrelativistlik füüsika, algab 19. sajandi viimastel aastatel. See perioodi iseloomustab uurimistöö suund sügavale ainesse, selle mikrostruktuurile. Algab uus ajastu füüsika ajaloos elektronide tuvastamisega ning selle toime ja omaduste uurimine (inglise. teadlane J. Tomson , Hollandi teadlane G. Lorenz ).

Kõige olulisemat rolli mängisid gaaside elektrilahenduste uuringud. Selgus, et elektron on teatud massiga elementaarosake, millel on väikseim elektrilaeng ja mis on osa mis tahes keemilise elemendi aatomist. See tähendas seda aatom ei ole elementaarne, vaid kompleksne süsteem. On tõestatud, et elektronide arv aatomis ning nende jaotus kihtide ja rühmade vahel määrab aatomi elektrilised, optilised, magnetilised ja keemilised omadused; Aatomi polariseeritavus, selle magnetmoment, optilised ja röntgenikiirguse spektrid ning valents sõltuvad elektronkihi struktuurist.

Elektronide dünaamika ja nende interaktsioon kiirgusväljaga on seotud kaasaegse füüsika kõige üldisemate teooriate loomisega - relatiivsusteooria ja kvantmehaanika.

Kiirete elektronide liikumist elektri- ja magnetväljades uurides jõuti järeldusele, et klassikaline Newtoni mehaanika ei ole nende puhul rakendatav. Materjali osakese selline fundamentaalne atribuut nagu mass osutus mitte konstantseks, vaid muutuvaks, olenevalt elektroni liikumisolekust. See oli füüsikas juurdunud osakeste liikumise ja omaduste kontseptsioonide kokkuvarisemine.

Vastuoludest leiti väljapääs A. Einstein , kes lõi (1905. aastal) uue füüsikalise ruumi ja aja teooria, relatiivsusteooria. Hiljem lõi selle Einstein (1916. üldine relatiivsusteooria, mis muutis vana gravitatsioonidoktriini

Sama oluline ja tõhus füüsikaliste faktide ja seaduste üldistus oli kvantmehaanika, mis loodi 20. sajandi I veerandi lõpus kiirguse ja aineosakeste vastasmõju ning aatomisiseste elektronide olekute uurimise tulemusena. Kvantmehaanika lähteidee on see kõik mikroosakesed on kaheosakeste lainelise iseloomuga.

Need radikaalsed uued ideed mikroosakeste kohta on osutunud äärmiselt viljakateks ja võimsateks. Kvantteooria suutis selgitada aatomite omadusi ja neis toimuvaid protsesse, molekulide teket ja omadusi, tahke keha omadusi ning elektromagnetkiirguse mustreid.

Kahekümnes sajand. tähistatakse füüsikas võimas areng eksperimentaalsed uurimismeetodid Ja mõõtmistehnoloogia. Üksikute elektronide, tuuma- ja kosmiliste osakeste tuvastamine ja loendamine, aatomite paigutuse ja elektrontiheduse määramine kristallides ja üksikus molekulis, ajavahemike mõõtmine suurusjärgus 10 -10 sekundit, radioaktiivsete aatomite liikumise jälgimine mateeria – kõik see iseloomustab mõõtetehnoloogia hüpet mõne viimase aastakümne jooksul.

Eesmärgiks olid enneolematu võimsuse ja ulatusega uurimis- ja tootmisvahendid tuumaprotsesside uurimine. Viimased 25 aastat tuumafüüsikat, mis on tihedalt seotud kosmiliste kiirtega ja seejärel võimsate kiirendite loomisega, on viinud tehnilise revolutsioonini ja loonud uusi, erakordselt peeneid uurimismeetodeid mitte ainult füüsikas, vaid ka keemias, bioloogias ja geoloogias. , ning paljudes tehnoloogia ja põllumajanduse valdkondades.

Sellest tulenevalt koos füüsikaliste uuringute kasvuga ja selle kasvava mõjuga teistele loodusteadustele ja tehnoloogiale järsult suurenenud on füüsikaajakirjade ja -raamatute arv. 19. sajandi lõpul ilmus Saksamaal, Inglismaal, USA-s ja Venemaal lisaks akadeemilistele ajakirjadele vaid üks füüsikaajakiri. Praegu antakse välja üle kahe tosina ajakirja Venemaal, USA-s, Inglismaal ja Saksamaal (igas riigis).

Veelgi enam on kasvanud teadusasutuste ja teadlaste arv. Kui 19. sajandil Teaduslikud uuringud juhtisid peamiselt ülikoolide füüsikaosakonnad, siis 20. sajandil tekkisid need kõikides riikides ning hakkasid nii arvult kui ka mastaapselt kasvama. füüsika uurimisinstituudid või selle üksikutes suundades. Mõnedel instituutidel, eriti tuumafüüsika valdkonnas, on seadmed, mis oma mastaabilt ja maksumuselt ületavad tehaste mastaape ja maksumust.