Pierwsze sukcesy fizyki eksperymentalnej. Książki o historii fizyki dla studentów i uczniów Kudryavtsev p s historia fizyki

Bieżąca strona: 1 (książka ma łącznie 48 stron)

Kurs historii fizyki

Kurs historii fizyki przeznaczony jest dla studentów instytuty pedagogiczne. Przedstawia historię fizyki światowej od starożytności po współczesność. Książka składa się z trzy części. Pierwsza obejmuje historię formacji nauka fizyczna, kończąc na Newtonie. Ostatnia, trzecia część poświęcona jest historii powstawania zjawisk kwantowych, relatywistycznych i Fizyka nuklearna.

Kudryavtsev Paweł Stepanowicz

Podręcznik podręcznik dla studentów pedagogiki. Instytut Fizyki specjalista. – wyd. 2, wyd. i dodatkowe – M.: Edukacja, 1982. – 448 s., il.

Paweł Stepanowicz Kudryavtsev (1904-1975)

Paweł Stepanowicz Kudryavtsev, jeden ze słynnych radzieckich specjalistów w dziedzinie historii fizyki, wychował się w rodzinie wiejskich nauczycieli; Rodzice pomogli mu zdobyć wykształcenie średnie i od dzieciństwa zaszczepili w nim zamiłowanie do nauki i sztuki.

Jako student Wydziału Fizyki i Matematyki w Moskwie Uniwersytet stanowy, P. S. Kudryavtsev wyróżniał się wśród towarzyszy wyjątkową pamięcią, umiejętnością łatwego przyswajania nowych pomysłów, chęcią omawiania ich w zespole, pomaganiem otaczającym go osobom w przyswajaniu nieznanego, czasem bardzo złożony materiał. Żywy i pełen entuzjazmu P. S. Kudryavtsev dzielił swój czas pomiędzy fizykę, historię, teatr i poezję. Sam napisał niezłą poezję.

Po ukończeniu Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego (w 1929 r.) P. S. Kudryavtsev pracował w instytutach pedagogicznych Gorkiego i Orela; od 1946 aż do śmierci wykładał w Instytucie Pedagogicznym w Tambowie, gdzie kierował katedrą fizyki teoretycznej. Zorganizował tam kurs historii fizyki, otworzył jedyne w kraju muzeum historii fizyki, stworzył szkołę dla młodych historyków nauki i doprowadził do otwarcia szkoły podyplomowej w tej dyscyplinie.

W 1944 r. za książkę o Newtonie uzyskał stopień naukowy kandydata, a w 1951 r. za pierwszy tom „Historii fizyki” stopień naukowy doktora nauk fizycznych i matematycznych.

Głównym dziełem całego życia P. S. Kudryavtseva jest trzytomowa „Historia fizyki”; jej pierwszy tom ukazał się w 1948 r., trzeci w 1971 r. Obejmował całą fizykę - od starożytności po współczesność. Autor najpierw próbował omówić materiał ze stanowiska marksistowskiego; Jednocześnie książka oddała hołd rosyjskim fizykom, których prace często były tłumione przez zagranicznych historyków.

Z wieloma pozytywne cechy„Historia fizyki” i bogactwo materiału w niej zawartego oczywiście nie mogło być pomoc nauczania w kursie historii fizyki (choćby ze względu na ogromną objętość).

Dlatego w kolejnych latach P. S. Kudryavtsev napisał „Historię fizyki i techniki” (wraz z I. Ya. Confederatovem), a następnie w 1974 r. „Kurs historii fizyki” dla studentów instytutów pedagogicznych. na tym kursie P. S. Kudryavtsev wziął pod uwagę niedociągnięcia i pozytywne strony swoich wcześniejszych prac i z grubsza zredukował materiał zawarty w „Historii Fizyki”

Pracownicy instytutów pedagogicznych, szkół, a także studenci i uczniowie znają także inne dzieła P. S. Kudryavtseva – książki o Torricellym, Faradaya i Maxwellu, artykuły i przemówienia z historii fizyki. Prace P. S. Kudryavtseva są znane za granicą. W uznaniu za zasługi naukowe został wybrany członkiem korespondentem Międzynarodowej Akademii Historii Nauk.

Przez całe życie PS Kudryavtsev opowiadał się za wprowadzeniem historii fizyki do programów nauczania wydziałów fizyki instytutów pedagogicznych. Miejmy nadzieję, że wznowienie „Kursu z historii fizyki” będzie impulsem do jego realizacji cenione marzenie Paweł Stiepanowicz.

Profesor, doktor nauk fizycznych i matematycznych N N Malov

Przedmowa do pierwszego wydania

Obecnie na rynku dostępnych jest wystarczająco dużo książek autorów radzieckich i zagranicznych przedstawiających historię fizyki od starożytności do współczesności, niemniej jednak wydawnictwo Prosveshcheniye zaprosiło autora do napisania jednotomowego kursu, który mógłby służyć jako podręcznik do historii fizyki dla studentów instytutów pedagogicznych.

Główną trudnością w nauczaniu historii fizyki jest dysproporcja pomiędzy jej ogromem materiału a liczbą godzin poświęconych na studiowanie tego przedmiotu.Jeśli porozmawiamy o wszystkim po trochu, to kurs zamieni się w katalog nazwisk i odkryć i w najlepszym przypadku może służyć jako podręcznik do historii fizyki, jeśli – jak często sugeruje się, że skupienie się na jednej części kursu, np. na historii współczesnej fizyki, skutkuje zniekształconym, jednostronnym obraz rozwoju nauk fizycznych. Tymczasem przyszły nauczyciel musi mieć w miarę pełną wiedzę na temat rozwoju nauki, od jej początków do stan aktulany Musi opowiedzieć uczniom o Archimedesie i Einsteinie, Newtonie i Rutherfordzie, Łomonosowie i Kurczatowie. Informacje te, przynajmniej w ich głównych zarysach, musi otrzymać z „Kursu historii fizyki”. Dlatego proponowana książka daje obraz rozwoju fizyki na przestrzeni jej historii.

Książka składa się z trzech części. Pierwsza z nich przedstawia historię powstawania nauk fizycznych, począwszy od gromadzenia podstawowych wiadomości informacje fizyczne w procesie codziennego doświadczenia, a kończąc na fizyce newtonowskiej.

W drugiej części przedstawiono historię rozwoju głównych kierunków fizyki klasycznej w XVIII-XIX wieku.

Ostatnia, trzecia część poświęcona jest prezentacji wiodących nurtów fizyki XX wieku w teorii względności, teorii kwantowej, fizyce atomowej i jądrowej.

Książka w pełni odsłania historię powstawania podstawowych idei fizycznych, dostarcza fragmentów dzieł klasyków nauk fizycznych oraz informacji biograficznych.

Wstęp

Głównym zadaniem każdej nauki jest odkrycie praw działających w obszarze, którym ta nauka się zajmuje. Głównym zadaniem historii nauki jest zatem odnalezienie praw rządzących rozwojem nauki. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że takie prawa nie istnieją. Nie można przewidzieć pojawienia się Archimedesa. Newtonowski. Łobaczewskiego nie można kontrolować myślenia i kreatywności naukowca. Historia nauki jest na zewnątrz przedstawiana jako wynik niekontrolowanej działalności pojedynczych genialnych myślicieli, których zachowania nie można porównać do zachowania kamienia spadającego w polu grawitacyjnym. Nie ulega wątpliwości, że nauka jest wytworem działalności człowieka, w dodatku najbardziej złożonej i subtelnej działalności: poznawczej, twórczej. Jednak rozwój nauki następuje w pewnych przypadkach uwarunkowania historyczne, odgrywając ważną, decydującą rolę, a warunki te są dostępne dla analizy naukowej.

Materializm historyczny po raz pierwszy umożliwił poznanie naukowe rozwój historyczny ludzkości, odkryło prawdziwą podstawę ludzkiej działalności, w tym podstawę jej duchowej aktywności. Tą realną podstawą jest sposób wytwarzania dóbr materialnych niezbędnych do egzystencji każdego człowieka i całej społeczności ludzkiej. Jest to proces produktywny aktywność zawodowa odegrał decydującą rolę w odróżnieniu człowieka od stada zwierząt, w rozwoju jego wiedzy i społecznych warunków jego istnienia. Engels w swoim dziele „Rola pracy w procesie przemiany małpy w człowieka” napisał: „Sama praca z pokolenia na pokolenie stawała się coraz bardziej zróżnicowana, doskonalsza, bardziej wszechstronna. Oprócz łowiectwa i hodowli bydła dodano rolnictwo, następnie przędzalnictwo i tkactwo, obróbkę metali, garncarstwo i spedycję. Wraz z handlem i rzemiosłem pojawiła się wreszcie sztuka i nauka; narody i państwa powstały z plemion.”( 1 Engels F. Dialektyka przyrody. – Marks K., Engels F. Op. wyd. 2, t. 20, s. 2. 493.)

Zatem samo pojawienie się nauki staje się możliwe dopiero na pewnym etapie Rozwój gospodarczy, w krajach o rozwiniętym rolnictwie, z kulturą miejską, a w przyszłości rozwój nauki koresponduje z rozwojem gospodarki.

Engels pisze na ten temat dość wyraźnie: „...od samego początku powstanie i rozwój nauk była zdeterminowana produkcją.”( 1 Engels f. Dialektyka natury. – Marks K., Engels F. op. wyd. 2, t. 20, s. 2. 493.)

Rola produkcji społecznej w rozwoju nauki jest szczególnie wyraźna na współczesnym etapie historycznym. Nowoczesna nauka wymaga ogromnych środków publicznych na swój rozwój. Rozwój fizyka atomowa a energia jądrowa wymagała utworzenia specjalnych przedsiębiorstw zajmujących się rozdzielaniem izotopów, budową reaktorów i akceleratorów oraz tworzeniem drogich instrumentów. Współczesna nauka o kosmosie również wymaga ogromnych środków. Tylko tacy potężni ekonomicznie kraje takie jak ZSRR i USA były w stanie stworzyć statki kosmiczne i potężne rakiety kosmiczne. Rozpoczęło się wystrzelenie pierwszego sztucznego satelity Ziemi w Związku Radzieckim Era kosmosu. W tych krajach powstały także pierwsze reaktory jądrowe, a ZSRR stał się kolebką pierwszej na świecie elektrowni jądrowej. Współczesna nauka wymaga także dużej liczby wysoko wykwalifikowanych kadr, czyli potężnego, rozwiniętego systemu edukacji publicznej. Jest całkowicie jasne, że tylko potężna gospodarka jest w stanie zapewnić wszystkie te warunki rozwoju współczesnej nauki. Ten najważniejszy fakt podkreśla głębię i znaczenie stwierdzenia Engelsa: „Powstanie i rozwój nauk jest zdeterminowane produkcją”.

Jednocześnie nie można tego stwierdzenia rozumieć w sposób uproszczony i nie można w każdym odkryciu naukowym szukać ekonomicznego uzasadnienia.

Prawa rozwoju naukowego są znacznie bardziej złożone. Warunki ekonomiczne i sposób produkcji społecznej tworzą niezbędną podstawę dla całego życia społeczeństwa, w tym nauki. Ale biorąc pod uwagę tę podstawę, inne czynniki również odgrywają znaczącą rolę. Zatem dla każdego badania determinantami są czynniki wewnętrzne: stan wiedzy naukowej, pilność problemu, własne zainteresowania i możliwości itp. Nauka nie tylko zyskuje niezależność (w pewnych granicach wyznaczanych przez warunki społeczne), ale także z kolei oddziałuje na produkcję społeczną, stymulując i przyspieszając rozwój sił wytwórczych, sama stając się siłą produkcyjną. Należy podkreślić, że związek nauki z produkcją ma także charakter historyczny i rozwija się wraz z rozwojem produkcji i nauki.

Z powyższego wynika, że ​​zadanie badania praw rozwoju nauki, w tym fizyki, ma bardzo określone znaczenie i wielkie znaczenie naukowe. W epoce nowożytnej, kiedy sama nauka jest czynnikiem rozwój społeczny zadanie to staje się szczególnie pilne. Konieczność inwestowania dużych sum pieniędzy w rozwój nauki wymaga przewidzenia najskuteczniejszych sposobów tego rozwoju i podporządkowania ich konkretnemu planowi. Nie wyklucza to możliwości nieoczekiwanych odkrycia naukowe, których było wiele w historii nauki, ale planowanie nauki stało się dziś koniecznością społeczną. Dlatego teraz badanie praw rozwoju nauki stało się pilnym zadaniem, które dało początek nowej nauce - nauce o nauce. Historia nauki jest podstawą nauki o nauce.

Historia nauki odgrywa również ważną rolę w teorii poznania. W.I. Lenin wielokrotnie podkreślał ważną rolę historii nauki w materialistycznej teorii poznania. W „Materializmie i empiriokrytyce” pisał:

„W teorii wiedzy, jak we wszystkich innych dziedzinach nauki, należy rozumować dialektycznie, to znaczy nie zakładać, że nasza wiedza jest gotowa i niezmienna, ale analizować, jak wiedza wyłania się z niewiedzy, jak wiedza niekompletna, niedokładna staje się pełniejsza i bardziej dokładny."( Lenin V.I. Materializm i empiriokrytyka. - Pauli. kolekcja op., t. 18, s. 25. 102.)

W.I. Lenin umieścił historię nauki na liście dziedzin wiedzy, „z których powinna wyłonić się teoria poznania i dialektyka”. 2 Zeszyty filozoficzne Lenina V.I.-Poly. kolekcja cit., t. 29, s. 23. 314.) Mówiąc o najważniejszej idei nauki - przyczynowości i wzajemnych powiązaniach, Lenin napisał: „Minęły tysiąclecia, odkąd narodziła się idea „połączenia wszystkiego”, „łańcucha przyczyn”. Porównanie sposobu, w jaki te przyczyny były rozumiane w historii myśli ludzkiej, dostarczyłoby bezsprzecznie demonstracyjnej teorii poznania. )

We współczesnej fizyce zagadnienia teorii poznania nabrały ogromnego znaczenia, a szczególnie aktualne wydają się wskazówki W. I. Lenina dotyczące znaczenia historii nauki dla materialistycznej teorii poznania. Sam V.I. Lenin przywiązywał taką wagę do historii nauki bardzo ważne, że uważa dialektyczne traktowanie „historii myśli ludzkiej, nauki i techniki” za kontynuację dzieła Marksa.( 1 Zeszyty filozoficzne Lenina V.I. - Pauli. kolekcja cit., t. 29, s. 23. 311.)

Tym samym studiowanie historii nauki i rozwój koncepcji naukowych wzbogaca teorię poznania, a co za tym idzie, samą naukę. Na tym polega główne naukowe znaczenie historii nauki.

Historia nauki ma także istotne znaczenie metodologiczne i edukacyjne. Często historyczny sposób przekazywania wiedzy jest najskuteczniejszy. Dlatego np. nauczycielowi fizyki niezbędna jest znajomość historii fizyki, która wyposaża go metodycznie i naukowo. Historia nauki sprzyja miłości i szacunku do nauki, przyczynia się do rozwoju prawidłowego światopoglądu i moralnych cech człowieka. Niezwykle ważne jest, aby znajomość historii nauki pomagała zwalczać dogmatyzm i formalizm w nauczaniu szkolnym oraz poszerzała horyzonty naukowe i kulturalne uczniów.

Tym samym znajomość historii fizyki przyczynia się do doskonalenia wiedzy naukowej i poziom profesjonalny kształcenie przyszłych nauczycieli fizyki. Znaczenie historii nauki dla nauczania nie ulega wątpliwości i należy ubolewać, że nie jest ona dotychczas dostatecznie wykorzystywana w tym celu. W przyszłości jednak, w miarę rozwoju historii nauki, jej rola w szkolenie niewątpliwie wzrośnie.

Część pierwsza. Pojawienie się fizyki (od starożytności do Newtona)

Rozdział pierwszy. Fizyka starożytności

Człowiek zdobywał wiedzę o otaczającym go świecie w ciężkiej walce o byt. W tej walce jego odlegli przodkowie oddzielili się od świata zwierząt, a ich ręce i intelekt rozwinęły się. Od przypadkowego i nieświadomego używania patyków i kamieni do ochrony i zdobywania pożywienia przeszedł do wytwarzania narzędzi, najpierw w postaci prymitywnie i prymitywnie obrobionych kawałków kamienia, następnie do coraz bardziej wyrafinowanych narzędzi kamiennych, aż po łuki i strzały, sprzęt wędkarski, pułapki myśliwskie – te pierwsze urządzenia programujące. Największym podbojem człowieka było zdobycie i użycie ognia. W tej ewolucji, która trwała tysiące lat, ukształtowała się ludzka świadomość, rozwinęła się mowa, zgromadziła się wiedza i wyobrażenia o świecie, powstały pierwsze antropomorficzne wyjaśnienia otaczających zjawisk, których pozostałości zachowały się w naszym języku. Tak jak prymitywny człowiek, u nas słońce „chodzi”, miesiąc „wygląda” itp.

Człowiek prymitywny nie miał innego sposobu na zrozumienie natury, jak porównać ją do siebie, żywej istoty, obdarzyć ją uczuciami i świadomością. Z tego źródła rozwinęła się zarówno wiedza naukowa, jak i wierzenia religijne.

W biblijnym micie stworzenia świata, zapisanym już w epoce rozwiniętego społeczeństwa niewolniczego, te antropomorficzne wyobrażenia o Bogu, który działa jak ludzki rolnik, są bardzo wyraźnie wyrażone; prowadzi prace rekultywacyjne (oddziela wodę od ziemi), rozpala ogień („niech stanie się światłość”), tworzy wszystko, co otacza i odpoczywa po pracy.

Wraz z tymi fantastycznymi wyobrażeniami o naturze człowiek wzbogacił się o realną wiedzę o ciałach niebieskich, roślinach i zwierzętach, ruchu i siłach, zjawiskach meteorologicznych itp. Zgromadzona wiedza i umiejętności praktyczne, przekazywane z pokolenia na pokolenie, stanowiły tło początkowe nauka przyszłości. W miarę rozwoju społeczeństwa i pracy społecznej kumulowały się warunki konieczne do stworzenia stabilnej cywilizacji. Decydującą rolę odegrało tu pojawienie się rolnictwa. Tam, gdzie istniały warunki do uzyskania zrównoważonych zbiorów w tym samym miejscu i rok po roku, powstawały osady, miasta, a następnie państwa.

Takie warunki powstały w Afryce Północnej w Dolinie Nilu, którego coroczne powodzie pozostawiały żyzny muł na polach, w dwóch rzekach pomiędzy rzekami Tygrys i Eufrat, gdzie już w IV tysiącleciu p.n.e. mi. Najstarsze państwa niewolnicze zaczęły nabierać kształtu, stając się kolebką współczesnej nauki. System rolnictwa nawadnianego, wydobycie metalu (miedzi) i jego obróbka, rozwój technologii i produkcja narzędzi stworzyły przesłanki do powstania złożonego organizmu społecznego z rozwiniętą gospodarką. Potrzeby społeczne doprowadziły do ​​pojawienia się pisma: hieroglifów w Egipcie, pisma klinowego w Babilonii oraz do pojawienia się wiedzy astronomicznej i matematycznej.

Wielkie piramidy Egiptu, które przetrwały do ​​dziś, wskazują, że już w III tysiącleciu p.n.e. mi. państwo mogłoby się zorganizować duże masy ludzie, prowadź ewidencję materiałów, robocizny, wydanej pracy. W tym celu było to konieczne specjalni ludzie, pracownicy umysłowi. Dokumentację gospodarczą w Egipcie prowadzili skrybowie, którym przypisuje się spisywanie wiedzy naukowej swoich czasów. Słynne zabytki II tysiąclecia: papirus Rhindy przechowywany w British Museum i papirus moskiewski zawierają rozwiązanie różne zadania spotykane w praktyce, obliczenia matematyczne, obliczenia powierzchni i objętości. Papirus moskiewski podaje wzór na obliczenie objętości ściętej piramidy. Egipcjanie obliczyli pole koła podnosząc do kwadratu osiem dziewiątych średnicy, co daje dość dobre przybliżenie dla k - 3,16.

Ustalenie czasu rozpoczęcia wylewu Nilu wymagało wnikliwych obserwacji astronomicznych. Egipcjanie opracowali kalendarz składający się z dwunastu miesięcy po 30 dni i pięciu dodatkowych dni w roku. Miesiąc dzielił się na trzy okresy dziesięciodniowe, dzień na dwadzieścia cztery godziny, dwanaście okresów dniowych i dwanaście okresów nocnych. Ponieważ długość dnia i nocy zmieniała się wraz z porami roku, wartość godziny nie była stała, ale zmieniała się w zależności od pory roku.

Babilońska matematyka i astronomia osiągnęły wysoki poziom. Babilończycy znali twierdzenie Pitagorasa, obliczali kwadraty i pierwiastki kwadratowe, kostki i pierwiastki sześcienne, potrafili rozwiązywać układy równań i równania kwadratowe. Należą także do podziału ekliptyki na dwanaście konstelacji zodiaku.

Należy podkreślić, że matematyka Egipcjan i Babilończyków miała charakter praktyczny i wyrosła z potrzeb praktyki ekonomicznej i budowlanej. Według historyków matematyki matematyka babilońska znajdowała się na wyższym poziomie naukowym niż matematyka egipska. Ale w dziedzinie geometrii Egipcjanie posunęli się dalej niż Babilończycy.

Astronomia była pierwsza nauki przyrodnicze, od którego rozpoczął się rozwój nauk przyrodniczych, f. Engels w „Dialektyce natury” nakreślił schemat rozwoju nauk przyrodniczych, zgodnie z którym astronomia powstała najpierw z obserwacji zmiany dnia i nocy, pór roku, a zatem była absolutnie konieczna dla ludów pasterskich i rolniczych. Do rozwoju astronomii potrzebna była matematyka, a praktyka budowlana stymulowała rozwój mechaniki.

Niewątpliwie wspaniałe budowle starożytnych państw (świątynie, fortece, piramidy, obeliski) wymagały przynajmniej empirycznej wiedzy z zakresu mechaniki i statyki konstrukcji. Na Roboty budowlane Wykorzystywano proste maszyny: dźwignie, rolki, płaszczyzny pochyłe. Tym samym potrzeby praktyczne powołały do ​​życia początki wiedzy naukowej z zakresu arytmetyki, geometrii, algebry, astronomii, mechaniki i innych nauk przyrodniczych.

Ograniczymy się do tych krótkich uwag. Na zakończenie zauważmy, że wartość okres początkowy w historii nauki i kultury jest niezwykle duża.To nie przypadek, że historycy matematyki zwracają dużą uwagę na matematykę egipską i babilońską. Tutaj narodziły się początki wiedzy matematycznej, a przede wszystkim ukształtowała się podstawowa idea liczby i podstawowe działania na liczbach. Położono tu podstawy geometrii. Tutaj człowiek po raz pierwszy opisał gwiaździste niebo, ruchy Słońca, Księżyca i planet, nauczył się obserwować ciała niebieskie i stworzył podstawy pomiaru czasu oraz położył podwaliny pod pismo alfabetyczne.

Szczególnie duże było znaczenie pisma, będącego podstawą nauki i kultury. Nie bez powodu Galileusz w swoim Dialogu entuzjastycznie wychwalał twórcę pisma.

Pomimo ogromnych osiągnięć nauki Starożytny Wschód, prawdziwym kolebką współczesnej nauki była starożytna Grecja. To tu narodziła się nauka teoretyczna, rozwijając naukowe idee o świecie, które nie sprowadzały się do sumy praktycznych receptur; to tu powstała nauka metoda naukowa. Jeśli egipski lub babiloński skryba, formułując regułę obliczeń, napisał: „zrób to”, nie wyjaśniając, dlaczego konieczne było „zrobienie tego”, wówczas grecki naukowiec zażądał. dowód. Założyciel atomizmu, Demokryt, wyraził na ten temat wspaniałe słowa: „Znajdź takiego dowód naukowy znaczy dla mnie więcej niż przejęcie całego królestwa perskiego. Współczesna nauka dobrze pamięta, komu zawdzięcza swoje narodziny. Świadczą o tym nazwy nauk: matematyka, mechanika, fizyka, biologia, geografia itp., zaczerpnięte z język grecki terminy naukowe pochodzenia greckiego (masa, atom, elektron, izotop itp.), użycie litery greckie we wzorach i wreszcie nazwiska greckich uczonych: Talesa, Pitagorasa, Demokryta, Arystotelesa, Archimedesa, Euklidesa, Ptolemeusza i innych, zachowane w literaturze naukowej.

Nauka babilońska i egipska, jak powiedziano, zrodziła się z potrzeb praktyki. Jeśli chodzi o myślenie teoretyczne Egipcjan i Babilończyków, nie wykraczało ono poza ramy animizmu i mitologii; monopol na wyjaśnianie tajemnic należał do księży. Starożytnym Grekom udało się wznieść ponad ten poziom i postawić sobie za zadanie zrozumienie natury bez przyciągania tajemniczych, boskich sił, takich jak ona.

W starożytnej Grecji ludzki umysł po raz pierwszy zdał sobie sprawę ze swojej mocy i ludzie zaczęli zajmować się nauką nie tylko dlatego, że była ona konieczna, ale także dlatego, że była ciekawa, poczuli „radość wiedzy”, jak to ujął Arystoteles. nazywać się filozofami, czyli „miłośnikami mądrości”, a w społeczeństwie greckim pojawiła się potrzeba nauczycieli mądrości, dla zaspokojenia których pojawił się zawód naukowca i nauczyciela.

Akademia Platona i Liceum Arystotelesa były pierwszymi na świecie instytucjami edukacyjnymi i naukowymi, poprzednikami nowożytnych Liceum. Stopniowo w starożytnej Grecji pojawiali się specjaliści o węższym profilu: inżynierowie, lekarze, astronomowie, matematycy, geografowie i historycy, a także instytucje naukowe, takie jak Muzeum Aleksandryjskie, poprzednik współczesnych instytutów badawczych. W tym samym czasie narodziło się tutaj informacje naukowe w formie esejów naukowych, wykładów, debat i korespondencji naukowców.

Tak więc w starożytnej Grecji systematyczne Badania naukowe, pojawiło się nauczanie naukowe, naukowcy-specjaliści i informacja naukowa.

Starożytna Grecja stała się kolebką historii nauki. Informacje o wielu osiągnięcia naukowe Starożytni greccy naukowcy często dowiadywali się tego z tekstów innych naukowców i greckich historyków nauki.

Pojawienie się nauki greckiej przypisuje się zwykle epoce świetności miast w Azji Mniejszej (VII-VI wiek p.n.e.). Jońskie miasta Milet i Efez, wyspy Morza Śródziemnego, greckie kolonie w południowych Włoszech – to arena działalności pierwszych greckich naukowców.

Nauka grecka powstała w atmosferze intensywnych napięć politycznych i politycznych życie ekonomiczne, burzliwe protesty demos (ludu) przeciwko dominacji rodzin arystokratycznych; powstało na szlakach handlowych prowadzących z krajów Wschodu. Dynamiczna sytuacja społeczna i szybkie zmiany społeczne zrodziły wyobrażenia o zmianach w otaczającym świecie. "Wszystko płynie!" – stwierdził filozof Heraklit z Efezu (ok. 530-470 p.n.e.). „Nie można dwa razy wejść do tej samej rzeki”.

Założyciel nauki greckiej Tales z Miletu (ok. 624-547 p.n.e.) oraz inni przedstawiciele szkoły jońskiej: Anaksymander (ok. 610-546 p.n.e.) i Anaksymenes (ok. 585-525 p.n.e.) - wysunęli ideę materialna, podstawowa zasada wszystkich rzeczy, ich rozwój z tej podstawowej zasady. Zatem Tales uważał, że taką podstawą jest woda, Anaksymander był pewną nieskończoną i nieokreśloną zasadą „aleuron”, Anaksymenes był powietrzem. Rozwijając te poglądy, Heraklit stworzył ideę świata jako wiecznie płonącego i wiecznie gasnącego ognia. „Świat” – zapewniał Heraklit – „jest jednym ze wszystkich, nie stworzonym przez żadnego z bogów ani przez nikogo z ludzi, ale był, jest i będzie ogniem wiecznie żywym, który w sposób naturalny się zapala i w naturalny sposób wygasa…”

Zatem przeciwnie idee religijne O stworzeniu świata mocą boską z niczego pierwsi myśliciele greccy wysunęli ideę wieczności i niestwarzalności świata, ideę rozwoju dialektycznego. Nic dziwnego, że K. Marks i f. Engels uważał Greków za „urodzonych dialektyków”, a W.I. Lenin powyższy fragment wypowiedzi Heraklita nazwał „bardzo dobra prezentacja początki materializmu dialektycznego.”

Niemal równocześnie z materialistycznymi ideami Jonów powstał idealistyczny kierunek w filozofii, opracowany przez Pitagorasa (ok. 580-500 p.n.e.) i jego uczniów. Osobowość Pitagorasa spowita mgłą legend, a wielu historyków nauki i filozofii uważało samego Pitagorasa za postać mityczną. Jednak o Pitagorasie zachowała się wystarczająca ilość informacji biograficznych. Pitagoras pochodził z rodziny arystokratycznej, wywodzącej się od mitycznego Herkulesa. Pochodzący z wyspy Samos, brał udział w walce politycznej pomiędzy arystokratami a demokracją po stronie arystokracji i został zmuszony do ucieczki do Włoch, gdzie założył tajny sojusz. W walce politycznej związek został pokonany, a Pitagoras, według niektórych źródeł, został zabity, według innych zmarł na nowym wygnaniu. Jednak szkoła pitagorejska istniała nawet po śmierci nauczyciela. Wiążą się z nim imiona Filolaosa (koniec V - początek IV wieku p.n.e.), słynnego filozofa Sokratesa i astronoma Arystarcha z Samos, żyjącego pod koniec IV i pierwszej połowy III wieku p.n.e. PNE.

Wpływ szkoły pitagorejskiej był bardzo znaczący, a w erze Galileusza doktrynę ruchu Ziemi nazwano „doktryną pitagorejską”, filozofia i ideologia pitagorejczyków była reakcyjna i idealistyczna. Centralnym punktem tej filozofii była doktryna o boskiej roli liczb, które rzekomo rządzą światem. Pitagorejczycy, przypisując liczbom mistyczne właściwości, interpretowali poszczególne liczby jako doskonałe symbole: jeden to zasada uniwersalna, dwa to początek czegoś przeciwnego, trzy to symbol natury itd. Wierzyli, że każda rzecz, każde zjawisko świata można wyrazić liczbami. Ale ponieważ oni tylko wiedzieli liczby wymierne, to według legendy odkrycie niewspółmierności przekątnej kwadratu z jego bokiem spowodowało zamieszanie.

Mistycyzm liczb okazał się bardzo wytrwały. Pojawia się w poglądach religijnych, w magii, astrologii i systemach idealistycznych. Jednocześnie pogląd pitagorejczyków na temat znaczenia relacji liczbowych w przyrodzie zawiera także ziarno racjonalne: podstawą jest dziś analiza ilościowa i zależności matematyczne opis naukowy Natura. Pierwszy przykład takiego opisu podali sami pitagorejczycy, którzy odkryli, że długości strun, których dźwięki dają odstępy harmoniczne, są powiązane prostymi liczbami całkowitymi (2:1, 3:2, 4:3). Najważniejszą zasługą pitagorejczyków jest idea kulistości Ziemi i jej ruchu.

Pitagorejczycy zaproponowali tak zwany układ pirocentryczny, w którym Ziemia, Słońce, Księżyc i planety poruszają się wokół centralnego ognia. Uznając dziesięć za świętą liczbę, pitagorejczycy wprowadzili dziesięć ruchomych kul obracających się wokół centralnego ognia. Ponieważ starożytni oprócz Ziemi znali tylko pięć planet, pitagorejczycy, aby otrzymać świętą liczbę dziesięć, musieli wprowadzić dodatkowe ciało niebieskie „naprzeciw ziemi” (przesądne dogmaty prowadziły do ​​fałszywych hipotez).

Zatem sfery Ziemi i przeciw-Ziemi, Słońce, Księżyc, pięć planet i stałe gwiazdy obracało się wokół centralnego ognia. Odległości tych sfer od środka, zgodnie z naukami pitagorejczyków, podlegają prostym zależnościom liczbowym. Obracające się kule wytwarzają niesłyszalne dźwięki harmoniczne (muzykę kul).

Następnie Arystarch z Samos wyrzucił centralny ogień i przeciw-Ziemię i umieszczając Słońce w centrum Wszechświata, zbudował pierwszy model układu heliocentrycznego. Najwyraźniej model ten nie był znany Kopernikowi. W dedykacji do swojej książki nawiązuje do doktryny ruchu kul wokół centralnego ognia, wysuniętej przez Pitagorasa Filolaosa.

Przypomnijmy, że nauka starożytnej Grecji od samego początku opierała się na wiedzy zdobytej w krajach starożytnego Wschodu. Ale także od samego początku w tej nauce pojawiły się nowe cechy. Myśliciel starożytnej Grecji starał się omówić problem, logicznie uzasadnić to czy tamto stanowisko. Cecha ta szczególnie wyraźnie ujawniła się w poglądach kolejnych uczonych: znanych z historii filozofii Eleatów, Atomistów i Arystotelesa.

Tym samym już na pierwszym etapie powstawania nauki stawiano głębokie pytania o budowę i pochodzenie świata, o przyczynę ruchu, o rolę stosunków ilościowych w przyrodzie itp. Próbując odpowiedzieć na te pytania, naukowcy Jonowie, pitagorejczycy i eleatycy położyli podwaliny pod teoretyczną analizę przyrody, rozwoju obraz naukowy pokój. Dużo jest w tych pierwszych próbach naiwności, fantastyki, fałszu, wciąż brakuje weryfikacji hipotez i pomysłów przez doświadczenie i analizę matematyczną. Jednak wyrażono już jasne pojęcie o wieczności materii, rozwoju świata z przyczyn naturalnych i zbudowano pierwsze modele Wszechświata. Nauka zastąpiła religijne i mityczne idee dotyczące pochodzenia i struktury świata.

Zajęcia z historii fizyki przeznaczone są dla studentów instytutów pedagogicznych. Przedstawia historię fizyki światowej od starożytności po współczesność. Książka składa się z trzech części. Pierwsza obejmuje historię powstawania nauk fizycznych, kończąc na Newtonie. Ostatnia, trzecia część poświęcona jest historii powstawania fizyki kwantowej, relatywistycznej i jądrowej.

Kudryavtsev Paweł Stepanowicz

Podręcznik podręcznik dla studentów pedagogiki. Instytut Fizyki specjalista. - wyd. 2, wyd. i dodatkowe - M.: Edukacja, 1982. - 448 s., il.

Paweł Stepanowicz Kudryavtsev, jeden ze słynnych radzieckich specjalistów w dziedzinie historii fizyki, wychował się w rodzinie wiejskich nauczycieli; Rodzice pomogli mu zdobyć wykształcenie średnie i od dzieciństwa zaszczepili w nim zamiłowanie do nauki i sztuki.

Jako student Wydziału Fizyki i Matematyki Uniwersytetu Moskiewskiego P. S. Kudryavtsev wyróżniał się wśród swoich towarzyszy wyjątkową pamięcią, umiejętnością łatwego przyswajania nowych idei i chęcią omawiania ich w grupie, pomagając otaczającym go osobom w przyswajaniu nieznanych , czasem bardzo złożony materiał. Żywy i pełen entuzjazmu P. S. Kudryavtsev dzielił swój czas pomiędzy fizykę, historię, teatr i poezję. Sam napisał niezłą poezję.

Po ukończeniu Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego (w 1929 r.) P. S. Kudryavtsev pracował w instytutach pedagogicznych Gorkiego i Orela; od 1946 aż do śmierci wykładał w Instytucie Pedagogicznym w Tambowie, gdzie kierował katedrą fizyki teoretycznej. Zorganizował tam kurs historii fizyki, otworzył jedyne w kraju muzeum historii fizyki, stworzył szkołę dla młodych historyków nauki i doprowadził do otwarcia szkoły podyplomowej w tej dyscyplinie.

W 1944 r. za książkę o Newtonie uzyskał stopień naukowy kandydata, a w 1951 r. za pierwszy tom „Historii fizyki” stopień naukowy doktora nauk fizycznych i matematycznych.

Głównym dziełem całego życia P. S. Kudryavtseva jest trzytomowa „Historia fizyki”; jej pierwszy tom ukazał się w 1948 r., trzeci w 1971 r. Obejmował całą fizykę - od starożytności po współczesność. Autor najpierw próbował omówić materiał ze stanowiska marksistowskiego; Jednocześnie książka oddała hołd rosyjskim fizykom, których prace często były tłumione przez zagranicznych historyków.

Pomimo wielu pozytywnych walorów Historii Fizyki i bogactwa materiału w niej zawartego, nie może ona oczywiście stanowić podręcznika do zajęć z historii fizyki (choćby ze względu na jej ogromną objętość).

Dlatego w kolejnych latach P. S. Kudryavtsev napisał „Historię fizyki i techniki” (wraz z I. Ya. Confederatovem), a następnie w 1974 r. „Kurs historii fizyki” dla studentów instytutów pedagogicznych. na tym kursie P. S. Kudryavtsev wziął pod uwagę niedociągnięcia i pozytywne aspekty swoich poprzednich prac i z grubsza zredukował materiał zawarty w „Historii fizyki”

Pracownicy instytutów pedagogicznych, szkół, a także studenci znają inne dzieła P. S. Kudryavtseva - książki o Torricellym, Faradaya i Maxwellu, artykuły i przemówienia z historii fizyki. Prace P. S. Kudryavtseva są znane za granicą. W uznaniu jego zasług naukowych został wybrany członkiem korespondentem Międzynarodowej Akademii Historii Nauk.

Przez całe życie PS Kudryavtsev opowiadał się za wprowadzeniem historii fizyki do programów nauczania na wydziałach fizyki instytutów pedagogicznych. Miejmy nadzieję, że wznowienie „Kursu z historii fizyki” będzie impulsem do realizacji Cenne marzenie Pawła Stepanowicza.

Profesor, doktor nauk fizycznych i matematycznych N N Malov

Obecnie na rynku dostępnych jest wystarczająco dużo książek autorów radzieckich i zagranicznych przedstawiających historię fizyki od starożytności do współczesności, niemniej jednak wydawnictwo Prosveshcheniye zaprosiło autora do napisania jednotomowego kursu, który mógłby służyć jako podręcznik do historii fizyki dla studentów instytutów pedagogicznych.

Główną trudnością w nauczaniu historii fizyki jest dysproporcja pomiędzy jej ogromem materiału a liczbą godzin poświęconych na studiowanie tego przedmiotu.Jeśli porozmawiamy o wszystkim po trochu, to kurs zamieni się w katalog nazwisk i odkryć i w najlepszym przypadku może służyć jako podręcznik do historii fizyki, jeśli – jak często sugeruje się, że skupienie się na jednej części kursu, np. na historii współczesnej fizyki, skutkuje zniekształconym, jednostronnym obraz rozwoju nauk fizycznych. Tymczasem przyszły nauczyciel musi mieć w miarę pełną wiedzę na temat rozwoju nauki od jej początków do stanu obecnego. Musi opowiadać uczniom o Archimedesie i Einsteinie, o Newtonie i Rutherfordzie, o Łomonosow i Kurczatow Powinien otrzymać te informacje, przynajmniej w ich głównych zarysach, z „Kursu z historii fizyki”. Dlatego proponowana książka daje obraz rozwoju fizyki na przestrzeni jej historii.

Książka składa się z trzech części, pierwsza z nich przedstawia historię powstawania nauk fizycznych, począwszy od gromadzenia podstawowych informacji fizycznych w procesie codziennego doświadczenia, a skończywszy na fizyce Newtona.

W drugiej części przedstawiono historię rozwoju głównych kierunków fizyki klasycznej w XVIII-XIX wieku.

Ostatnia, trzecia część poświęcona jest prezentacji wiodących nurtów fizyki XX wieku w teorii względności, teorii kwantowej, fizyce atomowej i jądrowej.

Książka w pełni odsłania historię powstawania podstawowych idei fizycznych, dostarcza fragmentów dzieł klasyków nauk fizycznych oraz informacji biograficznych.

Głównym zadaniem każdej nauki jest odkrycie praw działających w obszarze, którym ta nauka się zajmuje. Głównym zadaniem historii nauki jest zatem odnalezienie praw rządzących rozwojem nauki. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że takie prawa nie istnieją. Nie można przewidzieć pojawienia się Archimedesa. Newtonowski. Łobaczewskiego nie można kontrolować myślenia i kreatywności naukowca. Historia nauki jest na zewnątrz przedstawiana jako wynik niekontrolowanej działalności pojedynczych genialnych myślicieli, których zachowania nie można porównać do zachowania kamienia spadającego w polu grawitacyjnym. Nie ulega wątpliwości, że nauka jest wytworem działalności człowieka, w dodatku najbardziej złożonej i subtelnej działalności: poznawczej, twórczej. Rozwój nauki następuje jednak w pewnych warunkach historycznych, które odgrywają ważną, determinującą rolę i warunki te są dostępne dla analizy naukowej.

Materializm historyczny po raz pierwszy umożliwił naukowe poznanie historycznego rozwoju ludzkości i odkrył prawdziwe podstawy ludzkiej działalności, w tym podstawy jej duchowej aktywności. Tą realną podstawą jest sposób wytwarzania dóbr materialnych niezbędnych do egzystencji każdego człowieka i całej społeczności ludzkiej. To proces produktywnej działalności zawodowej odegrał decydującą rolę w oddzieleniu człowieka od stada zwierząt, w rozwoju jego wiedzy i społecznych warunków jego egzystencji. Engels w swoim dziele „Rola pracy w procesie przemiany małpy w człowieka” napisał: „Sama praca z pokolenia na pokolenie stawała się coraz bardziej zróżnicowana, doskonalsza, bardziej wszechstronna. Oprócz łowiectwa i hodowli bydła dodano rolnictwo, następnie przędzalnictwo i tkactwo, obróbkę metali, garncarstwo i spedycję. Wraz z handlem i rzemiosłem pojawiła się wreszcie sztuka i nauka; narody i państwa powstały z plemion.”( 1 Engels F. Dialektyka przyrody. - Marks K., Engels f. Op. wyd. 2, t. 20, s. 2. 493.)

Zatem samo pojawienie się nauki staje się możliwe dopiero na pewnym etapie rozwoju gospodarczego, w krajach o rozwiniętym rolnictwie i kulturze miejskiej, a w przyszłości rozwój nauki będzie odpowiadał rozwojowi gospodarki.

Engels pisze na ten temat dość wyraźnie: „...od samego początku powstanie i rozwój nauk była zdeterminowana produkcją.”( 1 Engels f. Dialektyka natury. - Marks K., Engels F. op. wyd. 2, t. 20, s. 2. 493.)

Pierwsze sukcesy fizyki eksperymentalnej

Tak więc od około lat czterdziestych XVI wieku do lat czterdziestych XVII wieku (od Kopernika do Galileusza) miał miejsce złożony proces rewolucyjny mający na celu zastąpienie średniowiecznego światopoglądu i nauki nowym światopoglądem i nową nauką opartą na doświadczeniu i praktyce . Wiele pracy włożono w uzasadnienie i wzmocnienie heliocentrycznego układu świata (Kopernik, Bruno, Kepler, Galileusz), w krytykę metodologii i nauki perypatetycznej, w opracowanie podstaw metodologicznych nowa nauka(Bakon, Galileusz, Kartezjusz). O powodzeniu tego wielkiego przedsięwzięcia, niezwykle ważnego dla rozwoju całej kultury ludzkiej i świadomości społecznej, w dużej mierze zadecydowały konkretne osiągnięte rezultaty naukowe i praktyczne.Nowa nauka i nowy światopogląd udowodniły swoją słuszność i siłę czynami, a nie poprzez bezowocne dysputy słowne. Wiek XVII był wiekiem zwycięstwa rewolucji naukowej.

Sukcesy eksperymentalne i metoda matematyczna pojawiły się przede wszystkim w mechanice.Już Leonardo da Vinci w nowy sposób podszedł do statycznych i dynamicznych problemów mechaniki. Wiek XVI był wiekiem opanowania dziedzictwa starożytnego. Commandino (1509-1575) przetłumaczył dzieła Euklidesa, Archimedesa, Czapli i Pappusa z Aleksandrii. Uczeń Commandino, patron i przyjaciel Galileusza, Guido Ubaldo del Monte (1545-1607) opublikował w 1577 roku pracę o statyce, w której nakreślił dzieła autorów starożytnych i je rozwinął, rozwiązując problem równowagi dźwigni skośnej, nie wiedząc że problem ten został już rozwiązany przez Leonarda. Guido Ubaldo wprowadził do nauki termin „moment”. Termin ten był powszechnie używany w XVI i na początku XVII wieku, zwłaszcza przez Galileusza, ale w Ubaldo najbardziej odpowiada współczesnej koncepcji „statycznego momentu siły”. Guido Ubaldo pokazuje, że dla równowagi dźwigni ważne są wartości sił i długość prostopadłych opuszczonych od punktu podparcia na linii działania sił (ciężarów).Kombinację obu czynników nazywa wyznacza moment działania siły w dźwigni i formułuje warunek równowagi dźwigni w postaci równości momentów.

Ryż. 9. Tytuł książki Stevina

Nowe podejście do problemów statycznych odnajdujemy w klasycznym dziele „Zasady statyki” holenderskiego inżyniera i matematyka Simona Stevina (1548-1620), któremu matematyka zawdzięcza wprowadzenie miejsca dziesiętne. Stevin łączy podejście matematyczne z doświadczeniem i praktyką techniczną. NA Strona tytułowa Traktat Stevina przedstawia pochyłą płaszczyznę owiniętą łańcuchem złożonym z połączonych ze sobą kulek. Nad rysunkiem znajduje się napis: „Cud i nie cud”. Nachylona płaszczyzna na rysunku jest pokazana jako trójkąt prostokątny z poziomą przeciwprostokątną. Część łańcucha owijająca się wokół przeciwprostokątnej jest dłuższa i zawiera większa liczba piłki niż te części, które przylegają do nóg. Większa część ma większy ciężar, więc wydaje się, że ciężar łańcucha sąsiadującego z większą nogą będzie ciągnął, powodując ruch łańcucha. Ale ponieważ wzór rozmieszczenia piłek się nie zmienia, ruch musi trwać wiecznie. Nieustanny ruch Stevin uważa to za niemożliwe, dlatego uważa, że ​​wpływ ciężaru kulek na obie strony jest taki sam (dolna część nie odgrywa żadnej roli, jest całkowicie symetryczna). Na tej podstawie wnioskuje, że siła tocząca ładunek równia pochyła, jest tyle samo razy mniejsze od ciężaru ładunku, o ile wysokość samolotu jest mniejsza od jego długości. W ten sposób rozwiązano problem, z którym pozostał Archimedes oraz mechanicy arabscy ​​i europejscy.

Ale Stevin poszedł jeszcze dalej. Rozumiał wektorową naturę siły i po raz pierwszy znalazł regułę geometrycznego dodawania sił. Rozważając równowagę łańcucha w trójkącie, Stevin doszedł do wniosku, że jeśli trzy siły są równoległe do boków trójkąta, a ich wielkości są proporcjonalne do długości tych boków, to są one zrównoważone. Praca Stevina zawiera również zasadę możliwych ruchów zastosowaną w przypadku wciągnika linowego: ile razy wciągnik linowy zwiększa siłę, tyle samo razy traci po drodze, mniejszy ładunek pokonuje większą odległość.

Szczególnie ważna jest część traktatu Stevina poświęcona hydrostatyce. Aby zbadać warunki równowagi ciężkiej cieczy, Stevin wykorzystuje zasadę krzepnięcia - równowaga nie zostanie zakłócona, jeśli części zrównoważonego ciała otrzymają dodatkowe wiązania i zestaliją się. Dlatego identyfikując w myślach dowolną objętość w masie ciężkiej cieczy będącej w równowadze, nie zaburzymy tej równowagi, uznając, że ciecz w tej objętości jest zestalona. Wtedy będzie reprezentować ciało, którego masa jest równa masie wody w objętości tego ciała. Ponieważ ciało znajduje się w równowadze, działa na nie siła skierowana w górę, równa jego ciężarowi, z otaczającego płynu.

Ponieważ otaczający ciało ciecz pozostaje niezmieniona; jeśli ciało to zostanie zastąpione jakimkolwiek innym ciałem o tym samym kształcie i objętości, to zawsze działa ono na to ciało z siłą równą ciężarowi cieczy w objętości tego ciała.

Ten elegancki dowód prawa Archimedesa znalazł się w podręcznikach.

Stevin ponadto udowadnia logicznym rozumowaniem i potwierdza eksperymentem, że ciśnienie ciężaru cieczy na dnie naczynia jest określone przez powierzchnię dna i wysokość poziomu cieczy i nie zależy od kształtu naczynia . Znacznie później ten paradoks hydrostatyczny odkrył Pascal, który nie znał dzieła Stevina, napisanego w mało używanym języku niderlandzkim.

Jako praktyczny budowniczy statków Stevin uwzględnia warunki pływania ciał, oblicza ciśnienie płynu na ścianach bocznych, rozwiązując problemy ważne dla przemysłu stoczniowego.

W ten sposób Stevin nie tylko przywrócił wyniki Archimedesa, ale także je rozwinął. Od niego się zaczyna Nowa scena w historii statyki i hydrostatyki.

Niemal jednocześnie ze Stevinem i niezależnie od niego Galileo rozwiązał problemy statyki i hydrostatyki. Znalazł także prawo równowagi ciał na pochyłej płaszczyźnie, które szczegółowo przestudiował. Pochylona płaszczyzna odegrała ważną rolę w badaniach mechanicznych Galileusza. Wrócimy do tego później, omawiając dynamikę Galileusza.

Galileusz przywrócił dowód Archimedesa na prawo dźwigni w prostszej i zmodyfikowanej formie. Uzasadnił to na nowo, opierając się zasadniczo na zasadzie możliwych przemieszczeń (za pomocą tej zasady, której jeszcze nie sformułował wprost, Galileusz uzasadnił prawo płaszczyzny pochyłej).

Opublikowane w 1612 roku dzieło Galileusza „Rozprawy o ciałach w wodzie” poświęcone jest omówieniu prawa Archimedesa i warunków przebywania ciał unoszących się na wodzie. A to dzieło Galileusza jest nierozerwalnie związane z jego walką o nowy światopogląd i nową fizykę. Pisał: „Postanowiłem napisać niniejszy wywód, w którym mam nadzieję wykazać, że często nie zgadzam się w poglądach z Arystotelesem, nie z kaprysu i nie dlatego, że go nie czytałem lub nie zrozumiałem, ale dlatego, że przekonująco dowód." W tym eseju pisze o swoich nowych badaniach nad satelitami Jowisza oraz o odkrytych przez siebie plamach słonecznych, z których doszedł do wniosku, że Słońce powoli obraca się wokół własnej osi.

Przechodząc do głównego tematu eseju, Galileusz polemizuje z perypatetykami, którzy uważają, że o unoszeniu się ciał decyduje przede wszystkim kształt ciała. Podejście Galileusza do uzasadnienia prawa Archimedesa i teorii ciał pływających było oryginalne. Rozważa zachowanie ciała w cieczy w ograniczonej objętości i stawia pytanie o ciężar cieczy, który jest w stanie utrzymać ciało o danym ciężarze.( Kwestię Galileusza omawiano na łamach sowieckich czasopism popularnonaukowych, poświęcono mu strony podstawowych monografii z zakresu hydrostatyki i mechaniki)

Główną zasługą Galileusza było uzasadnienie dynamiki. Niewiele mamy do dodania do tego, co już na ten temat powiedziano, ale to niewiele ma istotne znaczenie. Galileusz był odpowiedzialny za zasadnicze odkrycie niezależności przyspieszenia swobodnego spadania od masy ciała, które odkrył, obalając pogląd Arystotelesa, że ​​prędkość spadających ciał jest proporcjonalna do ich masy. Galileusz pokazał, że prędkość ta jest taka sama dla wszystkich ciał, jeśli pominiemy opór powietrza i jest proporcjonalna do czasu spadania, natomiast droga przebyta w swobodnym spadaniu jest proporcjonalna do kwadratu czasu.

Odkrywanie praw ruch jednostajnie przyspieszony Galileusz jednocześnie odkrył prawo niezależności siły. Faktycznie, jeśli siła ciężkości działająca na ciało będące w spoczynku w pierwszej sekundzie nadaje mu określoną prędkość, czyli zmienia prędkość od zera do pewnej skończonej wartości (9,8 m/s), to w kolejnej sekundzie po drugie, działając już na poruszające się ciało, zmieni ono swoją prędkość o tę samą wartość itd. Odzwierciedla to prawo proporcjonalności prędkości spadania do czasu spadania. Ale Galileusz nie poprzestał na tym i biorąc pod uwagę ruch ciała rzuconego poziomo, uparcie podkreślał niezależność prędkości spadania od prędkości poziomej nadawanej ciału podczas rzucenia: „Czy to nie cudowna rzecz” – mówi Sagredo w „Dialogu”, że w bardzo krótkim czasie, potrzebnym do pionowego upadku na ziemię z wysokości kilkuset łokci, kula armatnia wyrzucona z armaty siłą prochu przeleci czterysta, tysiąc, cztery tysiące dziesięć tysięcy łokci, tak aby przy wszystkich strzałach skierowanych poziomo tyle samo czasu pozostało w powietrzu.

Galileo wyznacza także trajektorię ciała rzuconego poziomo. W „Dialogu” błędnie uważa go za łuk koła, w „Rozmowach” poprawia swój błąd i stwierdza, że ​​tor ciała jest paraboliczny.

Galileusz sprawdza prawa swobodnego spadania na pochyłej płaszczyźnie i ustala ważny fakt, że prędkość spadania nie zależy od długości, ale zależy jedynie od wysokości pochyłej płaszczyzny. Następnie dowiaduje się, że ciało, które stacza się po pochyłej płaszczyźnie z określonej wysokości, wzniesie się na tę samą wysokość przy braku tarcia. Zatem wahadło przesunięte w bok po przejściu przez położenie równowagi wzniesie się na tę samą wysokość niezależnie od kształtu toru. W ten sposób Galileusz zasadniczo odkrył konserwatywną naturę pola grawitacyjnego. Jeśli chodzi o czas opadania, zgodnie z prawami ruchu jednostajnie przyspieszonego, jest on proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z długości płaszczyzny. Porównując czasy toczenia się ciała po torze kołowym i wzdłuż zaciskającej go cięciwy Galileusz stwierdza, że ​​ciało toczy się szybciej po okręgu.Uważa także, że czas toczenia się nie zależy od długości łuku, tj. łuk kołowy jest izochroniczny. To stwierdzenie Galileusza jest prawdziwe tylko w przypadku małych łuków, ale było bardzo ważne. Galileusz wykorzystał odkrycie izochronizmu oscylacji wahadła kołowego do pomiaru odstępów czasu i zaprojektował zegar z wahadłem. Nie miał czasu na publikację projektu swojego zegarka. Została opublikowana po jego śmierci, kiedy zegar wahadłowy został już opatentowany przez Huygensa.

Wynalezienie zegara wahadłowego miało ogromne znaczenie naukowe i praktyczne, a Galileusz był wrażliwy na wagę swojego odkrycia. Huygens poprawił błąd Galileusza, pokazując, że cykloida jest izochroniczna i zastosował w swoim zegarze wahadło cykloidalne. Jednak teoretycznie poprawne wahadło cykloidalne okazało się w praktyce niewygodne i praktycy przeszli na wahadło galileuszowe, kołowe, które do dziś stosowane jest w zegarach.

Już za życia Galileusza Ewangelisty jego uwagę zwrócił Torricelli (1608-1647) swoim esejem, w którym rozwiązał problem ruchu ciała rzuconego z prędkością początkową pod kątem do horyzontu. Torricelli wyznaczył tor lotu (okazało się, że jest to parabola), obliczył wysokość i zasięg lotu, pokazując, że dla danej prędkości początkowej największy zasięg osiąga się, gdy prędkość jest skierowana pod kątem 45° do horyzont. Torricelli opracował metodę konstruowania stycznej do paraboli. Problem znalezienia stycznych do krzywych doprowadził do pojawienia się rachunku różniczkowego. Galileusz zaprosił Torricellego do siebie i uczynił go swoim uczniem i następcą.

Nazwisko Torricelli na zawsze zapisze się w historii fizyki jako imię osoby, która jako pierwsza udowodniła istnienie ciśnienia atmosferycznego i uzyskała „pustkę Torricellego”. Galileusz doniósł także o obserwacji florenckich pracowników studni, że pompa nie pobierała wody na wysokość większą niż pewna wartość, nieco większa niż Hume. Galileusz wywnioskował z tego, że Arystotelesowski „strach przed pustką” nie przekracza pewnej wymiernej wartości.

Torricelli poszedł dalej i pokazał, że w przyrodzie może istnieć pustka.Opierając się na założeniu, że żyjemy na dnie oceanu powietrza wywierającego na nas ciśnienie, zasugerował, aby Viviani (1622-3703) mierzyła to ciśnienie za pomocą szczelnej rurki wypełnionej z rtęcią. Przez odwrócenie rurki rtęć nie wlała się całkowicie do naczynia z rtęcią, ale zatrzymała się na pewnej wysokości, tak że w rurze nad rtęcią utworzyła się pusta przestrzeń. Masa kolumny rtęci jest miarą atmosfery ciśnienie.Tak powstał pierwszy na świecie barometr.

Odkrycie Torricellego wywołało ogromny rezonans i upadł kolejny dogmat fizyki perypatetycznej. Kartezjusz natychmiast zaproponował pomysł pomiaru ciśnienia atmosferycznego na różnych wysokościach.Pomysł ten zrealizował francuski matematyk, fizyk i filozof Pascal Blaise Pascal (1623-1662) – wybitny matematyk, znany z wyników w geometrii, liczbach teoria prawdopodobieństwa itp. weszła do historii fizyki jako autor prawa Pascala o równomiernym przekazywaniu ciśnienia płynu na całym obwodzie, prawa naczyń połączonych i teorii prasy hydraulicznej.W 1648 r. na zlecenie Pascal, jego krewny, przeprowadził eksperyment Torricellego u podnóża i szczytu góry Puy de Dome i ustalił fakt spadku ciśnienia powietrza wraz z wysokością. Jest całkowicie jasne, że „strach przed pustką”, który Pascal rozpoznał już w 1644 r., zaprzecza temu wynikowi, a także stwierdzonemu przez Torricellego faktowi, że wysokość słupa rtęci zmienia się w zależności od warunków pogodowych. Z doświadczeń Torricellego wynika, że ​​meteorologia naukowa narodził się Dalszy rozwój odkrycia Torricellego doprowadził do wynalezienia pomp powietrznych, odkrycia prawa sprężystości gazów i wynalezienia maszyn parowo-atmosferycznych, co położyło podwaliny pod rozwój ciepłownictwa. Tak więc osiągnięcia nauki zaczęły służyć technologii, a wraz z mechaniką zaczęła rozwijać się optyka. Tutaj praktyka wyprzedza teorię. Holenderscy producenci okularów zbudowali pierwszą tubę optyczną, nie znając prawa załamania światła. Galileusz i Kepler nie znali tego prawa, chociaż Kepler poprawnie narysował drogę promieni w soczewkach i układach soczewek. Prawo załamania światła odkrył holenderski matematyk Willebrord Snellius (1580-1626). Nie opublikował go jednak. Prawo to zostało po raz pierwszy opublikowane i uzasadnione za pomocą modelu cząstek zmieniających prędkość ruchu przy przechodzeniu z jednego ośrodka do drugiego przez Kartezjusza w jego „Dioptrii” w 1637 r. Książka ta, będąca jednym z dodatków do „Rozprawy o metodzie, ” charakteryzuje się powiązaniem z praktyką. Kartezjusz zaczyna od praktyki wytwarzania okularów optycznych i luster i dochodzi do tej praktyki. Poszukuje sposobów na uniknięcie niedoskonałości okularów i luster, sposobu na eliminację aberracji sferycznej. W tym celu bada różne formy powierzchni odblaskowych i załamujących: eliptyczne, paraboliczne itp.

Związek z praktyką, w ogóle z produkcją optyczną, jest charakterystyczny dla optyki XVII wieku. Najwięksi naukowcy tej epoki, począwszy od Galileusza, sami wykonywali instrumenty optyczne, przetwarzali powierzchnię szkła, badali i doskonalili doświadczenia praktyków. Stopień wykończenia powierzchni soczewek produkowanych przez Torricellego był tak doskonały, że współcześni badacze sugerują, że Torricelli opanował interferencyjną metodę badania jakości powierzchni. Holenderski filozof Spinoza utrzymywał się z produkcji okularów optycznych. Inny Holender, Leeuwenhoek, stworzył doskonałe mikroskopy i został twórcą mikrobiologii. Newton, rówieśnik Snella i Leeuwenhoeka, był wynalazcą teleskopu i wykonał go własnymi rękami, szlifując i obrabiając powierzchnie z niezwykłą cierpliwością. W optyce fizyka szła ręka w rękę z technologią i to połączenie nie zostało zerwane do dziś.

Innym ważnym osiągnięciem Kartezjusza w optyce była teoria tęczy. Poprawnie skonstruował drogę promieni w kropli deszczu, wskazując, że pierwszy, jasny łuk powstaje po podwójnym załamaniu i jednym odbiciu w kropli, drugi łuk - po podwójnym załamaniu i podwójnym odbiciu. Odkryte przez Keplera zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia zostało zatem wykorzystane w kartezjańskiej teorii tęczy. Jednak Kartezjusz nie badał przyczyn kolorów tęczy. Poprzednik Kartezjusza w badaniach nad tęczą, Dominis, który zmarł w więzieniu Inkwizycji, odtworzył kolory tęczy w szklanych kulach wypełnionych wodą (1611).

Początek badań w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu położyła książka lekarza angielskiej królowej Elżbiety Williama Gilberta (1540-1603) „O magnesie, ciałach magnetycznych i wielkim magnesie - Ziemia, nowa fizjologia” , opublikowany w 1600 r. Gilbert jako pierwszy podał prawidłowe wyjaśnienie zachowania strzałek magnetycznych w kompasie. Jego koniec nie jest „przyciągany” do bieguna niebieskiego (jak sądzono przed Gilbertem), ale jest przyciągany przez bieguny magnesu ziemskiego. Igła znajduje się pod wpływem ziemskiego magnetyzmu, pola magnetycznego Ziemi, jak to teraz wyjaśnimy.

Gilbert potwierdził swój pomysł modelem magnesu ziemskiego, wytwarzając kulę z magnetycznej rudy żelaza, którą nazwał „terrellą”, czyli „rodakiem”. Wykonując małą strzałkę, zademonstrował jej nachylenie i zmianę kąta nachylenia wraz z szerokością geograficzną. Gilbert nie mógł wykazać deklinacji magnetycznej na swoim terytorium, ponieważ bieguny jego ziem były dla niego także biegunami geograficznymi.

Co więcej, Gilbert odkrył wzmocnienie efektu magnetycznego przez żelazną armaturę, co poprawnie wyjaśnił namagnesowaniem żelaza. Ustalił, że namagnesowanie żelaza i stali zachodzi także w pewnej odległości od magnesu (indukcja magnetyczna).

Udało mu się namagnesować żelazne druty pole magnetyczne Ziemia. Gilbert zauważył, że stal, w przeciwieństwie do żelaza, zachowuje swoje właściwości magnetyczne po usunięciu magnesu. Wyjaśnił obserwację Peregrine'a, pokazując, że gdy magnes zostanie uszkodzony, zawsze powstają magnesy z dwoma biegunami, a zatem oddzielenie dwóch biegunów magnetycznych jest niemożliwe.

Gilbert uczynił także duży krok naprzód w badaniu zjawisk elektrycznych. Eksperymentując z różnymi kamieniami i substancjami, odkrył, że oprócz bursztynu szereg innych ciał (diament, szafir, ametyst, kryształ górski, siarka, żywica itp.) nabywa właściwość przyciągania lekkich obiektów po pocieraniu, co on nazywany elektrycznym, czyli podobnym do bursztynu. Wszystkie inne ciała, przede wszystkim metale, które nie wykazywały takich właściwości, Gilbert nazwał „nieelektrycznymi”. W ten sposób termin „elektryczność” wszedł do nauki i tym samym zapoczątkował systematyczne badanie zjawisk elektrycznych. Gilbert badał kwestię podobieństwa zjawisk magnetycznych i elektrycznych i doszedł do wniosku, że zjawiska te są głęboko różne i niezwiązane ze sobą. Wniosek ten utrzymywał się w nauce przez ponad dwieście lat, dopóki Oersted nie odkrył pola magnetycznego prąd elektryczny.

„Bardzo chwalę i zazdroszczę temu autorowi” – ​​napisał Galileusz w swoim Dialogu o książce Hilberta. „Wydaje mi się, że zasługuje on na największą pochwałę również za wiele nowych i wiarygodnych obserwacji, których poczynił... i nie mam wątpliwości, że z biegiem czasu ta nowa nauka będzie udoskonalana dzięki nowym obserwacjom, a zwłaszcza dzięki prawidłowym i niezbędnym dowodom. Nie powinno to jednak umniejszać chwały pierwszego obserwatora.

Pozostaje nam dodać kilka słów na temat badania zjawisk termicznych. Ciepło i zimno w fizyce arystotelesowskiej były jedną z podstawowych cech i dlatego nie podlegały dalszej analizie. Oczywiście koncepcje dotyczące „stopnia ciepła” lub zimna istniały już wcześniej; ludzie zauważali zarówno ekstremalne zimno, jak i ekstremalne upały. Ale dopiero w XVII w. Zaczęto próbować określić temperaturę za pomocą bardziej obiektywnych wskaźników niż ludzkich odczuć. Jeden z pierwszych termometrów, a raczej termoskopów, został wykonany przez Galileusza. Florenccy naukowcy kontynuowali badania nad zjawiskami termicznymi po śmierci Galileusza. Pojawiły się nowe formy termometrów. Newton stworzył termometr na bazie oleju lnianego.

Jednak termometria mocno stanęła na nogi dopiero w XVIII wieku, kiedy nauczyli się robić termometry ze stałymi punktami. W każdym razie w epoce Galileusza pojawiło się naukowe podejście do badania zjawisk termicznych. Podjęto pierwsze próby skonstruowania teorii ciepła. Co ciekawe, Bacon zdecydował się zastosować swoją metodę specjalnie do badania ciepła.

Zebrawszy duża liczba informacji, w tym faktów niepotwierdzonych, układając je w wymyśloną przez siebie tabelę „Przypadków Pozytywnych” i „Przypadków Negatywnych”, doszedł jednak do prawidłowego wniosku, że ciepło jest formą ruchu najmniejszych cząstek.