Opiskelijoille ja koululaisille kirjoja fysiikan historiasta. Kokeellisen fysiikan ensimmäiset onnistumiset Fysiikan kurssi fysiikan historia on ire

Opetusohjelma. - 2. painos, Rev. ja lisää. - M .: Koulutus, 1982 - 448 s.: ill Fysiikan historian kurssi on tarkoitettu pedagogisten laitosten opiskelijoille. Se hahmottaa maailman fysiikan historiaa antiikista nykypäivään. Kirja on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäinen kattaa fysiikan muodostumisen historian Newtoniin päättyen. Viimeinen, kolmas osa on omistettu kvantti-, relativistisen ja ydinfysiikan muodostumisen historialle. P.S.:n pääteos. Kudryavtseva - kolmiosainen fysiikan historia; sen ensimmäinen osa ilmestyi vuonna 1948, kolmas - vuonna 1971. Se kattoi kaiken fysiikan - antiikin ajoista nykypäivään. Ensimmäistä kertaa kirjailija yritti valaista materiaalia marxilaisesta näkökulmasta; Samalla kirja kunnioitti venäläisiä fyysikoita, joiden teoksia ulkomaiset historioitsijat usein vaikenivat.Fysiikan historian monista myönteisistä ominaisuuksista ja siihen sisältyvän materiaalin runsaudesta huolimatta se ei tietenkään voinut olla fysiikan historian kurssin oppikirja (jos vain valtavan volyymin takia). Siksi seuraavina vuosina P.S. Kudryavtsev kirjoittaa "Fysiikan ja tekniikan historian" (yhdessä I. Ya. Konfederatovin kanssa) ja sitten 1974 - "Fysiikan historian kurssin" pedagogisten instituuttien opiskelijoille. Tällä kurssilla P.S. Kudrjavtsev otti huomioon aikaisempien töidensä puutteet ja positiiviset puolet ja vähensi fysiikan historian aineistoa noin kolme kertaa. Sisällysluettelo (spoilerin alla).

N.N. Malov. Pavel Stepanovitš Kudrjavtsev (1904-1975)
Fysiikan syntyminen (antiikista Newtoniin)
Antiikin fysiikka
Tieteellisen tiedon synty
Muinaisen tieteen alkuvaihe
Atomismin synty
Aristoteles
Atomistiikka post-Aristotelian aikakaudella
Archimedes
Keskiajan fysiikka
Historiallisia muistiinpanoja
Keskiaikaisen idän tieteen saavutukset
Eurooppalainen keskiaikainen tiede
Taistele heliosentrisen järjestelmän puolesta
Historiallisia muistiinpanoja
Kopernikuksen tieteellinen vallankumous
Taistele maailman heliosentrisen järjestelmän puolesta. Giordano Bruno. Kepler
Galileo
Kokeellisten ja matemaattisten menetelmien syntyminen
Uusi metodologia ja uusi tieteen organisaatio. Bacon ja Descartes
Kokeellisen fysiikan ensimmäiset menestykset
Taistelu heliosentrisen järjestelmän puolesta päättyy
Lisää edistysaskeleita kokeellisessa fysiikassa
Newton
Klassisen fysiikan pääsuuntien kehitys (XVIII-XIX vuosisatoja)
Tieteellisen vallankumouksen päätökseen 1700-luvulla.
Historiallisia muistiinpanoja
Tiede Venäjällä. M.V. Lomonosov
1700-luvun mekaniikka
Molekyylifysiikka ja lämpö 1700-luvulla
Optiikka
Sähkö ja magnetismi
Fysiikan pääsuuntien kehitys XIX-luvulla.
Mekaniikan kehitys 1800-luvun ensimmäisellä puoliskolla
Aaltooptiikan kehitys 1800-luvun ensimmäisellä puoliskolla
Elektrodynamiikan synty ja sen kehitys ennen Maxwellia
Sähkömagnetismi
Termodynamiikan syntyminen ja kehitys. Carnot
Energian säilymisen ja muuntamisen lain löytäminen
Laboratorioiden perustaminen
Termodynamiikan toinen pääsääntö
Lämmön mekaaninen teoria ja atomistiikka
Lämpöfysiikan ja atomistiikan jatkokehitys
Sähkömagneettisen kentän teorian syntyminen ja kehitys
Sähkömagneettisten aaltojen löytäminen
Radion keksintö
XX vuosisadan fysiikan tieteellisen vallankumouksen pääsuunnat.

Liikkuvan median elektrodynamiikka ja elektroniikkateoria
Einsteinin suhteellisuusteoria
Newtonin mekaniikan ja euklidisen geometrian kritiikki
Suhteellisuusteorian jatkokehitys
Atomi- ja ydinfysiikan syntyminen
Röntgensäteiden löytö
Radioaktiivisuuden löytö
P. ja M. Curien löydöt
Kvanttien löytäminen
Fysiikan vallankumouksen ensimmäinen vaihe
Radioaktiivisten muutosten löytäminen. Ajatus atomienergiasta
Einsteinin kvanttiteorian kehitys
Leninin analyysi "luonnontieteen uusimmasta vallankumouksesta"
Rutherfordin atomi - Bora
Atomin mallit ennen Bohria
Atomiytimen löytäminen
Bora-atomi
Neuvostoliiton fysiikan muodostuminen
Historiallisia muistiinpanoja
Radiotekniikka ja radiofysiikka
Neuvostoliiton tutkijoiden teoreettisen fysiikan kehitys
Neuvostoliiton muiden alueiden kehitys
Kvanttimekaniikan syntyminen
Bohrin teorian vaikeudet
De Broglien ideoita
Kvanttitilastojen syntyminen
Takaosan aukko
Heisenbergin ja Schrödingerin mekaniikka
Ydinfysiikan kehitys 1918-1938.
Ydinvoiman alku. Isotooppien löytö
Ytimen halkeaminen
Neutronien löytämisen historia
Neutronien löytämisen historia
Protoni-neutroni ydinmalli
Kosmiset säteet. Positronin löytö
Kiihdyttimet
Keinotekoinen radioaktiivisuus
Fermin kokeet
Fermin beeta-hajoamisteoria
Ydinisomerian löytö
Uraanin fissio
Ydinfission ketjureaktion suorittaminen
Kirjallisuus
Marxismin-leninismin klassikot
Yleisiä esseitä fysiikan historiasta ja metodologiasta
Fysikaalisten tieteiden työntekijöiden töitä
Yksittäisille tutkijoille omistettuja elämäkertoja ja monografioita

Nykyinen sivu: 1 (kirjassa on yhteensä 48 sivua)

Fysiikan historian kurssi

Fysiikan historia -kurssi on tarkoitettu pedagogisten laitosten opiskelijoille. Se hahmottaa maailman fysiikan historiaa antiikista nykypäivään. Kirja on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäinen kattaa fysiikan muodostumisen historian Newtoniin päättyen. Viimeinen, kolmas osa on omistettu kvantti-, relativistisen ja ydinfysiikan muodostumisen historialle.

Kudrjavtsev Pavel Stepanovitš

Oppikirja. käsikirja ped opiskelijoille. in-tov fyysisesti. asiantuntija. - 2. painos, Rev. ja lisää. - M.: Koulutus, 1982 .-- 448 s., Il

Pavel Stepanovitš Kudrjavtsev (1904-1975)

Pavel Stepanovitš Kudryavtsev, yksi kuuluisista Neuvostoliiton fysiikan historian asiantuntijoista, kasvoi maaseudun opettajien perheessä; hänen vanhempansa auttoivat häntä saamaan toisen asteen koulutuksen ja juurruttivat häneen lapsuudesta lähtien tieteen ja taiteen maun.

Moskovan valtionyliopiston fysiikan ja matematiikan tiedekunnan opiskelijana PS Kudrjavtsev erottui tovereittensa joukosta poikkeuksellisella muistillaan, kyvyllään tarttua helposti uusiin ideoihin, halukkuudellaan keskustella niistä ryhmässä, auttaa muita oppimaan tuntematonta, joskus erittäin vaikea materiaali. Elävä, riippuvainen, PS Kudrjavtsev jakoi aikansa fysiikan, historian, teatterin ja runouden kesken. Hän itse kirjoitti hyvää runoutta.

Valmistuttuaan Moskovan valtionyliopistosta (vuonna 1929) PS Kudryavtsev työskenteli Gorkin ja Orelin pedagogisissa instituuteissa; vuodesta 1946 kuolemaansa asti hän opetti Tambovin pedagogisessa instituutissa, jossa hän johti teoreettisen fysiikan laitosta. Siellä hän järjesti fysiikan historian kurssin, avasi maan ainoan fysiikan historian museon, perusti koulun nuorille tieteen historioitsijoille ja avasi tutkijakoulun tällä alalla.

Vuonna 1944 hänelle myönnettiin Newtonia käsittelevän kirjan kandidaatin tutkinto ja vuonna 1951 - fysiikan historian ensimmäisestä osasta - fysiikan ja matematiikan tohtorin tutkinto.

PS Kudrjavtsevin koko elämän pääteos on kolmiosainen Fysiikan historia; sen ensimmäinen osa ilmestyi vuonna 1948, kolmas - vuonna 1971. Se kattoi kaiken fysiikan - antiikin ajoista nykypäivään. Ensimmäistä kertaa kirjailija yritti valaista materiaalia marxilaisesta näkökulmasta; Samaan aikaan kirja kunnioitti venäläisiä fyysikoita, joiden teoksia ulkomaiset historioitsijat usein vaikenivat.

Huolimatta Fysiikan historian monista myönteisistä ominaisuuksista ja siihen sisältyvän materiaalin rikkaudesta, se ei tietenkään voinut olla fysiikan historian kurssin oppikirja (jos vain valtavan volyyminsä vuoksi).

Siksi seuraavina vuosina PS Kudrjavtsev kirjoitti "Fysiikan ja tekniikan historian" (yhdessä II Konfederatovin kanssa) ja sitten 1974 "Fysiikan historian kurssin" pedagogisten instituuttien opiskelijoille. Tällä kurssilla PS Kudrjavtsev otti huomioon puutteita ja positiivisia puolia hänen aikaisemmissa teoksissaan ja karkeasti lyhennettyä materiaalia, joka sisältyy fysiikan historiaan

Pedagogisten laitosten, koulujen työntekijät sekä opiskelijat ja oppilaat tuntevat myös muut PS Kudryavtsevin teokset - kirjat Torricellista, Faradaysta ja Maxwellista, artikkeleita ja puheita fysiikan historiasta. Kansainvälisen historiaakatemian kirjeenvaihtajajäsen Tieteet.

Koko ikänsä PS Kudrjavtsev kannatti fysiikan historian sisällyttämistä pedagogisten laitosten fysiikan laitosten opetussuunnitelmiin. Toivokaamme, että "Fysiikan historian kurssin" uusintapainos toimii sysäyksenä Pavel Stepanovitšin vaalimien toteuttamiselle. unelma.

Professori, fysiikan ja matemaattisten tieteiden tohtori NN Malov

Esipuhe ensimmäiseen painokseen

Neuvostoliiton ja ulkomaisten kirjailijoiden kirjoja on tällä hetkellä riittävästi, ja ne kuvaavat fysiikan historiaa antiikista nykypäivään, mutta Prosveshchenie-kustantamo ehdotti kirjailijalle yksiosaisen kurssin tekemistä, joka voisi toimia fysiikan historian oppikirjana. pedagogisten oppilaitosten opiskelijat.

Suurin vaikeus fysiikan historian opetuksessa on sen valtavan materiaalin ja tämän aineen opiskeluun käytettyjen tuntien välisessä epäsuhtasuhteessa, jota usein ehdotetaan keskittymään johonkin kurssin osaan, esimerkiksi nykyajan historiaan. fysiikasta, niin saadaan vääristynyt, yksipuolinen kuva fysiikan kehityksestä. opiskelijat Archimedesista ja Einsteinista, Newtonista ja Rutherfordista, Lomonosovista ja Kurtšatovista Tämä tieto, ainakin yleisellä tasolla, hänen pitäisi saada "Kurssilta" fysiikan historiassa" Siksi tämä kirja antaa kuvan fysiikan kehityksestä läpi sen historian.

Kirja koostuu kolmesta osasta, joista ensimmäinen kuvaa fysiikan syntyhistoriaa alkaen fyysisen perustiedon keräämisestä jokapäiväisen kokemuksen prosessissa ja päättyen Newtonin fysiikkaan.

Toisessa osassa tarkastellaan klassisen fysiikan pääsuuntausten kehityshistoriaa 1700-1800-luvuilla.

Viimeinen, kolmas osa on omistettu 1900-luvun fysiikan johtavien suuntausten esittämiselle suhteellisuusteoriassa, kvanttiteoriassa, atomi- ja ydinfysiikassa.

Kirja paljastaa melko täydellisesti fyysisten perusideoiden muodostumisen historian, tarjoaa otteita fysiikan klassikkojen teoksista, elämäkerrallisia tietoja.

Johdanto

Minkä tahansa tieteen päätehtävänä on löytää tieteenalalla toimivat lait. Tieteen historian päätehtävä on siis löytää tieteen kehitystä ohjaavat lait. Ensi silmäyksellä saattaa tuntua, että tällaisia ​​lakeja ei ole olemassa. Archimedesin ilmestymistä ei voida ennakoida. Newtonilainen. Lobatševski, tiedemiehen ajattelua ja luovuutta on mahdotonta hallita. Tieteen historia esitetään ulospäin yksittäisten loistavien ajattelijoiden hallitsemattoman toiminnan tuloksena, joiden käyttäytymistä ei voi verrata jonkin gravitaatiokentässä putoavan kiven käyttäytymiseen. On kiistatonta, että tiede on ihmisen toiminnan tuote, lisäksi monimutkaisin ja hienovaraisin toiminta: kognitiivinen, luova. Tieteen kehitys tapahtuu kuitenkin tietyissä historiallisissa olosuhteissa, joilla on tärkeä, ratkaiseva rooli, ja nämä olosuhteet ovat tieteellisen analyysin käytettävissä.

Historiallinen materialismi teki ensimmäistä kertaa mahdolliseksi tieteellisen tiedon ihmiskunnan historiallisesta kehityksestä, löysi ihmisen toiminnan todellisen perustan, mukaan lukien henkisen toiminnan perusta. Tällainen todellinen perusta on jokaisen ihmisen ja koko ihmisyhteiskunnan olemassaololle välttämätön aineellisten hyödykkeiden tuotantomenetelmä. Juuri tuottavan työtoiminnan prosessilla oli ratkaiseva rooli ihmisen erottamisessa eläinlaumasta, hänen kognitionsa ja olemuksensa sosiaalisten olosuhteiden kehittymisessä. Engels kirjoitti teoksessaan "Työn rooli apinan ihmiseksi muuttamisprosessissa": "Työstä itsestä tuli monimuotoisempaa, täydellisempää, monipuolisempaa sukupolvelta toiselle. Metsästys ja karjankasvatus lisättiin maatalous, sitten kehruu ja kudonta, metallintyöstö, keramiikka ja merenkulku. Kaupan ja käsityön rinnalle ilmestyivät vihdoin taide ja tiede; kansat ja valtiot kehittyivät heimoista. ”( 1 Engels F. Luonnon dialektiikka. - K. Marx, F. Engels Op. 2. painos, V. 20, s. 493.)

Siten tieteen ilmaantuminen tulee mahdolliseksi vasta tietyssä taloudellisen kehityksen vaiheessa, maissa, joissa on kehittynyt maatalous, kaupunkikulttuuri, ja tulevaisuudessa tieteen kehitys vastaa talouden kehitystä.

Engels kirjoittaa tästä asiasta varsin selkeästi: "... alusta alkaen tieteiden synty ja kehitys oli tuotannon ehdollista." ( 1 Engels f. Luonnon dialektiikka. - K. Marx, F. Engels, op. 2. painos, V. 20, s. 493.)

Sosiaalisen tuotannon rooli tieteen kehityksessä on erityisen voimakas nykyisessä historiallisessa vaiheessa. Moderni tiede vaatii kehittyäkseen valtavia julkisia varoja. Atomifysiikan ja ydinenergian kehittyminen edellytti erityisyritysten perustamista isotooppien erottamiseen, reaktorien ja kiihdyttimien rakentamiseen sekä kalliiden laitteiden luomiseen. Nykyaikainen avaruustiede vaatii myös valtavia varoja. Vain sellaiset taloudellisesti voimakkaat maat kuin Neuvostoliitto ja Yhdysvallat pystyivät luomaan avaruusaluksia ja tehokkaita avaruusraketteja. Ensimmäisen keinotekoisen maasatelliitin laukaisu Neuvostoliitossa avasi avaruusajan. Näihin maihin luotiin myös ensimmäiset ydinreaktorit, ja Neuvostoliitosta tuli maailman ensimmäisen ydinvoimalan syntypaikka. Nykytiede vaatii myös suuren määrän korkeasti koulutettua henkilöstöä, eli tehokasta, kehittynyttä julkista koulutusjärjestelmää. On täysin selvää, että vain voimakas talous pystyy tarjoamaan kaikki nämä edellytykset modernin tieteen kehitykselle. Tämä tärkein tosiasia korostaa Engelsin väitteen syvyyttä ja merkitystä: "Tieteiden synty ja kehitys on tuotannon ehdollista."

Samanaikaisesti tätä väitettä ei voi ymmärtää yksinkertaistetusti, eikä jokaiselle tieteelliselle löydölle saa etsiä taloudellista syytä.

Tieteen kehityksen lait ovat paljon monimutkaisempia. Taloudelliset olosuhteet, sosiaalinen tuotantotapa luovat tarvittavan perustan koko yhteiskunnan elämälle, myös tieteelle. Mutta kun tämä perusta on paikallaan, myös muilla tekijöillä on merkittävä rooli. Joten jokaisen tutkimuksen kannalta sisäiset tekijät ovat ratkaisevia: tieteellisen tiedon tila, ongelman kiireellisyys, omat kiinnostuksen kohteet ja kyvyt jne. Tiede ei ainoastaan ​​hanki itsenäisyyttä (tietyissä sosiaalisten olosuhteiden määrittämissä rajoissa), vaan puolestaan , vaikuttaa yhteiskunnalliseen tuotantoon, stimuloi ja kiihdyttää tuotantovoimien kehitystä, muuttuen itse tuotantovoimaksi. On syytä korostaa, että tieteen ja tuotannon suhde on myös historiallinen ja kehittyy tuotannon ja tieteen kehityksen mukana.

Sanomasta seuraa, että tehtävällä tutkia tieteen, myös fysiikan, kehityksen lakeja on hyvin määrätty merkitys ja suuri tieteellinen merkitys. Nykyaikana, jolloin tiede itsessään on yhteiskunnallisen kehityksen tekijä, tästä tehtävästä tulee erityisen kiireellinen. Tarve sijoittaa suuria varoja tieteen kehittämiseen edellyttää tämän kehityksen tehokkaimpien menetelmien ennakoimista ja sen alistamista tietylle suunnitelmalle. Tämä ei sulje pois odottamattomien tieteellisten löytöjen ilmaantumista, joita tieteen historiassa oli monia, mutta tieteen suunnittelusta on nykyään tullut yhteiskunnallinen välttämättömyys. Siksi nyt tieteen kehityksen lakien tutkimisesta on tullut kiireellinen tehtävä, joka on synnyttänyt uuden tieteen - tieteen tieteen. Tieteen historia on tiedettä koskevan tieteen perusta.

Tieteen historialla on tärkeä rooli tietoteoriassa. V. I. Lenin korosti toistuvasti tieteen historian tärkeää roolia materialistisessa tietoteoriassa. Materialismissa ja empiriokritiikassa hän kirjoitti:

"Tietoteoriassa, kuten kaikilla muillakin tieteenaloilla, tulee ajatella dialektisesti eli ei olettaa, että tietomme on valmis ja muuttumaton, vaan analysoida, kuinka tieto syntyy tietämättömyydestä, kuinka epätäydellinen, epätarkka tieto muuttuu enemmän. täydellisempi ja tarkempi. ”( Lenin V.I. Materialismi ja empiriokritiikki. - Paulie. kokoelma op., v. 18, s. 102.)

VI Lenin sisällytti tieteen historian niiden tiedon alueiden luetteloon, joista "tietoteoria ja dialektiikka tulisi muodostaa". 2 Lenin V. I. Filosofiset muistikirjat - Poly. kokoelma cit., v. 29, s. 314.) Puhuessaan tieteen tärkeimmästä ideasta - kausaalisuudesta ja keskinäisestä yhteydestä, Lenin kirjoitti: "Tuhansia vuosia on kulunut siitä, kun ajatus "kaiken yhdistämisestä", "syiden ketju" syntyi. Vertailu siihen, kuinka nämä syyt on ymmärretty ihmisajattelun historiassa, antaisi tietoteorian, joka kiistattomasti todistaisi. )

Nykyfysiikassa tietoteorian kysymykset ovat saavuttaneet valtavan merkityksen, ja Leninin ohjeet tieteen historian merkityksestä materialistiselle tietoteorialle kuulostavat erityisen relevantilta. Lenin itse piti tieteen historiaa niin tärkeänä, että hän piti "ihmisajattelun, tieteen ja tekniikan historian" dialektista käsittelyä Marxin työn jatkona. 1 Lenin V.I. Filosofiset muistikirjat. - Paulie. kokoelma cit., v. 29, s. 311.)

Siten tieteen historian tutkiminen, tieteellisten käsitteiden kehittäminen rikastaa tiedon teoriaa ja siten myös itse tiedettä. Tämä on tieteen historian tärkein tieteellinen merkitys.

Tieteen historialla on myös tärkeä metodologinen ja kasvatuksellinen merkitys. Historiallinen tiedonvälitys on usein tehokkain tapa. Siksi esimerkiksi fysiikan opettajalle fysiikan historian tuntemus on välttämätöntä, se varustaa häntä metodisesti ja tieteellisesti. Tieteen historia edistää rakkautta ja kunnioitusta tiedettä kohtaan, edistää oikean maailmankuvan, moraalisten inhimillisten ominaisuuksien kehittymistä. On erittäin tärkeää, että tieteenhistorian tuntemus auttaa torjumaan dogmatismia ja formalismia kouluopetuksessa ja laajentaa opiskelijoiden tieteellistä ja kulttuurista näkökulmaa.

Näin ollen fysiikan historian tuntemus edistää tulevien fysiikan opettajien koulutuksen tieteellistä ja ammatillista tasoa. Tieteen historian merkitys opetuksessa on kiistaton, ja on valitettavaa, että sitä ei vielä käytetä riittävästi tähän. Tulevaisuudessa tieteen historian kehittyessä sen rooli kouluopetuksessa kuitenkin epäilemättä kasvaa.

Osa yksi. Fysiikan syntyminen (antiikista Newtoniin)

Luku yksi. Antiikin fysiikka

Ihminen sai tietoa ympäröivästä maailmasta ankarassa olemassaolon taistelussa. Tässä taistelussa hänen kaukaiset esi-isänsä erosivat eläinmaailmasta, hänen kätensä ja älynsä kehittyivät. Keikkojen ja kivien tahattomasta ja tiedostamattomasta käytöstä suojaamiseen ja ruoan hankkimiseen hän siirtyi työkalujen valmistukseen, ensin karkeiden ja alkeellisten kivikappaleiden muodossa, sitten yhä kehittyneempiin kivityökaluihin, jousiin ja nuoliin, kalastusvälineisiin, metsästys ansoja - nämä ensimmäiset ohjelmointilaitteet. Ihmisen suurin valloitus oli tulen vastaanottaminen ja käyttö. Tässä tuhansia ja tuhansia vuosia kestäneessä evoluutiossa muodostui ihmisen tietoisuus, kehittyi puhe, kerääntyi tietoa ja ideoita maailmasta, syntyivät ensimmäiset antropomorfiset selitykset ympäröivistä ilmiöistä, joiden jäännökset ovat säilyneet kielellämme. Kuten primitiivisen ihmisen kohdalla, aurinko "kävelee" maassamme, kuukausi "näyttää" jne.

Alkukantaisella ihmisellä ei ollut muuta tapaa ymmärtää luontoa, verrata sitä itseensä, elävään olentoon, antaa sille tunteita ja tietoisuutta. Tästä lähteestä kehittyi sekä tieteellinen tieto että uskonnolliset uskomukset.

Raamatullinen myytti maailman luomisesta, joka on tallennettu jo kehittyneen orjaomistusyhteiskunnan aikakaudella, ilmaisi hyvin selvästi nämä antropomorfiset käsitykset Jumalasta, joka toimii kuin mies-viljelijä; tekee talteenottotyötä (erotti veden maasta), sytyttää tulen ("tulkoon valo"), luo kaiken ympäröivän ja lepää töiden jälkeen.

Näiden fantastisten luontokäsitysten myötä ihminen rikastui todellisella tiedolla taivaankappaleista, kasveista ja eläimistä, liikkeestä ja voimista, sääilmiöistä jne. Kertyneet tiedot ja käytännön taidot, jotka siirtyivät sukupolvelta toiselle, muodostivat alkuperustan tulevaisuuden tiede. Yhteiskunnan ja sosiaalisen työvoiman kehittyessä edellytykset vakaan sivilisaation luomiselle kertyivät. Maatalouden synty oli tässä ratkaisevassa roolissa. Siellä missä syntyivät edellytykset kestävän sadon saamiseksi samassa paikassa ja vuodesta toiseen, syntyi siirtokuntia, kaupunkeja ja sitten osavaltioita.

Sellaiset olosuhteet syntyivät Pohjois-Afrikassa Niilin laaksossa, jonka vuotuiset tulvat jättivät hedelmällistä lietettä pelloille, Tigris- ja Eufrat-jokien väliseen kaksijokeen, jossa jo 4. vuosituhannella eKr. NS. Vanhimmat orjaomistajavaltiot alkoivat muodostua, ja niistä tuli modernin tieteen kehto. Kasteluviljelyjärjestelmä, metallin (kuparin) louhinta ja sen prosessointi, tekniikan kehitys ja työkalujen valmistus loivat edellytykset monimutkaisen yhteiskunnallisen organismin syntymiselle, jolla on kehittynyt talous. Yhteiskunnalliset tarpeet johtivat kirjoittamisen syntymiseen: hieroglyfit Egyptissä, nuolenkirjoitus Babyloniassa, tähtitieteellisen ja matemaattisen tiedon syntymiseen.

Tähän päivään asti säilyneet suuret Egyptin pyramidit osoittavat, että jo III vuosituhannella eKr. NS. valtio voisi organisoida suuria ihmismassoja, pitää kirjaa materiaaleista, työstä ja käytetystä työstä. Tätä tarkoitusta varten tarvittiin erityisiä ihmisiä, tietotyöntekijöitä. Egyptin kotitalouskirjanpitoa pitivät kirjanoppineet, joiden ansiokkaaksi on luettu aikansa tieteellisen tiedon vahvistaminen. 2000-luvun kuuluisat monumentit: British Museumissa säilytetty Rinda-papyrus ja Moskovan papyrus sisältävät ratkaisuja erilaisiin käytännön ongelmiin, matemaattisia laskelmia, pinta-ala- ja tilavuuslaskelmia. Moskovan papyrus sisältää kaavan katkaistun pyramidin tilavuuden laskemiseksi. Egyptiläiset laskivat ympyrän pinta-alan neliöimällä halkaisijan kahdeksan yhdeksäsosaa, mikä antaa k:lle melko hyvän likimääräisen arvon 3,16.

Niilin tulvan alkamisajan määrittäminen vaati huolellisia tähtitieteellisiä havaintoja. Egyptiläiset kehittivät kalenterin, joka koostui kahdestatoista 30 päivän kuukaudesta ja viidestä lisäpäivästä vuodessa. Kuukausi oli jaettu kolmeen kymmenen päivän päivään, päivä - 24 tuntiin, kahteentoista päivälliseen, kahteentoista yöaikaan. Koska päivän ja yön pituus vaihteli vuodenaikojen mukaan, tunnin arvo ei ollut vakio, vaan vaihteli vuodenajan mukaan.

Babylonian matematiikka ja tähtitiede saavuttivat korkean tason. Babylonialaiset tunsivat Pythagoraan lauseen, laskivat neliöt ja neliöjuuret, kuutiot ja kuutiojuuret, pystyivät ratkaisemaan yhtälöjärjestelmiä ja toisen asteen yhtälöjä. Ne kuuluivat myös ekliptiikan jakoon horoskoopin kahteentoista tähtikuvioon.

On korostettava, että egyptiläisten ja babylonialaisten matematiikka oli luonteeltaan käytännöllistä ja kasvoi talous- ja rakennuskäytännön tarpeista. Matematiikan historioitsijoiden mukaan Babylonin matematiikka oli korkeammalla tieteellisellä tasolla kuin egyptiläinen matematiikka. Mutta geometrian alalla egyptiläiset menivät pitemmälle kuin babylonialaiset.

Tähtitiede oli ensimmäinen luonnontieteistä, josta luonnontieteiden kehitys alkoi, f. Engels hahmotteli teoksessaan Luonnondialektiikassa suunnitelman luonnontieteen kehittämiselle, jonka mukaan tähtitiede syntyi ensin päivän ja yön, vuodenaikojen vaihtumisen havainnoinnin perusteella, ja siksi se oli ehdottoman välttämätöntä paimen- ja maanviljelijöille. Tähtitieteen kehittämiseen tarvittiin matematiikkaa, ja rakennuskäytäntö vauhditti mekaniikan kehitystä.

Epäilemättä muinaisten valtioiden suuret rakenteet (temppelit, linnoitukset, pyramidit, obeliskit) vaativat ainakin empiiristä tietoa rakennemekaniikasta ja statiikasta. Rakennustyössä käytettiin yksinkertaisia ​​koneita: vipuja, rullia, kaltevia tasoja. Siten käytännön tarpeet synnyttivät aritmetian, geometrian, algebran, tähtitieteen, mekaniikan ja muiden luonnontieteiden tieteellisen tiedon alun.

Rajaudumme näihin lyhyisiin huomautuksiin. Todettakoon lopuksi, että alkuajan merkitys tieteen ja kulttuurin historiassa on äärimmäisen suuri.Ei ole sattumaa, että matematiikan historioitsijat kiinnittävät suurta huomiota Egyptin ja Babylonin matematiikkaan. Täällä syntyi matemaattisen tiedon alku, ja ennen kaikkea muodostui perusidea numerosta ja perustoiminnot numeroiden kanssa. Täällä luotiin geometrian perusta. Täällä ensimmäistä kertaa henkilö kuvaili tähtitaivasta, Auringon, Kuun ja planeettojen liikkeitä, oppi tarkkailemaan taivaankappaleita ja loi perustan ajan mittaamiselle, loi perustan aakkosten kirjoittamiselle.

Erityisen suuri oli kirjoittamisen merkitys - tieteen ja kulttuurin perusta. Ei ihme, että Galileo "Vuoropuhelussa" kehui innokkaasti kirjoittamisen luojaa.

Huolimatta muinaisen idän tieteen suurista saavutuksista, antiikin Kreikasta tuli nykyajan tieteen todellinen kotimaa. Täällä syntyi teoreettinen tiede, joka kehitti tieteellisiä ideoita maailmasta, joita ei pelkistetty käytännön reseptien summaksi, täällä kehittyi tieteellinen menetelmä. Jos egyptiläinen tai babylonialainen kirjuri, laatiessaan laskentasäännön, kirjoitti: "tee tämä", selittämättä, miksi on tarpeen "tehdä niin", niin kreikkalainen tiedemies on vaativa. todiste. Atomistiksen perustaja Demokritos ilmaisi syyn tähän, upein sanoin: "Yhden tieteellisen todisteen löytäminen merkitsee minulle enemmän kuin koko Persian kuningaskunnan haltuunottoa." Moderni tiede hyvin) muisti, kenelle se on syntymänsä velkaa. Tästä todistavat tieteiden nimet: matematiikka, mekaniikka, fysiikka, biologia, maantiede jne., kreikan kielestä peräisin olevat kreikkalaista alkuperää olevat tieteelliset termit (massa, atomi, elektroni, isotooppi jne.), Kreikan käyttö kirjaimet kaavoissa ja lopuksi kreikkalaisten tiedemiesten nimet: Thales, Pythagoras, Demokritos, Aristoteles, Arkhimedes, Eukleides, Ptolemaios ja muut, säilyneet tieteellisessä kirjallisuudessa.

Babylonian ja Egyptin tiede, kuten on sanottu, syntyi käytännön tarpeista. Mitä tulee egyptiläisten ja babylonialaisten teoreettiseen ajatteluun, se ei mennyt animismin ja mytologian pidemmälle; Salaisuuksien selittämisen monopoli kuului papeille. Muinaiset kreikkalaiset onnistuivat nousemaan tämän tason yläpuolelle ja asettivat tehtäväksi luonnon ymmärtämisen houkuttelematta puoleensa salaperäisiä, jumalallisia voimia, kuten se on.

Antiikin Kreikassa ihmismieli tajusi ensimmäistä kertaa voimansa ja ihmiset alkoivat osallistua tieteeseen, ei vain siksi, että se oli välttämätöntä, vaan myös siksi, että se oli mielenkiintoista, tunsi "tiedon iloa", Aristoteleen sanoin. Ensimmäisiä tiedemiehiä alettiin kutsua filosofeiksi, eli "viisauden rakastajiksi", ja kreikkalaisessa yhteiskunnassa tarvittiin viisauden opettajia, joiden tyydyttämiseksi tiedemiehen ja opettajan ammatti ilmestyi.

Platon-akatemia ja Aristoteles Lyseum olivat maailman ensimmäiset opetus- ja tiedelaitokset, nykyaikaisen korkeakoulutuksen edelläkävijät. Vähitellen muinaiseen Kreikkaan ilmestyi suppeamman profiilin asiantuntijoita: insinöörejä, lääkäreitä, tähtitieteilijöitä, matemaatikoita, maantieteilijöitä ja historioitsijoita sekä tieteellisiä instituutioita, kuten Aleksandria-museo, nykyaikaisten tutkimuslaitosten edeltäjä. Samaan aikaan täällä syntyi tieteellistä tietoa tieteellisten esseiden, luentojen, riitojen ja tutkijoiden kirjeenvaihdon muodossa.

Joten muinaisessa Kreikassa syntyi järjestelmällinen tieteellinen tutkimus, tieteellinen opetus, asiantuntijat-tieteilijät ja tieteellinen tieto ilmestyivät.

Muinaisesta Kreikasta tuli tieteen historian kotimaa. Tietoa monista antiikin kreikkalaisten tiedemiesten tieteellisistä saavutuksista tuli usein muiden tutkijoiden ja kreikkalaisten tieteenhistorioitsijoiden teksteistä.

Kreikan tieteen synty johtuu yleensä Vähä-Aasian kaupunkien kukoistusajasta (VII-VI vuosisatoja eKr.). Joonianmeren kaupungit Miletos ja Efesos, Välimeren saaret, Kreikan siirtokunnat Etelä-Italiassa - tämä on ensimmäisten kreikkalaisten tiedemiesten toiminnan areena.

Kreikkalainen tiede syntyi intensiivisen poliittisen ja taloudellisen elämän ilmapiirissä, demon (kansan) myrskyisissä mielenosoituksissa aristokraattisten perheiden valtaa vastaan; se syntyi idän maista tulevilla kauppareiteillä. Dynaaminen sosiaalinen ympäristö, nopeat yhteiskunnalliset muutokset synnyttivät ajatuksia ympäröivän maailman muutoksista. "Kaikki virtaa!" - väitti filosofi Herakleitos Efesosta (noin 530-470 eKr.). "Et voi mennä samaan jokeen kahdesti."

Kreikkalaisen tieteen perustaja Thales Miletoslainen (noin 624-547 eKr.) ja muut Joonian koulukunnan edustajat: Anaximander (noin 610-546 eKr.) ja Anaximenes (noin 585-525 eKr.) - esittivät ajatuksen kaikkien asioiden aineellinen perusperiaate, niiden kehitys tästä perusperiaatteesta. Joten Thales uskoi, että tällainen perusta on vesi, Anaximander on eräänlainen ääretön ja epämääräinen alkava "aleuroni", Anaximenes on ilma. Kehittäen näitä näkemyksiä Herakleitos loi käsityksen maailmasta ikuisesti välkkyvänä ja ikuisesti sammuvana tulena. "Maailma", Herakleitos väitti, "on yksi kaikista, jota ei ole luonut yksikään jumalasta tai kenestäkään ihmisestä, vaan se oli, on ja tulee olemaan ikuisesti elävä tuli, luonnollisesti syttyvä ja luonnollisesti sammuva..."

Siten toisin kuin uskonnolliset ajatukset maailman luomisesta jumalallisella voimalla tyhjästä, ensimmäiset kreikkalaiset ajattelijat esittivät ajatuksen ikuisuudesta ja maailman luomattomuudesta, ajatuksen dialektisesta kehityksestä. Ei ihme, että K. Marx ja f. Engels piti kreikkalaisia ​​"syntyneinä dialektikoina", ja V. I. Lenin kutsui yllä olevaa kohtaa Herakleitoksen lausunnoista "erittäin hyvänä esittelynä dialektisen materialismin periaatteista".

Melkein samanaikaisesti ionialaisten materialististen ajatusten kanssa syntyi idealistinen filosofian suuntaus, jonka kehittivät Pythagoras (noin 580-500 eKr.) ja hänen opiskelijansa. Pythagoraan persoonallisuus on verhottu legendojen sumuun, ja monet tieteen ja filosofian historioitsijat pitivät Pythagorasta itseään myyttisenä henkilönä. Pythagorasista on kuitenkin säilynyt riittävä määrä elämäkerrallisia tietoja. Pythagoras tuli aristokraattisesta perheestä, joka polveutui myyttisestä Herkulesesta. Hän oli kotoisin Samoksen saarelta, ja hän osallistui aristokraattien ja demokratian poliittiseen taisteluun aristokratian puolella ja joutui pakenemaan Italiaan, missä hän perusti salaisen liiton. Poliittisessa kamppailussa liitto lyötiin, ja Pythagoras joidenkin lähteiden mukaan tapettiin, toisten mukaan hän kuoli uudessa maanpaossa. Pythagoraan koulu jatkui kuitenkin vielä opettajan kuoleman jälkeen. Se yhdistetään 4. vuosisadan lopulla ja 3. vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla asuneen Philolauksen (5. vuosisadan loppu - 4. vuosisadan alku eKr.) nimiin, kuuluisan filosofin Sokrateen ja Samoksen tähtitieteilijän Aristarkoksen nimiin. eKr.

Pythagoralaisen koulukunnan vaikutus oli erittäin merkittävä, ja Galileon aikakaudella Maan liikkeen oppia kutsuttiin "pytagoralaiseksi opiksi", pythagoralaisten filosofia ja ideologia oli taantumuksellista, idealistista. Tämän filosofian keskeinen kohta oli oppi numeroiden jumalallisesta roolista, joiden oletetaan hallitsevan maailmaa. Pythagoralaiset, jotka antavat numeroille mystisiä ominaisuuksia, tulkitsivat yksittäisiä lukuja täydellisiksi symboleiksi: yksi on universaali periaate, kaksi vastakohtaisuuden alkua, kolme on luonnon symboli jne. He uskoivat, että mikä tahansa asia, mikä tahansa maailmanilmiö voi ilmaistaan ​​numeroilla. Mutta koska he tiesivät vain rationaalisia lukuja, niin legendan mukaan neliön lävistäjän ja sen sivun yhteensopimattomuuden havaitseminen aiheutti heissä hämmennystä.

Numeroiden mystiikka osoittautui erittäin sitkeäksi. Hän esiintyy uskonnollisissa uskomuksissa, taikuudessa, astrologiassa ja idealistisissa järjestelmissä. Samaan aikaan pythagoralaisten ajatuksella numeeristen suhteiden merkityksestä luonnossa on myös rationaalinen ydin: kvantitatiivinen analyysi, matemaattiset suhteet muodostavat nykyään luonnon tieteellisen kuvauksen perustan. Ensimmäisen esimerkin tällaisesta kuvauksesta antoivat pythagoralaiset itse, kun he huomasivat, että kielten pituudet, joiden äänet antavat harmonisia välejä, liittyvät yksinkertaisina kokonaislukuina (2: 1, 3: 2, 4: 3). Pythagoralaisten tärkein ansio on ajatus Maan pallomaisuudesta ja sen liikkeestä.

Pythagoralaiset esittivät niin sanotun pyrosentrisen järjestelmän, jossa maa, aurinko, kuu ja planeetat liikkuvat keskustulen ympärillä. Pythagoralaiset pitivät kymmentä pyhänä lukuna, ja he ottivat käyttöön kymmenen liikkuvaa palloa, jotka pyörivät keskustulen ympärillä. Koska muinaiset tiesivät vain viisi planeettaa, Maan lisäksi pythagoralaisten täytyi ottaa käyttöön ylimääräinen taivaankappale "maata vasten" saadakseen pyhän numeron kymmenen (ennakolta laadittu dogmi johti vääriin hypoteeseihin).

Siten Maan ja vastamaapallon, Auringon, Kuun, viiden planeetan ja kiinteät tähdet pyörivät keskustulen ympärillä. Näiden pallojen etäisyydet keskustasta pythagoralaisten opetusten mukaan noudattavat yksinkertaisia ​​numeerisia suhteita. Pyörivät pallot lähettävät kuulumattomia harmonisia ääniä (pallojen musiikkia).

Myöhemmin Samoslainen Aristarkus heitti pois keskitulen ja vasta-maan ja asettamalla Auringon universumin keskelle rakensi ensimmäisen heliosentrisen järjestelmän mallin. Kopernikus ei ilmeisesti tuntenut tätä mallia. Hän viittaa kirjalleen omistuksessaan oppiin pallojen liikkumisesta keskustulen ympärillä, jonka pythagoralainen Philolaius esitti.

Huomaa, että antiikin Kreikan tiede perustui alusta alkaen tietoon, joka on saatu muinaisen idän maissa. Mutta myös alusta alkaen tähän tieteeseen ilmestyi uusia piirteitä. Muinaisen Kreikan ajattelija pyrki keskustelemaan ongelmasta, perustelemaan loogisesti tämän tai toisen kannan. Tämä piirre ilmeni erityisen selvästi myöhempien tutkijoiden näkemyksissä: jotka tunnettiin eleatiikan, atomistien ja Aristoteleen filosofian historiasta.

Siten jo tieteen syntyvaiheessa esitettiin syvällisiä kysymyksiä maailman rakenteesta ja alkuperästä, liikkeen syystä, kvantitatiivisten suhteiden roolista luonnossa jne. , tieteellisen kuvan kehittymisestä maailmasta. Näissä ensimmäisissä yrityksissä on paljon naiivia, fantastista, valheellista; hypoteeseja ja ideoita ei vieläkään voida vahvistaa kokemuksen ja matemaattisen analyysin avulla. Mutta aineen ikuisuudesta, maailman kehityksestä luonnollisista syistä on jo ilmaistu selkeä ajatus, universumin ensimmäiset mallit on rakennettu. Tiede on korvannut uskonnolliset ja myyttiset käsitykset maailman alkuperästä ja rakenteesta.

Kokeellisen fysiikan ensimmäiset menestykset

Noin 1500-luvun 40-luvulta 1600-luvun 40-luvulle (Kopernikuksesta Galileoon) tapahtui siis monimutkainen vallankumouksellinen prosessi, jossa keskiaikainen maailmankuva ja tiede korvattiin uudella maailmankatsomuksella ja uudella kokemukseen ja käytäntöön perustuvalla tieteellä. . Paljon työtä tehtiin maailman heliosentrisen järjestelmän perustelemiseksi ja vahvistamiseksi (Kopernikus, Bruno, Kepler, Galileo), peripateettisen metodologian ja tieteen kritisoimiseksi, uuden tieteen metodologisten perusteiden kehittämiseksi (Bacon, Galileo, Descartes). Tämän koko ihmiskulttuurin ja yhteiskunnallisen tietoisuuden kehittymiselle äärimmäisen tärkeän suuren työn menestys määräytyi suurelta osin saavutettujen konkreettisten tieteellisten ja käytännön tulosten perusteella. Uusi tiede ja uusi maailmankatsomus osoittivat vanhurskautensa ja vahvuutensa teoin, ja ei hedelmättömällä sananlaskulla.1600-luku oli tieteellisen vallankumouksen voiton vuosisata.

Kokeellisen ja matemaattisen menetelmän onnistumiset ilmaisivat ensisijaisesti mekaniikassa, jo Leonardo da Vinci lähestyi mekaniikan staattisia ja dynaamisia ongelmia uudella tavalla. 1500-luku oli muinaisen perinnön kehityksen vuosisata. Commandino (1509-1575) käänsi Eukleideen, Arkhimedesen, Heronin ja Aleksandrian Pappusin teoksia. Commandenon opetuslapsi, Galileon suojelija ja ystävä, Guido Ubaldo del Monte (1545-1607) julkaisi esseen statiikasta vuonna 1577, jossa hän hahmotteli muinaisten kirjailijoiden teoksia ja kehitti niitä ratkaisemalla vinon vivun tasapainoongelman, ei tietäen, että Leonardo on jo päättänyt tämän ongelman. Guido Ubaldo toi termin "hetki" tieteeseen. Tätä termiä käytettiin yleisesti laajalti 1500- ja 1700-luvun alussa, erityisesti Galileo, mutta Ubaldossa se sopii parhaiten nykyaikaiseen "staattisen voimamomentin" käsitteeseen. Guido Ubaldo osoittaa, että voimien (painojen) toimintalinjan tukipisteestä pudonneiden voimien arvot ja kohtisuorien pituus ovat tärkeitä vivun tasapainon kannalta. Molempien tekijöiden yhdistelmä määrää vivun toiminnan. vivussa oleva voima, hän kutsuu hetkeä ja muotoilee ehdon vivun tasapainolle hetkien tasa-arvon muodossa.

Riisi. 9. Stevinin kirjan nimi

Löydämme uuden lähestymistavan staattisiin ongelmiin hollantilaisen insinöörin ja matemaatikon Simon Stevinin (1548-1620) klassisesta teoksesta "Principles of Statics", jolle matematiikka on velkaa desimaalimurtolukujen käyttöönoton. Stevinin matemaattinen lähestymistapa yhdistyy kokemukseen ja tekniseen käytäntöön. Stevinin tutkielman otsikkosivulle on piirretty kalteva taso, joka on kietoutunut toisiinsa yhdistetyistä palloista koostuvalla ketjulla. Kuvan yläpuolella lukee: "Ihme eikä ihme." Kuvan kalteva taso on esitetty suorakulmaisena kolmiona, jossa on vaakasuora hypotenuusa. Hypotenuusan ympärille kiertyvä ketjun osa on pidempi ja sisältää enemmän palloja kuin jalkojen vieressä olevat osat. Suuremmalla osalla on enemmän painoa, joten näyttää siltä, ​​että suuremman jalan vieressä olevan ketjun paino kiristyy liikaa ja ketju alkaa liikkua. Mutta koska kuva pallojen jakautumisesta ei tässä tapauksessa muutu, liikkeen on jatkuttava ikuisesti. Stevin pitää ikuista liikettä mahdottomana, joten hän uskoo, että pallojen painon vaikutus molempiin jalkoihin on sama (alaosalla ei ole väliä, se on täysin symmetrinen). Tästä hän päättelee, että kuormaa vierivä voima kaltevassa tasossa on yhtä monta kertaa pienempi kuin kuorman paino, kuinka monta kertaa tason korkeus on pienempi kuin sen pituus. Joten ongelma ratkesi, jota ennen Archimedes, arabialainen ja eurooppalainen mekaniikka pysähtyivät.

Mutta Stevin meni vielä pidemmälle. Hän ymmärsi voiman vektoriluonteen ja löysi ensimmäistä kertaa säännön voimien geometriselle summalle. Ottaen huomioon ketjun tasapainon kolmiossa, Stevin päätteli, että jos kolme voimaa ovat samansuuntaisia ​​kolmion sivujen kanssa ja niiden moduulit ovat verrannollisia näiden sivujen pituuteen, niin ne ovat tasapainossa. Stevinin essee sisältää myös ketjunostimeen sovelletun mahdollisten siirtymien periaatteen: kuinka monta kertaa ketjunostin antaa lujuutta, yhtä monta kertaa se menettää matkalla, pienempi kuorma kulkee pidemmän matkan.

Erityisen tärkeä on osa Stevinin hydrostatiikkaa käsittelevää tutkielmaa. Raskaan nesteen tasapainoolosuhteiden tutkimiseen Stevin käyttää jähmettymisperiaatetta - tasapaino ei häiriinny, jos tasapainoisen kehon osat saavat lisäsidoksia, jähmettyvät. Siksi, kun olemme henkisesti valinneet mielivaltaisen tilavuuden tasapainossa olevan raskaan nesteen massasta, emme riko tätä tasapainoa, koska tässä tilavuudessa oleva neste on jähmettynyt. Sitten se edustaa kehoa, jonka paino on yhtä suuri kuin veden paino tämän kehon tilavuudessa. Koska keho on tasapainossa, sen painoa vastaava ylöspäin suuntautuva voima vaikuttaa siihen ympäröivän nesteen puolelta.

Koska kehoa ympäröivä neste pysyy muuttumattomana, jos tämä kappale korvataan millä tahansa muulla samanmuotoisella ja tilavuudella, se vaikuttaa aina kehoon voimalla, joka on yhtä suuri kuin nesteen paino kehon tilavuudessa.

Tämä elegantti todiste Arkhimedesin laista sisällytettiin oppikirjoihin.

Stevin todistaa edelleen loogisella päättelyllä ja vahvistaa kokeella, että astian pohjalla olevan nesteen painopaine määräytyy pohjan pinta-alan ja nestepinnan korkeuden mukaan, eikä se riipu astian muodosta. . Paljon myöhemmin tämän hydrostaattisen paradoksin havaitsi Pascal, joka ei tuntenut Stevinin työtä, joka oli kirjoitettu vähemmän yleisellä hollannin kielellä.

Käytännön laivanrakentajana Stevin tutkii ruumiiden kellumisen olosuhteita, laskee nesteen paineen sivuseinillä ja ratkaisee laivanrakennuksen kannalta tärkeitä asioita.

Siten Stevin ei vain palauttanut Archimedesin tuloksia, vaan myös kehitti niitä. Hänestä alkaa uusi vaihe staattisen ja hydrostaattisen tekniikan historiassa.

Lähes samanaikaisesti Stevinin kanssa ja hänestä riippumatta Galileo ratkaisi statiikkaa ja hydrostatiikkaa koskevia kysymyksiä. Hän löysi myös kaltevalla tasolla olevien kappaleiden tasapainon lain, jota hän tutki erittäin yksityiskohtaisesti. Kaltevalla tasolla oli tärkeä rooli Galileon mekaanisessa tutkimuksessa. Palaamme tähän myöhemmin keskustelussa Galileon dynamiikasta.

Galileo palautti yksinkertaisemmassa ja muokatussa muodossa arkimedelaisen todisteen vipuvaikutuksen laista. Hän perusteli sen uudelleen perustuen olennaisesti mahdollisten siirtymien periaatteeseen (tämän periaatteen avulla, jota hän ei ollut vielä selkeästi muotoillut, Galileo perusteli myös kaltevan tason lakia).

Galileon vuonna 1612 julkaistu teos Discourse on Bodies in Water on omistettu keskustelulle Arkhimedesin laista ja ruumiiden uinnin ehdoista. Ja tämä Galileon työ liittyy erottamattomasti hänen taisteluun uuden maailmankuvan ja uuden fysiikan puolesta. Hän kirjoitti: "Päätin kirjoittaa todellisen väitteen, jossa toivon osoittavani, että olen usein eri mieltä Aristoteleen näkemyksistä, en mielijohteesta enkä siksi, ettenkö olisi lukenut häntä tai en ymmärtänyt, vaan vakuuttavien todisteiden vuoksi." Tässä esseessä hän kirjoittaa uusista tutkimuksistaan ​​Jupiterin satelliiteista ja hänen löytämistään auringonpilkkuista, joiden havainnoinnin perusteella hän päätteli, että aurinko pyörii hitaasti akselinsa ympäri.

Siirryttäessä teoksen pääteemaan, Galileo väittelee peripateettisten kanssa, jotka uskovat, että kehon uinti määräytyy ensisijaisesti kehon muodon perusteella. Galileon lähestymistapa Archimedesin lain ja kelluvien kappaleiden teorian perustelemiseen oli omaperäinen. Hän pohtii kehon käyttäytymistä nesteessä rajoitetussa tilavuudessa ja nostaa esiin kysymyksen nesteen painosta, joka pystyy pitämään tietyn painoisen kappaleen. Galileon kysymystä käsiteltiin Neuvostoliiton populaaritieteellisten aikakauslehtien sivuilla, ja hänelle oli omistettu sivuja hydrostatiikkaa ja mekaniikkaa käsitteleviä perusmonografioita.)

Galileon tärkein ansio dynamiikan perustelemisessa. Vielä on vähän lisättävää siihen, mitä tästä asiasta on jo sanottu, mutta tämä pieni on välttämätöntä. Galileo oli vastuussa perustavanlaatuisesta löydöstä painovoiman kiihtyvyyden riippumattomuudesta kehon massasta, jonka hän löysi, mikä kumosi Aristoteleen mielipiteen, jonka mukaan kappaleiden putoamisnopeus on verrannollinen niiden massaan. Galileo osoitti, että tämä nopeus on sama kaikille kappaleille, jos jätämme huomioimatta ilmanvastuksen, ja se on verrannollinen putoamisaikaan, kun taas vapaassa pudotuksessa kuljettu polku on verrannollinen ajan neliöön.

Kun Galileo löysi tasaisesti kiihdytetyn liikkeen lait, hän löysi samalla lain voiman toiminnan riippumattomuudesta. Itse asiassa, jos painovoima, joka vaikuttaa levossa olevaan kappaleeseen, antaa sille tietyn nopeuden ensimmäisessä sekunnissa, eli muuttaa nopeuden nollasta tiettyyn loppuarvoon (9,8 m/s), niin seuraavassa sekunnissa , vaikuttaa liikkuvaan kappaleeseen, se muuttaa nopeuttaan saman verran jne. Tämä heijastuu putoamisajan putoamisnopeuden suhteellisuuslaissa. Mutta Galileo ei rajoittunut tähän vaan vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikkeen huomioon ottaen painotti itsepintaisesti putoamisnopeuden riippumattomuutta keholle heitettäessä välittyneestä vaakanopeudesta: "Eikö olekin hieno asia", Sagredo sanoo "Dialogissa", joka vaaditaan pystysuoraan putoamiseen maahan sadan kyynärän korkeudelta, ruudin voimalla tykistä heitetty tykinkuula kulkee neljäsataa, tuhat, neljätuhatta, kymmenentuhatta kyynärää, niin että kaikissa vaakasuuntaisissa laukauksissa sama aika pysyy ilmassa."

Galileo määrittelee myös vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikeradan. "Dialogissa" hän pitää sitä virheellisenä ympyrän kaarena. "Keskusteluissa" hän korjaa virheensä ja huomaa, että kehon liikerata on parabolinen.

Galileo tarkastaa vapaan pudotuksen lakeja kaltevassa tasossa ja vahvistaa tärkeän tosiasian, että putoamisnopeus ei riipu pituudesta, vaan riippuu vain kaltevan tason korkeudesta. Lisäksi hän saa selville, että tietyltä korkeudelta kaltevaa tasoa alas vierinyt kappale nousee samalle korkeudelle ilman kitkaa. Siksi sivuun asetettu heiluri nousee tasapainoasennon läpi kulkiessaan samalle korkeudelle polun muodosta riippumatta. Siten Galileo pohjimmiltaan löysi gravitaatiokentän konservatiivisen luonteen. Mitä tulee putoamisaikaan, tasaisesti kiihdytetyn liikkeen lakien mukaisesti se on verrannollinen tason pituuden neliöjuureen. Vertaamalla kappaleen vierintäaikoja ympyrän kaarella ja sitä supistavaa jännettä pitkin Galileo havaitsee, että kappale vierii nopeammin ympyrää pitkin. Hän uskoo myös, että vierintäaika ei riipu kaaren pituudesta, että on, ympyrän kaari on isokroninen. Tämä Galileon väite pätee vain pienille kaarille, mutta se oli erittäin tärkeä. Galileo käytti ympyränmuotoisen heilurin värähtelyjen isokronismin löytöä mittaamaan aikavälejä ja suunnitteli kellon heilurilla. Hän ei onnistunut julkaisemaan kellonsa mallia. Se julkaistiin hänen kuolemansa jälkeen, kun Huygens oli jo patentoinut heilurikellon.

Heilurikellon keksimisellä oli suuri tieteellinen ja käytännöllinen merkitys, ja Galileo ymmärsi innokkaasti löytönsä merkityksen. Huygens korjasi Galileon virheen osoittamalla, että sykloidi on isokroninen ja käytti kelloissaan sykloidista heiluria. Mutta teoreettisesti oikea sykloidinen heiluri osoittautui käytännössä hankalaksi, ja harjoittajat siirtyivät Galilean pyöreään heiluriin, jota käytetään edelleen kelloissa.

Jo Galileon elinaikana Evangelista Torricelli (1608-1647) kiinnitti hänen huomionsa esseellään, jossa hän ratkaisi alkunopeudella kulmassa horisonttiin nähden heitetyn kappaleen liikkeen ongelman. Torricelli määritti lentoradan (se osoittautui paraabeliksi), laski korkeuden ja lentoetäisyyden osoittaen, että tietyllä alkunopeudella suurin kantama saavutetaan, kun nopeus suunnataan 45 ° kulmaan horisonttiin nähden. Torricelli kehitti menetelmän paraabelin tangenttiviivan rakentamiseksi. Käyrien tangenttien löytämisen ongelma johti differentiaalilaskennan syntymiseen. Galileo kutsui Torricellin luokseen ja teki hänestä oppilaansa ja seuraajansa.

Nimi Torricelli on jäänyt ikuisesti fysiikan historiaan sellaisen miehen nimenä, joka ensin todisti ilmanpaineen olemassaolon ja sai "torricellilaisen tyhjyyden". Jopa Galileo raportoi Firenzen kaivojen havainnosta, että pumppu ei vedä vettä yli tietyn arvon, joka on hieman enemmän kuin Hume. Galileo päätteli tästä, että aristotelilainen "tyhjyyden pelko" ei ylitä mitään mitattavissa olevaa arvoa.

Torricelli meni pidemmälle ja osoitti, että luonnossa voi olla tyhjyyttä. Perustuen ajatukseen, että elämme ilmameren pohjalla, joka kohdistaa meihin painetta, hän ehdotti, että Viviani (1622-3703) mittaa tämän paineen käyttämällä suljettua putkea, joka on täytetty elohopea. elohopeaa ei kaadettu kokonaan elohopeaa sisältävään astiaan, vaan se pysähtyi tietylle korkeudelle, jolloin putkeen muodostui tyhjä tila elohopean yläpuolelle. Elohopeapatsaan paino mittaa ilmakehän painetta. Tämä Näin suunniteltiin maailman ensimmäinen barometri.

Torricellin löytö aiheutti valtavan resonanssin ja toinen peripateettisen fysiikan dogma romahti. Descartes ehdotti heti ajatusta ilmanpaineen mittaamisesta eri korkeuksilla. Tämän idean toteutti ranskalainen matemaatikko, fyysikko ja filosofi Pascal Blaise Pascal (1623-1662) - merkittävä matemaatikko, joka tunnetaan geometrian, lukuteorian ja todennäköisyyden tuloksista. teoria jne., meni fysiikan historiaan Pascalin lain, joka koskee nesteen paineen tasaista välitystä, lain kommunikoivista astioista ja teorian hydraulipuristimesta korkeuden kanssa, kirjoittajana. On aivan selvää, että "tyhjyyden pelko", jonka Pascal tunnusti jo vuonna 1644, oli ristiriidassa tämän tuloksen kanssa, samoin kuin se tosiasia, että Torricellin määrittämä elohopeapatsaan korkeus vaihtelee sään mukaan. Tieteellinen meteorologia syntyi. Torricellin löydön jatkokehitys johti ilmapumppujen keksimiseen, kaasujen elastisuuslain löytämiseen ja höyry-ilmakehän koneiden keksimiseen, mikä loi pohjan lämpötekniikan kehitykselle. Niinpä tieteen saavutukset alkoivat palvella tekniikkaa.Mekaniikan ohella optiikka alkoi kehittyä. Tässä käytäntö on ohittanut teorian. Hollantilaiset silmälasimestarit rakensivat ensimmäisen optisen putken tuntematta valon taittumisen lakia. Galileo ja Kepler eivät tienneet tätä lakia, vaikka Kepler piirsi oikein säteiden polun linsseissä ja linssijärjestelmissä. Taittumislain löysi hollantilainen matemaatikko Willebrord Snell-lius (1580-1626). Hän ei kuitenkaan julkaissut sitä. Descartes oli ensimmäinen, joka julkaisi ja perusti tämän lain käyttämällä mallia hiukkasista, jotka muuttavat liikkeen nopeutta siirtyessään yhdestä väliaineesta toiseen, "Diopterissaan" vuonna 1637. Tämä kirja, joka on yksi "Diskurssin" sovelluksista. menetelmästä", on ominaista sen yhteys käytäntöön. Descartes lähtee liikkeelle optisten lasien ja peilien valmistamisesta ja tulee tähän käytäntöön. Hän etsii keinoa välttää lasien ja peilien epätäydellisyydet, keinoa poistaa pallomaiset poikkeamat. Tätä varten hän tutkii erilaisia ​​​​heijastavien ja taitettavien pintojen muotoja: elliptisiä, parabolisia jne.

Yhteys käytäntöön, optiseen tuotantoon on yleisesti tyypillistä 1600-luvun optiikalle. Tämän aikakauden suurimmat tiedemiehet, Galileosta alkaen, tekivät itse optisia instrumentteja, käsittelivät lasien pintaa, tutkivat ja paransivat harjoittajien kokemusta. Torricellin valmistamien linssien pintakäsittely oli niin täydellinen, että nykyajan tutkijat olettavat Torricellin olleen häiriömenetelmä pintojen laadun tarkistamiseen. Hollantilainen filosofi Spinoza ansaitsi toimeentulonsa valmistamalla optisia laseja. Toinen hollantilainen - Leeuwenhoek - teki erinomaisia ​​mikroskooppeja ja hänestä tuli mikrobiologian perustaja. Newton, Snellin ja Leeuwenhoekin aikalainen, oli kaukoputken keksijä ja valmisti ne omalla kädellä, poikkeuksellisella kärsivällisyydellä, hiomalla ja työstämällä pintoja. Optiikassa fysiikka kulki käsi kädessä tekniikan kanssa, eikä tämä yhteys ole katkennut tähän päivään mennessä.

Toinen tärkeä Descartesin saavutus optiikassa oli sateenkaaren teoria. Hän rakensi oikein säteiden polun sadepisarassa, huomautti, että ensimmäinen, kirkas kaari saadaan kaksinkertaisen taittumisen ja yhden heijastuksen jälkeen pisarassa, toinen kaari - kaksinkertaisen taittamisen ja kaksoisheijastuksen jälkeen. Keplerin löytämää sisäisen kokonaisheijastuksen ilmiötä käytetään siis karteesisessa sateenkaariteoriassa. Descartes ei kuitenkaan tutkinut sateenkaaren värien syitä. Descartesin edeltäjä sateenkaaren tutkimuksessa, joka kuoli inkvisition vankilassa, Dominis, toisti sateenkaaren värit vedellä täytetyissä lasipalloissa (1611).

Sähkön ja magnetismin alan tutkimus loi lääkärin Englannin kuningatar Elisabetin William Hilbertin (1540-1603) kirjasta "Magnetista, magneettikappaleista ja suuresta magneetista - Maa, uusi fysiologia", julkaistiin vuonna 1600, Hilbert oli ensimmäinen, joka antoi oikean selityksen kompassissa olevien magneettisten nuolien käyttäytymisestä. Sen pää ei "vety" taivaannapaan (kuten ennen Hilbertiä ajateltiin), vaan sitä vetää puoleensa maamagneetin navat. Nuoli on maan magnetismin, maan magneettikentän, vaikutuksen alaisena, kuten nyt selitämme.

Hilbert vahvisti ajatuksensa maallisen magneetin mallilla kaivertamalla pallon magneettisesta rautamalmista, jota hän kutsui "terrellaksi", eli "maaksi". Tehtyään pienen nuolen hän osoitti sen kaltevuuden ja kaltevuuskulman muutoksen leveysasteen mukaan. Hilbert ei pystynyt osoittamaan terrellallaan magneettista deklinaatiota, koska hänen terrellansa navat olivat hänelle myös maantieteellisiä napoja.

Lisäksi Hilbert havaitsi rauta-ankkurin magneettisen vaikutuksen tehostamisen, jonka hän selitti oikein raudan magnetoinnilla. Hän havaitsi, että raudan ja teräksen magnetoituminen tapahtuu etäisyyden päässä magneetista (magneettinen induktio).

Hän onnistui magnetoimaan rautalangat Maan magneettikentällä. Hilbert huomautti, että teräs, toisin kuin rauta, säilyttää magneettiset ominaisuutensa magneetin poistamisen jälkeen. Hän selvensi Peregrinen havaintoa osoittamalla, että magneetin rikkoutuessa saadaan aina kaksinapaisia ​​magneetteja ja siten kahden magneettinavan erottaminen on mahdotonta.

Hilbert otti myös suuren askeleen eteenpäin sähköilmiöiden tutkimuksessa. Kokeillessaan eri kivillä ja aineilla hän havaitsi, että meripihkan lisäksi monet muut kappaleet (timantti, safiiri, ametisti, vuorikristalli, rikki, hartsi jne.), joita hän kutsui sähköisiksi, saavat valoa houkuttelevan ominaisuuden. esineitä hankauksen jälkeen eli samanlaisia ​​kuin keltainen. Kaikkia muita kappaleita, pääasiassa metalleja, joilla ei ollut sellaisia ​​ominaisuuksia, Hilbert kutsui "ei-sähköisiksi". Näin termi "sähkö" tuli tieteeseen, ja tämä oli sähköilmiöiden systemaattisen tutkimuksen alku. Hilbert tutki kysymystä magneettisten ja sähköisten ilmiöiden samankaltaisuudesta ja tuli siihen tulokseen, että nämä ilmiöt ovat syvästi erilaisia ​​eivätkä liity toisiinsa. Tämä johtopäätös pidettiin tieteessä yli kaksisataa vuotta, kunnes Oersted löysi sähkövirran magneettikentän.

"Kiitän ja kadehdin tätä kirjailijaa eniten", Galileo kirjoitti Dialoguessa Hilbertin kirjasta. "Hän näyttää minusta ansaitsevan suurimman kiitoksen myös monista uusista ja luotettavista havainnoistaan... ja minulla ei ole epäilystäkään siitä, että ajan myötä tämä uusi tiede paranee uusien havaintojen ja erityisesti oikean ja tarpeellisen todisteen avulla. Mutta tämän ei pitäisi vähentää ensimmäisen tarkkailijan kunniaa."

Meidän on vielä lisättävä muutama sana lämpöilmiöiden tutkimuksesta. Lämpö ja kylmä aristotelialaisessa fysiikassa olivat yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, eikä niitä siksi analysoitu enempää. Tietenkin ajatuksia "lämpöasteesta" tai kylmästä oli olemassa ennenkin, ihmiset havaitsivat sekä voimakasta kylmää että voimakasta lämpöä. Mutta vasta 1600-luvulla. Lämpötilaa alettiin määrittää objektiivisemmilla indikaattoreilla kuin ihmisen aistimilla. Yksi ensimmäisistä lämpömittareista, tai pikemminkin termoskoopeista, valmisti Galileo. Firenzen akateemikot jatkoivat lämpöilmiöiden tutkimuksia Galileon kuoleman jälkeen. Uusia lämpömittareiden muotoja on ilmestynyt. Newton teki pellavaöljylämpömittarin.

Lämpömittari nousi kuitenkin tukevasti jaloilleen vasta 1700-luvulla, kun he oppivat valmistamaan vakiopisteisiä lämpömittareita. Joka tapauksessa Galileon aikakaudella hahmoteltiin tieteellinen lähestymistapa lämpöilmiöiden tutkimukseen. Ensimmäiset yritykset yritettiin rakentaa lämpöteoria. On mielenkiintoista, että Bacon päätti soveltaa menetelmäänsä nimenomaan lämmön tutkimukseen.

Kerättyään suuren määrän tietoa, mukaan lukien todentamattomat tosiasiat, sijoittamalla ne keksimäänsä "positiivisten tapausten" ja "negatiivisten tapausten" taulukkoon, hän tuli kuitenkin oikeaan johtopäätökseen, että lämpö on pienimpien hiukkasten liiketapa.