Chociaż historia fizyki jako samodzielnej nauki rozpoczęła się dopiero w XVII wieku, jej początki sięgają najgłębszej starożytności, kiedy ludzie zaczęli systematyzować swoją pierwszą wiedzę o otaczającym ich świecie. Do czasów współczesnych należały do filozofii przyrody i zawierały informacje z zakresu mechaniki, astronomii i fizjologii. Prawdziwa historia fizyki rozpoczęła się dzięki eksperymentom Galileusza i jego uczniów. Również fundament tej dyscypliny położył Newton.
W XVIII i XIX wieku pojawiły się kluczowe pojęcia: energia, masa, atomy, pęd itp. W XX wieku ujawniły się ograniczenia fizyki klasycznej (oprócz niej fizyka kwantowa, teoria teoria względności, teoria mikrocząstek itp. d.). Wiedza z zakresu nauk przyrodniczych jest uzupełniana nawet dzisiaj, ponieważ badacze borykają się z wieloma nierozwiązanymi problemami i pytaniami o naturę naszego świata i całego wszechświata.
Starożytność
Wiele pogańskich religii starożytnego świata opierało się na astrologii i wiedzy astrologów. Dzięki ich badaniom nocnego nieba doszło do powstania optyki. Gromadzenie wiedzy astronomicznej nie mogło nie wpłynąć na rozwój matematyki. Jednak teoretycznie, aby wyjaśnić przyczynynaturalne zjawiska starożytnych nie mogły. Kapłani przypisywali błyskawice i zaćmienia słońca boskiemu gniewowi, który nie miał nic wspólnego z nauką.
W tym samym czasie starożytni Egipcjanie nauczyli się mierzyć długość, wagę i kąt. Ta wiedza była niezbędna architektom przy budowie monumentalnych piramid i świątyń. Opracowano mechanikę stosowaną. Silni byli w nim także Babilończycy. Opierając się na swojej wiedzy astronomicznej, zaczęli wykorzystywać dzień do mierzenia czasu.
Starożytna chińska historia fizyki rozpoczęła się w VII wieku p.n.e. mi. Nagromadzone doświadczenie w rzemiośle i budownictwie zostało poddane analizie naukowej, której wyniki zostały przedstawione w pismach filozoficznych. Ich najsłynniejszym autorem jest Mo-tzu, żyjący w IV wieku p.n.e. mi. Podjął pierwszą próbę sformułowania podstawowego prawa bezwładności. Już wtedy Chińczycy jako pierwsi wynaleźli kompas. Odkryli prawa optyki geometrycznej i wiedzieli o istnieniu camera obscura. W Imperium Niebieskim pojawiły się początki teorii muzyki i akustyki, których przez długi czas nie podejrzewano na Zachodzie.
Starożytność
Starożytna historia fizyki jest najlepiej znana dzięki greckim filozofom. Ich badania opierały się na wiedzy geometrycznej i algebraicznej. Na przykład pitagorejczycy jako pierwsi ogłosili, że natura przestrzega uniwersalnych praw matematyki. Grecy widzieli ten wzór w optyce, astronomii, muzyce, mechanice i innych dyscyplinach.
Historia rozwoju fizyki nie jest przedstawiana bez dzieł Arystotelesa, Platona, Archimedesa, LukrecjuszaKara i Gerona. Ich prace przetrwały do naszych czasów w dość kompletnej formie. Greccy filozofowie różnili się od współczesnych z innych krajów tym, że wyjaśniali prawa fizyczne nie za pomocą pojęć mitycznych, ale ściśle z naukowego punktu widzenia. W tym samym czasie Hellenowie również popełnili poważne błędy. Należą do nich mechanika Arystotelesa. Historia rozwoju fizyki jako nauki wiele zawdzięcza myślicielom Hellady, choćby dlatego, że ich naturalna filozofia pozostała podstawą międzynarodowej nauki aż do XVII wieku.
Wkład Greków aleksandryjskich
Demokryt sformułował teorię atomów, zgodnie z którą wszystkie ciała składają się z niepodzielnych i maleńkich cząstek. Empedokles zaproponował prawo zachowania materii. Archimedes położył podwaliny pod hydrostatykę i mechanikę, przedstawiając teorię dźwigni i obliczając wielkość siły wyporu płynu. Stał się także autorem terminu „środek ciężkości”.
Czapla Greczynka aleksandryjska jest uważana za jednego z największych inżynierów w historii ludzkości. Stworzył turbinę parową, uogólnił wiedzę o sprężystości powietrza i ściśliwości gazów. Historia rozwoju fizyki i optyki była kontynuowana dzięki Euclidowi, który studiował teorię luster i prawa perspektywy.
Średniowiecze
Po upadku Cesarstwa Rzymskiego nastąpił upadek starożytnej cywilizacji. Wiele wiedzy zostało zapomnianych. Europa zatrzymała swój naukowy rozwój na prawie tysiąc lat. Klasztory chrześcijańskie stały się świątyniami wiedzy i zdołały zachować niektóre z pism z przeszłości. Jednak postęp był utrudniony przez sam kościół. ujarzmiła filozofiędoktryna teologiczna. Myśliciele, którzy próbowali wyjść poza to, zostali ogłoszeni heretykami i surowo ukarani przez Inkwizycję.
Na tym tle pierwszeństwo w naukach przyrodniczych przeszło na muzułmanów. Historia pojawienia się fizyki wśród Arabów wiąże się z tłumaczeniem na ich język dzieł starożytnych greckich naukowców. Na ich podstawie myśliciele Wschodu sami dokonali kilku ważnych odkryć. Na przykład wynalazca Al-Jaziri opisał pierwszy wał korbowy.
Europejska stagnacja trwała do renesansu. W średniowieczu w Starym Świecie wynaleziono okulary i wyjaśniono wygląd tęczy. XV-wieczny niemiecki filozof Mikołaj z Kuzy jako pierwszy zasugerował, że wszechświat jest nieskończony, a więc znacznie wyprzedza swoje czasy. Kilkadziesiąt lat później Leonardo da Vinci stał się odkrywcą zjawiska kapilarności i prawa tarcia. Próbował też stworzyć maszynę perpetum mobile, ale nie podoławszy temu zadaniu, zaczął teoretycznie udowadniać niewykonalność takiego projektu.
Renesans
W 1543 polski astronom Mikołaj Kopernik opublikował główne dzieło swojego życia „O obrocie ciał niebieskich”. W książce tej po raz pierwszy w chrześcijańskim Starym Świecie podjęto próbę obrony heliocentrycznego modelu świata, zgodnie z którym Ziemia krąży wokół Słońca, a nie odwrotnie, jak ptolemejski model geocentryczny przyjęty przez zasugerował kościół. Wielu fizyków i ich odkrycia uważa się za wielkie, ale dopiero pojawienie się książki „O obrocie ciał niebieskich” jest uważane za początek rewolucji naukowej, po której nastąpiłapojawienie się nie tylko współczesnej fizyki, ale całej współczesnej nauki.
Inny znany naukowiec naszych czasów, Galileo Galilei, jest najbardziej znany ze swojego wynalazku teleskopu (wynalazł także termometr). Ponadto sformułował prawo bezwładności i zasadę względności. Dzięki odkryciom Galileo narodziła się zupełnie nowa mechanika. Bez niego historia nauki fizyki zatrzymałaby się na długi czas. Galileusz, podobnie jak wielu jego rówieśników o szerokich horyzontach, musiał oprzeć się presji kościoła, próbując ostatnimi siłami bronić starego porządku.
XVII wiek
Rosnące zainteresowanie nauką trwało w XVII wieku. Niemiecki mechanik i matematyk Johannes Kepler stał się odkrywcą praw ruchu planet w Układzie Słonecznym (praw Keplera). Swoje poglądy przedstawił w wydanej w 1609 roku książce „Nowa astronomia”. Kepler sprzeciwił się Ptolemeuszowi, stwierdzając, że planety poruszają się po elipsach, a nie po okręgach, jak wierzono w starożytności. Ten sam naukowiec wniósł znaczący wkład w rozwój optyki. Badał dalekowzroczność i krótkowzroczność, wyjaśniając fizjologiczne funkcje soczewki oka. Kepler wprowadził pojęcia osi optycznej i ogniskowania, sformułował teorię soczewek.
Francuski Rene Descartes stworzył nową dyscyplinę naukową - geometrię analityczną. Zaproponował także prawo załamania światła. Głównym dziełem Kartezjusza była książka „Zasady filozofii”, opublikowana w 1644 r.
Niewielu fizyków i ich odkrycia są tak sławne jak Anglik Isaac Newton. WW 1687 napisał rewolucyjną książkę The Mathematical Principles of Natural Philosophy. W nim naukowiec nakreślił prawo powszechnego ciążenia i trzy prawa mechaniki (znane również jako prawa Newtona). Ten naukowiec pracował nad teorią koloru, optyką, rachunkiem całkowym i różniczkowym. Historia fizyki, historia praw mechaniki – wszystko to jest ściśle związane z odkryciami Newtona.
Nowe granice
XVIII wiek nadał nauce wiele wybitnych nazwisk. Wśród nich wyróżnia się Leonhard Euler. Ten szwajcarski mechanik i matematyk napisał ponad 800 prac z dziedziny fizyki i takich działów, jak analiza matematyczna, mechanika nieba, optyka, teoria muzyki, balistyka itp. Akademia Nauk w Petersburgu uznała go za swojego akademika, dlatego Euler spędził wiele lat. znaczna część jego życia w Rosji. To właśnie ten badacz położył podwaliny pod mechanikę analityczną.
Ciekawe, że historia fizyki rozwinęła się tak, jak ją znamy, nie tylko dzięki profesjonalnym naukowcom, ale także badaczom-amatorom, którzy są znacznie bardziej znani w zupełnie innym charakterze. Najbardziej uderzającym przykładem takiego samouka był amerykański polityk Benjamin Franklin. Wynalazł piorunochron, wniósł wielki wkład w badania elektryczności i założył, że ma ona związek ze zjawiskiem magnetyzmu.
Pod koniec XVIII wieku Włoch Alessandro Volta stworzył „słup woltaiczny”. Jego wynalazek był pierwszą w historii ludzkości baterią elektryczną. W tym stuleciu pojawił się również termometr rtęciowy, którego twórcabył Gabriel Fahrenheit. Kolejnym ważnym wynalazkiem był wynalazek silnika parowego, który miał miejsce w 1784 roku. Dało to początek nowym środkom produkcji i restrukturyzacji przemysłu.
Zastosowane odkrycia
Jeżeli historia początków fizyki rozwijała się na podstawie tego, że nauka musiała wyjaśniać przyczyny zjawisk naturalnych, to w XIX wieku sytuacja uległa znacznej zmianie. Teraz ma nowe powołanie. Od fizyki zaczęto domagać się kontroli sił przyrody. W związku z tym szybko zaczęła się rozwijać nie tylko fizyka eksperymentalna, ale także stosowana. „Newton of Electricity” André-Marie Ampère wprowadził nową koncepcję prądu elektrycznego. Michael Faraday pracował w tym samym obszarze. Odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, prawa elektrolizy, diamagnetyzm i stał się autorem takich terminów jak anoda, katoda, dielektryk, elektrolit, paramagnetyzm, diamagnetyzm itp.
Pojawiły się nowe działy nauki. Termodynamika, teoria sprężystości, mechanika statystyczna, fizyka statystyczna, radiofizyka, teoria sprężystości, sejsmologia, meteorologia – wszystkie one utworzyły jeden współczesny obraz świata.
W XIX wieku powstały nowe modele naukowe i koncepcje. Thomas Young uzasadnił prawo zachowania energii, James Clerk Maxwell zaproponował własną teorię elektromagnetyczną. Rosyjski chemik Dmitrij Mendelejew został autorem układu okresowego pierwiastków, który znacząco wpłynął na całą fizykę. W drugiej połowie wieku pojawiła się elektrotechnika i silnik spalinowy. Stały się owocem fizyki stosowanej, nastawionej na rozwiązywanie określonych problemów.zadania technologiczne.
Ponowne przemyślenie nauki
Krótko mówiąc, w XX wieku historia fizyki przeszła do etapu, w którym rozpoczął się kryzys ugruntowanych już klasycznych modeli teoretycznych. Stare formuły naukowe zaczęły zaprzeczać nowym danym. Na przykład naukowcy odkryli, że prędkość światła nie zależy od pozornie niewzruszonego układu odniesienia. Na przełomie wieków odkryto zjawiska wymagające szczegółowego wyjaśnienia: elektrony, radioaktywność, promieniowanie rentgenowskie.
Z powodu nagromadzonych tajemnic nastąpiła rewizja starej fizyki klasycznej. Kluczowym wydarzeniem tej regularnej rewolucji naukowej było uzasadnienie teorii względności. Jej autorem był Albert Einstein, który jako pierwszy opowiedział światu o głębokim związku między przestrzenią a czasem. Powstała nowa gałąź fizyki teoretycznej - fizyka kwantowa. W jej tworzeniu uczestniczyło jednocześnie kilku światowej sławy naukowców: Max Planck, Max Bohn, Erwin Schrödinger, Paul Ehrenfest i inni.
Nowoczesne wyzwania
W drugiej połowie XX wieku historia rozwoju fizyki, której chronologia trwa do dziś, przeszła na zupełnie nowy etap. Okres ten był naznaczony rozkwitem eksploracji kosmosu. Astrofizyka dokonała bezprecedensowego skoku. Pojawiły się teleskopy kosmiczne, sondy międzyplanetarne, detektory promieniowania pozaziemskiego. Rozpoczęto szczegółowe badanie danych fizycznych różnych ciał planety słonecznej. Przy pomocy nowoczesnych technologii naukowcy odkryli egzoplanety i nowe źródła światła, w tymw tym radiogalaktyki, pulsary i kwazary.
Przestrzeń kosmiczna nadal jest pełna nierozwiązanych tajemnic. Badane są fale grawitacyjne, ciemna energia, ciemna materia, przyspieszenie ekspansji Wszechświata i jego struktura. Rozszerzenie teorii Wielkiego Wybuchu. Dane, które można uzyskać w warunkach naziemnych, są nieproporcjonalnie małe w porównaniu do tego, ile pracy naukowcy mają w kosmosie.
Kluczowe problemy, przed którymi stoją dziś fizycy, obejmują kilka podstawowych wyzwań: rozwój kwantowej wersji teorii grawitacji, uogólnienie mechaniki kwantowej, ujednolicenie wszystkich znanych sił oddziaływań w jedną teorię, poszukiwanie „dokładnego dostrojenia Wszechświata”, a także dokładne określenie zjawisk ciemnej energii i ciemnej materii.
