|
Период становления физики как науки
В эпоху Возрождения физические наблюдения и опыты еще не носили
систематического характера и не были объединены единым методом исследования.
XVII
в.
положил
начало
систематическому
использованию
в
физике
экспериментального метода, творцом которого и последовательным проводником
стал Г. Галилей – один из основоположников точного естествознания.
«...Прежде
чем
человечество
созрело
для
науки,
охватывающей
действительность, – писал А. Эйнштейн, – необходимо было другое
фундаментальное достижение, которое не было достоянием философии до Кеплера
и Галилея. Чисто логическое мышление не могло принести нам никакого знания
эмпирического мира. Все познание реальности выходит из опыта и возвращается к
нему. Положения, полученные при помощи логических способов, при сравнении с
действительностью оказываются совершенно пустыми. Именно потому, что
Галилей сознавал это, и особенно потому, что он внушал эту истину ученым, он
является отцом современной физики и, фактически, современного естествознания
вообще».
Галилей установил принципы относительности и инерции, законы свободного
падения, движения тела по наклонной плоскости, движения тела, брошенного под
углом к горизонту, сложения движений. Он показал, что не скорость, а ускорение есть
следствие внешнего воздействия на тело, доказал факт равенства гравитационной и
инертной масс. От Галилея берет свое начало динамика.
Создание Галилеем первого телескопа (1609) и выполненные им широкие
астрономические исследования со всей очевидностью доказали объективный характер
гелиоцентризма, способствовали победе и утверждению гелиоцентрической системы
мира Коперника. В своем творчестве Галилей руководствовался идеей единства мира.
Цель науки Галилей видел в отыскании причин явлений, а задачу ученого — в
«изучении великой книги природы». Галилеем открывается первый этап в развитии
физики, который завершается И. Ньютоном. Именно Галилей, а перед ним также И.
Кеплер, установивший три закона движения планет (1609— 1619), раскрыв тем самым
кинематический аспект строения солнечной системы, подготовили путь Ньютону,
который завершил создание механики (80-е гг. XVII в.) и построил первую научную
картину природы – механическую картину мира.
На этом этапе формирования физики как науки, который длился почти столетие,
было получено немало новых сведений. Заложены основы электро- и магнитостатики
(У. Гильберт, 1600). В области оптики открыт: закон преломления света (В. Снеллиус,
ок. 1621; Р. Декарт, 1630); обнаружены явления дисперсии света (Я. Марци, 1648; И.
Ньютон, 1666). Кроме того, открыто явление дифракции (интерференции) (Ф.
Гримальди), двойного лучепреломления (Э. Сартолин. 1669), поляризации (X.
Гюйгенс, 1678), измерена скорость света (О. Рѐмер, 1676). Сформулирован основной
принцип геометрической оптики (П. Ферма, 1662), разработаны корпускулярная (И.
Ньютон, 1666) и волновая (X. Гюйгенс. 1678) теории света. Быстро развивается
геометрическая оптика, закладываются основы физической оптики. Так, согласно
Гюйгенсу, свет представлял собой волны, распространяющиеся в особой среде –
эфире, наполняющей все пространство и проникающей внутрь тел.
В механике X. Гюйгенс изучает криволинейное движение, создаст теорию
физического маятника, устанавливает понятие момента инерции и законы
центробежной силы (1673), подготавливая тем самым почву для открытия второго
закона механики и закона всемирного тяготения. В 1657 Гюйгенс сконструировал
маятниковые часы, ставшие основой точной экспериментальной техники.
Установлены законы удара упругих и неупругих тел, закон сохранения количества
движения (X. Гюйгенс, 1669), основной закон упругости (Р. Гук, 1660).
В семнадцатом веке обострился многовековой спор о существовании вакуума.
Фактически это был спор между сторонниками и противниками атомной гипотезы. В
атомной гипотезе вакуум органично вводился как пустое пространство, в котором
движутся атомы. Противники атомной гипотезы категорически отвергали как атомы,
так и вакуум. Открытие атмосферного давления и первые барометрические опыты
Торричелли в 1643-1644 гг. («торричеллиева пустота»), давали неоспоримые
аргументы в борьбе с господствовавшим в то время учением Аристотеля. В
дальнейшем число таких аргументов увеличивалось. В 1654г. немецкий физик,
бургомистр Магдебурга Отто фон Герике (1602-1686) осуществил знаменитый опыт с
«магдебургскими полушариями», наглядно показавший существование вакуума и
атмосферного давления. Было также экспериментально обнаружено уменьшение
атмосферного давления с высотой (Ф. Перье, Б. Паскаль, 1648).
В 1661 Р. Бойль и Р. Тоунли установили обратно пропорциональную зависимость
давления газа от объема, переоткрытую в 1676 Э. Мариоттом (закон Бойля -
Мариотта). В результате этих открытий уже в 1-й половине XVII в. возникло учение о
газах. В это же время М. Мерсенн закладывает основы физической акустики.
Ученых семнадцатого века, как и в предыдущие времена, интересовали проблемы
строения и свойств материи. В этот период продолжались дискуссии между
сторонниками и противниками атомной гипотезы. Исходя из гипотезы о
корпускулярном строении вещества, Фрэнсис Бэкон в трактате «Новый органон»
(1620) впервые высказал идею о том, что теплота связана с движением частиц,
составляющих вещество. Кинетические представления о теплоте разделяли также
английские физики Роберт Бойль (1627-1691) и Роберт Гук. В 1661 г. Бойль в трактате
«Химик-скептик» впервые ввел понятие химического элемента как простейшей
составной части тела.
Практическую ценность естествознания начинают понимать и государственные
деятели, которые покровительствуют развитию науки. Возникает новая форма
институализации науки – Академии наук.
Однако накопленная сумма разнородных знаний и фактов еще не была
оформлена, не объединена в единую систему, которая в свою очередь охватила бы
всю природу. Единая общая картина мира была создана И. Ньютоном как завершенная
система механики, законы которой управляют всеми явлениями природы. Именно она
и открыла новый период в развитии физики.
Do'stlaringiz bilan baham: |
