Реферат по физике: «Случайные открытия в физике» в номинации «Удивительное рядом»

Закон плавучести тел.
Еще одним примером случайности открытия можем назвать открытие закона Архимеда. Его открытию принадлежит многоизвестное «Эврика!» Но об этом чуть позже. Для начала, остановимся на том, кто такой и чем знаменит Архимед.
Архимед — древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз. Он сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений. Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его
поразительные изобретения, производившие ошеломляющее действие на современников.
Достаточно лишь мельком взглянуть на «ноу-хау» Архимеда, чтобы понять, насколько этот человек обогнал свое время и во что мог превратиться наш мир, если бы высокие технологии усваивались в античности так же быстро, как и сегодня. Архимед специализировался в математике и геометрии — двух важнейших науках, лежащих в основе технического прогресса. О революционности его исследований говорит тот факт, что историки считают Архимеда одним из трех величайших математиков человечества. (Другие два — Ньютон и Гаусс)
Если нас спросят, какое открытие Архимеда является самым важным, мы начнем перебирать — например, его знаменитое: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Или сожжение римского флота зеркалами. Или определение числа пи. Или основы для интегрального исчисления. Или винт. Но все равно будем не до конца правы. Все открытия и изобретения Архимеда крайне важны для человечества. Потому что они дали мощный импульс для развития математики и физики, особенно ряда отраслей механики. Но вот еще что интересно заметить. Сам Архимед считал своим высшим достижением определение того, как соотносятся объемы цилиндра, шара и конуса. Почему? Он объяснил просто. Потому что это — идеальные фигуры. А нам важно знать соотношения идеальных фигур и их свойства, чтобы принципы, которые заложены в них, внести в наш далеко не идеальный мир.
«Эврика!» Кто из нас не слышал этого знаменитого восклицания? «Эврика!», т. е. нашел, воскликнул Архимед, когда догадался, как узнать подлинность золота короны царя. И этот закон открыли опять-таки по воле случая:
Известен рассказ о том, как Архимед сумел определить, сделана ли корона царя Гиерона из чистого золота или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. Удельный вес золота был известен, но трудность состояла в том, чтобы точно определить объём короны: ведь она имела неправильную форму.
Архимед всё время размышлял над этой задачей. Как-то он принимал ванну, и тут ему пришла в голову блестящая идея: погружая корону в воду, можно определить её объём, измерив, объём вытесненной ею воды. Согласно легенде, Архимед выскочил голый на улицу с криком «Эврика!», т. е. «Нашёл!». И действительно в этот момент был открыт основной закон гидростатики.
Но как он определил качество короны? Для этого Архимед сделал два слитка: один из золота, другой из серебра, каждый такого же веса, что и корона. Затем поочередно положил их в сосуд с водой, отметил, на сколько поднялся ее уровень. Опустив в сосуд корону, Архимед установил, что ее объем превышает объем слитка. Так и была доказана недобросовестность мастера.

Сейчас закон Архимеда звучит так:

На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда.
Но что же послужило причиной этого случайности: сам Архимед, корона, вес золота которой необходимо было определить, или ванная, в которой Архимед? Хотя, это могло быть все вместе. Возможно ли, что Архимеда к открытию привела только случайность? Или в этом замешана сама подготовка ученого в любое время найти решение этого вопроса? Мы можем обратится к выражению Паскаля, что случайные открытия делают только подготовленные люди. Так вот, прими он ванну просто, не думая о короне царя, он наврядли бы обратил внимание, на то, что весом его тела вода вытесняется из ванны. Но на то он был Архимедом, чтобы заметить это. Вероятно, именно ему было предписано открыть основной закон гидростатики. Если задуматься, можно сделать вывод, что к случайному открытию законов ведет какая-то цепочка обязательных событий. Получается, эти самые случайные открытия не такие уж и случайные. Архимед должен был принять ванну, чтобы случайно открыть закон. А до того как он ее примет, его мысли должны были быть заняты проблемой веса золота. И при этом, одно должно быть обязательно для другого. Но нельзя утверждать, что ему не удалось бы решить вопрос, не прими он ванну. А вот если бы не было необходимости вычислить массу золота в короне, Архимед бы не спешил открыть этот закон. Он бы просто принял ванну.
Вот какой сложный механизм у нашего, так сказать, случайного открытия. К этой самой случайности вела уйма причин. И вот, наконец, при идеальных условиях открытия этого закона ( легко обратить внимание как поднимается вода, когда погружается тело, мы все видели этот процесс) подготовленный человек, в нашем примере Архимед, просто вовремя схватил эту мысль.
Однако многие сомневаются, что открытие закона было совершенно именно так. Есть опровержение этому. Звучит оно так: в действительности вытесненная Архимедом вода ничего не говорит о знаменитой выталкивающей силе, поскольку описанный в мифе способ всего лишь позволяет измерить объём. Этот миф распространил Витрувий, и больше никто не сообщал об этой истории.
Как бы то ни было, мы знаем, что был Архимед, была ванна Архимеда и была корона царя. Делать однозначные заключения, к сожалению, не может никто, поэтому, будем называть случайное открытие Архимеда легендой. А правдивая она или нет, каждый может решить для себя сам.

Ученный, заслуженный преподаватель и поэт Марк Львовский написал стихотворение, посвященный знаменитому случаю науки с ученым.

Закон Архимеда

Архимед открыл закон,
Мылся в ванне как-то он,
Полилась на пол вода,
Догадался он тогда.

Сила действует на тело,

Так природа захотела,
Шар летит как самолёт,
Что не тонет, то плывёт!

И в воде груз легче станет,

И тонуть он перестанет,
Океаны вдоль Земли,
Покоряют корабли!

Все историки Рима очень подробно описывают оборону города Сиракузы во время Второй пунической войны. Говорят, руководил ею и воодушевлял сиракузцев как раз Архимед. И его видели на всех стенах. Говорят об удивительных машинах его, с помощью которых греки разбили римлян, и те долго не осмеливались атаковать город. Следующий стих достойно описывает момент гибели Архимеда, в ходе той самой пунической войны:

К.Анкундинов. Смерть Архимеда.
Он был задумчив и спокоен,
Загадкой круга увлечен...
Над ним невежественный воин
Взмахнул разбойничьим мечом.

Чертил мыслитель с вдохновеньем,

Сдавил лишь сердце тяжкий груз.
«Ужель гореть моим твореньям
Среди развалин Сиракуз?»

И думал Архимед: «Поникну ль

Я головой на смех врагу?»
Рукою твердой взял он циркуль —
Провел последнюю дугу.

Уж пыль клубилась над дорогой,

То в рабство путь, в ярмо цепей.
«Убей меня, но лишь не трогай,

О варвар, этих чертежей!»

Прошли столетий вереницы.

Научный подвиг не забыт.
Никто не знает, кто убийца.
Но знают все, кто был убит!
Нет, не всегда смешон и узок
Мудрец, глухой к делам земли:
Уже на рейде в Сиракузах
Стояли римлян корабли.
Над математиком курчавым
Солдат занес короткий нож,
А он на отмели песчаной
Окружность вписывал в чертеж.
Ах, если б смерть — лихую гостью —
Мне так же встретить повезло,
Как Архимед, чертивший тростью
В минуту гибели — число! [5]