Füüsika ajalugu: kronoloogia, füüsikud ja nende avastused. Füüsika arengu põhietapid

Teadus tekkis iidsetel aegadel katsena mõista ümbritsevaid nähtusi, looduse ja inimese suhet. Alguses ei jagatud see eraldi suundadeks, nagu praegu, vaid ühendati üheks üldiseks teaduseks - filosoofiaks. Astronoomiast sai eraldi teadusharu varem kui füüsika ning see on koos matemaatika ja mehaanikaga üks vanimaid teadusi. Hiljem sai iseseisvaks distsipliiniks ka loodusteadus. Vana-Kreeka teadlane ja filosoof Aristoteles nimetas üht oma teost füüsikaks.

Füüsika üheks põhiülesandeks on selgitada meid ümbritseva maailma ehitust ja selles toimuvaid protsesse, mõista vaadeldavate nähtuste olemust. Teine oluline ülesanne on tuvastada ja mõista seadusi, mis meid ümbritsevat maailma valitsevad. Maailma mõistmisel kasutavad inimesed loodusseadusi. Kogu kaasaegne tehnoloogia põhineb teadlaste avastatud seaduste rakendamisel.

Leiutisega 1780. aastatel. Aurumasin alustas tööstusrevolutsiooni. Esimese aurumasina leiutas inglise teadlane Thomas Newcomen aastal 1712. Tööstuses kasutamiseks sobiva aurumasina lõi esmakordselt Vene leiutaja Ivan Polzunov (1728-1766) aastal 1766. Šotlane James Watt täiustas disaini. Tema 1782. aastal loodud kahetaktiline aurumasin juhtis tehastes masinaid ja mehhanisme.

Aurujõul käitati pumpasid, ronge, aurulaevu, ketruskangaid ja paljusid muid masinaid. Tehnoloogia arengu võimsaks tõukejõuks oli esimese elektrimootori loomine "iseõppinud geeniuse" inglise füüsiku Michael Faraday poolt 1821. aastal. Loomine 1876. aastal Saksa inseneri Nikolaus Otto neljataktiline sisepõlemismootor avas autotööstuse ajastu, võimaldades autode, diiselvedurite, laevade ja muude tehniliste objektide olemasolu ja laialdast kasutamist.

See, mida varem peeti ulmeks, on nüüd saamas reaalseks eluks, mida me ei kujuta enam ette ilma heli- ja videotehnika, personaalarvuti, mobiiltelefoni ja Internetita. Nende välimus on tingitud erinevatest füüsikavaldkondadest tehtud avastustest.

Kuid tehnoloogia areng aitab kaasa ka teaduse arengule. Elektronmikroskoobi loomine võimaldas vaadata aine sisse. Täpsete mõõteriistade loomine on võimaldanud katsete tulemusi täpsemalt analüüsida. Tohutu läbimurre kosmoseuuringute vallas oli seotud just uute kaasaegsete instrumentide ja tehniliste seadmete ilmumisega.

Seega on füüsikal kui teadusel tsivilisatsiooni arengus tohutu roll. Ta andis ümber inimeste kõige fundamentaalsemad ideed - ideed ruumi, aja, universumi struktuuri kohta, võimaldades inimkonnal teha oma arengus kvalitatiivse hüppe. Füüsika edusammud on võimaldanud teha mitmeid fundamentaalseid avastusi teistes loodusteadustes, eriti bioloogias. Füüsika areng tagas suuresti meditsiini kiire arengu.

Füüsika õnnestumisi seostatakse ka teadlaste lootusega pakkuda inimkonnale ammendamatuid alternatiivseid energiaallikaid, mille kasutamine aitab lahendada paljusid tõsiseid keskkonnaprobleeme. Kaasaegne füüsika on loodud mõistma universumi sügavaimaid aluseid, meie universumi tekkimist ja arengut ning inimtsivilisatsiooni tulevikku.

Galileo avastas oma katsete käigus, et rasked esemed langevad kergematest kiiremini, kuna õhutakistus on väiksem: õhk segab kerget objekti rohkem kui rasket.

Galilei otsus testida Aristotelese seadust oli teaduse pöördepunkt, see tähistas kõigi üldtunnustatud seaduste eksperimentaalse testimise algust. Galileo katsed langevate kehadega viisid meie esialgse arusaamani gravitatsioonist tingitud kiirendusest.

Universaalne gravitatsioon

Nad räägivad, et ühel päeval istus Newton aias õunapuu all ja puhkas. Järsku nägi ta, kuidas õun oksa küljest kukkus. See lihtne juhtum pani teda mõtlema, miks õun kukkus alla, kui kuu oli kogu aeg taevas. Just sel hetkel toimus noore Newtoni ajus avastus: ta mõistis, et õunale ja kuule mõjub üks raskusjõud.

Newton kujutas ette, et kogu viljapuuaed allub jõule, mis tõmbab ligi oksi ja õunu. Veelgi olulisem on see, et ta laiendas seda jõudu kuni Kuuni. Newton mõistis, et gravitatsioonijõud on kõikjal, keegi polnud sellele varem mõelnud.

Selle seaduse kohaselt mõjutab gravitatsioon kõiki universumi kehasid, sealhulgas õunu, kuud ja planeete. Suure keha nagu Kuu gravitatsioonijõud võib põhjustada selliseid nähtusi nagu ookeanide mõõn ja voog Maal.

Vesi selles ookeani osas, mis on Kuule lähemal, kogeb suuremat külgetõmmet, seega võib öelda, et Kuu tõmbab vett ühest ookeaniosast teise. Ja kuna Maa pöörleb vastupidises suunas, siis see Kuu poolt kinnipeetud vesi jõuab oma tavapärastest randadest kaugemale.

Newtoni arusaam, et igal objektil on oma tõmbejõud, oli suur teaduslik avastus. Tema töö polnud aga veel lõpetatud.

Liikumisseadused

Võtame näiteks hoki. Lööd oma kepiga litrit ja see libiseb üle jää. See on esimene seadus: jõu mõjul objekt liigub. Kui jääga hõõrdumist poleks, libiseks litter lõputult. Kui lööd litrit oma kepiga, annad sellele kiirenduse.

Teine seadus ütleb, et kiirendus on otseselt võrdeline rakendatava jõuga ja pöördvõrdeline keha massiga.

Ja kolmanda seaduse kohaselt mõjub litter löömisel pulgale sama jõuga kui kepp litril, s.t. Tegevusjõud on võrdne reaktsioonijõuga.

Newtoni liikumisseadused olid julge otsus selgitada Universumi toimimise mehaanikat, need said klassikalise füüsika aluseks.

Termodünaamika teine ​​seadus

Termodünaamika on teadus soojuse muundamisest mehaaniliseks energiaks. Tööstusrevolutsiooni ajal sõltus sellest kogu tehnoloogia.

Soojusenergiat saab muuta liikumisenergiaks näiteks väntvõlli või turbiini pööramisega. Kõige tähtsam on teha võimalikult palju tööd, kasutades võimalikult vähe kütust. See on kõige kuluefektiivsem, nii et inimesed hakkasid uurima aurumasinate tööpõhimõtteid.

Nende seas, kes seda küsimust uurisid, oli ka saksa teadlane. 1865. aastal sõnastas ta termodünaamika teise seaduse. Selle seaduse järgi läheb igasuguse energiavahetuse käigus, näiteks aurukatlas vee soojendamisel, osa energiast kaduma. Clausius võttis kasutusele sõna entroopia, et selgitada aurumasinate piiratud efektiivsust. Osa soojusenergiast kaob mehaaniliseks energiaks muundamisel.

See väide muutis meie arusaama energia toimimisest. Pole olemas 100% tõhusat soojusmootorit. Autoga sõites kulub tegelikult liikumisele vaid 20% bensiini energiast. Kuhu ülejäänud läheb? Õhu, asfaldi ja rehvide soojendamiseks. Mootoriploki silindrid kuumenevad ja kuluvad ning osad roostetavad. Kurb on mõelda, kui raiskavad sellised mehhanismid.

Kuigi tööstusrevolutsiooni aluseks oli termodünaamika teine ​​seadus, viis järgmine suur avastus maailma uude, kaasaegsesse olekusse.

Elektromagnetism

Teadlased on õppinud looma magnetjõudu, kasutades elektrit, juhtides voolu läbi keerdunud juhtme. Tulemuseks oli elektromagnet. Niipea, kui voolu rakendatakse, tekib magnetväli. Pole pinget - pole välja.

Elektrigeneraator oma lihtsaimal kujul on magneti pooluste vaheline traadipool. Michael Faraday avastas, et kui magnet ja traat on vahetus läheduses, siis läbib juhtme vool. Kõik elektrigeneraatorid töötavad sellel põhimõttel.

Faraday tegi oma katsete kohta märkmeid, kuid krüpteeris need. Neid hindas aga füüsik James Clerk Maxwell, kes kasutas neid põhimõtete paremaks mõistmiseks. elektromagnetism. Maxwell võimaldas inimkonnal mõista, kuidas elekter juhi pinnal jaotub.

Kui soovite teada, milline oleks maailm ilma Faraday ja Maxwelli avastusteta, siis kujutage ette, et elektrit polekski olemas: poleks raadiot, televiisorit, mobiiltelefone, satelliite, arvuteid ja kõiki sidevahendeid. Kujutage ette, et olete 19. sajandil, sest ilma elektrita oleksite seal, kus te oleksite.

Oma avastusi tehes ei saanud Faraday ja Maxwell teada, et nende töö inspireeris üht noormeest avastama valguse saladusi ja otsima selle seost universumi suurima jõuga. See noormees oli Albert Einstein.

Relatiivsusteooria

Einstein ütles kunagi, et lastele tuleb selgitada kõiki teooriaid. Kui nad seletusest aru ei saa, siis on teooria mõttetu. Lapsena luges Einstein kunagi lasteraamatut elektrist, kui see alles tekkimas, ja lihtne telegraaf tundus imena. Selle raamatu kirjutas teatud Bernstein, milles ta kutsus lugejat ette kujutama end koos signaaliga juhtme sees sõitmas. Võime öelda, et just siis sündis Einsteini peas tema revolutsiooniline teooria.

Nooruses, saades inspiratsiooni sellest raamatust saadud muljetest, kujutas Einstein end valguskiirega liikumas. Ta mõtiskles selle idee üle 10 aastat, kaasates oma mõtetesse valguse, aja ja ruumi mõisted.

Newtoni kirjeldatud maailmas olid aeg ja ruum teineteisest eraldatud: kui Maal oli kell 10 hommikul, siis sama aeg oli Veenusel ja Jupiteril ja kogu universumis. Aeg oli midagi, mis kunagi ei kaldunud kõrvale ega peatunud. Kuid Einstein tajus aega teisiti.

Aeg on jõgi, mis keerleb ümber tähtede, aeglustades ja kiirendades. Ja kui ruum ja aeg võivad muutuda, muutuvad meie ettekujutused aatomitest, kehadest ja universumist üldiselt!

Einstein demonstreeris oma teooriat nn mõttekatsete abil. Tuntuim neist on "kaksikparadoks". Niisiis, meil on kaks kaksikut, kellest üks lendab raketiga kosmosesse. Kuna ta lendab peaaegu valguse kiirusel, aeglustub aeg tema sees. Pärast selle kaksiku Maale naasmist selgub, et ta on noorem kui see, kes jäi planeedile. Niisiis, aeg liigub universumi erinevates osades erinevalt. See sõltub kiirusest: mida kiiremini liigute, seda aeglasemalt teie jaoks aeg möödub.

See katse viiakse teatud määral läbi orbiidil olevate astronautidega. Kui inimene on kosmoses, siis aeg möödub tema jaoks aeglasemalt. Aeg liigub kosmosejaamas aeglasemalt. See nähtus mõjutab ka satelliite. Võtame näiteks GPS-satelliidid: need näitavad sinu asukohta planeedil mõnemeetrise täpsusega. Satelliidid liiguvad ümber Maa kiirusega 29 000 km/h, seega kehtivad nende kohta relatiivsusteooria postulaadid. Sellega tuleb arvestada, sest kui kell kosmoses aeglasemalt jookseb, siis kaob maa ajaga sünkroniseerimine ja GPS-süsteem ei tööta.

E = mc 2

See on ilmselt maailma kuulsaim valem. Einstein tõestas relatiivsusteoorias, et valguse kiiruse saavutamisel muutuvad keha tingimused kujuteldamatult: aeg aeglustub, ruum tõmbub kokku ja mass suureneb. Mida suurem on kiirus, seda suurem on kehamass. Mõelda vaid, liikumise energia teeb sind raskemaks. Mass sõltub kiirusest ja energiast. Einstein kujutas ette taskulampi, mis kiirgab valguskiirt. On täpselt teada, kui palju energiat taskulambist välja tuleb. Samas näitas ta, et taskulamp on muutunud heledamaks, st. see muutus heledamaks, kui hakkas valgust kiirgama. See tähendab E - taskulambi energia sõltub m - massist proportsioonis c 2. See on lihtne.

See valem näitas ka, et väike objekt võib sisaldada tohutult energiat. Kujutage ette, et teile visatakse pesapalli ja te püüate selle kinni. Mida kõvemini teda visata, seda rohkem energiat tal on.

Nüüd puhkeseisundi kohta. Kui Einstein tuletas oma valemid, avastas ta, et isegi puhkeolekus on kehal energiat. Arvutades selle väärtuse valemi abil, näete, et energia on tõesti tohutu.

Einsteini avastus oli tohutu teaduslik hüpe. See oli esimene pilk aatomi võimsusele. Enne kui teadlased jõudsid seda avastust täielikult mõista, juhtus järgmine asi, mis jällegi kõiki šokeeris.

Kvantteooria

Kvanthüpe on väikseim võimalik hüpe looduses, kuid selle avastamine oli suurim läbimurre teaduslikus mõtlemises.

Subatomilised osakesed, näiteks elektronid, võivad liikuda ühest punktist teise ilma nendevahelist ruumi hõivamata. Meie makrokosmoses on see võimatu, kuid aatomitasandil on see seadus.

Kvantteooria ilmus üsna 20. sajandi alguses, kui klassikalises füüsikas oli kriis. Avastati palju nähtusi, mis olid vastuolus Newtoni seadustega. Näiteks Madame Curie avastas raadiumi, mis ise helendab pimedas, energia võeti eikusagilt, mis läks vastuollu energia jäävuse seadusega. 1900. aastal uskusid inimesed, et energia on pidev ning et elektrit ja magnetismi saab lõpmatuseni jagada absoluutselt mis tahes osadeks. Ja suur füüsik Max Planck kuulutas julgelt, et energia eksisteerib teatud mahtudes – kvantides.

Kui kujutada ette, et valgus eksisteerib ainult nendes ruumides, siis saavad selgeks paljud nähtused isegi aatomitasandil. Energia vabaneb järjestikku ja teatud koguses, seda nimetatakse kvantefekt ja tähendab, et energia on laineline.

Siis arvasid nad, et Universum loodi hoopis teistmoodi. Aatomit kujutati ette millegi keeglikuuli sarnasena. Kuidas saavad pallil olla lainelised omadused?

1925. aastal tuli Austria füüsik lõpuks välja lainevõrrandiga, mis kirjeldas elektronide liikumist. Järsku sai võimalikuks vaadata aatomi sisse. Selgub, et aatomid on ühtaegu nii lained kui ka osakesed, kuid samas püsimatud.

Kas on võimalik välja arvutada võimalus, et inimene jaguneb aatomiteks ja materialiseerub seejärel teisel pool seina? Kõlab absurdselt. Kuidas saate hommikul ärgates leida end Marsil? Kuidas saab Jupiteri peal magama minna ja ärgata? See on võimatu, kuid selle tõenäosust on täiesti võimalik arvutada. See tõenäosus on väga väike. Et see juhtuks, peaks inimene universumis ellu jääma, kuid elektronide puhul juhtub seda kogu aeg.

Kõik kaasaegsed "imed" nagu laserkiired ja mikrokiibid töötavad sellel alusel, et elektron võib olla kahes kohas korraga. Kuidas on see võimalik? Sa ei tea, kus objekt täpselt asub. Sellest sai nii raske takistus, et isegi Einstein lõpetas kvantteooria õppimise ja ütles, et ei usu, et Jumal mängib universumis täringuid.

Vaatamata kõigele kummalisusele ja ebakindlusele on kvantteooria siiani meie parim arusaam subatomilisest maailmast.

Valguse olemus

Muistsed mõtlesid: millest universum koosneb? Nad uskusid, et see koosneb maast, veest, tulest ja õhust. Aga kui see on nii, siis mis on valgus? Seda ei saa panna anumasse, seda ei saa puudutada, seda ei saa tunda, see on vormitu, kuid on kõikjal meie ümber. Ta on igal pool ja samal ajal mitte kusagil. Kõik nägid valgust, kuid ei teadnud, mis see oli.

Füüsikud on sellele küsimusele püüdnud vastata tuhandeid aastaid. Suurimad meeled, alustades Isaac Newtonist, on töötanud valguse olemuse otsimisel. Newton ise kasutas prismaga jagatud päikesevalgust, et näidata vikerkaare kõiki värve ühes kiires. See tähendas, et valge valgus koosneb kõigist vikerkaarevärvidest kiirtest.

Newton näitas, et punase, oranži, kollase, rohelise, sinise, indigo ja violetse värve saab kombineerida valgeks valguseks. See viis ta mõttele, et valgus jaguneb osakesteks, mida ta nimetas korpuskliteks. Nii ilmus esimene valguse teooria- korpuskulaarne.

Kujutage ette merelaineid: igaüks teab, et kui üks lainetest põrkub teisega teatud nurga all, siis mõlemad lained segunevad. Jung tegi sama valgusega. Ta hoolitses selle eest, et kahe allika valgus ristuks ja ristmik oleks selgelt nähtav.

Niisiis olid olemas kõik kaks valguse teooriat: Newtoni korpuskulaarteooria ja Youngi laineteooria. Ja siis asus Einstein asja kallale ja ütles, et võib-olla on mõlemal teoorial mõtet. Newton näitas, et valgusel on osakeste omadused, ja Young näitas, et valgusel võivad olla lainelised omadused. Kõik need on ühe asja kaks poolt. Võtame näiteks elevandi: kui sa haarad tal tüvest kinni, siis arvad, et see on madu, ja kui sa haarad tema jalast, siis arvad, et see on puu, kuid tegelikult on elevandil mõlema omadused. Einstein tutvustas kontseptsiooni valguse dualism, st. valgusel on nii osakeste kui ka lainete omadused.

Kulus kolme geeniuse töö kolme sajandi jooksul, et näha maailma sellisena, nagu me seda praegu tunneme. Ilma nende avastusteta elaksime veel varakeskajal.

Neutron

Aatom on nii väike, et seda on raske ette kujutada. Üks liivatera sisaldab 72 kvintiljonit aatomit. Aatomi avastamine viis teise avastuseni.

Inimesed teadsid aatomi olemasolust 100 aastat tagasi. Nad arvasid, et elektronid ja prootonid on selles ühtlaselt jaotunud. Seda nimetati "rosinapudingu" mudeliks, kuna arvati, et elektronid jaotusid aatomis nagu rosinad pudingi sees.

20. sajandi alguses viis ta läbi katse, et aatomi ehitust paremini uurida. Ta suunas radioaktiivsed alfaosakesed kuldfooliumile. Ta tahtis teada, mis juhtub, kui alfaosakesed kullasse satuvad. Teadlane ei oodanud midagi erilist, kuna arvas, et enamik alfaosakesi läbib kulda ilma peegeldumata või suunda muutmata.

Tulemus oli aga ootamatu. Tema sõnul oli see sama, kui tulistada 380-millimeetrise mürsuga mingi tüki pihta ja kest põrkas sellelt tagasi. Mõned alfaosakesed põrkasid kohe kuldfooliumilt maha. See sai juhtuda ainult siis, kui aatomi sees oleks väike kogus tihedat ainet, mis ei jaotunud nagu rosinad pudingis. Rutherford nimetas seda väikest ainekogust tuum.

Chadwick viis läbi katse, mis näitas, et tuum koosneb prootonitest ja neutronitest. Selleks kasutas ta väga nutikat äratundmismeetodit. Radioaktiivsest protsessist väljunud osakeste pealtkuulamiseks kasutas Chadwick tahket parafiini.

Ülijuhid

Fermilabil on üks maailma suurimaid osakeste kiirendajaid. See on 7 km pikkune maa-alune rõngas, milles subatomaarsed osakesed kiirendatakse peaaegu valguse kiiruseni ja seejärel põrkuvad. See sai võimalikuks alles pärast ülijuhtide tulekut.

Ülijuhid avastati umbes 1909. aastal. Hollandi füüsik oli esimene, kes mõtles välja, kuidas muuta heelium gaasist vedelikuks. Pärast seda võis ta heeliumi kasutada külmutusvedelikuna, kuid ta tahtis uurida materjalide omadusi väga madalatel temperatuuridel. Sel ajal huvitas inimesi, kuidas metalli elektritakistus temperatuurist sõltub – kas see tõuseb või langeb.

Ta kasutas katseteks elavhõbedat, mida teadis hästi puhastada. Ta asetas selle spetsiaalsesse aparaadisse, tilgutas selle sügavkülma vedelasse heeliumisse, alandas temperatuuri ja mõõtis takistust. Ta leidis, et mida madalam on temperatuur, seda väiksem on takistus ja kui temperatuur jõudis miinus 268 °C-ni, langes takistus nulli. Sellel temperatuuril juhiks elavhõbe elektrit ilma voolukadude või häireteta. Seda nimetatakse ülijuhtivuseks.

Ülijuhid võimaldavad elektrivoolul liikuda ilma energiakadudeta. Fermilabis kasutatakse neid tugeva magnetvälja loomiseks. Magneteid on vaja selleks, et prootonid ja antiprootonid saaksid fasotronis ja tohutus ringis liikuda. Nende kiirus on peaaegu võrdne valguse kiirusega.

Fermilabi osakeste kiirendi nõuab uskumatult võimsat võimsust. Iga kuu kulub ülijuhtide jahutamiseks miinus 270 °C-ni, kui takistus muutub nulliks, miljon dollarit elektrit.

Nüüd on peamiseks ülesandeks leida ülijuhid, mis töötaksid kõrgemal temperatuuril ja nõuaksid väiksemaid kulutusi.

1980. aastate alguses avastas grupp IBMi Šveitsi filiaali teadlasi uut tüüpi ülijuhid, mille takistus on nullist 100 °C kõrgemal kui tavaliselt. Muidugi ei ole 100 kraadi üle absoluutse nulli sama temperatuur kui teie sügavkülmik. Peame leidma materjali, mis oleks tavalisel toatemperatuuril ülijuht. See oleks suurim läbimurre, millest saaks teadusmaailmas revolutsioon. Kõik, mis praegu töötab elektrivooluga, muutuks palju tõhusamaks. Tänu kiirendite väljatöötamisele, mis suudavad valguse kiirusel subatomaarseid osakesi kokku lüüa, sai inimene teadlikuks kümnete teiste osakeste olemasolust, milleks aatomid purunesid. Füüsikud hakkasid seda kõike nimetama "osakeste loomaaiaks".

Ameerika füüsik Murray Gell-Man märkas mustrit paljudes äsja avastatud loomaaiaosakestes. Ta jagas osakesed ühiste tunnuste järgi rühmadesse. Teel eraldas ta aatomituuma väikseimad komponendid, mis moodustavad prootonid ja neutronid ise.

Gell-Manni kvarkide avastus oli subatomaarsete osakeste jaoks sama, mis perioodilisustabel keemiliste elementide jaoks. Oma avastuse eest 1969. aastal pälvis Murray Gell-Mann Nobeli füüsikaauhinna. Tema väikseimate materjaliosakeste klassifikatsioon pani kogu nende “loomaaia” korda.

Kuigi Gell-Manom ​​oli kvarkide olemasolus kindel, ei uskunud ta, et keegi suudaks neid tegelikult tuvastada. Tema teooriate õigsuse esimene kinnitus oli tema kolleegide edukad katsed, mis viidi läbi Stanfordi lineaarkiirendis. Selles eraldati elektronid prootonitest ja tehti prootonist makrofoto. Selgus, et see sisaldas kolm kvarki.

Tuumajõud

Meie soov leida vastuseid kõigile universumit puudutavatele küsimustele on viinud inimese nii aatomite ja kvarkide sisse kui ka galaktikast väljapoole. See avastus on paljude inimeste sajandite jooksul tehtud töö tulemus.

Pärast Isaac Newtoni ja Michael Faraday avastusi uskusid teadlased, et loodusel on kaks peamist jõudu: gravitatsioon ja elektromagnetism. Kuid 20. sajandil avastati veel kaks jõudu, mida ühendas üks mõiste - aatomienergia. Nii sai loodusjõududest neli.

Iga jõud toimib kindlas spektris. Gravitatsioon ei lase meil kosmosesse lennata kiirusega 1500 km/h. Siis on meil elektromagnetjõud – valgus, raadio, televiisor jne. Lisaks on veel kaks jõudu, mille toimeväli on väga piiratud: on tuumatõmbejõud, mis ei lase tuumal laguneda, ja tuumaenergia, mis kiirgab radioaktiivsust ja nakatab kõike, ja ka viis, soojendab Maa keskpunkti, tänu sellele pole meie planeedi keskpunkt mitu miljardit aastat jahtunud - see on passiivse kiirguse mõju, mis muutub soojuseks.

Kuidas tuvastada passiivset kiirgust? See on võimalik tänu Geigeri loenduritele. Aatomi lõhenemisel vabanevad osakesed liiguvad teisteks aatomiteks, tekitades väikese elektrilahenduse, mida saab mõõta. Kui see tuvastatakse, klõpsab Geigeri loendur.

Kuidas mõõta tuumatõmmet? Siin on olukord keerulisem, sest just see jõud takistab aatomi lagunemist. Siin vajame aatomijaoturit. Peate sõna otseses mõttes purustama aatomi kildudeks, keegi võrdles seda protsessi klaveri trepist alla viskamisega, et mõista selle tööpõhimõtteid, kuulates helisid, mida klaver astmeid tabades tekitab.(nõrk jõud, nõrk vastastikmõju) ja tuumaenergia (tugev jõud, tugev vastastikmõju). Viimaseid kahte nimetatakse kvantjõududeks ja nende kirjeldusi saab ühendada millekski, mida nimetatakse standardmudeliks. See võib olla teadusajaloo inetuim teooria, kuid subatomilisel tasandil on see tõepoolest võimalik. Standardmudeli teooria väidab end olevat kõrgeim, kuid see ei takista sellel inetult olema. Teisest küljest on meil gravitatsioon – suurepärane, imeline süsteem, see on pisarateni ilus – füüsikud sõna otseses mõttes nutavad, kui näevad Einsteini valemeid. Nad püüavad ühendada kõik loodusjõud üheks teooriaks ja nimetada seda "kõige teooriaks". Ta ühendaks kõik neli jõudu üheks superjõuks, mis on eksisteerinud aegade algusest peale.

Pole teada, kas suudame kunagi avastada ülivõimu, mis hõlmaks kõiki nelja looduse põhijõudu ja kas suudame luua kõige kohta füüsikalise teooria. Üks on aga kindel: iga avastus viib uute uuringuteni ja inimesed – planeedi kõige uudishimulikumad liigid – ei lakka kunagi püüdmast mõista, otsida ja avastada.

Füüsika on üks tähtsamaid teadusi, mida inimene uurib. Selle olemasolu on märgatav kõigis eluvaldkondades, mõnikord muudavad avastused isegi ajaloo kulgu. Seetõttu on suured füüsikud inimeste jaoks nii huvitavad ja olulised: nende töö on asjakohane isegi palju sajandeid pärast nende surma. Milliseid teadlasi peaksite kõigepealt teadma?

Andre-Marie Ampère

Prantsuse füüsik sündis Lyonist pärit ärimehe perre. Vanemate raamatukogu oli täis juhtivate teadlaste, kirjanike ja filosoofide teoseid. Lapsest saati meeldis Andreile lugemine, mis aitas tal omandada sügavaid teadmisi. Kaheteistkümnendaks eluaastaks oli poiss juba õppinud kõrgema matemaatika põhitõdesid ja järgmisel aastal esitas ta oma tööd Lyoni Akadeemiale. Peagi hakkas ta andma eratunde ning alates 1802. aastast töötas ta füüsika- ja keemiaõpetajana algul Lyonis ja seejärel Pariisi Ecole Polytechnique'is. Kümme aastat hiljem valiti ta Teaduste Akadeemia liikmeks. Suurte füüsikute nimed on sageli seotud mõistetega, mille uurimisele nad oma elu pühendasid, ja Ampere pole erand. Ta tegeles elektrodünaamika probleemidega. Elektrivoolu ühikut mõõdetakse amprites. Lisaks oli teadlane see, kes tutvustas paljusid tänapäevalgi kasutatavaid termineid. Näiteks on need mõisted "galvanomeeter", "pinge", "elektrivool" ja paljud teised.

Robert Boyle

Paljud suured füüsikud tegid oma tööd ajal, mil tehnoloogia ja teadus olid praktiliselt lapsekingades, ja saavutasid sellele vaatamata edu. Näiteks põline Iirimaa. Ta tegeles mitmesuguste füüsikaliste ja keemiliste katsetega, arendades aatomiteooriat. 1660. aastal õnnestus tal avastada gaaside mahu muutumise seadus sõltuvalt rõhust. Paljudel tema aja suurkujudel polnud aatomitest aimugi, kuid Boyle polnud mitte ainult veendunud nende olemasolus, vaid kujundas ka mitmeid nendega seotud mõisteid, nagu "elemendid" või "primaarkorpusklid". 1663. aastal õnnestus tal leiutada lakmus ja 1680. aastal pakkus ta esimesena välja meetodi fosfori saamiseks luudest. Boyle oli Londoni Kuningliku Seltsi liige ja jättis maha palju teaduslikke töid.

Niels Bohr

Sageli osutusid suured füüsikud teiste valdkondade märkimisväärseteks teadlasteks. Näiteks Niels Bohr oli ka keemik. Taani Kuningliku Teaduste Seltsi liige ja 20. sajandi juhtiv teadlane Niels Bohr sündis Kopenhaagenis, kus ta omandas kõrghariduse. Mõnda aega tegi ta koostööd inglise füüsikute Thomsoni ja Rutherfordiga. Bohri teaduslik töö sai aluseks kvantteooria loomisele. Paljud suured füüsikud töötasid hiljem Nielsi algselt loodud suundades, näiteks mõnes teoreetilise füüsika ja keemia valdkonnas. Vähesed teavad, kuid ta oli ka esimene teadlane, kes pani aluse perioodilisele elementide süsteemile. 1930. aastatel tegi palju olulisi avastusi aatomiteoorias. Oma saavutuste eest pälvis ta Nobeli füüsikaauhinna.

Max Sündis

Saksamaalt tuli palju suuri füüsikuid. Näiteks Max Born sündis Breslaus professori ja pianisti pojana. Alates lapsepõlvest tundis ta huvi füüsika ja matemaatika vastu ning astus Göttingeni ülikooli neid õppima. 1907. aastal kaitses Max Born väitekirja elastsete kehade stabiilsusest. Nagu teised tolleaegsed suured füüsikud, nagu Niels Bohr, tegi Max koostööd Cambridge'i spetsialistide, nimelt Thomsoniga. Ka Born oli inspireeritud Einsteini ideedest. Max uuris kristalle ja töötas välja mitmeid analüütilisi teooriaid. Lisaks lõi Born kvantteooria matemaatilise aluse. Nagu teisedki füüsikud, ei soovinud ka antimilitarist Born kategooriliselt Suurt Isamaasõda ja lahinguaastate jooksul pidi ta emigreeruma. Seejärel mõistab ta hukka tuumarelvade arendamise. Kõikide saavutuste eest sai Max Born Nobeli preemia ja võeti vastu ka paljudesse teadusakadeemiatesse.

Galileo Galilei

Mõnda suurt füüsikut ja nende avastusi seostatakse astronoomia ja loodusteaduste valdkonnaga. Näiteks Itaalia teadlane Galileo. Pisa ülikoolis meditsiini õppides tutvus ta Aristotelese füüsikaga ja hakkas lugema iidseid matemaatikuid. Nendest teadustest lummatuna jättis ta kooli pooleli ja hakkas kirjutama "Väikesed kaalud" - teost, mis aitas määrata metallisulamite massi ja kirjeldas kujundite raskuskeskmeid. Galileo sai kuulsaks Itaalia matemaatikute seas ja sai ametikoha Pisa osakonnas. Mõne aja pärast sai temast Medici hertsogi õukonnafilosoof. Oma töödes uuris ta kehade tasakaalu, dünaamika, kukkumise ja liikumise põhimõtteid ning materjalide tugevust. 1609. aastal ehitas ta esimese teleskoobi kolmekordse ja seejärel kolmekümne kahekordse suurendusega. Tema vaatlused andsid teavet Kuu pinna ja tähtede suuruse kohta. Galileo avastas Jupiteri kuud. Tema avastused tekitasid teadusvaldkonnas sensatsiooni. Suurt füüsikut Galileot kirik väga heaks ei kiidanud ja see määras ühiskonnas suhtumise temasse. Sellegipoolest jätkas ta oma tööd, mis sai inkvisitsiooni denonsseerimise põhjuseks. Ta pidi oma õpetussõnadest loobuma. Kuid siiski ilmusid mõned aastad hiljem Koperniku ideede põhjal loodud traktaadid Maa pöörlemisest ümber Päikese: selgitusega, et see on vaid hüpotees. Nii säilis teadlase kõige olulisem panus ühiskonna jaoks.

Isaac Newton

Suurte füüsikute väljamõeldistest ja väidetest saavad sageli omamoodi metafoorid, kuid kõige kuulsam on legend õunast ja gravitatsiooniseadusest. Kõik on tuttavad selle loo kangelasega, mille järgi ta gravitatsiooniseaduse avastas. Lisaks töötas teadlane välja integraal- ja diferentsiaalarvutuse, temast sai peegeldava teleskoobi leiutaja ja ta kirjutas palju põhilisi optikateoseid. Kaasaegsed füüsikud peavad teda klassikalise teaduse loojaks. Newton sündis vaesesse perekonda, õppis lihtsas koolis ja seejärel Cambridge'is, töötades samal ajal teenijana, et tasuda õpingute eest. Juba tema algusaastatel tekkisid talle ideed, mis tulevikus saavad aluseks arvutussüsteemide leiutamisele ja gravitatsiooniseaduse avastamisele. 1669. aastal sai temast osakonna õppejõud ja 1672. aastal Londoni Kuningliku Seltsi liige. 1687. aastal ilmus kõige olulisem teos “Põhimõtted”. Hindamatute saavutuste eest sai Newton 1705. aastal aadli.

Christiaan Huygens

Nagu paljud teised suured inimesed, olid ka füüsikud sageli erinevates valdkondades andekad. Näiteks Haagist pärit Christiaan Huygens. Tema isa oli diplomaat, teadlane ja kirjanik, poeg sai suurepärase hariduse õigusvaldkonnas, kuid tundis huvi matemaatika vastu. Lisaks rääkis Christian suurepäraselt ladina keelt, oskas tantsida ja ratsutada ning mängis muusikat lautsil ja klavessiinil. Juba lapsena jõudis ta end üles ehitada ja selle kallal töötas. Ülikooliajal pidas Huygens kirjavahetust Pariisi matemaatiku Mersenne’iga, mis noormeest suuresti mõjutas. Juba 1651. aastal avaldas ta töö ringi, ellipsi ja hüperbooli kvadratuurist. Tema töö võimaldas tal omandada suurepärase matemaatiku maine. Seejärel hakkas ta huvi tundma füüsika vastu ja kirjutas mitu teost põrkuvate kehade kohta, mis mõjutasid tõsiselt tema kaasaegsete ideid. Lisaks panustas ta optikasse, projekteeris teleskoobi ja kirjutas isegi ettekande tõenäosusteooriaga seotud hasartmänguarvutuste kohta. Kõik see teeb temast silmapaistva tegelase teaduse ajaloos.

James Maxwell

Suured füüsikud ja nende avastused väärivad igat huvi. Seega saavutas James Clerk Maxwell muljetavaldavaid tulemusi, millega peaksid kõik tutvuma. Temast sai elektrodünaamika teooriate rajaja. Teadlane sündis aadliperekonnas ning sai hariduse Edinburghi ja Cambridge'i ülikoolides. Oma saavutuste eest võeti ta Londoni Kuningliku Seltsi liikmeks. Maxwell avas Cavendishi laboratooriumi, mis oli varustatud uusima tehnoloogiaga füüsiliste katsete läbiviimiseks. Oma töö käigus uuris Maxwell elektromagnetismi, gaaside kineetilist teooriat, värvinägemise ja optika küsimusi. Ta tõestas end ka astronoomina: just tema tegi kindlaks, et need on stabiilsed ja koosnevad sidumata osakestest. Ta õppis ka dünaamikat ja elektrit, avaldades Faradayle tõsist mõju. Paljusid füüsikalisi nähtusi käsitlevaid põhjalikke traktaate peetakse endiselt asjakohasteks ja teadusringkondades nõutuks, mistõttu Maxwell on selle valdkonna üks suurimaid spetsialiste.

Albert Einstein

Tulevane teadlane sündis Saksamaal. Lapsest saati armastas Einstein matemaatikat, filosoofiat ja talle meeldis lugeda populaarteaduslikke raamatuid. Hariduse saamiseks läks Albert Tehnoloogiainstituuti, kus õppis oma lemmikteadust. 1902. aastal sai temast patendiameti töötaja. Seal töötatud aastate jooksul avaldas ta mitmeid edukaid teadusartikleid. Tema esimesed tööd olid seotud termodünaamika ja molekulide vaheliste interaktsioonidega. 1905. aastal võeti üks töödest vastu doktoritööna ja Einsteinist sai teaduste doktor. Albertil oli palju revolutsioonilisi ideid elektronenergia, valguse olemuse ja fotoelektrilise efekti kohta. Kõige olulisemaks sai relatiivsusteooria. Einsteini leiud muutsid inimkonna arusaama ajast ja ruumist. Täiesti teenitult pälvis ta Nobeli preemia ja tunnustati kogu teadusmaailmas.

Füüsika kujunemine (kuni 17. sajandini).Ümbritseva maailma füüsikalised nähtused on pikka aega inimeste tähelepanu köitnud. Nende nähtuste põhjusliku seletuse katsed eelnesid filosoofia loomisele selle sõna tänapäevases tähenduses. Kreeka-Rooma maailmas (6. sajand eKr – 2. sajand pKr) tekkisid esmalt ideed mateeria aatomistruktuuri kohta (Demokritos, Epikuros, Lucretius), töötati välja maailma geotsentriline süsteem (Ptolemaios), kehtestati lihtsaimad seadused. avastati staatika (võimenduse reegel), sirgjoonelise levimise seadus ja valguse peegeldumise seadus, sõnastati hüdrostaatika põhimõtted (Archimedese seadus), vaadeldi elektri ja magnetismi lihtsamaid ilminguid.

Omandatud teadmiste tulemus 4. sajandil. eKr e. Aristoteles ebaõnnestus. Aristotelese füüsika sisaldas teatud õigeid sätteid, kuid samal ajal puudusid paljud eelkäijate progressiivsed ideed, eriti aatomihüpotees. Tunnustades kogemuse tähtsust, ei pidanud Aristoteles seda teadmiste usaldusväärsuse peamiseks kriteeriumiks, eelistades spekulatiivseid ideid. Kiriku poolt kanoniseeritud Aristotelese õpetus pidurdas keskajal teaduse arengut pikaks ajaks.

Teadus elavnes alles 15. ja 16. sajandil. võitluses Aristotelese skolastiliste õpetuste vastu. 16. sajandi keskel. N. Copernicus esitas maailma heliotsentrilise süsteemi ja tähistas loodusteaduse teoloogiast vabanemise algust. Tootmise vajadused, käsitöö, laevanduse ja suurtükiväe areng ergutasid kogemustel põhinevat teaduslikku uurimistööd. Kuid 15.–16. eksperimentaalsed uuringud olid enamasti juhuslikud. Alles 17. sajandil. Algas eksperimentaalse meetodi süstemaatiline rakendamine füüsikas ja see viis esimese fundamentaalse füüsikalise teooria – Newtoni klassikalise mehaanika – loomiseni.

Füüsika kui teaduse kujunemine (17. sajandi algus – 18. sajandi lõpp).

Füsioloogia kui teaduse areng selle sõna tänapäevases tähenduses pärineb G. Galileo (17. sajandi I pool) töödest, kes mõistis liikumise matemaatilise kirjelduse vajalikkust. Ta näitas, et ümbritsevate kehade mõju antud kehale ei määra mitte kiirust, nagu arvati Aristotelese mehaanikas, vaid keha kiirenduse. See väide kujutas endast inertsiseaduse esimest sõnastust. Galileo avastas mehaanikas relatiivsusteooria (vt Galileo relatiivsusprintsiipi) , tõestas kehade vaba langemise kiirenduse sõltumatust nende tihedusest ja massist, põhjendas Koperniku teooriat. Märkimisväärseid tulemusi saavutas ta ka teistes füüsika valdkondades, ehitas suure suurendusega teleskoobi ja tegi selle abil mitmeid astronoomilisi avastusi (mäed Kuul, Jupiteri satelliidid jne). Soojusnähtuste kvantitatiivne uurimine algas pärast seda, kui Galilsem leiutas esimese termomeetri.

17. sajandi 1. poolel. algas edukas gaaside uurimine. Galileo õpilane E. Torricelli tegi kindlaks atmosfäärirõhu olemasolu ja lõi esimese baromeetri. R. Boyle ja E. Marriott uurisid gaaside elastsust ja sõnastasid esimese gaasiseaduse, mis kannab nende nime. W. Snellius ja R. Descartes avastasid valguse murdumise seaduse. Samal ajal loodi mikroskoop. Märkimisväärne samm edasi magnetnähtuste uurimisel tehti 17. sajandi alguses. W. Gilbert. Ta tõestas, et Maa on suurepärane magnet, ja tegi esimesena rangelt vahet elektrilistel ja magnetilistel nähtustel.

F. 17. sajandi peamine saavutus. oli klassikalise mehaanika looming. Arendades Galileo, H. Huygensi ja teiste eelkäijate ideid, sõnastas I. Newton oma töös “Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted” (1687) kõik selle teaduse põhiseadused (vt Newtoni mehaanikaseadused) . Klassikalise mehaanika ehitamise käigus kehastus esmakordselt tänapäevani eksisteeriv teadusliku teooria ideaal. Newtoni mehaanika tulekuga saadi lõpuks aru, et teaduse ülesanne on leida kõige üldisemad kvantitatiivselt sõnastatud loodusseadused.

Newtoni mehaanika saavutas suurima edu taevakehade liikumise selgitamisel. Tuginedes J. Kepleri poolt T. Brahe vaatluste põhjal kehtestatud planeetide liikumise seadustele, avastas Newton universaalse gravitatsiooniseaduse (vt Newtoni gravitatsiooniseadust) . KOOS Selle seaduse abil oli võimalik märkimisväärse täpsusega välja arvutada Kuu, Päikesesüsteemi planeetide ja komeetide liikumine ning selgitada ookeani mõõna ja voolu. Newton järgis kaugtegevuse kontseptsiooni, mille kohaselt kehade (osakeste) interaktsioon toimub koheselt otse läbi tühjuse; interaktsioonijõud tuleb määrata eksperimentaalselt. Ta sõnastas esimesena selgelt klassikalised mõisted absoluutsest ruumist kui aine anumast, sõltumatust selle omadustest ja liikumisest ning absoluutsest ühtlaselt voolavast ajast. Kuni relatiivsusteooria loomiseni need ideed ei muutunud.

L. Galvani ja A. Volta elektrivoolu avastamisel oli suur tähtsus füsioloogia arengule. Võimsate alalisvooluallikate - galvaaniliste patareide - loomine võimaldas tuvastada ja uurida voolu erinevaid mõjusid. Uuriti voolu keemilist toimet (G. Davy, M. Faraday). V.V. Petrov sai elektrikaare. H. K. Oerstedi (1820) avastus elektrivoolu toimest magnetnõelale tõestas seost elektri ja magnetismi vahel. Lähtudes elektri- ja magnetnähtuste ühtsusest, jõudis A. Ampere järeldusele, et kõik magnetnähtused on põhjustatud liikuvatest laetud osakestest – elektrivoolust. Pärast seda kehtestas Ampere eksperimentaalselt seaduse, mis määrab elektrivoolude vastastikmõju (Ampere'i seadus) .

Aastal 1831 avastas Faraday elektromagnetilise induktsiooni nähtuse (vt Elektromagnetiline induktsioon) . Püüdes seda nähtust kaugtegevuse mõiste abil seletada, tekkisid märkimisväärsed raskused. Faraday esitas hüpoteesi (isegi enne elektromagnetilise induktsiooni avastamist), mille kohaselt toimub elektromagnetiline interaktsioon vaheaine - elektromagnetvälja kaudu (lühitoime kontseptsioon). Sellega algas uue teaduse kujunemine aine erivormi – elektromagnetvälja – omaduste ja käitumisseaduste kohta.

Juba enne selle seaduse avastamist sai S. Carnot oma töös “Mõtisklused tule liikumapanevast jõust ja seda jõudu arendavatest masinatest” (1824) tulemused, mis olid aluseks veel ühele teooria põhiseadusele. soojus – termodünaamika teine ​​seadus. See seadus on sõnastatud R. Clausiuse (1850) ja W. Thomsoni (1851) töödes. See on eksperimentaalsete andmete üldistus, mis näitab looduses toimuvate soojusprotsesside pöördumatust ja määrab võimalike energiaprotsesside suuna. Märkimisväärne roll termodünaamika konstrueerimisel oli J. L. Gay-Lussaci uurimistööl, mille põhjal B. Clapeyron leidis ideaalse gaasi olekuvõrrandi, mille hiljem üldistas D. I. Mendelejev.

Samaaegselt termodünaamika arenguga arenes soojusprotsesside molekulaarkineetiline teooria. See võimaldas kaasata termilised protsessid maailma mehaanilise pildi raamidesse ja tõi kaasa uut tüüpi seaduste – statistiliste – avastamise, milles kõik füüsikaliste suuruste vahelised seosed on tõenäosuslikud.

Lihtsaima keskkonna - gaasi - kineetilise teooria väljatöötamise esimeses etapis arvutasid Joule, Clausius jt erinevate füüsikaliste suuruste keskmised väärtused: molekulide kiirus, nende kokkupõrgete arv sekundis, keskmine vaba tee jne. Saadi gaasirõhu sõltuvus molekulide arvust ruumalaühikus ja molekulide translatsioonilise liikumise keskmisest kineetilisest energiast. See võimaldas paljastada temperatuuri füüsikalise tähenduse molekulide keskmise kineetilise energia mõõtjana.

Molekulaarkineetilise teooria arengu teine ​​etapp algas J. C. Maxwelli töödega. 1859. aastal, tutvustades esimest korda füüsikas tõenäosuse mõistet, leidis ta molekulide kiiruse järgi jaotumise seaduse (vt Maxwelli jaotus) . Pärast seda avardusid molekulaarkineetilise teooria võimalused tohutult Ja viis hiljem statistilise mehaanika loomiseni. L. Boltzmann ehitas gaaside kineetilise teooria ja andis statistilise põhjenduse termodünaamika seadustele. Peamine probleem, mille Boltzmann suures osas lahendada suutis, oli üksikute molekulide liikumise ajas pöörduva olemuse ühitamine makroskoopiliste protsesside ilmse pöördumatusega. Boltzmanni järgi vastab süsteemi termodünaamiline tasakaal antud oleku maksimaalsele tõenäosusele. Protsesside pöördumatus on seotud süsteemide kalduvusega kõige tõenäolisemasse olekusse. Tema tõestatud teoreem keskmise kineetilise energia ühtlase jaotuse kohta vabadusastmete vahel oli väga oluline.

Klassikaline statistiline mehaanika valmis J. W. Gibbsi (1902) töödes, kes lõi meetodi jaotusfunktsioonide arvutamiseks mis tahes süsteemi (mitte ainult gaaside) jaoks termodünaamilises tasakaaluseisundis. Statistiline mehaanika pälvis üldise tunnustuse 20. sajandil. pärast A. Einsteini ja M. Smoluchowski (1905–06) loomist, mis põhineb J. B. Perrini katsetes kinnitust leidnud Browni liikumise kvantitatiivse teooria molekulaarkineetilisel teoorial.

19. sajandi 2. poolel. Pika elektromagnetiliste nähtuste uurimise viis lõpule Maxwell. Oma põhiteoses “Traktaat elektrist ja magnetismist” (1873) koostas ta (tema nime kandva) elektromagnetvälja võrrandid, mis selgitasid kõiki sel ajal teadaolevaid fakte ühest vaatenurgast ja võimaldasid ennustada. uued nähtused. Maxwell tõlgendas elektromagnetilist induktsiooni kui keerise elektrivälja tekitamise protsessi vahelduva magnetvälja abil. Pärast seda ennustas ta vastupidist efekti - magnetvälja tekitamist vahelduva elektrivälja abil (vt Nihkevool) . Maxwelli teooria kõige olulisem tulemus oli järeldus, et elektromagnetiliste vastastikmõjude levimiskiirus on lõplik, võrdne valguse kiirusega. G. R. Hertzi (1886–89) eksperimentaalne elektromagnetlainete avastus kinnitas selle järelduse paikapidavust. See tulenes Maxwelli teooriast, et valgusel on elektromagnetiline iseloom. Nii sai optikast üks elektrodünaamika harusid. Päris 19. sajandi lõpus. P. N. Lebedev avastas katseliselt ja mõõtis Maxwelli teooriaga ennustatud valguse rõhu ning A. S. Popov oli esimene, kes kasutas juhtmevabaks sideks elektromagnetlaineid.

Kogemused on näidanud, et Galileo sõnastatud relatiivsusprintsiip, mille kohaselt mehaanilised nähtused kulgevad kõigis inertsiaalsetes referentssüsteemides identselt, kehtib ka elektromagnetnähtuste puhul. Seetõttu ei tohiks Maxwelli võrrandid ühest inertsiaalsest võrdlussüsteemist teise liikudes muuta oma kuju (need peaksid olema muutumatud). Selgus aga, et see kehtib vaid juhul, kui koordinaatide ja aja teisendused sellise ülemineku ajal erinevad Newtoni mehaanikas kehtivatest Galilei teisendustest. Lorentz leidis need teisendused (Lorentzi teisendused) , kuid ei suutnud anda neile õiget tõlgendust. Seda tegi Einstein oma erirelatiivsusteoorias.

Osalise relatiivsusteooria avastamine näitas maailma mehaanilise pildi piiranguid. Katsed taandada elektromagnetilised protsessid mehaanilisteks protsessideks hüpoteetilises keskkonnas – eetris – osutusid vastuvõetamatuks. Selgus, et elektromagnetväli on aine erivorm, mille käitumine ei allu mehaanika seadustele.

1916. aastal töötas Einstein välja üldise relatiivsusteooria – ruumi, aja ja gravitatsiooni füüsikalise teooria. See teooria tähistas uut etappi gravitatsiooniteooria arengus.

19. ja 20. sajandi vahetusel, isegi enne erirelatiivsusteooria loomist, pandi algus suurimale revolutsioonile füüsika vallas, mida seostati kvantteooria tekke ja arenguga.

19. sajandi lõpus. Selgus, et soojuskiirguse energia jaotus spektris, mis tuleneb klassikalise statistilise füüsika seadusest energia ühtlase jaotuse kohta vabadusastmete lõikes, on vastuolus kogemusega. Teooriast tulenes, et aine peaks igal temperatuuril kiirgama elektromagnetlaineid, kaotama energiat ja jahtuma absoluutse nullini, st et aine ja kiirguse termiline tasakaal on võimatu. Igapäevane kogemus rääkis aga sellele järeldusele vastu. Lahenduse leidis 1900. aastal M. Planck, kes näitas, et teooria tulemused on kooskõlas kogemusega, kui eeldame vastuolus klassikalise elektrodünaamikaga, et aatomid kiirgavad elektromagnetilist energiat mitte pidevalt, vaid eraldi portsjonitena – kvantidena. Iga sellise kvanti energia on otseselt võrdeline sagedusega ja proportsionaalsuskoefitsient on toimekvant h= 6,6 × 10 -27 erg× sek, mida hiljem hakati nimetama Plancki konstandiks.

1905. aastal laiendas Einstein Plancki hüpoteesi, viidates sellele, et ka elektromagnetilise energia emiteeritud osa levib ja neeldub ainult tervikuna, s.o. käitub nagu osake (hiljem nimetatakse seda footoniks) . Sellele hüpoteesile tuginedes selgitas Einstein fotoelektrilise efekti seaduspärasusi, mis ei mahu klassikalise elektrodünaamika raamidesse.

Seega taaselustati valguse korpuskulaarteooria uuel kvalitatiivsel tasemel. Valgus käitub nagu osakeste voog (kehakesed); kuid samal ajal on sellel ka lainelised omadused, mis avalduvad eelkõige valguse difraktsioonis ja interferentsis. Järelikult on laine- ja korpuskulaarsed omadused, mis on klassikalise füüsika seisukohast kokkusobimatud, võrdselt valgusele omased (valguse dualism). Kiirguse “kvantimine” viis järeldusele, et ka aatomisiseste liikumiste energia võib muutuda vaid järsult. Selle järelduse tegi N. Bohr 1913. aastal.

1926. aastal sõnastas Schrödinger, püüdes saada lainetüüpi võrrandist aatomienergia diskreetseid väärtusi, tema järgi nime saanud kvantmehaanika põhivõrrandi. W. Heisenberg ja Born (1925) konstrueerisid kvantmehaanika teisel matemaatilisel kujul – nn. maatriksmehaanika.

Pauli printsiibi kohaselt on metallis kogu vabade elektronide hulga energia isegi absoluutse nulli juures nullist erinev. Ergastamata olekus on kõik energiatasemed, alustades nullist ja lõpetades mingi maksimumtasemega (Fermi tase), elektronide poolt. See pilt võimaldas Sommerfeldil selgitada elektronide väikest panust metallide soojusmahtuvusse: kuumutamisel ergastuvad ainult Fermi taseme lähedal olevad elektronid.

F. Blochi, H. A. Bethe ja L. Neel Ginzburgi kvantelektrodünaamikat käsitlevates töödes. Esimesed katsed aatomituuma struktuuri otseselt uurida pärinevad 1919. aastast, mil Rutherford saavutas stabiilsete lämmastikutuumade alfaosakestega pommitamise teel nende kunstliku muutmise hapnikutuumadeks. Neutroni avastamine 1932. aastal J. Chadwicki poolt viis tuuma kaasaegse prooton-neutronmudeli loomiseni (D. D. Ivanenko, Heisenberg). 1934. aastal avastasid abikaasad I. ja F. Joliot-Curie kunstliku radioaktiivsuse.

Laetud osakeste kiirendite loomine võimaldas uurida erinevaid tuumareaktsioone. Füüsika selle etapi kõige olulisem tulemus oli aatomituuma lõhustumise avastamine.

Aastatel 1939–45 vabastati tuumaenergia esimest korda 235 U lõhustumisahelreaktsiooni abil ja loodi aatomipomm. Au 235 U kontrollitud tuuma lõhustumise reaktsiooni rahumeelsetel tööstuslikel eesmärkidel kasutamise eest kuulub NSV Liidule. 1954. aastal ehitati NSV Liidus (Obninskis) esimene tuumaelektrijaam. Hiljem rajati paljudes riikides kulutõhusad tuumajaamad.

avastati neutriinod ja palju uusi elementaarosakesi, sealhulgas äärmiselt ebastabiilseid osakesi - resonantse, mille keskmine eluiga on vaid 10 -22 -10 -24 sek. . Avastatud elementaarosakeste universaalne vastastikune konverteeritavus näitas, et need osakesed ei ole elementaarsed selle sõna absoluutses tähenduses, vaid neil on keeruline sisemine struktuur, mis tuleb veel avastamata. Elementaarosakeste ja nende vastastikmõjude (tugevate, elektromagnetiliste ja nõrkade) teooria on kvantväljateooria teema – teooria, mis pole veel kaugeltki täielik.

Natalja Ladtšenko, 10. klass, MAOU 11. Keskkool, Kaliningrad, 2013

Referaat füüsikast

Lae alla:

Eelvaade:

Annotatsioon.

Abstraktne "Juhuslik avastus".
Nominatsioon "Hämmastav on lähedal".

10 “A” klassi MAOU 11. keskkool

Selles essees oleme laias laastus käsitlenud seadusi ja avastusi, eelkõige juhuslikke avastusi füüsikas, ning nende seost inimese tulevikuga. See teema tundus meile väga huvitav, sest teadlaste suurte avastusteni viinud õnnetusi juhtub meiega iga päev.
Oleme näidanud, et seadused, sealhulgas füüsikaseadused, mängivad looduses äärmiselt olulist rolli. Ja nad tõid esile olulise asja, et loodusseadused muudavad meie universumi teadaolevaks, allutades inimmõistuse jõule.

Samuti räägiti sellest, mis on avastus ning püüti täpsemalt kirjeldada füüsikaavastuste klassifikatsiooni.

Seejärel kirjeldasid nad kõiki avastusi näidetega.

Olles pikemalt peatunud juhuslikel avastustel, rääkisime täpsemalt nende tähendusest inimkonna elus, nende ajaloost ja autoritest.
Et anda teile täielikum pilt sellest, kuidas ootamatud avastused juhtusid ja mida need praegu tähendavad, pöördusime legendide, avastuste ümberlükkamise, luule ja autorite elulugude poole.

Tänapäeval on see teema füüsikat õppides aktuaalne ja uurimistöö jaoks huvitav. Avastuste õnnetusjuhtumite uurimisel selgus, et mõnikord võlgneme teaduse läbimurde arvutustesse ja teaduslikesse katsetesse pugenud veale või teadlaste mitte just kõige meeldivamatele iseloomuomadustele, näiteks hooletuse ja hoolimatuse tõttu. . Nii või mitte, saate otsustada pärast teose lugemist.

Kaliningradi linna munitsipaalautonoomne õppeasutus, keskkool nr 11.

Füüsika kokkuvõte:

"Juhuslikud avastused füüsikas"

Kategoorias "Hämmastav läheduses".

10. "A" klassi õpilased.
Juht: Bibikova I.N.

aasta 2012

Sissejuhatus…………………………………………………………..3 lk.

Avastuste klassifikaator……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Juhuslikud avastused…………………………………………………………… 5 lk.

Universaalse gravitatsiooni seadus…………………………………… 5 lehekülge.

Kehade ujuvuse seadus……………………………………………..11 lk.

Loomade elekter…………………………………………..15 lk.

Browni liikumine………………………………………………………17 lk.

Radioaktiivsus…………………………………………………………….18 lk.

Argielus ettenägematud avastused………20 lk.

Mikrolaineahi………………………………………………22 lehekülge.

Lisa……………………………………………………………24 lehekülge.

Kasutatud kirjandus………………………………25 lk.

Loodusseadused - universumi skelett. Need on selle toeks, annavad sellele kuju ja seovad kokku. Kõik koos kehastavad hingematvat ja majesteetlikku pilti meie maailmast. Kuid võib-olla kõige olulisem on see, et loodusseadused muudavad meie universumi inimmõistuse jõule allutavaks. Ajastul, mil me lakkame uskumast oma võimesse ümbritsevaid asju kontrollida, tuletavad nad meile meelde, et isegi kõige keerulisemad süsteemid järgivad lihtsaid seadusi, millest tavainimene aru saab.
Universumi objektide ulatus on uskumatult lai – alates Päikese massist kolmkümmend korda suurema massiga tähtedest kuni mikroorganismideni, mida palja silmaga ei näe. Need objektid ja nende vastasmõju moodustavad selle, mida me nimetame materiaalseks maailmaks. Põhimõtteliselt võiks iga objekt eksisteerida oma seaduste kogumi järgi, kuid selline Universum oleks kaootiline ja raskesti mõistetav, kuigi loogiliselt on see võimalik. Ja see, et me nii kaootilises universumis ei ela, oli suuresti loodusseaduste olemasolu tagajärg.

Aga kuidas seadused tekivad? Mis viib inimese teadvustama uut mustrit, looma uut leiutist, avastama midagi täiesti võõrast jne? See on kindlasti ilmutus. Avastuse võib teha looduse vaatlemise käigus – esimene samm teaduse poole, eksperimendi, kogemuse, arvutuste käigus või isegi... kogemata! Alustame sellest, mis on avastus.

Materiaalse maailma senitundmatute objektiivselt eksisteerivate mustrite, omaduste ja nähtuste avastamine ja kehtestamine, mis toob sisse fundamentaalsed muutused tunnetustasandis. Avastus on teaduslik ettepanek, mis kujutab endast kognitiivse probleemi lahendust ja on globaalses mastaabis uudne. Teaduslikke oletusi ja hüpoteese tuleks eristada avastustest. Avastuseks ei peeta ühe fakti (mida mõnikord nimetatakse ka avastuseks), sealhulgas geograafiliste, arheoloogiliste, paleontoloogiliste, maavarade leiukohtade tuvastamist, aga ka olukorra tuvastamist sotsiaalteaduste valdkonnas.

Teaduslike avastuste klassifikatsioon.
On avastusi:

Korduv (ka samaaegne).

Ennustatud.

Ettenägematu (juhuslik).

Enneaegne.

Mahajäämine.

Kahjuks ei sisalda see klassifikatsioon ühte väga olulist osa – vigu, millest said avastused.

On teatud kategooria ette näha avastused. Nende ilmumist seostatakse uue paradigma suure ennustamisjõuga, mida kasutasid prognooside koostajad. Ettenähtud avastused hõlmavad Uraani satelliitide avastamist, väärisgaaside avastamist, tuginedes Mendelejevi välja töötatud elementide perioodilise tabeli ennustustele, ta ennustas neid perioodilise seaduse alusel. Sellesse kategooriasse kuulub ka Pluuto avastamine, raadiolainete avastamine, mis põhineb Maxwelli ennustusel teise laine olemasolu kohta.

Teisest küljest on seal väga huvitavaidettenägematuvõi nagu neid nimetatakse ka juhuslikeks avastusteks. Nende kirjeldus tuli teadusringkondadele täieliku üllatusena. See on röntgenikiirguse, elektrivoolu, elektroni avastamine... Radioaktiivsuse avastamist A. Becquereli poolt 1896. aastal ei saanud ette näha, sest... domineeris muutumatu tõde aatomi jagamatuse kohta.

Lõpuks on veel nn mahajäänud avastused, jäid need ellu viimata juhuslikul põhjusel, kuigi teadusringkonnad olid selleks valmis. Põhjuseks võib olla teoreetilise põhjendamise hilinemine. Teleskoobid olid kasutusel juba 13. sajandil, kuid ühe prillipaari asemel 4 paari prillide kasutuselevõtuks ja nii teleskoobi loomiseks kulus 4 sajandit.
Viivitus on seotud tehnilise omaduse olemusega. Seega hakkas esimene laser tööle alles 1960. aastal, kuigi teoreetiliselt võidi lasereid luua kohe pärast Einsteini stimuleeritud emissiooni kvantteooria töö ilmumist.
Browni liikumine on väga hiline avastus. Selle valmistamisel kasutati suurendusklaasi, kuigi mikroskoobi leiutamisest 1608. aastal on möödas 200 aastat.

Lisaks ülaltoodud avastustele on ka avastusi kordas. Teaduse ajaloos tegid enamiku fundamentaalsetest avastustest, mis on seotud fundamentaalsete probleemide lahendamisega, mitmed teadlased, kes erinevates riikides töötades jõudsid samadele tulemustele. Teaduses uuritakse korduvaid avastusi. R. Merton ja E. Barber. Nad analüüsisid 264 ajalooliselt registreeritud taasavamise juhtumit. Enamik 179-st on binaarsed, 51 on kolmekomponendilised, 17 on kvaternaarsed, 6 on kvinaarsed, 8 on kuueliikmelised.

Erilist huvi pakuvad juhtumidüheaegsed avastused,see tähendab neid juhtumeid, kui avastajad olid sõna otseses mõttes tundidevahelise vahega. Nende hulka kuuluvad Charles Darwini ja Wallace'i loodusliku valiku teooria.

Enneaegsed avastused.Sellised avastused leiavad aset siis, kui teadusringkond ei ole valmis antud avastust aktsepteerima ja eitab seda või ei pane seda tähele. Kui teadusringkond ei mõista avastust, ei saa seda kasutada rakendusuuringutes ja seejärel tehnoloogias. Nende hulka kuulub hapnik, Mendeli teooria.

Juhuslikud avastused.

Ajaloolistest andmetest selgub: mõned avastused ja leiutised on korraga mitme teadlase vaevarikka töö tulemus, teised teaduslikud avastused tehti täiesti juhuslikult või, vastupidi, avastuste hüpoteese hoiti alles aastaid.
Kui räägime juhuslikest avastustest, piisab, kui meenutada tuntud õuna, mis kukkus Newtoni helgele pähe, mille järel ta avastas universaalse gravitatsiooni. Archimedese vann ajendas teda avastama seaduse vedelikku sukeldatud kehade üleslükkejõu kohta. Ja kogemata hallitusega kokku puutunud Alexander Fleming arendas välja penitsilliini. Juhtub ka seda, et teaduse läbimurde võlgneme arvutustesse ja teaduslikesse katsetesse pugenud veale või teadlaste mitte kõige meeldivamatele iseloomuomadustele, näiteks hooletuse ja hoolimatuse tõttu.

Inimeste elus on palju kokkusattumusi, mida nad kasutavad ära, saavad teatava naudingu ega kujuta ettegi, et neil on vaja Tema Majesteedi juhust selle rõõmu eest tänada.

Peatugem puudutaval teemal juhuslik avastused füüsika vallas. Uurisime veidi avastusi, mis on meie elu mingil määral muutnud, nagu Archimedese põhimõte, mikrolaineahi, radioaktiivsus, röntgenikiirgus ja paljud teised. Ärgem unustagem, et neid avastusi ei planeeritud. Selliseid juhuslikke avastusi on tohutult palju. Kuidas selline avastus sünnib? Milliseid oskusi ja teadmisi peate omama? Või on edu võti tähelepanu detailidele ja uudishimu? Nendele küsimustele vastamiseks otsustasime vaadata juhuslike avastuste ajalugu. Need osutusid põnevateks ja õpetlikeks.

Alustame kõige kuulsamast ootamatust avastusest.

Gravitatsiooni seadus.
Kui kuuleme fraasi "juhuslik avastus", jõuab enamik meist samale mõttele. Muidugi mäletame tuntudNewtoni õun.
Täpsemalt on kuulus lugu sellest, et ühel päeval aias jalutades nägi Newton, kuidas õun oksa küljest kukkus (või õun kukkus teadlasele pähe) ja see ajendas teda avastama universaalse gravitatsiooni seaduse.

Sellel lool on huvitav ajalugu. Pole üllatav, et paljud teadusajaloolased ja teadlased on püüdnud kindlaks teha, kas see vastab tõele. Lõppude lõpuks tundub see paljude jaoks lihtsalt müüt. Isegi tänapäeval on teaduse valdkonna uusimate tehnoloogiate ja võimetega raske hinnata selle loo autentsuse määra. Proovime põhjendada, et selles õnnetuses on teadlase mõtetel veel ruumi ette valmistada.
Pole raske eeldada, et juba enne Newtonit kukkusid õunad tohutule hulgale inimestele pähe ja sellest said nad ainult muhke. Lõppude lõpuks ei mõelnud keegi neist, miks õunad maapinnale kukuvad ja neid tõmbab. Või ma mõtlesin sellele, kuid ei viinud oma mõtteid loogilise järelduseni. Minu meelest avastas Newton olulise seaduse esiteks seetõttu, et ta oli Newton, ja teiseks sellepärast, et ta mõtles pidevalt, millised jõud panevad taevakehad liikuma ja samas tasakaalus olema.
Üks Newtoni eelkäijatest füüsika ja matemaatika vallas, Blaise Pascal, väljendas mõtet, et ainult ettevalmistatud inimesed teevad juhuslikke avastusi. Etteruttavalt võib öelda, et inimene, kelle pea ei ole hõivatud ühegi ülesande või probleemi lahendamisega, ei tee tõenäoliselt selle kohta juhuslikku avastust. Võib-olla poleks Isaac Newton, kui ta oleks olnud lihtne põllumees ja pereinimene, mõtisklenud, miks õun kukkus, vaid oleks olnud tunnistajaks sellele väga avastamata gravitatsiooniseadusele, nagu paljud teised enne seda. Võib-olla, kui ta oleks kunstnik, võtaks ta pintsli ja maaliks pildi. Kuid ta oli füüsik ja otsis vastuseid oma küsimustele. Seetõttu avastas ta seaduse. Selle juures peatudes võime järeldada, et juhus, mida nimetatakse ka õnneks või õnneks, tuleb vaid nendeni, kes seda otsivad ja kes on pidevalt valmis neile antud juhust maksimaalselt ära kasutama.

Pöörakem tähelepanu selle juhtumi tõestusele ja selle idee toetajatele.

S.I. Vavilov kirjutab oma suurepärases Newtoni biograafias, et see lugu on ilmselt usaldusväärne ega ole legend. Oma arutlustes viitab ta Newtoni lähedase tuttava Stuckley tunnistusele.
Nii ütleb tema sõber William Steckley, kes külastas Newtonit 15. aprillil 1725 Londonis, raamatus “Memuaarid Isaac Newtoni elust”: “Kuna oli palav, jõime aias, laialivalgumise varjus pärastlõunateed. õunapuud. Olime ainult meie kahekesi. Muuhulgas rääkis ta (Newton) mulle, et täpselt samas olukorras tekkis tal kõigepealt mõte gravitatsioonist. Selle põhjustas õuna kukkumine tema ajal istus, mõttesse vajunud Miks õun langeb alati vertikaalselt, mõtles ta endamisi, miks mitte küljele ja alati Maa keskpunkti poole. Aine keskmesse peab olema koondunud külgetõmbejõud. Maa Kui mateeria tõmbab teist ainet sel viisil, siis peab see olemas olema

proportsionaalsus selle kogusega. Seetõttu tõmbab õun Maad ligi nagu Maa tõmbab õuna. Seetõttu peab eksisteerima jõud, mis on sarnane sellele, mida me nimetame gravitatsiooniks ja mis ulatub läbi kogu universumi.

Ilmselgelt ulatuvad need mõtisklused gravitatsiooni üle aastasse 1665 või 1666, mil Londonis puhkenud katku tõttu oli Newton sunnitud elama maal. Newtoni paberitest leiti "katkuaastate" kohta järgmine sissekanne: "... sel ajal olin oma leiutamisvõime tipus ja mõtlesin matemaatikale ja filosoofiale rohkem kui kunagi varem."

Stucklay tunnistust teati vähe (Stackley memuaarid avaldati alles 1936. aastal), kuid kuulus prantsuse kirjanik Voltaire esitab 1738. aastal ilmunud raamatus, mis oli pühendatud Newtoni ideede esimesele populaarsele tutvustamisele. Samas viitab ta Newtoni õetütre ja kaaslase Katharina Bartoni tunnistusele, kes elas tema kõrval 30 aastat. Tema abikaasa John Conduit, kes töötas Newtoni assistendina, kirjutas oma memuaarides teadlase enda jutule tuginedes: "1666. aastal oli Newton sunnitud mõneks ajaks Cambridge'ist tagasi pöörduma oma valdusse Woolsthorpe'i, kuna seal katkuepideemia Londonis.Kui ta Kord aias puhkas, kukkuvat õuna nähes tekkis tal mõte, et gravitatsioonijõud ei piirdu Maa pinnaga, vaid ulatub palju kaugemale. Miks mitte Kuule? Alles 20 aastat hiljem (1687) ilmus "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted", kus Newton tõestas, et Kuud hoiab oma orbiidil sama gravitatsioonijõud, mille mõjul kehad langevad Maa pinnale. Maa.

See lugu saavutas kiiresti populaarsuse, kuid tekitas paljudes kahtlusi.

Suurepärane vene õpetaja K.D. Ushinsky nägi õuna loos aga sügavat tähendust. Vastandades Newtonit niinimetatud ilmalikele inimestele, kirjutas ta:

"Newtoni geenius pidi ootamatult üllatuma, et õun kukkus maapinnale. Maailma kõiketeadvaid inimesi sellised "vulgaarsused" ei üllata. Nad peavad isegi üllatust sellistel tavalistel sündmustel väiklase, lapseliku, veel väljakujunemata praktilise meele märgiks, kuigi samas on nad ise sageli üllatunud tegelike vulgaarsuste üle.
1998. aasta ajakirjas "Modern Physics" (inglise keeles "Contemporary Physics") avaldas Yorki ülikooli õppejõud inglane Keesing, kes on huvitatud teadusajaloost ja -filosoofiast, artikli "Newtoni õunapuu ajalugu". ." Keesing on seisukohal, et legendaarne õunapuu oli Newtoni aias ainuke ning annab oma piltidega lugusid ja joonistusi. Legendaarne puu elas Newtonist ligi saja aasta võrra kauem ja suri 1820. aastal tugeva äikesetormi ajal. Sellest valmistatud tooli hoitakse Inglismaal, erakogus. See avastus, võib-olla tõesti õnnetus, on olnud mõne luuletaja muusa.

Nõukogude luuletaja Kaisyn Kuliev edastas oma mõtted poeetilises vormis. Ta kirjutas väikese targa luuletuse “Imedes elamine”:
„Sünnib suurepärane looming

Kas sellepärast, et mõnikord kuskil

Tavalised nähtused on üllatavad

Teadlased, kunstnikud, luuletajad."

Toon veel paar näidet selle kohta, kuidas õunalugu ilukirjanduses kajastus.

Newtoni kaasmaalane, suur inglise poeet Byron alustab oma luuletuses Don Juan 10. laulu järgmise kahe stroofiga:
«Juhtus, et õun kukkus ja läks katki

Newtoni sügavad mõtted

Ja nad ütlevad (ma ei vasta

Tarkade oletuste ja õpetuste jaoks)

Ta leidis selle tõestamiseks viisi

Gravitatsioonijõud on väga selge.

Seetõttu on sügisega ainult tema õun

Sai hakkama Aadama ajaga.

* * *

Kukkusime õuntest, aga see vili

Ta tõstis armetu inimsoo uuesti üles

(Kui antud episood vastab tõele).

Newtoni tee

Kannatust leevendas raske rõhumine;

Sellest ajast peale on tehtud palju avastusi,

Ja kindlasti, me läheme kunagi Kuule,

(Tänud paaridele *), juhatame teed.

I. Kozlovi tõlge. Algses "aurumasinas".

Külaproosa silmapaistev esindaja Vladimir Aleksejevitš Soloukhin kirjutas pisut ootamatult samal teemal luuletuses “Õun”:

"Ma olen veendunud, et Isaac Newton

Õun, mis avanes

Tema jaoks on gravitatsiooniseadus,

Et ta on tema

Lõpuks sõi ta selle ära."

Lõpuks andis Mark Twain kogu episoodile humoorika pöörde. Loos “Kui ma töötasin sekretärina” kirjutab ta:

"Mis on hiilgus? Juhuse looming! Sir Isaac Newton avastas, et õunad kukuvad maapinnale – ausalt, selliseid tühiseid avastusi tegid miljonid inimesed enne teda. Kuid Newtonil olid mõjukad vanemad ja nad paisutasid selle tühise juhtumi erakordseks sündmuseks ning lihtlabased võtsid oma nutma. Ja siis sai Newton hetkega kuulsaks.
Nagu ülalpool kirjutatud, oli ja on sellel juhtumil palju vastaseid, kes ei usu, et õun viis teadlase seaduse avastamiseni. Paljud inimesed kahtlevad selle hüpoteesi suhtes. Pärast Voltaire'i raamatu avaldamist 1738. aastal, mis oli pühendatud Newtoni ideede esimesele populaarsele tutvustamisele, tekkis vaidlus selle üle, kas see tõesti nii oli? Usuti, et see oli Voltaire’i järjekordne leiutis, keda peeti üheks oma aja vaimukamaks inimeseks. Oli inimesi, kes olid selle loo peale isegi nördinud. Viimaste seas oli ka suur matemaatik Gauss. Ta ütles:

“Õunajutt on liiga lihtne; kas õun kukkus või mitte, on sama; kuid ma ei saa aru, kuidas saab arvata, et see juhtum võib sellist avastamist kiirendada või aeglustada. Tõenäoliselt läks see nii: ühel päeval tuli Newtoni juurde rumal ja jultunud mees ja küsis temalt, kuidas ta saab nii suure avastuse saavutada. Newton, nähes, milline olend tema ees seisab ja tahtes temast lahti saada, vastas, et talle kukkus õun nina peale ja see rahuldas selle härra uudishimu täielikult.

Siin on järjekordne selle juhtumi ümberlükkamine ajaloolaste poolt, kelle jaoks on lõhe õuna kukkumise kuupäeva ja seaduse enda avastamise vahel kahtlaselt veninud.
Newtonile kukkus õun.

Tõenäoliselt on see väljamõeldis, on ajaloolane kindel. - Kuigi pärast Newtoni sõbra Stekeley memuaare, kes väidetavalt ütles Newtoni enda sõnade järgi, et teda inspireeris universaalse gravitatsiooni seadus õunapuult kukkunud õunast, oli see puu teadlase aias muuseumieksponaat peaaegu terve aasta. sajandil. Kuid teine ​​Newtoni sõber Pemberton kahtles sellise sündmuse võimalikkuses. Legendi järgi juhtus õuna kukkumine 1666. aastal. Newton avastas oma seaduse aga palju hiljem.

Suure füüsiku biograafid väidavad: kui vili langes geeniusele, siis alles 1726. aastal, kui ta oli juba 84-aastane, see tähendab aasta enne surma. Üks tema biograaf Richard Westfall märgib: „Kuupäev ise ei lükka episoodi õigsust ümber. Kuid arvestades Newtoni vanust, on kuidagi kaheldav, et ta mäletas selgelt toona tehtud järeldusi, eriti kuna ta esitas oma kirjutistes hoopis teistsuguse loo.

Ta koostas oma armastatud õetütrele Katherine Conduitile loo kukkuvast õunast, et selgitada tüdrukule rahvapäraselt teda kuulsaks teinud seaduse olemust. Ülemeeliku füüsiku jaoks oli Katerina peres ainus, keda ta soojalt kohtles, ja ainus naine, kelle poole ta kunagi pöördus (biograafide sõnul ei teadnud teadlane kunagi naisega füüsilist lähedust). Isegi Voltaire kirjutas: "Nooruses arvasin, et Newton võlgneb oma edusammude eest tema enda teeneid... Mitte midagi sellist: voogudest (kasutatakse võrrandite lahendamisel) ja universaalsest gravitatsioonist oleks olnud kasu ilma selle armsa õetütreta."

Nii et kas õun kukkus talle pähe? Võib-olla jutustas Newton oma legendi muinasjutuna Voltaire’i õetütrele, too andis selle edasi oma onule ja keegi ei kahelnud Voltaire’i enda sõnades, tema autoriteet oli üsna kõrge.

Teine oletus selles küsimuses kõlab järgmiselt: aasta enne oma surma hakkas Isaac Newton oma sõpradele ja sugulastele rääkima anekdootlikku lugu õunast. Keegi ei võtnud teda tõsiselt, välja arvatud Newtoni õetütar Katerina Conduit, kes seda müüti levitas.
Raske on teada, kas see oli müüt või anekdootlik lugu Newtoni õetütrest või tõenäoline sündmuste jada, mis viis füüsiku universaalse gravitatsiooniseaduse avastamiseni. Newtoni elu ja tema avastuste ajalugu on saanud teadlaste ja ajaloolaste suure tähelepanu objektiks. Newtoni elulugudes on aga palju vastuolusid; Tõenäoliselt on see tingitud sellest, et Newton ise oli väga salajane ja isegi kahtlustav inimene. Ja tema elus ei olnud nii sagedasi hetki, mil ta paljastas oma tõelise näo, oma mõttestruktuuri, oma kired. Teadlased püüavad endiselt taastada tema elu ja, mis kõige tähtsam, tema tööd säilinud paberite, kirjade ja mälestuste põhjal, kuid nagu märkis üks Newtoni tööde inglise uurijatest, "see on suures osas detektiivi töö".

Võib-olla tekitas Newtoni salatsemine ja vastumeelsus võõraid oma loomingulisse laborisse lasta legendi kukkuvast õunast. Kavandatud materjalide põhjal saab siiski teha järgmised järeldused:

Mis oli õunaloos kindel?
Et pärast kolledži lõpetamist ja bakalaureusekraadi saamist lahkus Newton 1665. aasta sügisel Cambridge'ist oma koju Woolsthorpe'is. Põhjus? Inglismaad pühkinud katkuepideemia – külas on ikka väiksem võimalus nakatuda. Praegu on raske hinnata, kui vajalik see meede meditsiinilisest seisukohast oli; igal juhul ei olnud ta üleliigne. Kuigi Newton oli ilmselt suurepärase tervise juures, oli ta vanas eas

säilitas paksud juuksed, ei kandnud prille ja kaotas vaid ühe hamba – aga kes teab, kuidas oleks kujunenud füüsika ajalugu, kui Newton oleks linna jäänud.

Mis veel juhtus? Maja juures oli kahtlemata ka aed ja aias kasvas õunapuu ja oli sügis ning sel aastaajal kukuvad õunad, nagu teate, sageli spontaanselt maapinnale. Newtonil oli kombeks ka aias jalutada ja talle sel hetkel muret valmistanud probleemidele mõelda, seda ta ise ei varjanud: „Hoian pidevalt oma uurimisobjekti meeles ja ootan kannatlikult, kuni esimene pilguheit tasapisi pöördub. täielikku ja säravasse valgusesse. Tõsi, kui eeldada, et just sel ajal valgustas teda uue seaduse sära (ja nüüd võib nii oletada: 1965. aastal avaldati Newtoni kirjad, millest ühes ta sellest ka otse räägib), siis ootus “Täielik särav valgus” See võttis üsna kaua aega - kakskümmend aastat. Sest universaalse gravitatsiooni seadus avaldati alles 1687. aastal. Pealegi on huvitav, et see väljaanne ei valminud Newtoni initsiatiivil, vaid sõna otseses mõttes sundis teda oma seisukohti avaldama kolleeg Royal Societyst Edmond Halley, üks nooremaid ja andekamaid "virtuoose" – just seda tegid inimesed, kes olid. Sel ajal nimetati "teadustes kogenud". Tema survel hakkas Newton kirjutama oma kuulsat "Loodusfilosoofia matemaatilisi põhimõtteid". Esiteks saatis ta Halleyle suhteliselt väikese traktaadi “Liikumisest”. Seega, kui Halley poleks Newtonit oma järeldusi esitama pannud, poleks maailm seda seadust kuulnud mitte 20 aastat hiljem, vaid palju hiljem või kuulnud seda mõnelt teiselt teadlaselt. .

Newton sai oma eluajal ülemaailmse kuulsuse; ta mõistis, et kõik, mida ta loob, ei olnud mõistuse lõplik võit loodusjõudude üle, sest maailma tundmine on lõputu. Newton suri 20. märtsil 1727 84-aastasena. Vahetult enne oma surma ütles Newton: "Ma ei tea, milline ma maailmale tunduda võin, kuid mulle tundub, et ma olen ainult kaldal mängiv poiss, kes lõbustab end sellega, et leiab aeg-ajalt mõne tavalisest värvilisema kivikese. või ilus kest, samal ajal kui tõeookean laiub minu ees uurimata. ,,.

Kehade ujuvuse seadus.

Teine näide juhuslikust avastusest on avastus Archimedese seadus . Tuntud “Eureka!” kuulub tema avastusse. Aga sellest pikemalt hiljem. Alustuseks peatume pikemalt sellel, kes on Archimedes ja miks ta on kuulus.

Archimedes oli Vana-Kreeka matemaatik, füüsik ja insener Sürakuusast. Ta tegi geomeetrias palju avastusi. Ta pani aluse mehaanikale ja hüdrostaatikale ning oli mitmete oluliste leiutiste autor. Juba Archimedese eluajal loodi tema nime ümber legende, mille põhjuseks oli tema

hämmastavaid leiutisi, millel oli nende kaasaegsetele vapustav mõju.

Piisab, kui heita pilk Archimedese “oskusteabe”, et mõista, kui kaugel see mees oma ajast ees oli ja milliseks oleks saanud meie maailm, kui kõrgtehnoloogia oleks antiikajal kasutusele võetud sama kiiresti kui praegu. Archimedes on spetsialiseerunud matemaatikale ja geomeetriale – kahele kõige olulisemale tehnoloogia arengu aluseks olevale teadusele. Tema uurimistöö revolutsioonilisusest annab tunnistust tõsiasi, et ajaloolased peavad Archimedest inimkonna kolme suurima matemaatiku hulka. (Teised kaks on Newton ja Gauss)

Kui meilt küsitakse, milline Archimedese avastus on kõige olulisem, hakkame sorteerima - näiteks tema kuulsat: "Andke mulle tugipunkt ja ma pööran Maa ümber." Või Rooma laevastiku põletamine peeglitega. Või pi definitsioon. Või integraalarvutuse põhitõed. Või kruvi. Kuid meil ei ole ikkagi täielik õigus. Kõik Archimedese avastused ja leiutised on inimkonna jaoks äärmiselt olulised. Sest need andsid võimsa tõuke matemaatika ja füüsika, eriti mitmete mehaanikaharude arengule. Kuid siin on veel midagi huvitavat, mida tähele panna. Archimedes ise pidas oma kõrgeimaks saavutuseks silindri, kera ja koonuse ruumalade suhestumise määramist. Miks? Ta selgitas lihtsalt. Sest need on ideaalsed figuurid. Ja meie jaoks on oluline teada ideaalfiguuride ja nende omaduste vahelisi seoseid, et neis sisalduvad põhimõtted saaks tuua meie ideaalkaugele maailma.
"Eureka!" Kes meist poleks seda kuulsat hüüatust kuulnud? “Eureka!”, see tähendab leitud, hüüatas Archimedes, kui ta mõtles välja, kuidas välja selgitada kuningakrooni kulla ehtsus. Ja see seadus avastati taas juhuslikult:
Tuntud on lugu sellest, kuidas Archimedes suutis kindlaks teha, kas kuningas Hiero kroon oli puhtast kullast või segas juveliir sellesse märkimisväärse koguse hõbedat. Kulla erikaal oli teada, kuid raskuseks oli krooni mahu täpne määramine: oli ju sellel ebakorrapärane kuju.

Archimedes mõtiskles selle probleemi üle kogu aeg. Ühel päeval käis ta vannis ja siis tuli tal pähe geniaalne idee: kastes krooni vette, saate määrata selle ruumala, mõõtes sellega väljatõrjutud vee mahtu. Legendi järgi hüppas Archimedes alasti tänavale, hüüdes "Eureka!", st "Leidsin!" Ja tõepoolest, sel hetkel avastati hüdrostaatika põhiseadus.

Aga kuidas ta määras krooni kvaliteedi? Selleks valmistas Archimedes kaks valuplokki: ühe kullast, teise hõbedast, millest igaüks oli krooniga sama kaaluga. Seejärel pani ta need ükshaaval veega anumasse ja märkis, kui palju selle tase oli tõusnud. Pärast krooni anumasse langetamist tuvastas Archimedes, et selle maht ületas valuploki mahu. Nii sai meistri ebaausus tõestust.

Nüüd kõlab Archimedese seadus järgmiselt:

Vedelikku (või gaasi) sukeldatud kehale mõjub ujuvusjõud, mis on võrdne selle keha poolt väljatõrjutud vedeliku (või gaasi) massiga. Seda jõudu nimetatakse Archimedese jõuks.
Kuid mis oli selle õnnetuse põhjus: Archimedes ise, kroon, mille kulla kaal tuli kindlaks teha, või vannituba, milles Archimedes viibis? Kuigi see võib olla kõik koos. Kas on võimalik, et Archimedese viis tema avastuseni vaid juhus? Või on sellega seotud teadlase ettevalmistus, et sellele küsimusele igal ajal lahendus leida? Võime pöörduda Pascali väljendi poole, et juhuslikke avastusi teevad ainult ettevalmistatud inimesed. Seega, kui ta oleks lihtsalt vannis käinud, ilma kuninga kroonile mõtlemata, oleks ta vaevalt pööranud tähelepanu sellele, et tema keharaskus tõrjus vannist vett välja. Kuid tema oli Archimedes, kes seda märkas. Tõenäoliselt oli tema see, kes sai korralduse avastada hüdrostaatika põhiseadus. Kui järele mõelda, võib järeldada, et mingi kohustuslike sündmuste ahel viib seaduste juhusliku avastamiseni. Selgub, et need samad juhuslikud avastused polegi nii juhuslikud. Seaduse kogemata avastamiseks pidi Archimedes vanni minema. Ja enne, kui ta sellega nõustus, oleksid tema mõtted pidanud olema hõivatud kulla kaalu probleemiga. Ja samas peab üks olema teisele kohustuslik. Aga ei saa öelda, et ta poleks suutnud probleemi lahendada, kui poleks vannis käinud. Aga kui poleks olnud vaja arvutada kroonis oleva kulla massi, poleks Archimedes seda seadust avastama tormanud. Ta läheks lihtsalt vanni.
See on meie nii-öelda juhusliku avastuse keeruline mehhanism. Selle õnnetuseni viisid paljud põhjused. Ja lõpuks, selle seaduse avastamiseks ideaalsetes tingimustes (keha kastmisel on lihtne märgata, kuidas vesi tõuseb, me kõik nägime seda protsessi) valmis inimene, meie näites Archimedes, sai selle mõtte lihtsalt õigel ajal aru.

Paljud aga kahtlevad, et seaduse avastamine just nii oli. Sellel on ümberlükkamine. See kõlab nii: tegelikkuses ei ütle Archimedese poolt väljatõrjutud vesi midagi kuulsa üleslükkejõu kohta, kuna müüdis kirjeldatud meetod võimaldab mõõta ainult mahtu. Seda müüti levitas Vitruvius ja keegi teine ​​seda lugu ei teatanud.

Olgu kuidas on, me teame, et oli Archimedes, oli Archimedese vann ja seal oli kuninga kroon. Kahjuks ei saa keegi teha üheseid järeldusi, seetõttu nimetame Archimedese juhuslikku avastamist legendiks. Kas see vastab tõele või mitte, otsustab igaüks ise.

Teadlane, silmapaistev õpetaja ja luuletaja Mark Lvovsky kirjutas koos teadlasega kuulsale teadusjuhtumile pühendatud luuletuse.

Archimedese seadus

Archimedes avastas seaduse

Kui ta end vannis pesi,

Vesi valati põrandale,

Ta arvas seda siis.

Jõud mõjub kehale

Nii tahtis loodus,

Pall lendab nagu lennuk

Mis ei vaju, see ujub!

Ja vees muutub koorem kergemaks,

Ja ta lõpetab uppumise,

Ookeanid mööda Maad,

Laevad vallutavad!

Kõik Rooma ajaloolased kirjeldavad väga üksikasjalikult Sürakuusa linna kaitsmist Teise Puunia sõja ajal. Nad ütlevad, et Archimedes juhtis seda ja inspireeris sürakuslasi. Ja teda nähti kõigil seintel. Nad räägivad tema hämmastavatest masinatest, mille abil kreeklased roomlasi võitsid, ja pikka aega ei julgenud nad linna rünnata. Järgmine salm kirjeldab adekvaatselt Archimedese surma hetke selle Puunia sõja ajal:

K. Ankundinov. Archimedese surm.

Ta oli mõtlik ja rahulik,

Mind paelub ringi müsteerium...

Tema kohal on võhiklik sõdalane

Ta õõtsutas röövlimõõka.

Mõtleja ammutas inspiratsiooni,

Ainult raske koorem pigistas mu südant.

“Kas mu looming läheb põlema?

Sürakuusa varemete vahel?

Ja Archimedes mõtles: "Kas ma upun?

Kas ma naeran vaenlase üle?"

Kindla käega võttis ta kompassi -

Viinud läbi viimase kaare.

Tolm keerles juba üle tee,

See on tee orjuse, ahelate ikke juurde.

"Tappa mind, aga ära puuduta mind,

Oo barbar, need joonised!

Sajandid on möödunud nöörides.

Teaduslikku saavutust ei ole unustatud.

Keegi ei tea, kes on mõrvar.

Aga kõik teavad, kes tapeti!

Ei, mitte alati naljakas ja kitsas

Tark, maa asjade suhtes kurt:

Juba Siracusa teedel

Seal olid Rooma laevad.

Lokkis matemaatiku kohal

Sõdur tõstis lühikese noa,

Ja ta on liivavallil

Sisestasin ringi joonisele.

Oh, kui surm oleks tormiline külaline -

Mul oli ka õnne kohtuda

Nagu Archimedese kepiga joonistamine

Surmahetkel – number!

Loomade elekter.

Järgmine avastus on elektri avastamine elusorganismide sees. Meie tabelis on tegemist ootamatut tüüpi avastusega, kuid ka protsess ise polnud planeeritud ja kõik toimus meile tuttava “juhuse” järgi.
Elektrofüsioloogia avastus kuulub teadlasele Luigi Galvanile.
L. Galvani oli Itaalia arst, anatoom, füsioloog ja füüsik. Ta on üks elektrofüsioloogia ja elektriteaduse rajajaid, eksperimentaalse elektrofüsioloogia rajajaid.

Nii juhtus see, mida me nimetame juhuslikuks avastuseks...

1780. aasta lõpus uuris Bologna anatoomiaprofessor Luigi Galvani oma laboris lahatud konnade närvisüsteemi, mis alles eile oli lähedal asuvas tiigis krooksutanud.

Juhtus täiesti juhuslikult, et ruumis, kus Galvani 1780. aasta novembris preparaatide abil konnade närvisüsteemi uuris, töötas ka tema füüsikust sõber, kes tegi elektrikatseid. Galvani asetas hajameelselt ühe lahtilõigatud konnast elektrimasina lauale.

Sel ajal astus tuppa Galvani naine. Tema silme ette ilmus kohutav pilt: kui elektrimasinas tekkisid sädemed, tõmblesid surnud konna jalad, puudutades raudobjekti (skalpelli). Galvani naine juhtis sellele oma mehele õudusega tähelepanu.

Jälgime Galvanit tema kuulsates katsetes: „Ma lõikasin konna tükkideks ja asetasin selle ilma igasuguse kavatsuseta lauale, kus mõnel kaugusel seisis elektrimasin. Juhuslikult puudutas üks mu abilistest skalpelli otsaga konna närvi ja samal hetkel värisesid konna lihased nagu krampides.

Teine assistent, kes mind tavaliselt elektrikatsetes aitas, märkas, et see nähtus tekkis alles siis, kui masina juhist tõmmati säde.

Uuest nähtusest rabatuna pöörasin oma tähelepanu kohe sellele, kuigi sel hetkel plaanisin midagi hoopis teistsugust ja olin täiesti oma mõtetesse süvenenud. Mind täitis uskumatu janu ja innukus seda uurida ja valgustada, mis selle all peidus on.

Galvani otsustas, et kõik on seotud elektrisädemetega. Tugevama efekti saamiseks riputas ta äikese ajal mitu ettevalmistatud konnajalga vasktraatide külge rauast aiavõrele. Välk – hiiglaslikud elektrilahendused – ei mõjutanud aga kuidagi ettevalmistatud konnade käitumist. Mida välk ei suutnud, tegi tuul. Kui tuul puhus, kõikusid konnad oma juhtmetel ja puudutasid mõnikord raudkange. Niipea kui see juhtus, tõmblesid käpad. Galvani aga omistas nähtuse välgu elektrilahendustele.

1786. aastal teatas L. Galvani, et on avastanud “loomse” elektri. Leydeni purk oli juba teada – esimene kondensaator (1745). A. Volta leiutas mainitud elektrofoormasina (1775), B. Franklin selgitas välgu elektrilist olemust. Õhus oli bioloogilise elektri idee. L. Galvani sõnum võeti vastu mõõdutundetu entusiasmiga, mida ta ka igati jagas. 1791. aastal ilmus tema peateos "Traktaat lihaste kokkutõmbumise elektrijõududest".

Siin on veel üks lugu sellest, kuidas ta märkas bioloogilist elektrit. Kuid see erineb loomulikult eelmisest. See lugu on omamoodi kurioosum.

Bologna ülikooli anatoomiaprofessori Luigi Galvani naine, kellel oli külm, nagu kõik patsiendid, nõudis hoolt ja tähelepanu. Arstid kirjutasid talle välja "tugevdava puljongi", mis sisaldas samu konnakoibasid. Ja nii märkas Galvani konnade puljongiks ettevalmistamise käigus, kuidas jalad elektrimasinaga kokku puutudes liikusid. Nii avastas ta kuulsa "elava elektri" - elektrivoolu.
Olgu kuidas on, Galvani jätkas oma õpingutes veidi teistsugust

eesmärgid. Ta uuris konnade ehitust ja avastas elektrofüsioloogia. Või, mis veelgi huvitavam, tahtis ta oma naisele puljongit valmistada, tema heaks midagi kasulikku teha, kuid tegi avastuse, mis oli kasulik kogu inimkonnale. Ja miks? Mõlemal juhul puudutasid konnajalad kogemata elektrimasinat või mõnda muud elektrilist eset. Kuid kas kõik läks nii juhuslikult ja ootamatult või oli see jällegi sündmuste kohustuslik seos?...

Browni liikumine.

Meie tabelist näeme, et Browni liikumine on füüsikas hiline avastus. Kuid me peatume sellel avastusel, kuna see tehti ka mingil määral juhuslikult.

Mis on Browni liikumine?
Browni liikumine on molekulide kaootilise liikumise tagajärg. Browni liikumise põhjuseks on keskkonna molekulide termiline liikumine ja nende kokkupõrge Browni osakesega.

Selle nähtuse avastas R. Brown (avastus sai nime tema järgi) 1827. aastal, kui ta tegeles taimede õietolmu uurimisega. Šoti botaanik Robert Brown sai oma eluajal parima taimeeksperdina tiitli "Botaanikute prints". Ta tegi palju imelisi avastusi. 1805. aastal tõi ta pärast neli aastat kestnud ekspeditsiooni Austraaliasse Inglismaale umbes 4000 teadlastele tundmatu Austraalia taimeliiki ja pühendas palju aastaid nende uurimisele. Kirjeldatud Indoneesiast ja Kesk-Aafrikast toodud taimi. Ta õppis taimefüsioloogiat ja kirjeldas esimest korda üksikasjalikult taimeraku tuuma. Peterburi Teaduste Akadeemia tegi ta auliikmeks. Kuid teadlase nimi on nüüd laialt tuntud mitte nende tööde tõttu.

Nii juhtus Brown märkama molekulidele omast liikumist. Selgub, et püüdes ühe asja kallal töötada, märkas Brown midagi veidi erinevat:

1827. aastal viis Brown läbi taimede õietolmu uuringuid. Teda huvitas eriti see, kuidas õietolm väetamisprotsessis osaleb. Kord vaatas ta mikroskoobi all Põhja-Ameerika taime Clarkia pulchella õietolmurakkudest eraldatud piklikke tsütoplasma terakesi, mis olid vees suspendeeritud. Ja nii nägi Brown ootamatult, et väikseimad tahked terad, mida oli vaevu veetilgas näha, värisesid pidevalt ja liikusid pidevalt ühest kohast teise. Ta leidis, et tema sõnul ei ole need liikumised "seotud ei vedeliku voolu ega selle järkjärgulise aurustumisega, vaid on omased osakestele endile". Algul arvas Brown isegi, et mikroskoobi väljale langesid tegelikult elusolendid, seda enam, et õietolm on taimede meessoost sugurakud, kuid surnud taimede osakesed käitusid samamoodi, isegi sada aastat varem herbaariumites kuivatatud osakesed.

Seejärel mõtles Brown, kas need on "elusolendite elementaarsed molekulid", millest rääkis kuulus prantsuse loodusteadlane Georges Buffon (1707–1788), 36-köitelise loodusloo autor. See oletus langes ära, kui Brown hakkas uurima näiliselt elutuid objekte; väga väikesed söe-, tahma- ja tolmuosakesed Londoni õhust, peeneks jahvatatud anorgaanilised ained: klaas, palju erinevaid mineraale.

Browni tähelepanekut kinnitasid ka teised teadlased.

Pealegi peab ütlema, et Brownil polnud uusimaid mikroskoope. Oma artiklis rõhutab ta konkreetselt, et tal olid tavalised kaksikkumerad läätsed, mida ta kasutas mitu aastat. Ja jätkab: "Kogu uuringu vältel kasutasin ma samu objektiive, millega tööd alustasin, et anda oma väidetele rohkem usaldusväärsust ja muuta need tavaliste vaatluste jaoks võimalikult kättesaadavaks."
Browni liikumist peetakse väga hiliseks avastuseks. Selle valmistamisel kasutati suurendusklaasi, kuigi mikroskoobi leiutamisest (1608) on möödunud 200 aastat.

Nagu teaduses sageli juhtub, avastasid ajaloolased aastaid hiljem, et juba 1670. aastal täheldas mikroskoobi leiutaja hollandlane Antonie Leeuwenhoek ilmselt sarnast nähtust, kuid mikroskoopide haruldus ja ebatäiuslikkus, tolleaegse molekulaarteaduse embrüonaalne seisund. ei äratanud Leeuwenhoeki tähelepanekule tähelepanu, seetõttu omistatakse avastus õigustatult Brownile, kes oli esimene, kes seda üksikasjalikult uuris ja kirjeldas.

Radioaktiivsus.

Antoine Henri Becquerel sündis 15. detsembril 1852, suri 25. augustil 1908. aastal. Ta oli prantsuse füüsik, Nobeli füüsikaauhinna laureaat ja üks radioaktiivsuse avastajaid.

Radioaktiivsuse nähtus oli järjekordne juhuslik avastus. 1896. aastal mähkis prantsuse füüsik A. Becquerel uraanisoolade uurimisel fluorestseeruva materjali koos fotoplaatidega läbipaistmatusse materjali.

Ta avastas, et fotoplaadid olid täielikult paljastatud. Teadlane jätkas uurimistööd ja avastas, et kõik uraaniühendid kiirgavad kiirgust. Becquereli töö jätkus raadiumi avastamisega 1898. aastal Pierre ja Marie Curie poolt. Raadiumi aatommass ei erine nii palju uraani massist, kuid selle radioaktiivsus on miljon korda suurem. Kiirgusnähtust nimetati radioaktiivsuseks. 1903. aastal pälvis Becquerel koos Curie'dega Nobeli füüsikaauhinna "tunnustamiseks silmapaistvate teenuste eest, mida väljendati spontaanse radioaktiivsuse avastamisel". See oli aatomiajastu algus.

Teine oluline avastus füüsikas, mis kuulub ettenägematute kategooriate alla, on röntgenikiirte avastamine. Nüüd, pärast aastaid kestnud avastust, on röntgenikiirgus inimkonna jaoks väga oluline.
Esimene ja kõige tuntum röntgenikiirguse kasutusvaldkond on meditsiin. Röntgenpiltidest on saanud traumatoloogide, hambaarstide ja muude valdkondade eriarstide tavaline tööriist.

Teine tööstusharu, kus röntgeniseadmeid kasutatakse laialdaselt, on turvalisus. Niisiis on lennujaamades, tolli- ja muudes kontrollpunktides röntgenikiirguse kasutamise põhimõte peaaegu sama, mis tänapäeva meditsiinis. Talasid kasutatakse keelatud esemete tuvastamiseks pagasis ja muus lastis. Viimastel aastatel on ilmunud väikesed autonoomsed seadmed, mis võimaldavad tuvastada kahtlasi objekte rahvarohketes kohtades.
Räägime röntgenikiirte avastamise ajaloost.

Röntgenikiirgus avastati 1895. aastal. Nende valmistamise meetod paljastab eriti selgelt nende elektromagnetilisuse. Saksa füüsik Roentgen (1845-1923) avastas seda tüüpi kiirguse juhuslikult katoodkiiri uurides.

Röntgeni tähelepanek oli järgmine. Ta töötas pimedas ruumis, püüdes aru saada, kas äsja avastatud katoodkiired (neid kasutatakse tänapäevalgi - televiisorites, luminofoorlampides jne) võivad läbida vaakumtoru või mitte. Juhuslikult märkas ta, et mitme jala kaugusel asuvale keemiliselt puhastatud ekraanile ilmus udune rohekas pilv. Tundus, nagu oleks peeglist peegeldunud nõrk sähvatus telemähist. Ta viis uurimistööd läbi seitse nädalat, praktiliselt laborist lahkumata. Selgus, et kuma põhjustasid katoodkiiretorust lähtuvad otsesed kiired, et kiirgus tekitas varju ja seda ei saanud magnet kõrvale juhtida – ja palju muud. Ühtlasi selgus, et inimese luud heidavad tihedamat varju kui ümbritsev pehme kude, mida fluoroskoopias kasutatakse siiani. Ja esimene röntgenipilt ilmus 1895. aastal - see oli foto Madame Roentgeni käest selgelt nähtava kuldsõrmusega. Nii et esimest korda nägid naised läbi mehed, mitte vastupidi.

Need on kasulikud juhuslikud avastused, mille universum on inimkonnale andnud!

Ja see on vaid väike osa kasulikest juhuslikest avastustest ja leiutistest. Kui palju neid korraga oli, on võimatu öelda. Ja kui palju veel saab... Aga õppida igapäevaelus toimunud avastustest oleks ka

Terve.

Ettenägematud avastused meie igapäevaelus.

Šokolaadiküpsised.
Üks populaarsemaid küpsiseid Ameerika Ühendriikides on šokolaadiküpsised. See leiutati 1930. aastatel, kui väikehotelliomanik Ruth Wakefield otsustas küpsetada võiküpsiseid. Naine lõhkus šokolaaditahvli ja segas šokolaaditükid taignasse, lootes, et šokolaad sulab ja annab tainale pruuni värvi ja šokolaadimaitse. Wakefieldi aga vedas pettumus füüsikaseaduste mittetundmisest ja ta võttis ahjust välja šokolaaditükkidega küpsised.

Kleepmärkmed märkmete jaoks.
Kleeppaberid ilmusid ebaõnnestunud katse tulemusena liimi vastupidavuse suurendamiseks. 1968. aastal püüdis 3M uurimislabori töötaja kleeplindi kvaliteeti parandada. Ta sai tiheda liimi, mis ei imendunud liimitavatesse pindadesse ja oli kleeplindi tootmiseks täiesti kasutu. Teadlane ei teadnud, kuidas uut tüüpi liimi kasutada. Neli aastat hiljem pahandas üks tema kolleeg, kes laulis vabal ajal kirikukooris, et lauluraamatu järjehoidjad aina välja kukkusid. Siis meenus talle liim, millega saab paberist järjehoidjaid kinnitada ilma raamatu lehti kahjustamata. Post-it Notes ilmus esmakordselt 1980. aastal.

Coca Cola.
1886 Apteeker John Pemberton otsib viisi, kuidas valmistada koolapähklit ja kokataime kasutades toonilist jooki. Segu maitses väga meeldivalt. Ta viis selle siirupi apteeki, kus seda müüdi. Ja Coca-Cola ise ilmus juhuslikult. Apteegi müüja ajas kraanid segamini tavalise vee ja gaseeritud veega ning valas teise. Nii sündis Coca-Cola. Tõsi, alguses polnud see kuigi populaarne. Pembertoni kulud ületasid tema sissetulekuid. Nüüd aga juuakse seda enam kui kahesajas riigis üle maailma.

Prügikott.
1950. aastal lõi leiutaja Harry Vasilyuk sellise koti. Siin on, kuidas see oli. Linnavalitsus pöördus tema poole ülesandega: mõelda välja viis, kuidas prügi prügimasinasse laadimise käigus prügi välja ei kukuks. Tal tekkis idee luua spetsiaalne tolmuimeja. Aga keegi ütles: mul on prügikotti vaja. Ja äkki mõistis ta, et ta peab tegema ühekordsed prügi jaoks.

kotid ja raha säästmiseks tehke need polüetüleenist. Ja 10 aastat hiljem ilmusid müügile kotid üksikisikutele.

Supermarketi käru.
Nagu ka teised selle postituse avastused, avastati see juhuslikult 1936. aastal. Käru leiutaja, kaupmees Sylvan Goldman hakkas märkama, et kliendid ostsid harva suuri kaupu, põhjendades seda sellega, et neid on raske kassasse tassida. Kuid ühel päeval nägi ta poes, kuidas kliendi poeg veeres kirjutusmasinal nööripidi toidukotti. Ja siis ta valgustati. Esialgu kinnitas ta korvide külge lihtsalt väikesed rattad. Kuid siis meelitas ta moodsat käru looma grupi disainereid. 11 aasta pärast algas selliste kärude masstootmine. Ja muide, tänu sellele uuendusele ilmus uut tüüpi kauplus, mida nimetatakse supermarketiks.

Rosina kuklid.
Venemaal loodi delikatess ka kogemata. See juhtus kuninglikus köögis. Kokk valmistas kukleid, sõtkus tainast ja puudutas kogemata rosinate vanni, mis taignasse kukkus. Ta oli väga hirmul; ta ei saanud rosinaid välja. Kuid hirm ei õigustanud ennast. Keisrile meeldisid väga rosinakuklid, mille eest kokkasid premeeriti.
Siinkohal tasub mainida ka Moskva asjatundliku ajakirjaniku ja kirjaniku Vladimir Giljarovski kirjeldatud legendi, et rosinakukli mõtles välja kuulus pagar Ivan Filippov. Kindralkuberner Arseni Zakrevski, kes kunagi ostis värske turska, avastas sellest ootamatult prussaka. Vaibale kutsutud Filippov haaras putuka ja sõi selle, teatades, et kindral eksis - see oli tipphetk. Naastes pagariärisse, käskis Filippov kiiremas korras rosinakuklite küpsetamisega alustada, et end kubernerile õigustada.

Kunstlikud magusained

Kolm levinumat suhkruasendajat avastati ainult seetõttu, et teadlased unustasid käsi pesta. Tsüklamaat (1937) ja aspartaam ​​(1965) olid meditsiiniliste uuringute kõrvalsaadused ning sahhariin (1879) avastati juhuslikult kivisöetõrva derivaatide uurimisel.

Coca Cola

1886. aastal püüdis arst ja apteeker John Pemberton valmistada segu, mis põhineb Lõuna-Ameerika kokataime lehtede ekstraktil ja Aafrika koolapähklitel, millel on toonilised omadused. Pemberton proovis valmis

segu ja sain aru, et see maitseb hästi. Pemberton uskus, et see siirup võib aidata inimesi, kes kannatavad väsimuse, stressi ja hambavalu käes. Apteeker viis siirupi Atlanta linna suurimasse apteeki. Esimesed siirupipartiid müüdi samal päeval, hinnaga viis senti klaasi kohta. Coca-Cola jook tekkis aga hooletuse tagajärjel. Juhuslikult ajas müüja siirupit lahjendades kraanid segamini ja valas tavalise vee asemel mullivett. Saadud segust sai Coca-Cola. Esialgu ei olnud see jook eriti edukas. Esimesel soodatootmisaastal kulutas Pemberton uue joogi reklaamimisele 79,96 dollarit, kuid suutis müüa vaid 50 dollari väärtuses Coca-Colat. Tänapäeval toodetakse ja juuakse Coca-Colat 200 riigis üle maailma.

13.Teflon

Kuidas tekkis mikrolaineahju leiutis?

Percy LeBaron Spencer on teadlane, leiutaja, kes leiutas esimese mikrolaineahju. Ta sündis 9. juulil 1984 USA-s Maine'i osariigis Howlandis.

Kuidas leiutati mikrolaineahi.

Spencer leiutas mikrolaineahjus küpsetamise seadme täiesti juhuslikult. Raytheoni laboris 1946. aastal, kui ta seal lähedal seisis

magnetron, tundis ta järsku kipitust ja seda, et taskus olev komm sulab. Ta ei olnud esimene, kes seda efekti märkas, kuid teised kartsid katseid läbi viia, samas kui Spencer oli uudishimulik ja huvitatud selliste uuringute läbiviimisest.

Ta asetas maisi magnetroni kõrvale ja teatud aja pärast hakkas see pragunema. Seda efekti jälgides valmistas ta toidu soojendamiseks magnetroniga metallkarbi. Nii leiutas Percy Laberon Spencer mikrolaineahju.

Pärast oma tulemuste kohta raporti kirjutamist patenteeris Raytheon selle avastuse 1946. aastal ja hakkas müüma mikrolaineahjusid tööstuslikuks otstarbeks.

1967. aastal alustas Raytheon Amana RadarRange kodumikrolaineahjude müüki. Spencer ei saanud oma leiutise eest autoritasu, kuid talle maksti Raytheonilt ühekordne kahe dollari suurune hüvitis – sümboolne makse, mille ettevõte tegi kõigile ettevõtte leiutajatele.

Bibliograafia.

Http://shkolyaram.narod.ru/interesno3.html

Rakendus.