«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание




Скачать 22,38 Kb.
Название«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание
страница1/7
Дата03.02.2016
Размер22,38 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7
Для детей и преподавателей


«ФИЗИКА –

Альманах

НАШ ЛУЧШИЙ ДРУГ»


Выпуск № 1

от 14 января 2013 года

Содержание

Рубрика «Открытие Физики и не только»……………………… стр. 2

Рубрика «Выдающаяся личность»………………………………. стр. 11

Рубрика «Физика сегодня»…………………………………………. стр. 26

Рубрика «Физическая переменка»………………………………. стр. 27

Рубрика « Мы славим тебя, Физика»…………………………… стр. 32


Рубрика: «Открытие физики и не только»

Физика (греч. ta physika, от physis -- природа), наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д. К основным разделам теоретической физики относятся: механика, электродинамика, оптика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля.

Физика начала развиваться еще до н. э. (Демокрит, Архимед и др.); в 17 в. создается классическая механика (И. Ньютон); к концу XIX(19) века было в основном завершено формирование классической физики. В начале XX(20) века в физике происходит революция, она становится квантовой (М. Планк, Э. Резерфорд, Н. Бор). В 20-е гг. была разработана квантовая механика -- последовательная теория движения микрочастиц (Л. де Бройль, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, В. Паули, П. Дирак). Одновременно (в начале XX(20) века) появилось новое учение о пространстве и времени -- теория относительности (А. Эйнштейн), физика делается релятивистской. Во 2-й половине 20 века происходит дальнейшее существенное преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц (Э. Ферми, Р. Фейнман, М. Гелл-Ман и др.), конденсированных сред (Д. Бардин, Л. Д. Ландау, Н. Н. Боголюбов и др.).

Физика стала источником новых идей, преобразовавших современную технику: ядерная энергетика (И. В. Курчатов), квантовая электроника (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс ), микроэлектроника, радиолокация и др. возникли и развились в результате достижений физики.

 Предмет и структура физики

Греческое слово физика (от цэуйт -- природа) означает науку о природе. В эпоху ранней греческой культуры наука была еще нерасчленённой и охватывала всё, что было известно о земных и небесных явлениях. В Англии до настоящего времени за Ф. сохранилось наименование «натуральной философии». По мере накопления фактич. материала и его научного обобщения, по мере дифференциации научных знаний и методов исследования из натурфилософии, как общего учения о природе, выделились астрономия, физика, химия, биология, геология, технические науки.

Границы, отделяющие Ф. от других дисциплин, никогда не были чёткими. Круг явлений, изучавшихся Ф., в разные периоды её истории изменялся. Напр., в 18 в. кристаллы изучались только минералогией; в XX(20) веке строение и физические свойства кристаллов являются предметом кристаллофизики. Поэтому попытки дать строгое определение Ф. как науки путём ограничения класса изучаемых ею объектов оказываются неудачными. У любого объекта имеются такие общие свойства (механические, электрические и т. д.), к-рые служат предметом изучения Физики. Вместе с тем было бы неправильно сохранить и старое определение Физики, как науки о природе. Ближе всего к истине определение современной Физики, как науки, изучающей общие свойства и законы движения вещества и поля. Это определение даёт возможность уяснить взаимоотношения Физики с другими естественными науками. Оно объясняет, почему Физика играет столь большую роль в современном естествознании.

Физика середины XX(20) века можно разделить: по изучаемым объектам -- на молекулярную Физику, атомную Физику, электронную Физику (включая учение об электромагнитном поле), ядерную Физику, физику элементарных частиц, учение о гравитационном поле; а по процессам и явлениям -- на механику и акустику, учение о теплоте, учение об электричестве и магнетизме, оптику, учение об атомных и ядерных процессах. Эти два способа подразделения Физики частично перекрываются, поскольку между объектами и процессами имеется определённое соответствие. Важно подчеркнуть, что между различными разделами Физики также нет резких граней. Например, оптика в широком смысле слова (как учение об электромагнитных волнах) может рассматриваться как часть электричества, Физика элементарных частиц обычно относят к ядерной Физике.

Наиболее общими теориями современной Физики являются: теория относительности, квантовая механика, статистическая Физика, общая теория колебаний и волн. По методам исследования различают экспериментальную Физику и теоретическую Физику. По целям исследования часто выделяют также прикладную Физику.

Широкая разветвлённость современной Физики, её тесная связь с другими отраслями естествознания и техникой обусловили появление многих пограничных дисциплин. В течение XIX(19) и XX(20) вв. в пограничных областях образовался ряд научных дисциплин: астрофизика, геофизика, биофизика, агрофизика, химическая Физика; развились физико-технические науки: тепло-физика, электрофизика, радиофизика, металлофизика, прикладная оптика, электроакустика и др.

Такой раздел Физики, как механика, в XIX(19) веке выделился в самостоятельную науку со своими специфическими методами и областями применения. Современная механика, охватывающая механику точки и системы точек, теорию упругости, гидродинамику и аэродинамику, составляет основу учения о механизмах, о прочности и устойчивости сооружений, основу авиации и гидротехники.

Основные этапы истории развития физики

Предыстория физики. Наблюдение физических явлений происходило еще в глубокой древности. В то время процесс накопления фактически знаний еще не был дифференцирован; физические, геометрические и астрономические представления развивались совместно.

Экономическая необходимость отделять земельные участки и измерять время привела к развитию измерений пространства и времени еще в древности -- в Египте, Китае, Вавилонии и Греции. Система-тич. накопление фактов и попытки их объяснения и обобщения, предшествовавшие созданию Ф. (в современном понимании слова), особенно интенсивно происходили в эпоху греко-римской культуры (VI(6) в. до н. э.—II(2) в. н. э.). В эту эпоху зародились первоначальные идеи об атомном строении вещества (Демокрит, Эпикур, Лукреций), была создана гео-центрическая система мира (Птолемей), появились зачатки гелиоцентрической системы (Аристарх Самосский), были установлены некоторые простые законы статики (правила рычага, центра тяжести), получены первые результаты прикладной оптики (изготовлены зеркала, открыт закон отражения света, обнаружено явление преломления), открыты простейшие начала гидростатики (закон Архимеда). Простейшие явления магнетизма и электричества были известны еще в глубокой древности.

Учение Аристотеля подвело итог знаниям предшествующего периода. Однако физика Аристотеля, основанная на принципе целесообразности природы, хотя и включала отдельные верные положения, вместе с тем отвергала передовые идеи предшественников, в т. ч. идеи гелиоцентрической астрономии и атомизма.

Канонизированное церковью учение Аристотеля превратилось в тормоз дальнейшего развития науки. После тысячелетнего застоя и бесплодия наука возродилась лишь в 15--16 вв. в борьбе против взглядов Аристотеля. В 1543 Н. Коперник напечатал сочинение «Об обращениях небесных сфер»; опубликование его было революционным актом, с к-рого «начинает свое летосчисление освобождение естествознания от теологии» (Энгельс Ф., Диалектика природы, 1955, стр. 5). Возрождение науки было обусловлено гл. обр. потребностями производства в мануфактурный период. Великие географические открытия, в частности открытие Америки, содействовали накоплению множества новых наблюдений и ниспровержению старых предрассудков. Развитие ремёсел, судоходства и артиллерии создало стимулы для научного исследования. Научная мысль сосредоточилась на задачах строительства, гидравлики и баллистики, усилился интерес к математике. Развитие техники создало возможности для эксперимента. Леонардо да Винчи поставил целую серию физич. вопросов и пытался разрешить их путём опыта. Ему принадлежит изречение: «опыт никогда не обманывает, обманчивы только наши суждения».

Первый период развития физики начинается с трудов Г. Галилея. Именно Галилей был творцом экспериментального метода в Ф. Тщательно продуманный эксперимент, отделение второстепенных факторов от главного в изучаемом явлении, стремление к установлению точных количественных соотношений между параметрами явления -- таков метод Галилея. С помощью этого метода Галилей заложил первоначальные основы динамики. Он сумел показать, что не скорость, а ускорение есть следствие внешнего воздействия на тело. В своём труде «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки...» (1638) Галилей убедительно обосновывает этот вывод, представляющий собой первую формулировку закона инерции, устраняет видимые противоречия. Он доказывает на опыте, что ускорение свободного падения тел не зависит от их плотности и массы. Рассматривая движение брошенного тела, Галилей находит закон сложения движений и по существу высказывает положение о независимости действия сил. В «Беседах» излагаются также сведения о прочности тел.

В трудах Галилея и Б. Паскаля (а ещё ранее -- голл. учёного С. Стевина) были заложены основы гидростатики. Галилею принадлежат важные открытия и в других областях Ф. Он впервые подтверждает на опыте явление поверхностного натяжения, изученное много позже. Галилей обогащает прикладную оптику своим телескопом, а его термометр привёл к количественному изучению тепловых явлений.

Таким образом, в 17 в. были созданы основы механики и начаты исследования в важнейших направлениях Ф.-- в учении об электричестве и магнетизме, о теплоте, физич. оптике и акустике.

В 18 в. продолжается дальнейшая разработка всех областей Ф. Ньютоновская механика становится разветвлённой системой знаний, охватывающей законы движения земных и небесных тел. Трудами Л. Эйлера, франц. учёного А. Клеро и др. создаётся небесная механика, доведённая до высокого совершенства П. Лапласом. Открытие нем. астрономом И. Галле в 1846 новой планеты -- Нептуна, явилось свидетельством мощи небесной механики.

Важным стимулом для развития механики послужили запросы мануфактурного, а затем машинного производства. Л. Эйлер закладывает основы динамики твёрдого тела. Ж. Д'Аламбер разрабатывает динамику несвободных систем. Д. Бернулли, Л. Эйлер и Ж. Лагранж создают основы гидродинамики идеальной жидкости. Ш. Кулон исследует законы трения и кручения. В «Аналитической механике» Лагранжа уравнения механики представлены в столь обобщённой форме, что она делает их применимыми и к немеханическим процессам, напр. электромагнитным (при соответствующем истолковании входящих в них функций). В своём развитом виде механика становится основой машинной техники того времени, в частности гидравлики.

В других разделах Ф. в 18 в. происходит дальнейшее накопление опытных данных, формулируются простейшие законы. Французский физик Ш. Дюфе открывает существование двух родов электричества. В. Франклин формулирует закон сохранения заряда. В середине 18 в. был создан первый электрический конденсатор (лейденская банка П. Мушенбрука в Голландии), давший возможность накапливать большие электрические заряды, что облегчило исследование закона их взаимодействия. Этот закон, являющийся основой электростатики, был открыт независимо друг от друга Г. Кавендишем и Дж. Пристли (Англия) и Ш. Кулоном (Франция). С помощью крутильных весов Кулон нашёл не только закон взаимодействия неподвижных зарядов, но и аналогичный закон для магнитных полюсов. Таким же прибором Кавендиш измерил гравитационную постоянную. И. Вильке (Германия) открыл электростатическую индукцию. Возникло учение об атмосферном электричестве. В. Франклин в 1752 и годом позднее М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман изучали грозовые разряды и доказали электрическую природу молнии. В оптике продолжалось совершенствование объектива телескопа (Л. Эйлер, англ. учёный Дж. Дол-лонд). Трудами П. Бугера (Франция) и И. Ламберта (Германия) начала создаваться фотометрия. Англ. учёные В. Гершель и У. Волластон открыли инфракрасные лучи, а нем. учёный И. Риттер -- ультрафиолетовые. Большое внимание стали уделять явлениям люминесценции. Стали разрабатываться методы термометрии, устанавливаться термо-метрической шкалы. Развитие химии и металлургии стимулировало разработку учения о теплоте. Дж. Блэк (Англия) установил различие между температурой и количеством тепла, открыв скрытую теплоту плавления льда. Было сформулировано понятие теплоёмкости, измерены теплоёмкости различных веществ, основана калориметрия. Ломоносов предсказал существование абсолютного нуля. Были начаты исследования теплопроводности и теплового излучения, изучение теплового расширения тел. В этот же период была создана и начала совершенствоваться паровая машина.

Теория относительности является одной из наиболее общих теорий современной Ф. Не менее важным и действенным обобщением физич. фактов и закономерностей явилась квантовая механика (см.), созданная в конце 1-й четверти XX(20) века в результате исследований взаимодействия излучения с частицами вещества и изучения состояний внутриатомных электронов.

Еще в конце XIX(19) века выяснилось, что закон распределения энергии теплового излучения по спектру, выведенный на основе классического закона о равном распределении энергии по степеням свободы, противоречит действительности. Согласно закону Рэлея -- Джинса, интенсивность излучения должна быть пропорциональна температуре и квадрату частоты излучения. Отсюда получался явно не соответствующий действительности вывод, что любое тело должно испускать достаточно интенсивный видимый свет при любой температуре. Немецкий учёный М. Планк в 1900 нашёл соответствующий опыту закон распределения энергии в спектре теплового излучения, сделав новое предположение, что атомы вещества при излучении теряют энергию только определёнными порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения; коэффициент пропорциональности (постоянная Планка) должен быть универсальной постоянной. Гипотеза Планка о квантовании энергии излучения явилась исходным пунктом квантовой теории. Вслед затем Эйнштейн (в 1905) сумел объяснить законы фотоэффекта, предположив, что поле излучения представляет собой газ особых частиц света -- фотонов. Фотонная теория света позволила правильно объяснить и другие явления взаимодействия излучения с частицами вещества. Таким образом, оказалось, что свет обладает двойственной природой -- корпускулярно-волновой. Квантование излучения, испускаемого или поглощаемого атомами вещества, привело к заключению, что энергия внутриатомных движений может также изменяться скачкообразно. Это следствие находилось в противоречии с теми моделями атома, к-рые создавались до 1913.Наиболее совершенной моделью атома к этому времени была ядерная модель Резерфорда, построенная на учёте известных тогда фактов прохождения быстрых а-частиц сквозь вещество. В этой модели электроны двигались вокруг атомного ядра по законам классической механики и непрерывно излучали свет по законам классической электродинамики, что находилось в противоречии с фактом квантования излучения. Первый шаг по пути разрешения этого противоречия сделал в 1913 датский учёный Н. Бор, к-рый в своей модели атома сохранил классической орбиты для электронов в стационарных состояниях атома, но сделал предположение о том, что дозволены не все мыслимые орбиты, а лишь дискретный ряд их. Поскольку с каждой орбитой связано определённое значение энергии и момента количества движения, то эти величины также оказались квантованными. При переходе с одной дозволенной орбиты на другую атом испускает или поглощает фотон. Дискретность энергии атома нашла прямое подтверждение в закономерностях атомных спектров и в явлениях столкновений атомов с электронами.

За последнее 20-летие число известных элементарных частиц возросло в несколько раз. Помимо электронов и позитронов, протонов и нейтронов (а также фотонов), открыто несколько видов мезонов. Доказано существование нейтральной частицы -- нейтрино. После 1953 сделаны новые открытия, имеющие принципиальное значение: обнаружены тяжёлые нестабильные частицы с массами, большими масс нуклонов,-- т. н. гипероны, к-рые рассматриваются как возбуждённые состояния нуклонов. В 1955 обнаружено существование антипротона.

Все эти открытия свидетельствуют о том, что любой вид элементарных частиц способен к превращениям, что элементарные частицы могут возникать («рождаться») и исчезать, превращаясь в частицы другого вида. Это доказывает наличие генетической связи между различными элементарными частицами, и ближайшая задача этой области Ф. состоит в разработке их взаимосвязи. Эти факты говорят также о том, что элементарные частицы отнюдь не элементарны, в абсолютном смысле слова, а обладают сложной структурой, к-рую еще предстоит раскрыть. Современная Физика подтвердила предсказание В. И. Ленина о неисчерпаемости электрона. Современная теория элементарных частиц трактует их как проявления различных полей -- электромагнитного, электронно-позитронного, мезонных и т. д. Основанием для такой трактовки является указанная выше способность частиц к превращениям, к возникновению и исчезновению с появлением частиц другого поля (или других полей). Замечательный результат этой теории -- вывод о том, что и при отсутствии частиц данного типа в данной области пространства сохраняется т. н. нулевое (наименьшее) поле вакуума данного типа, проявляющееся в ряде эффектов.

При непонимании этих основных положений научного материализма каждый новый этап, открывавший новые объекты и новые стороны в явлениях природы, воспринимался частью физиков как полное отрицание теории, построенной на обширном фактическом материале, как опровержение материальности мира. В действительности речь идёт всегда о новом развитии теории, об охвате новой стороны явлений. Непривычность новых свойств материи приводилась идеалистами как основание для отрицания самой материи, тогда как на самом деле происходит пополнение понятия материи более многообразным содержанием. Так, напр., установленный квантовой теорией двойственный корпускулярно-волновой характер микрочастиц истолковывался как довод в пользу «призрачности» материи, взаимосвязь массы и энергии -- как отрицание материи как носителя энергии. Непривычность новых представлений используется некоторыми философами-идеалистами для отрицания самой возможности познания сущности вещей и явлений. Этой превратной картине действительности, пользующейся влиянием и в соседних с Ф. областях--биологии и астрономии, противостоит научно обоснованная философия диалектического материализма.

Связь современной физики с техникой и другими естественными науками

Ф. выросла из потребностей техники и непрерывно использует её опыт; техника в большой степени определяет тематику физических исследований. Но также верно (в особенности для современной Ф.) и то, что техника вырастает из Физики, что в физических лабораториях создаются новые отрасли техники и новые методы решения технических задач. Достаточно вспомнить электрической машины, радиотехнику и прикладную электронику с постоянно прогрессирующими и изменяющимися средствами: искрой, вакуумными лампами, полупроводниковыми приборами. Напр., полупроводники находят всё более разнообразное применение в технике в виде выпрямителей переменного тока, фотосопротивлений и термисторов, в сигнализации, автоматике и телеуправлении, в виде детекторов, усилителей и генераторов радиоколебаний, люминесцентных источников света, катодов вакуумных приборов, а в последнее время в виде приборов для использования энергии тепла, света и радиоактивных излучений.

Бурный расцвет техники в XX(20) в. самым непосредственным образом связан с развитием Ф. Если в XIX(19) в. между физическим открытием и первым его техническим применением проходили десятки лет, то теперь этот срок сократился до нескольких лет. Техническая Физика с её многочисленными разделами -- это громадный участок современной науки. Взаимосвязь Ф. и техники -- основной путь развития той и другой. Никогда эта связь не носила такого всеобъемлющего характера, как в настоящее время. Научные физические институты всё полнее и успешнее сочетают в своей тематике физическую теорию, экспериментальное изучение и техническое применение новых фактов и обобщений. Сотни отраслевых лабораторий и институтов в промышленности разрабатывают физические и технологические вопросы по всему фронту современной техники.

Физические методы исследования получили решающее значение для всех естественных наук. Электронный микроскоп на два порядка превысил границы, поставленные оптическими методами исследования, и дал возможность наблюдать отдельные крупные молекулы. Рентгеновский анализ раскрыл атомное строение вещества и структуру кристаллов. Уточнённый спектральный анализ оказался действенным средством исследования в геологии и органической химии. Масс-спектрограф измеряет массы атомов и молекул с небывалой точностью. Радиотехнические и осциллографические методы позволяют наблюдать процессы, протекающие в миллионные и миллиардные доли секунды. Возможность наблюдения за перемещением химических элементов и даже отдельных атомов даёт метод радиоактивных изотопов, проникший уже во все области знания. Ядерные излучения видоизменяют течение биологических процессов и изменяют наследственные признаки.

Все эти приёмы далеко выходят за пределы не только непосредственного наблюдения, но и тех рамок, к-рые ставили измерительные приборы 19 в. Электронно-счётные машины настолько упростили математические расчёты, что строгому расчёту становятся доступны самые сложные явления, обусловленные сотнями различных факторов.

Значение современной Ф. для всего естествознания сильно возросло. Теория относительности и ядерная Ф. сделались основой астрофизики -- важнейшего раздела астрономии. В свою очередь, выводы астрофизики вносят новые черты в Ф. Квантовая теория легла в основу учения о химических реакциях, неорганической и органической химии. Идеи ядерной Ф. становятся неотъемлемой частью геологических концепций. Всё теснее взаимное влияние Ф. и биологии; биофизика в связи с этим вырастает в самостоятельную науку.


  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconПрограмма конференции 29 января
«Конкурентноспособные семена – стабильный урожай», которая состоится 30-31 января 2013 года
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconПрограмма семинара «Система документации в соответствии с gmp/gdp» 14-19 января 2013 года, г. Алматы Уважаемые коллеги!
Приглашаем Вас принять участие в семинаре «Система документации в соответствии с gmp/gdp», который состоится в Алматы 14-19 января...
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconО проведении профессионального смотра-конкурса на звание «Лучший врач года млпу города Смоленска»
Провести городской профессиональный смотр-конкурс на звание «Лучший врач года млпу города Смоленска»
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconМуниципальная статистика Информационно-аналитический материал о социально-экономической ситуации в Орловском, Пролетарском, Зимовниковском, Дубовском, Ремонтненском, Заветинском районах в январе – июне 2012 года
Дубовскому району в соответствии с договором №7/12 от 11 января 2012 года, по Ремонтненскому району в соответствии с договором №11/12...
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconМуниципальная статистика Информационно-аналитический материал о социально-экономической ситуации в Орловском, Пролетарском, Зимовниковском, Дубовском, Ремонтненском, Заветинском районах в январе – сентябре 2011 года
Дубовскому району в соответствии с договором №17/11 от 11 января 2011 года, по Ремонтненскому району в соответствии с договором №18/11...
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconМетодическая разработка конспекта занятия по теме: «Еда наш друг, еда наш враг»
Пояснительная записка: будущее общества зависит от конечного интеллектуального, социального и физического благосостояния детей, важным...
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconБез книг пуста человеческая жизнь. Книга не только наш друг, но и наш постоянный вечный спутник
Та Республики Беларусь 2012 год объявлен Годом книги. Такое решение принято в целях повышения роли книги и чтения в современном обществе,...
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconИтоги рассмотрения дел об административных правонарушениях ро фсфр россии в цфо «21» января 2013 года

«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconНаучныхрабо т издается с 2003 года Выпуск 33 Белгород 2013 удк 63(06)
Бюллетень предназначен для научных работников и специалистов сельскохозяйственного производства
«физика альманах наш лучший друг» Выпуск №1 от 14 января 2013 года Содержание iconТезисы по теме выступления (до 4 тыс знаков) принимаются до 14 января 2013 года на электронный адрес соведущего выбранного мероприятия. Секции и круглые столы XII международной конференции
Приглашаем вас принять участие в XII международной конференции «Средства массовой информации в современном мире. Молодые исследователи»,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница