История физики: хронология, ученые-физики и их открытия. Основные этапы развития физики

Наука возникла в глубокой древности как попытка осмыслить окружающие явления, взаимосвязь природы и человека. Сначала она не разделялась на отдельные направления, как сейчас, а объединялась в одну общую науку - философию. Астрономия выделилась в отдельную дисциплину раньше физики и является наряду с математикой и механикой одной из древнейших наук. Позже наука о природе так же выделилась в самостоятельную дисциплину. Древнегреческий учёный и философ Аристотель назвал физикой одно из своих сочинений.

Одна из главных задач физики - объяснить строение окружающего нас мира и происходящие в нём процессы, понять природу наблюдаемых явлений. Другая важная задача - выявить и познать законы, которым подчиняется окружающий мир. Познавая мир, люди используют законы природы. Вся современная техника основана на применении законов, открытых учёными.

С изобретением в 1780-х гг. парового двигателя началась промышленная революция. Первый паровой двигатель изобрёл английский учёный Томас Ньюкомен в 1712 г. Паровая машина пригодная для использования в прмышленности, впервые создана в 1766 г. русским изобретателем Иваном Ползуновым (1728-1766).Шотландец Джеймс Уатт усовершенствовал конструкцию. Созданный им в 1782 г. двухтактный паровой двигатель приводил в движение машины и механизмы на фабриках.

Сила пара приводила в движение насосы, поезда, пароходы, прядильные станки и множество других машин. Мощным толчком для развития техники послужило создание английским физиком «гениальным самоучкой» Майклом Фарадеем в 1821 г. первого электродвигателя. Создание в 1876г. немецким инженером Николаусом Отто четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания открыло эру автомобилестроения, сделало возможным существование и повсеместное использование автомобилей, тепловозов, судов и других технических объектов.

То, что раньше считалось фантастикой, сейчас становится реальной жизнью, которую мы уже не представляем без аудио- и видеотехники, персонального компьютера, сотового телефона и Интернета. Их возникновение обязано открытиям сделанным в различных областях физики.

Однако и развитие техники способствует прогрессу в науке. Создание электронного микроскопа позволило заглянуть внутрь вещества. Создание точных измерительных приборов сделало возможным более точный анализ результатов экспериментов. Огромный прорыв в области изучения космоса был связан именно с появлением новых современных приборов и технических устройств.

Таким образом, физика как наука играет огромную роль в развитии цивилизации. Она перевернула самые фундаментальные представления людей - представления о пространстве, времени, устройстве Вселенной, позволив человечеству совершить качественный скачок в своём развитии. Успехи физики позволили сделать ряд фундаментальных открытий в других естественных науках, в частности, в биологии. Развитие физики в наибольшей степени обеспечивало бурный прогресс медицины.

С успехами физики связаны и надежды учёных на обеспечение человечества неиссякаемыми альтернативными источниками энергии, использование которых позволит решить многие серьёзные экологические проблемы. Современная физика призвана обеспечить понимание самых глубинных основ мироздания, появления и развития нашей Вселенной, будущего человеческой цивилизации.

Во время своих экспериментов Галилео обнаружил, что тяжелые предметы падают быстрее легких из-за меньшего воздушного сопротивления: воздух мешает легкому объекту сильнее, чем тяжелому.

Решение Галилея проверить закон Аристотеля стало поворотным моментом в науке, оно ознаменовало начало проверки всех общепринятых законов опытным путем. Опыты Галилея с падающими телами привели к нашему начальному пониманию ускорения под действием гравитации.

Всемирное тяготение

Говорят, что однажды Ньютон сидел под яблоней в саду и отдыхал. Вдруг он увидел, как с ветки упало яблоко. Этот простой инцидент заставил его задуматься, почему яблоко упало вниз, в то время, как Луна все время оставалась в небе. Именно в этот момент в мозгу молодого Ньютона свершилось открытие: он понял, что на яблоко и Луну действует единая сила гравитации.

Ньютон представил себе, что на весь фруктовый сад действовала сила, которая притягивала к себе ветки и яблоки. Его более важно то, что он распространил эту силу до самой Луны. Ньютон понял, что сила притяжения есть везде, до него никто до этого не додумывался.

Согласно этому закону, гравитация влияет на все тела во Вселенной, включая яблоки, луны и планеты. Сила притяжения такого крупного тела, как Луна, может провоцировать такие явления, как приливы и отливы океанов на Земле.

Вода в той части океана, которая находится ближе к Луне, испытывает большее притяжение, поэтому Луна, можно сказать, перетягивает воду из одной части океана в другую. А так, как Земля вращается в противоположном направлении, эта задержанная Луной вода оказывается дальше привычных берегов.

Понимание Ньютоном того, что у каждого предмета есть собственная сила притяжения, стало великим научным открытием. Однако, его дело было еще не завершено.

Законы движения

Возьмем, например хоккей. Бьете клюшкой по шайбе, и она скользит по льду. Это первый закон: под действием силы предмет движется. Если бы не было трения о лед, то шайба скользила бы бесконечно долго. Когда вы бьете клюшкой по шайбе, то придаете ей ускорение.

Второй закон гласит: ускорение прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе тела.

А согласно третьему закону при ударе шайба действует на клюшку с такой же силой, как клюшка на шайбу, т.е. сила действия равна силе противодействия.

Законы движения Ньютона были смелым решением объяснять механику функционирования Вселенной, они стали основой классической физики.

Второй закон термодинамики

Наука о термодинамике – это наука о тепле, которая преобразуется в механическую энергию. От нее зависела вся техника во время промышленной революции.

Тепловая энергия может быть преобразована в энергию движения, например, путем вращения коленчатого вала или турбины. Важнее всего выполнить как можно больше работы, используя как можно меньше топлива. Это наиболее экономически выгодно, поэтому люди стали изучать принципы работы паровых двигателей.

Среди тех, кто занимался этим вопросом, был немецкий ученый . В 1865 году он сформулировал Второй закон термодинамики . Согласно этому закону, при любом энергетическом обмене, например, во время нагревания воды в паровом котле, часть энергии пропадает. Клаузиус ввел в оборот слово энтропия , объясняя с его помощью ограниченную эффективность паровых двигателей. Часть тепловой энергии теряется во время преобразования в механическую.

Это утверждение изменило наше понимание того, как функционирует энергия. Не существует теплового двигателя, который был бы эффективен на 100%. Когда вы едете на машине, только 20% энергии бензина действительно тратится на движение. Куда девается остальная часть? На нагревание воздуха, асфальта и шин. Цилиндры в блоке цилиндров нагреваются и изнашиваются, а детали ржавеют. Грустно думать о том, насколько расточительны такие механизмы.

Хотя Второй закон термодинамики был основой промышленной революции, следующее великое открытие привело мир в новое, его современное состояние.

Электромагнетизм

Ученые научились создавать магнитную силу с помощью электричества, когда пустили ток по завитому проводу. В результате получился электромагнит. Как только подается ток, возникает магнитное поле. Нет напряжения – нет поля.

Электрогенератор в своей самой простейшей форме является витком проволоки между полюсами магнита. Майкл Фарадей обнаружил, что когда магнит и проволока находятся на близком расстоянии, по проволоке проходит ток. По этому принципу работают все электрогенераторы.

Фарадей вел записи о своих экспериментах, но шифровал их. Тем не менее они были по достоинству оценены физикомДжеймсом Клерком Максвеллом , который использовал их, чтобы еще лучше понять принципы электромагнетизма . Максвелл позволил человечеству понять, как электричество распределяется по поверхности проводника.

Если вы хотите знать, каким был бы мир без открытий Фарадея и Максвелла, то представьте себе, что электричество не существует: не было бы радио, телевидения, мобильных телефонов, спутников, компьютеров и всех средств связи. Представьте себе, что вы в 19 веке, потому что без электричества вы бы именно там и оказались.

Совершая открытия, Фарадей и Максвелл не могли знать, что их труд вдохновил одного юношу на раскрытие тайн света и на поиск его связи с величайшей силой Вселенной. Этим юношей был Альберт Эйнштейн.

Теория относительности

Эйнштейн однажды сказал, что все теории нужно объяснять детям. Если они не поймут объяснения, то значит теория бессмысленна. Будучи ребенком, Эйнштейн однажды прочитал детскую книжку об электричестве, тогда оно только появлялось, и простой телеграф казался чудом. Эта книжка была написана неким Бернштейном, в ней он предлагал читателю представить себя едущим внутри провода вместе с сигналом. Можно сказать, что тогда в голове Эйнштейна и зародилась его революционная теория.

В юношестве, вдохновленный своим впечатлением от той книги, Эйнштейн представлял себе, как он двигается вместе с лучом света. Он обдумывал эту мысль 10 лет, включая в размышления понятие света, времени и пространства.

В мире, который описывал Ньютон, время и пространство были отделены друг от друга: когда на Земле 10 часов утра, то такое же время было и на Венере, и на Юпитере, и по всей Вселенной. Время было тем, что никогда не отклонялось и не останавливалось. Но Эйнштейн по-другому воспринимал время.

Время – это река, которая извивается вокруг звезд, замедляясь и ускоряясь. А если пространство и время могут изменяться, то меняются и наши представления об атомах, телах и вообще о Вселенной!

Эйнштейн демонстрировал свою теорию с помощью так называемых мыслительных экспериментов. Самый известный из них – это «парадокс близнецов» . Итак, у нас есть двое близнецов, один из которых улетает в космос на ракете. Так как она летит почти со скоростью света, время внутри нее замедляется. После возвращения этого близнеца на Землю оказывается, что он моложе того, кто остался на планете. Итак, время в разных частях Вселенной идет по-разному. Это зависит от скорости: чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идет время.

Этот эксперимент в какой-то степени проводится с космонавтами на орбите. Если человек находится в открытом космосе, то время для него идет медленней. На космической станции время идет медленней. Этот феномен затрагивает и спутники. Возьмем, например, спутники GPS: они показывают ваше положение на планете с точностью до нескольких метров. Спутники движутся вокруг Земли со скоростью 29000 км/ч, поэтому к ним применимы постулаты теории относительности. Это нужно учитывать, ведь если в космосе часы идут медленнее, то синхронизация с земным временем собьется и система GPS не будет работать.

E=mc 2

Вероятно, это самая известная в мире формула. В теории относительности Эйнштейн доказал, что при достижении скорости света условия для тела меняются невообразимым образом: время замедляется, пространство сокращается, а масса растет. Чем выше скорость, тем больше масса тела. Только подумайте, энергия движения делает вас тяжелее. Масса зависит от скорости и энергии. Эйнштейн представил себе, как фонарик испускает луч света. Точно известно, сколько энергии выходит из фонарика. При этом он показал, что фонарик стал легче, т.е. он стал легче, когда начал испускать свет. Значит E – энергия фонарика зависит от m – массы в пропорции, равной c 2 . Все просто.

Эта формула показывала и на то, что в маленьком предмете может быть заключена огромная энергия. Представьте себе, что вам бросают бейсбольный мяч и вы его ловите. Чем сильнее его бросят, тем большей энергией он будет обладать.

Теперь что касается состояния покоя. Когда Эйнштейн выводил свои формулы, он обнаружил, что даже в состоянии покоя тело обладает энергией. Посчитав это значение по формуле, вы увидите, что энергия поистине огромна.

Открытие Эйнштейна было огромным научным скачком. Это был первый взор на мощь атома. Не успели ученые полностью осознать это открытие, как случилось следующее, которое вновь повергло всех в шок.

Квантовая теория

Квантовый скачок – самый малый возможный скачок в природе, при этом его открытие стало величайшим прорывом научной мысли.

Субатомные частицы, например, электроны, могут передвигаться из одной точку в другую, не занимая пространство между ними. В нашем макромире это невозможно, но на уровне атома – это закон.

Квантовая теория появилась в самом начале 20 века, когда случился кризис в классической физике. Было открыто множество феноменов, которые противоречили законам Ньютона. Мадам Кюри , например, открыла радий, который сам по себе светится в темноте, энергия бралась из ниоткуда, что противоречило закону сохранения энергии. В 1900 году люди считали, что энергия непрерывна, и что электричество и магнетизм можно было бесконечно делить на абсолютно любые части. А великий физик Макс Планк дерзко заявил, что энергия существует в определенных объемах – квантах .

Если представить себе, что свет существует только в этих объемах, то становятся понятны многие феномены даже на уровне атома. Энергия выделяется последовательно и в определенном количестве, это называется квантовым эффектом и означает, что энергия волнообразна.

Тогда думали, что Вселенная была создана совсем по-другому. Атом представлялся чем-то, напоминающим шар для боулинга. А как может шар иметь волновые свойства?

В 1925 году австрийский физик , наконец, составил волновое уравнение, которое описывало движение электронов. Внезапно стало возможным заглянуть внутрь атома. Получается, что атомы одновременно являются и волнами, и частицами, но при этом непостоянными.

Можно ли вычислить возможность того, что человек разделится на атомы, а потом материализуется по другую сторону стены? Звучит абсурдно. Как можно, проснувшись утром, оказаться на Марсе? Как можно пойти спать, а проснуться на Юпитере? Это невозможно, но вероятность этого подсчитать вполне реально. Данная вероятность очень низка. Чтобы это случилось, человеку нужно было бы пережить Вселенную, а вот у электронов это случается постоянно.

Все современные «чудеса» вроде лазерных лучей и микрочипов работают на основании того, что электрон может находиться сразу в двух местах. Как это возможно? Не знаешь, где точно находится объект. Это стало таким трудным препятствием, что даже Эйнштейн бросил заниматься квантовой теорией, он сказал, что не верит, что Господь играет во Вселенной в кости.

Несмотря на всю странность и неопределенность, квантовая теория остается пока что лучшим нашим представлением о субатомном мире.

Природа света

Древние задавались вопросом: из чего состоит Вселенная? Они считали, что она состоит из земли, воды, огня и воздуха. Но если это так, то что же такое свет? Его нельзя поместить в сосуд, нельзя дотронуться до него, почувствовать, он бесформенный, но присутствует везде вокруг нас. Он одновременно везде и нигде. Все видели свет, но не знали, что это такое.

Физики пытались ответить на этот вопрос на протяжении тысячи лет. над поиском природы света работали величайшие умы, начиная с Исаака Ньютона. Сам Ньютон использовал солнечный свет, разделенный призмой, чтобы показать все цвета радуги в одном луче. Это значило, что белый свет состоит из лучей всех цветов радуги.

Ньютон показал, что красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый цвета могут быть объединены в белый свет. Это привело его к мысли, что свет делится на частицы, которые он назвал корпускулами. Так появилась первая световая теория – корпускулярная.

Представьте себе морские волны: любой человек знает, что когда одна из волн сталкивается с другой под определенным углом, обе волны смешиваются. Юнг проделал то же самое со светом. Он сделал так, чтобы свет от двух источников пересекался, и место пересечения было отчетливо видно.

Итак, тогда было все две световые теории: корпускулярная у Ньютона и волновая у Юнга . И тогда за дело взялся Эйнштейн, который сказал, что возможно, обе теории имеют смысл. Ньютон показал, что у света есть свойства частиц, а Юнг доказал, что свет может иметь волновые свойства. Все это – две стороны одного и того же. Возьмем, например, слона: если вы возьмете его за хобот, то подумаете, что это змея, а если обхватите его ногу, то вам покажется, что это дерево, но на самом деле слон обладает качествами и того, и другого. Эйнштейн ввел понятие дуализма света , т.е. наличия у света свойств как частиц, так и волн.

Чтобы увидеть свет таким, каким мы знает его сегодня, потребовалась работа трех гениев на протяжении трех веков. Без их открытий мы, возможно, до сих пор жили бы в раннем Средневековье.

Нейтрон

Атом так мал, что его трудно себе представить. В одну песчинку помещается 72 квинтиллиона атомов. Открытие атома привело к другому открытию.

О существовании атома люди знали уже 100 лет назад. Они думали, что электроны и протоны равномерно распределены в нем. Это назвали моделью типа «пудинг с изюмом», потому что считалось, что электроны были распределены внутри атома как изюм внутри пудинга.

В начале 20 века провел эксперимент с целью еще лучше исследовать структуру атома. Он направлял на золотую фольгу радиоактивные альфа-частицы. Он хотел узнать, что произойдет, когда альфа-частицы ударятся о золото. Ничего особенного ученый не ожидал, так как думал, что большинство альфа-частиц пройдут сквозь золото, не отражаясь и не изменяя направление.

Однако, результат был неожиданным. По его словам, это было то же самое, что выстрелить 380-мм снарядом по куску материи, и при этом снаряд отскочил бы от нее. Некоторые альфа-частицы сразу отскочили от золотой фольги. Это могло произойти, только если бы внутри атома было небольшое количество плотного вещества, оно не распределено как изюм в пудинге. Резерфорд назвал это небольшое количество вещества ядром .

Чедвик провел эксперимент, который показал, что ядро состоит из протонов и нейтронов. Для этого он использовал очень умный метод распознавания. Для перехвата частиц, которые выходили из радиоактивного процесса, Чедвик применял твердый парафин.

Сверхпроводники

Лаборатория Ферми обладает одним из крупнейших в мире ускорителем частиц. Это 7-километровое подземное кольцо, в котором субатомные частицы ускоряются почти до скорости света, а затем сталкиваются. Это стало возможным только после того, как появились сверхпроводники .

Сверхпроводники были открыты примерно в 1909 году. Голландский физик по имени стал первым, кто понял, как превратить гелий из газа в жидкость. После этого он мог использовать гелий в качестве морозильной жидкости, а ведь он хотел изучать свойства материалов при очень низких температурах. В то время людей интересовало то, как электрическое сопротивление металла зависит от температуры – растет она или падает.

Он использовал для опытов ртуть, которую он умел хорошо очищать. Он помещал ее в специальный аппарат, капая ей в жидкий гелий в морозильной камере, понижая температуру и измеряя сопротивление. Он обнаружил, что чем ниже температура, тем ниже сопротивление, а когда температуры достигла минус 268 °С, сопротивление упало до нуля. При такой температуре ртуть проводила бы электричество без всяких потерь и нарушений потока. Это и называетсясверхпроводимостью .

Сверхпроводники позволяют электропотоку двигаться без всяких потерь энергии. В лаборатории Ферми они используются для создания сильного магнитного поля. Магниты нужны для того, чтобы протоны и антипротоны могли двигаться в фазотроне и огромном кольце. Их скорость почти равняется скорости света.

Ускоритель частиц в лаборатории Ферми требует невероятно мощного питания. Каждый месяц на то, чтобы охладить сверхпроводники до температуры минус 270 °С, когда сопротивление становится равным нулю, тратится электричество на миллион долларов.

Теперь главная задача – найти сверхпроводники, которые бы работали при более высоких температурах и требовали бы меньше затрат.

В начале 80-х группа исследователей швейцарского отделения компании IBM обнаружила новый тип сверхпроводников, которые обладали нулевым сопротивлением при температуре на 100 °С выше, чем обычно. Конечно, 100 градусов выше абсолютно нуля – это не та температура, что у вас в морозильнике. Нужно найти такой материал, который был бы сверхпроводником при обычной комнатной температуре. Это был бы величайший прорыв, который стал бы революцией в мире науки. Все, что сейчас работает на электрическом токе, стало бы гораздо эффективнее. С разработкой ускорителей, которые могли сталкивать субатомные частицы на скорости света, человек узнал о существовании десятков других частиц, на которые разбивались атомы. Физики стали называть все это «зоопарком частиц».

Американский физик Мюррей Гелл-Ман заметил закономерность в ряде новооткрытых частиц «зоопарка». Он делил частицы по группам в соответствии с обычными характеристиками. По ходу он изолировал мельчайшие компоненты ядра атома, из которых состоят сами протоны и нейтроны.

Открытые Гелл-Маном кварки были для субатомных частиц тем же, чем была периодическая таблица для химических элементов. За свое открытие в 1969 году Мюррею Гелл-Ману была присуждена Нобелевская премия в области физики. Его классификация мельчайших материальных частиц упорядочила весь их «зоопарк».

Хотя Гелл-Маном был уверен в существовании кварков, он не думал, что кто-то сможет их в действительности обнаружить. Первым подтверждением правильности его теорий были удачные эксперименты его коллег, проведенные на Стэнфордском линейном ускорителе. В нем электроны отделялись от протонов, и делался макроснимок протона. Оказалось, что в нем было три кварка .

Ядерные силы

Наше стремление найти ответы на все вопросы о Вселенной привело человека как внутрь атомов и кварков, так и за пределы галактики. Данное открытие – результат работы многих людей на протяжении столетий.

После открытий Исаака Ньютона и Майкла Фарадея ученые считали, что у природы две основные силы: гравитация и электромагнетизм. Но в 20 веке были открыты еще две силы, объединенные одним понятием – атомная энергия. Таким образом, природных сил стало четыре.

Каждая сила действует в определенном спектре. Гравитация не дает нам улететь в космос со скоростью 1500 км/ч. Затем у нас есть электромагнитные силы – это свет, радио, телевидение и т.д. кроме этого существую еще две силы, поле действия которых сильно ограничено: есть ядерное притяжение, которое не дает ядру распасться, и есть ядерная энергия, которая излучает радиоактивность и заражает все подряд, а также, кстати, нагревает центр Земли, именно благодаря ей центр нашей планеты не остывает вот уже несколько миллиардов лет – это действие пассивной радиации, которая переходи в тепло.

Как обнаружить пассивную радиацию? Это возможно благодаря счетчикам Гейгера . Частицы, которые высвобождаются, когда расщепляется атом, попадают в другие атомы, в результате чего создается небольшой электроразряд, который можно измерить. При его обнаружении счетчик Гейгера щелкает.

Как же измерить ядерное притяжение? Тут дело обстоит труднее, потому что именно эта сила не дает атому распасться. Здесь нам нужен расщепитель атома. Нужно буквально разбить атом на осколки, кто-то сравнил этот процесс со сбросом пианино с лестницы с целью разобраться в принципах его работы, слушая звуки, которые пианино издает, ударяясь о ступеньки. (weak force, слабое взаимодействие) и ядерная энергия (strong force, сильное взаимодействие). Последние две называются квантовыми силами, их описание можно объединить в нечто под названием стандартной модели. Возможно, это самая уродливая теория в истории науки, но она действительно возможна на субатомном уровне. Теория стандартной модели претендует на то, чтобы стать высшей, но от этого она не перестает быть уродливой. С другой стороны, у нас есть гравитация – великолепная, прекрасная система, она красива до слез – физики буквально плачут, видя формулы Эйнштейна. Они стремятся объединить все силы природы в одну теорию и назвать ее «теория всего». Она объединила бы все четыре силы в одну суперсилу, которая существует с начала времен.

Неизвестно, сможем ли мы когда-нибудь открыть суперсилу, которая включала бы в себя все четыре основные силы Природы и сможем ли создать физическую теорию Всего. Но одно известно точно: каждое открытие ведет к новым исследованиям, а люди – самый любопытный вид на планете – никогда не перестанут стремиться понимать, искать и открывать.

Физика - одна из важнейших наук, изучаемых человеком. Ее присутствие заметно во всех сферах жизни, иногда открытия даже меняют ход истории. Поэтому великие физики так интересны и значимы для людей: их работа актуальна даже по прошествии многих веков после их смерти. Каких ученых стоит знать в первую очередь?

Андре-Мари Ампер

Французский физик появился на свет в семье коммерсанта из Лиона. Библиотека родителей была полна трудов ведущих ученых, писателей и философов. С детства Андре увлекался чтением, что помогло ему обрести глубокие знания. К двенадцати годам мальчик уже изучил основы высшей математики, а в следующем году представил свои работы в Лионскую Академию. Вскоре он начал давать частные уроки, а с 1802-го трудился преподавателем физики и химии, сначала в Лионе, а затем и в Политехнической школе Парижа. Через десять лет его избрали членом Академии наук. Имена великих физиков нередко связаны с понятиями, изучению которых они посвятили жизнь, и Ампер не исключение. Он занимался проблемами электродинамики. Единица силы электрического тока измеряется в амперах. Кроме того, именно ученый ввел многие используемые и сейчас термины. Например, это определения «гальванометр», «напряжение», «электрический ток» и многие другие.

Роберт Бойль

Многие великие физики вели свою работу во времена, когда техника и наука были практически в зачаточном состоянии, и, несмотря на это, добивались успеха. Например, уроженец Ирландии. Он занимался разнообразными физическими и химическими экспериментами, развивая атомистическую теорию. В 1660 году ему удалось открыть закон изменения объема газов в зависимости от давления. Многие великие его времени не имели представления об атомах, а Бойль не только был убежден в их существовании, но и сформировал несколько связанных с ними понятий, например «элементы» или «первичные корпускулы». В 1663 году ему удалось изобрести лакмус, а в 1680-м он первым предложил способ получения фосфора из костей. Бойль являлся членом Лондонского королевского общества и оставил после себя множество научных трудов.

Нильс Бор

Нередко великие физики оказывались значимыми учеными и в других сферах. Например, Нильс Бор также был и химиком. Член Датского королевского общества наук и ведущий ученый двадцатого века, Нильс Бор родился в Копенгагене, где и получил высшее образование. Некоторое время сотрудничал с английскими физиками Томсоном и Резерфордом. Научные работы Бора стали основой для создания квантовой теории. Многие великие физики впоследствии работали в направлениях, изначально созданных Нильсом, например, в некоторых областях теоретической физики и химии. Мало кто знает, но он также был первым ученым, заложившим основы периодический системы элементов. В 1930-х гг. сделал немало важнейших открытий в атомной теории. За достижения был отмечен Нобелевской премией по физике.

Макс Борн

Многие великие ученые-физики были родом из Германии. Например, Макс Борн родился в Бреслау, в семье профессора и пианистки. Он с детства увлекался физикой и математикой и поступил в Геттингенский университет для их изучения. В 1907 году Макс Борн защитил диссертацию, посвященную устойчивости упругих тел. Как и другие великие ученые-физики того времени, например Нильс Бор, Макс сотрудничал со специалистами Кембриджа, а именно с Томсоном. Вдохновляли Борна и идеи Эйнштейна. Макс занимался исследованием кристаллов и разработал несколько аналитических теорий. Кроме того, Борн создал математическую основу квантовой теории. Как и другие физики, Великой Отечественной войны антимилитарист Борн категорически не хотел, и в годы сражений ему пришлось эмигрировать. Впоследствии он выступит с осуждением разработок ядерного оружия. За все свои достижения Макс Борн получил Нобелевскую премию, а также был принят во многие научные академии.

Галилео Галилей

Некоторые великие физики и их открытия связаны со сферой астрономии и естествознания. К примеру, Галилей, итальянский ученый. Обучаясь медицине в университете Пизы, он ознакомился с физикой Аристотеля и принялся читать древних математиков. Увлекшись этими науками, бросил учебу и занялся сочинением «Маленьких весов» - работы, которая помогала определять массу металлических сплавов и описывала центры тяжести фигур. Галилей прославился среди итальянских математиков и получил место на кафедре в Пизе. Через какое-то время он стал придворным философом герцога Медичи. В своих работах он занимался исследованиями принципов равновесия, динамики, падения и движения тел, а также прочности материалов. В 1609 году построил первый телескоп, дающий трехкратное увеличение, а затем - и с тридцатидвухкратным. Его наблюдения дали информацию о поверхности Луны и размерах звезд. Галилей обнаружил спутники Юпитера. Его открытия произвели фурор в научной сфере. Великий физик Галилей был не слишком одобрен церковью, и это определило отношение к нему в обществе. Тем не менее, он продолжил работу, что стало поводом для доноса в инквизицию. Ему пришлось отказаться от своих учений. Но все же через несколько лет трактаты о вращении Земли вокруг Солнца, созданные на основе идей Коперника, были опубликованы: с пояснением, что это лишь гипотеза. Так, важнейший вклад ученого был сохранен для общества.

Исаак Ньютон

Изобретения и высказывания великих физиков часто становятся своего рода метафорами, но легенда про яблоко и закон тяготения известнее всех. Каждому знаком герой этой истории, согласно которой он и открыл закон тяготения. Кроме того, ученый разработал интегральное и дифференциальное исчисление, стал изобретателем зеркального телескопа и написал немало фундаментальных трудов по оптике. Современные физики считают его создателем классической науки. Ньютон родился в бедной семье, обучался в простой школе, а затем в Кембридже, параллельно работая слугой, чтобы оплатить учебу. Уже в ранние годы к нему пришли идеи, которые в будущем станут основой для изобретения систем исчислений и открытия закона тяготения. В 1669 году он стал преподавателем кафедры, а в 1672-м - членом Лондонского королевского общества. В 1687 году был опубликован важнейший труд под названием «Начала». За неоценимые достижения в 1705 году Ньютону даровали дворянство.

Христиан Гюйгенс

Как и многие другие великие люди, физики нередко являлись талантливыми в разных сферах. Например, Христиан Гюйгенс, уроженец Гааги. Его отец был дипломатом, ученым и литератором, сын получил прекрасное образование в юридической сфере, но увлекся математикой. Кроме того, Христиан прекрасно говорил на латыни, умел танцевать и ездить верхом, музицировал на лютне и клавесине. Еще в детстве он сумел самостоятельно построить себе и работал на нем. В университетские годы Гюйгенс переписывался с парижским математиком Мерсенном, что сильно повлияло на юношу. Уже в 1651 году он опубликовал труд о квадратуре круга, эллипса и гиперболы. Его работы позволили ему обрести репутацию прекрасного математика. Затем он заинтересовался и физикой, написал несколько трудов о сталкивающихся телах, которые серьезно повлияли на представления современников. Кроме того, он сделал вклад в оптику, сконструировал телескоп и даже написал работу о расчетах в азартной игре, связанных с теорией вероятности. Все это делает его выдающейся фигурой в истории науки.

Джеймс Максвелл

Великие физики и их открытия заслуживают всяческого интереса. Так, Джеймс-Клерк Максвелл добился впечатляющих результатов, с которым стоит ознакомиться всякому. Он стал основоположником теорий электродинамики. Ученый родился в дворянской семье и получил образование в университетах Эдинбурга и Кембриджа. За достижения был принят в Лондонское королевское общество. Максвелл открыл Кавендишскую лабораторию, которая была оборудована по последнему слову техники для проведения физических экспериментов. В ходе работы Максвелл изучал электромагнетизм, кинетическую теорию газов, вопросы цветного зрения и оптики. Проявил себя и как астроном: именно он установил, что устойчивы и состоят из не связанных частиц. Занимался также изучением динамики и электричества, оказав серьезное влияние на Фарадея. Исчерпывающие трактаты о многих физических явлениях до сих пор считаются актуальными и востребованными в научной среде, делая Максвелла одним из величайших специалистов в данной сфере.

Альберт Эйнштейн

Будущий ученый родился в Германии. С детства Эйнштейн любил математику, философию, увлекался чтением научно-популярных книг. За образованием Альберт отправился в технологический институт, где изучал любимую науку. В 1902 году стал сотрудником патентного бюро. За годы работы там он опубликует несколько успешных научных работ. Первые его труды связаны с термодинамикой и взаимодействием между молекулами. В 1905 году одна из работ была принята как диссертация, и Эйнштейн стал доктором наук. Альберту принадлежали множество революционных идей об энергии электронов, природе света и фотоэффекте. Самой важной стала теория относительности. Выводы Эйнштейна преобразили представления человечества о времени и пространстве. Абсолютно заслуженно он был отмечен Нобелевской премией и признан во всем научном мире.

Становление физики (до 17 в.). Физические явления окружающего мира издавна привлекали внимание людей. Попытки причинного объяснения этих явлений предшествовали созданию Ф. в современном смысле этого слова. В греко-римском мире (6 в. до н. э. – 2 в. н. э.) впервые зародились идеи об атомном строении вещества (Демокрит , Эпикур , Лукреций),была разработана геоцентрическая система мира (Птолемей), установлены простейшие законы статики (правило рычага), открыты закон прямолинейного распространения и закон отражения света, сформулированы начала гидростатики (закон Архимеда), наблюдались простейшие проявления электричества и магнетизма.

Итог приобретённых знаний в 4 в. до н. э. был подведён Аристотелем . Физика Аристотеля включала отдельные верные положения, но в то же время в ней отсутствовали многие прогрессивные идеи предшественников, в частности атомная гипотеза. Признавая значение опыта, Аристотель не считал его главным критерием достоверности знания, отдавая предпочтение умозрительным представлениям. В средние века учение Аристотеля, канонизированное церковью, надолго затормозило развитие науки.

Наука возродилась лишь в 15–16 вв. в борьбе со схоластизированным учением Аристотеля. В середине 16 в. Н. Коперник выдвинул гелиоцентрическую систему мира и положил начало освобождению естествознания от теологии. Потребности производства, развитие ремёсел, судоходства и артиллерии стимулировали научные исследования, опирающиеся на опыт. Однако в 15–16 вв. экспериментальные исследования носили в основном случайный характер. Лишь в 17 в. началось систематическое применение экспериментального метода в Ф., и это привело к созданию первой фундаментальной физической теории – классической механики Ньютона.

Формирование физики как науки (начало 17 – конец 18 вв.).

Развитие Ф. как науки в современном смысле этого слова берёт начало с трудов Г. Галилея (1-я половина 17 в.), который понял необходимость математического описания движения. Он показал, что воздействие на данное тело окружающих тел определяет не скорость, как считалось в механике Аристотеля, а ускорение тела. Это утверждение представляло собой первую формулировку закона инерции. Галилей открыл принцип относительности в механике (см. Галилея принцип относительности), доказал независимость ускорения свободного падения тел от их плотности и массы, обосновывал теорию Коперника. Значительные результаты были получены им и в др. областях Ф. Он построил зрительную трубу с большим увеличением и сделал с её помощью ряд астрономических открытий (горы на Луне, спутники Юпитера и др.). Количественное изучение тепловых явлений началось после изобретения Галилсем первого термометра.

В 1-й половине 17 в. началось успешное изучение газов. Ученик Галилея Э. Торричелли установил существование атмосферного давления и создал первый барометр. Р. Бойль и Э. Мариотт исследовали упругость газов и сформулировали первый газовый закон, носящий их имя. В.Снеллиус и Р. Декарт открыли закон преломления света. В это же время был создан микроскоп. Значительный шаг вперёд в изучении магнитных явлений был сделан в самом начале 17 в. У.Гильбертом . Он доказал, что Земля является большим магнитом, и первый строго разграничил электрические и магнитные явления.

Основным достижением Ф. 17 в. было создание классической механики. Развивая идеи Галилея, Х.Гюйгенса и др. предшественников, И. Ньютон в труде "Математические начала натуральной философии" (1687) сформулировал все основные законы этой науки (см. Ньютона законы механики). При построении классической механики впервые был воплощён идеал научной теории, существующий и поныне. С появлением механики Ньютона было окончательно понято, что задача науки состоит в отыскании наиболее общих количественно формулируемых законов природы.

Наибольших успехов механика Ньютона достигла при объяснении движения небесных тел. Исходя из законов движения планет, установленных И. Кеплером на основе наблюдений Т. Браге , Ньютон открыл закон всемирного тяготения (см. Ньютона закон тяготения). С помощью этого закона удалось с замечательной точностью рассчитать движение Луны, планет и комет Солнечной системы, объяснить приливы и отливы в океане. Ньютон придерживался концепции дальнодействия, согласно которой взаимодействие тел (частиц) происходит мгновенно непосредственно через пустоту; силы взаимодействия должны определяться экспериментально. Им были впервые четко сформулированы классические представления об абсолютном пространстве как вместилище материи, не зависящем от её свойств и движения, и абсолютном равномерно текущем времени. Вплоть до создания теории относительности эти представления не претерпели никаких изменений.

Большое значение для развития Ф. имело открытие Л. Гальвани и А. Вольта электрического тока. Создание мощных источников постоянного тока – гальванических батарей – дало возможность обнаружить и изучить многообразные действия тока. Было исследовано химическое действие тока (Г. Дэви , М. Фарадей). В. В. Петров получил электрическую дугу. Открытие Х. К. Эрстедом (1820) действия электрического тока на магнитную стрелку доказало связь между электричеством и магнетизмом. Основываясь на единстве электрических и магнитных явлений, А. Ампер пришёл к выводу, что все магнитные явления обусловлены движущимися заряженными частицами – электрическим током. Вслед за этим Ампер экспериментально установил закон, определяющий силу взаимодействия электрических токов (Ампера закон).

В 1831 Фарадей открыл явление электромагнитной индукции (см. Индукция электромагнитная). При попытках объяснения этого явления с помощью концепции дальнодействия встретились значительные затруднения. Фарадей высказал гипотезу (ещё до открытия электромагнитной индукции), согласно которой электромагнитные взаимодействия осуществляются посредством промежуточного агента – электромагнитного поля (концепция близкодействия). Это послужило началом формирования новой науки о свойствах и законах поведения особой формы материи – электромагнитного поля.

Ещё до открытия этого закона С. Карно в труде "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу" (1824) получил результаты, послужившие основой для др. фундаментального закона теории теплоты – второго начала термодинамики . Этот закон сформулирован в работах Р. Клаузиуса (1850) и У. Томсона (1851). Он является обобщением опытных данных, свидетельствующих о необратимости тепловых процессов в природе, и определяет направление возможных энергетических процессов. Значительную роль в построении термодинамики сыграли исследования Ж. Л. Гей-Люссака , на основе которых Б. Клапейроном было найдено уравнение состояния идеального газа, обобщённое в дальнейшем Д. И. Менделеевым .

Одновременно с развитием термодинамики развивалась молекулярно-кинетическая теория тепловых процессов. Это позволило включить тепловые процессы в рамки механической картины мира и привело к открытию нового типа законов – статистических, в которых все связи между физическими величинами носят вероятностный характер.

На первом этапе развития кинетической теории наиболее простой среды – газа – Джоуль, Клаузиус и др. вычислили средние значения различных физических величин: скорости молекул, числа их столкновений в секунду, длины свободного пробега и т.д. Была получена зависимость давления газа от числа молекул в единице объёма и средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Это позволило вскрыть физический смысл температуры как меры средней кинетической энергии молекул.

Второй этап развития молекулярно-кинетической теории начался с работ Дж. К. Максвелла . В 1859, введя впервые в Ф. понятие вероятности, он нашёл закон распределения молекул по скоростям (см. Максвелла распределение). После этого возможности молекулярно-кинетической теории необычайно расширились и привели в дальнейшем к созданию статистической механики. Л.Больцман построил кинетическую теорию газов и дал статистическое обоснование законов термодинамики. Основная проблема, которую в значительной степени удалось решить Больцману, заключалась в согласовании обратимого во времени характера движения отдельных молекул с очевидной необратимостью макроскопических процессов. Термодинамическому равновесию системы, по Больцману, соответствует максимум вероятности данного состояния. Необратимость процессов связана со стремлением систем к наиболее вероятному состоянию. Большое значение имела доказанная им теорема о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы.

Классическая статистическая механика была завершена в работах Дж. У. Гиббса (1902), создавшего метод расчёта функций распределения для любых систем (а не только газов) в состоянии термодинамического равновесия. Всеобщее признание статистическая механика получила в 20 в. после создания А. Эйнштейном и М. Смолуховским (1905–06) на основе молекулярно-кинетической теории количественной теории броуновского движения , подтвержденной в опытах Ж. Б. Перрена .

Во 2-й половине 19 в. длительный процесс изучения электромагнитных явлений был завершен Максвеллом. В своей основной работе "Трактат об электричестве и магнетизме" (1873) он установил уравнения для электромагнитного поля (носящие его имя), которые объясняли все известные в то время факты с единой точки зрения и позволяли предсказывать новые явления. Электромагнитную индукцию Максвелл интерпретировал как процесс порождения переменным магнитным полем вихревого электрического поля. Вслед за этим он предсказал обратный эффект – порождение магнитного поля переменным электрическим полем (см. Ток смещения). Важнейшим результатом теории Максвелла был вывод о конечности скорости распространения электромагнитных взаимодействий, равной скорости света. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Г. Р. Герцем (1886–89) подтвердило справедливость этого вывода. Из теории Максвелла вытекало, что свет имеет электромагнитную природу. Тем самым оптика стала одним из разделов электродинамики. В самом конце 19 в. П. Н. Лебедев обнаружил на опыте и измерил давление света, предсказанное теорией Максвелла, а А. С. Попов впервые использовал электромагнитные волны для беспроволочной связи.

Опыт показывал, что сформулированный Галилеем принцип относительности, согласно которому механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта , справедлив и для электромагнитных явлений. Поэтому уравнения Максвелла не должны изменять свою форму (должны быть инвариантными) при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой. Однако оказалось, что это справедливо лишь в том случае, если преобразования координат и времени при таком переходе отличны от преобразований Галилея, справедливых в механике Ньютона. Лоренц нашёл эти преобразования (Лоренца преобразования), но не смог дать им правильную интерпретацию. Это было сделано Эйнштейном в его частной теории относительности.

Открытие частной теории относительности показало ограниченность механической картины мира. Попытки свести электромагнитные процессы к механическим процессам в гипотетической среде – эфире оказались несостоятельными. Стало ясно, что электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, поведение которой не подчиняется законам механики.

В 1916 Эйнштейн построил общую теорию относительности – физическую теорию пространства, времени и тяготения. Эта теория ознаменовала новый этап в развитии теории тяготения.

На рубеже 19–20 вв., ещё до создания специальной теории относительности, было положено начало величайшей революции в области Ф., связанной с возникновением и развитием квантовой теории.

В конце 19 в. выяснилось, что распределение энергии теплового излучения по спектру, выведенное из закона классической статистической физики о равномерном распределении энергии по степеням свободы, противоречит опыту. Из теории следовало, что вещество должно излучать электромагнитные волны при любой температуре, терять энергию и охлаждаться до абсолютного нуля, т. е. что тепловое равновесие между веществом и излучением невозможно. Однако повседневный опыт противоречил этому выводу. Выход был найден в 1900 М. Планком , показавшим, что результаты теории согласуются с опытом, если предположить, в противоречии с классической электродинамикой, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами. Энергия каждого такого кванта прямо пропорциональна частоте, а коэффициент пропорциональности является квант действия h = 6,6×10 -27 эрг ×сек, получивший впоследствии название постоянной Планка.

В 1905 Эйнштейн расширил гипотезу Планка, предположив, что излучаемая порция электромагнитной энергии распространяется и поглощается также только целиком, т. с. ведёт себя подобно частице (позднее она была названа фотоном). На основе этой гипотезы Эйнштейн объяснил закономерности фотоэффекта , не укладывающиеся в рамки классической электродинамики.

Т. о., на новом качественном уровне была возрождена корпускулярная теория света. Свет ведёт себя подобно потоку частиц (корпускул); однако одновременно ему присущи и волновые свойства, которые проявляются, в частности, в дифракции и интерференции света. Следовательно, несовместимые с точки зрения классической Ф. волновые и корпускулярные свойства присущи свету в равной мере (дуализм света). "Квантование" излучения приводило к выводу, что энергия внутриатомных движений также может меняться только скачкообразно. Такой вывод был сделан Н.Бором в 1913.

В 1926 Шрёдингер, пытаясь получить дискретные значения энергии атома из уравнения волнового типа, сформулировал основное уравнение квантовой механики, названное его именем. В.Гейзенберг и Борн (1925) построили квантовую механику в др. математической форме – т. н. матричную механику.

Согласно принципу Паули, энергия всей совокупности свободных электронов металла даже при абсолютном нуле отлична от нуля. В невозбуждённом состоянии все уровни энергии, начиная с нулевого и кончая некоторым максимальным уровнем (уровнем Ферми), оказываются занятыми электронами. Эта картина позволила Зоммерфельду объяснить малость вклада электронов в теплоёмкость металлов: при нагревании возбуждаются только электроны вблизи уровня Ферми.

В работах Ф. Блоха , Х. А. Бете и Л. Неель Гинзбурга квантовой электродинамики. Первые попытки непосредственного исследования строения атомного ядра относятся к 1919, когда Резерфорд путём обстрела стабильных ядер азота a-частицами добился их искусственного превращения в ядра кислорода. Открытие нейтрона в 1932 Дж. Чедвиком привело к созданию современной протонно-нейтронной модели ядра (Д. Д. Иваненко , Гейзенберг). В 1934 супруги И. и Ф. Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность.

Создание ускорителей заряженных частиц позволило изучать различные ядерные реакции. Важнейшим результатом этого этапа Ф. явилось открытие деления атомного ядра.

В 1939–45 была впервые освобождена ядерная энергия с помощью цепной реакции деления 235 U и создана атомная бомба. Заслуга использования управляемой ядерной реакции деления 235 U в мирных, промышленных целях принадлежит СССР. В 1954 в СССР была построена первая атомная электростанция (г. Обнинск). Позже рентабельные атомные электростанции были созданы во многих странах.

нейтрино и открыто много новых элементарных частиц, в том числе крайне нестабильные частицы – резонансы , среднее время жизни которых составляет всего 10 -22 –10 -24 сек. Обнаруженная универсальная взаимопревращаемость элементарных частиц указывала на то, что эти частицы не элементарны в абсолютном смысле этого слова, а имеют сложную внутреннюю структуру, которую ещё предстоит открыть. Теория элементарных частиц и их взаимодействий (сильных, электромагнитных и слабых) составляет предмет квантовой теории поля – теории, ещё далёкой от завершения.

Ладченко Наталья 10 класс МАОУ СОШ №11 г Калининграда 2013г

Реферат по физике

Скачать:

Предварительный просмотр:

Аннотация.

Реферат «Случайное открытие».
Номинация «Удивительное рядом».

10 «А» класс МАОУ СОШ №11

В данном реферате мы широко раскрыли тему, затрагивающую законы и открытия, в частности случайные открытия в физике, их связь с будущим человека. Данная тема показалась нам очень интересной, потому что случайности, которые привели к великим открытиям ученых, происходят и с нами каждый день.
Мы показали, что законы, в том числе законы физики играют крайне важную роль в природе. И выделили важным то, что законы природы делают нашу Вселенную познаваемой, подвластной силе человеческого разума.

Также рассказали о том, что такое открытие и постарались более конкретно расписать классификацию открытий физики.

Затем, расписали все открытия с указанием примеров.

Остановясь на случайных открытиях, мы более конкретно рассказали о значении их в жизни человечества, об их истории и авторах.
Чтобы вы получили более полную картину того, как случались непредугаданные открытия и что они значат сейчас, мы обратились к легендам, опровержениям открытий, к поэзии и биографии авторов.

На сегодняшний день, при изучении физики эта тема является актуальной и любопытной для исследования. В ходе исследования случайностей открытий, стало ясно, что иногда прорывом в науке мы обязаны ошибке, вкравшейся в расчеты и научные эксперименты, или не самым приятным чертам характера ученых, например, небрежности и неаккуратности. Так или нет, судить вам после прочтения работы.

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение города Калининграда средняя общеобразовательная школа №11.

Реферат по физике:

«Случайные открытия в физике»

В номинации «Удивительное рядом»

Ученицы 10 «А» класса.
Руководитель: Бибикова И.Н.

2012 год

Введение………………………………………………………....3 стр.

Классификация открытий………………………………….....3 стр.

Случайные открытия………………………………………..... 5 стр.

Закон всемирного тяготения………………………………… 5 стр.

Закон плавучести тел…………………………………………..11 стр.

Животное электричество……………………………………...15 стр.

Броуновское движение…………………………………………17 стр.

Радиоактивность……………………………………………….18 стр.

Непредугаданные открытия в повседневной жизни………20 стр.

Микроволновая печь……………………………………………22 стр.

Приложение………………………………………………………24 стр.

Список используемой литературы……………………………25 стр.

Законы природы - скелет вселенной. Они служат ей опорой, придают форму, связывают воедино. Все вместе они воплощают в себе умопомрачительную и величественную картину нашего мира. Однако важнее всего, наверное, то, что законы природы делают нашу Вселенную познаваемой, подвластной силе человеческого разума. В эпоху, когда мы перестаем верить в свою способность управлять окружающими нас вещами, они напоминают, что даже самые сложные системы повинуются простым законам, понятным обычному человеку.
Круг объектов во вселенной невероятно широк – от звезд, в тридцать раз превосходящих массой солнце, до микроорганизмов, которые нельзя рассмотреть невооруженным глазом. Эти объекты и их взаимодействия составляют то, что мы называем материальным миром. В принципе, каждый объект мог бы существовать по своему собственному набору законов, но такая Вселенная была бы хаотичной и трудной для понимания, хотя с точки зрения логики это возможно. А то, что мы живем не в такой хаотичной вселенной, стало в большей степени следствием существования законов природы.

Но как появляются законы? Что приводит человека к осознанию новой закономерности, к созданию нового изобретения, к обнаружению чего-то абсолютно до этого незнакомого, и т.д.? Определенно, это открытие. Открытие может совершиться в процессе наблюдения природы - первого шага к науке, в ходе эксперимента, опыта, расчетов, или даже…случайно! Мы начнем с того, что такое открытие.

Открытие-установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания. Открытием признается научное положение, представляющее собой решение познавательной задачи и обладающее новизной в мировом масштабе. От открытия следует отличать научные догадки и гипотезы. Открытием не признается установление единичного факта (тоже иногда именуемого открытием), в том числе географического, археологического, палеонтологического, месторождения полезных ископаемых, а также положения в области общественных наук.

Классификация научных открытий .
Открытия бывают:

Повторные (в т.ч. одновременные).

Предугаданные.

Непредугаданные (случайные).

Преждевременные.

Запаздывающие.

К сожалению, данная классификация не включает один очень важный раздел – ошибки, ставшие открытиями.

Есть определенная категория предугаданных открытий. Их появление связано с высокой прогностической силы новой парадигмы, которую использовали для своих прогнозов те, кто их делал. К предугаданным открытиям относятся открытие спутников Урана, открытие инертных газов, исходя из предсказаний периодической таблицы элементов, разработанной Менделеевым, он их предсказал исходя из периодического закона. К этой же категории относится открытие Плутона, открытие радиоволн на основе предсказания Максвелла о существовании другой волны.

С другой стороны существуют очень интересные непредугаданные , или как их еще называют случайные открытия. Их описание стало полной неожиданностью для научного сообщества. Это открытие рентгеновских лучей, электрического тока, электрона... Открытие А. Беккерелем в 1896 году радиоактивности не могло быть предвидено, т.к. доминировала непреложная истина о неделимости атома.

Наконец, выделяют так называемые запаздывающие открытия, они не были реализованы по случайной причине, хотя научное сообщество было готово это сделать. Причиной может быть запаздывание теоретического обоснования. Подзорные трубы употреблялись уже в 13 веке, но потребовалось 4 столетия, чтобы вместо одной пары стекол использовать сразу 4 пары и таким образом создать телескоп.
Запаздывание связано с характерами технического свойства. Так, первый лазер заработал только в 1960 году, хотя теоретически лазеры могли быть созданы непосредственно после появления работы Эйнштейна о квантовой теории индуцированного излучения.
Броуновское движение очень запоздалое открытие. Оно было сделано с помошью лупы, хотя прошло уже 200 лет как был изобретен микроскоп 1608 год.

Кроме вышеперечисленных открытий существуют открытия повторные. В истории науки большинство фундаментальных открытий, связанных с решением фундаментальных проблем делалось несколькими учеными, которые работая в разных странах, приходили к одинаковым результатам. В науковедении повторные открытия изучаются. Р. Мертоном и Е. Барбером. Они проанализировали 264 исторически зафиксированных случаев повторных открытий. Большая часть 179 составляет двоичные, 51 троичные, 17 четверичные, 6 пятеричные, 8 шестеричные.

Особенный интерес представляют случаи одновременных открытий, т.е тех случаев, когда первооткрывателей разделяли буквально часы. К ним можно отнести Теорию естественного отбора Чарльза Дарвина и Уоллеса.

Преждевременные открытия. Такие открытия происходят, когда научное сообщество оказывается неподготовлено к принятию данного открытия и отрицает его или не замечает. Без понимания открытия научным сообществом оно не может быть использовано в прикладных исследованиях, а потом в технологии. К ним относятся кислород, теория Менделя.

Случайные открытия.

Из исторических данных становится понятно: одни открытия и изобретения являются результатом кропотливого труда, причем сразу нескольких ученных, другие научные открытия были сделаны совершенно случайно, или наоборот гипотезы открытий хранились многие годы.
Если говорить о случайных открытиях, достаточно вспомнить всем известное яблоко, упавшее на светлую голову Ньютона, после чего он открыл всемирное тяготение. Архимеда ванна натолкнула на открытие закона относительно выталкивающей силы погруженных в жидкость тел. А Александр Флеминг, случайно натолкнувшийся на плесень, разработал пенициллин. Бывает и так, что прорывом в науке мы обязаны ошибке, вкравшейся в расчеты и научные эксперименты, или не самым приятным чертам характера ученых, например, небрежности и неаккуратности.

В жизни людей имеет место множество случайностей, которые они используют, получают определенное удовольствие и даже не предполагают, что за эту радость благодарить необходимо его Величество случай.

Остановимся на теме, затрагивающей случайные открытия в области физики. Мы провели небольшое исследование открытий, которые в некоторой степени изменили нашу жизнь, как, например, закон Архимеда, микроволновая печь, радиоактивность, рентгеновские лучи, и многие другие. Не стоит забывать, что эти открытия не были запланированы. Таких случайных открытий огромное множество. Как происходит такое открытие? Какими умениями и знаниями нужно обладать? Либо внимание к деталям и любознательность есть ключи к успеху? Чтобы ответить на эти вопросы, мы решили ознакомиться с историей случайных открытий. Они оказались захватывающими и познавательными.

Начнем с наиболее известного непредугаданного открытия.

Закон всемирного тяготения .
Когда мы слышим словосочетание «случайное открытие» большинству из нас в голову приходит одна и та же мысль. Конечно же, нам вспоминается всем известное яблоко Ньютона.
Точнее сказать, известный рассказ о том, что однажды, гуляя в саду, Ньютон увидел, как с ветки упало яблоко, (или яблоко упало на голову ученому) и это подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения.

Рассказ этот имеет любопытную историю. Неудивительно, что многие историки науки и учёные пытались установить, соответствует ли она истине. Ведь для многих это кажется просто мифом. Даже на сегодняшний день, со всеми новейшими технологиями и способностями в области науки трудно судить о степени достоверности этой истории. Попробуем рассуждать о том, что в этой случайности все-таки имеет место быть подготовленным мыслям ученого.
Не сложно предположить, что и до Ньютона яблоки падали на головы огромного числа людей, и от этого они получили только лишь шишки. Ведь никто из них не задумался, отчего же яблоки падают на землю, притягиваются к ней. Или задумывался, но не доводил своих размышлений до логичного конца. На мой взгляд, Ньютон открыл важный закон, во-первых, потому, что он был Ньютоном, а во-вторых, потому что он постоянно думал о том, какие силы заставляют двигаться небесные тела, и в то же время находиться в равновесии.
Один из предшественников Ньютона в области физики и математики Блез Паскаль высказал мысль, что случайные открытия делают только подготовленные люди. Можно с уверенностью рассуждать, что человек, чья голова не занята решением никакой задачи или проблемы, врядли сделает в ней случайное открытие. Возможно, Исаак Ньютон, будь он простым фермером и семьянином, не стал бы размышлять над тем, почему яблоко упало, а лишь стал свидетелем этого самого не открытого еще закона тяготения, как и многие другие до этого. Возможно, будь он художником, он взял бы кисть и написал картину. Но он был физиком, и искал ответы на свои вопросы. Поэтому открыл закон. Остановясь на этом, можно сделать вывод, что случай, который также называют удачей или везением, приходит только к тому, кто его ищет и кто постоянно готов максимально использовать выпавший ему шанс.

Обратим внимание на доказательство этого случая, и сторонников такой идеи.

С. И. Вавилов в превосходной биографии Ньютона пишет, что рассказ этот, по-видимому, достоверен и не является легендой. В своих рассуждениях он ссылается на свидетельство Стаклея, близкого знакомого Ньютона.
Вот что рассказывает в "Воспоминаниях о жизни Исаака Ньютона" его друг Уильям Стекли, посетивший Ньютона 15 апреля 1725 г. в Лондоне: "Так как стояла жара, мы пили послеобеденный чай в саду, в тени раскидистых яблонь. Были только мы вдвоём. Между прочим он (Ньютон) сказал мне, что в такой же точно обстановке ему впервые пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы. Почему яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в сторону, а всегда к центру Земли. Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя так тянет другую материю, то должна существовать

пропорциональность её количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей вселенной».

Очевидно, эти размышления о тяготении относятся к 1665 или к 1666 году, когда из-за вспышки чумы в Лондоне Ньютон вынужден был жить в деревне. В бумагах Ньютона была найдена такая запись по поводу «чумных лет»: «... в это время я был в расцвете моих изобретательских сил и думал о математике и философии больше, чем когда-либо после».

Свидетельство Стаклея было мало кому известно (мемуары Стаклея были напечатаны только в 1936 году), но знаменитый французский писатель Вольтер в книге, изданной в 1738 году и посвящённой первому популярному изложению идей Ньютона, приводит аналогичную историю. При этом он ссылается на свидетельство Катарины Бартон, племянницы и компаньонки Ньютона, прожившей рядом с ним 30 лет. Её муж, Джон Кондуит, работавший ассистентом у Ньютона, писал в своих мемуарах, опираясь на рассказ самого учёного: "В 1666 году Ньютон был вынужден на некоторое время вернуться из Кембриджа в своё поместье Вулсторп, так как в Лондоне была эпидемия чумы. Когда он однажды отдыхал в саду, ему, при виде падающего яблока, пришла в голову мысль, что сила тяжести не ограничена поверхностью Земли, а простирается гораздо дальше. Почему бы и не до Луны? Лишь через 20 лет (в 1687 г.) были опубликованы "Математические начала натуральной философии", где Ньютон доказал, что Луна удерживается на своей орбите той же силой тяготения, под действием которой падают тела на поверхность Земли.

Рассказ этот с высокой скоростью приобрел популярность, однако у многих вызвал сомнения.

Великий русский педагог К. Д. Ушинский, наоборот, увидел в истории с яблоком глубокий смысл. Противопоставляя Ньютона так называемым светским людям, он писал:

«Нужен был гений Ньютона, чтобы вдруг удивиться тому, что яблоко упало на землю. Таким «пошлостям» не удивляются всезнающие люди света. Они даже считают удивления таким обыденным событиям признаком мелкого, детского, не сформированного ещё практического ума, хоть в то же самое время сами часто удивляются уже действительным пошлостям».
В журнале "Современная физика" (англ. "Соntеmроrаrу Physics") за 1998 г. англичанин Кизинг, преподаватель Йоркского университета, увлекающийся историей и философией науки, опубликовал статью "История Ньютоновой яблони". Кизинг придерживается мнения, что легендарная яблоня была единственной в садике Ньютона, и приводит рассказы и рисунки с её изображениями. Легендарное дерево пережило Ньютона почти на сто лет и погибло в 1820 г. во время сильной грозы. Кресло, сделанное из него, хранится в Англии, в частной коллекции. Это открытие, возможно действительно совершившееся в результате случайности, послужило музой для некоторых поэтов.

Советский поэт Кайсын Кулиев передал свою мысль в поэтической форме. Он написал небольшое, мудрое стихотворение «Жить удивляясь»:
«Рождаются великие творенья

Не потому ли, что порою где-то

Обычным удивляются явленьям

Учёные, художники, поэты».

Приведу ещё несколько примеров того, как история с яблоком отразилась в художественной литературе.

Соотечественник Ньютона, великий английский поэт Байрон в своей поэме «Дон Жуан» начинает песнь десятую следующими двумя строфами:
«Случилось яблоку, упавши, прервать

Глубокие Ньютона размышленья,

И говорят (не стану отвечать

За мудрецов догадки и ученья),

Нашёл он в этом способ доказать

Весьма наглядно силу тяготенья.

С паденьем, стало быть, и яблоком лишь он

Был в силах справиться с Адамовых времён.

* * *

От яблок пали мы, но этот плод

Возвысил снова род людской убогий

(Коль верен приведённый эпизод).

Проложенная Ньютоном дорога

Страданий облегчила тяжкий гнёт;

С тех пор открытий сделано уж много,

И, верно, мы к луне когда-нибудь,

(Благодаря парам *), направим путь».

Перевод И. Козлова. В оригинале «паровой машины».

Владимир Алексеевич Солоухин - видный представитель деревенской прозы, в стихотворении «Яблоко» несколько неожиданно написал на ту же тему:

«Я убеждён, что Исаак Ньютон

То яблоко, которое открыло

Ему закон земного тяготенья,

Что он его,

В конечном счёте, - съел».

Наконец, Марк Твен придал всему эпизоду юмористическую окраску. В рассказе «Когда я служил секретарём» он пишет:

«Что есть слава? Порождение случая! Сэр Исаак Ньютон открыл, что яблоки падают на землю, - честное слово, такие пустяковые открытия делали до него миллионы людей. Но у Ньютона были влиятельные родители, и они раздули этот банальный случай в чрезвычайное событие, а простаки подхватили их крик. И вот в одно мгновение Ньютон стал знаменит».
Как было написано выше, этот случай имел и имеет много противников, которые не верят тому, что яблоко привело ученого к открытию закона. У многих такая гипотеза вызвала сомнения. После издания книги Вольтера, в 1738 году, посвящённой первому популярному изложению идей Ньютона, посыпались споры, так ли все было на самом деле? Считалось, что это очередная выдумка Вольтера, слывшего одним из самых остроумных людей своего времени. Нашлись люди, у которых этот рассказ вызвал даже возмущение. К числу последних принадлежал великий математик Гаусс. Он говорил:

«История с яблоком слишком проста; упало ли яблоко или нет - это всё равно; но не понимаю, как можно предполагать, что этот случай мог ускорить или замедлить такое открытие. Вероятно, дело было так: однажды к Ньютону пришёл глупый и нахальный человек и спрашивал его, каким образом он мог дойти до такого великого открытия. Ньютон, увидев, какого рода существо стоит перед ним, и желая от него отвязаться, отвечал, что ему упало на нос яблоко, и это совершенно удовлетворило любознательность того господина».

Вот еще одно опровержение данного случая историками, для которых разрыв между датой падения яблока, и открытием самого закона подозрительно растянулась.
На Ньютона упало яблоко.

Скорее это выдумка, - уверен историк. - Хотя после воспоминаний друга Ньютона Стекелея, рассказавшего якобы со слов самого Ньютона, что на закон всемирного тяготения его натолкнуло упавшее с яблони яблоко, это дерево в саду ученого почти столетие было музейным экспонатом. Но еще один друг Ньютона Пембертон сомневался в возможности такого события. Согласно легенде событие с падающим яблоком произошло в 1666 году. Однако свой закон Ньютон открыл значительно позже.

Биографы великого физика утверждают: если на гения и упал плод, то только в 1726 году, когда ему уже было 84 года, то есть за год до смерти. Один из его биографов, Ричард Уэстфол, замечает: «Сама по себе дата еще не опровергает правдивости эпизода. Но, учитывая возраст Ньютона, как-то сомнительно, чтобы он отчетливо помнил сделанные тогда выводы, тем более что в своих сочинениях он представил совсем другую историю».

Сказку о падающем яблоке он сочинил для своей любимой племянницы Катерины Кондуит, чтобы популярно изложить девушке суть закона, который сделал его знаменитым. Для заносчивого физика Катерина была единственной в семье, к кому он относился с теплотой, и единственная женщина, к которой он когда-либо приближался (по мнению биографов, ученый никогда не знал физической близости с женщиной). Даже Вольтер писал: «В юности я думал, что Ньютон обязан своими успехами собственным заслугам… Ничего подобного: флюксии (используются в решении уравнений) и всемирное тяготение были бы бесполезны без этой прелестной племянницы».

Так падало ли ему на голову яблоко? Возможно, свою легенду Ньютон рассказал племяннице Вольтера в качестве сказки, та передала ее своему дяде, а уж в словах самого Вольтера никто сомневаться не собирался, его авторитет был достаточно высок.

Еще одна догадка по этому поводу звучит так:За год до своей смерти Исаак Ньютон стал рассказывать своим друзьям и родственникам анекдотическую историю о яблоке. Всерьёз её никто не воспринимал, кроме племянницы Ньютона Катерины Кондуит, которая и распространила этот миф.
Сложно понять, был ли это миф или анекдотическая история племянницы Ньютона, или действительно вероятная последовательность событий, которые привели физика к открытию закона всемирного тяготения. Жизнь Ньютона, история его открытий стали предметом пристального внимания ученых и историков. Однако в биографиях Ньютона много противоречий; вероятно, это связано с тем, что сам Ньютон был весьма скрытным человеком и даже подозрительным. И не так уж часты были в его жизни моменты, когда он приоткрывал свое истинное лицо, свой строй мыслей, свои страсти. Ученые до сих пор пытаются по сохранившимся бумагам, письмам, воспоминаниям воссоздать его жизнь и, что самое главное, его творчество, но, как заметил один из английских исследователей творчества Ньютона, «это в значительной мере работа детектива».

Возможно, скрытность Ньютона, его нежелание пускать посторонних в свою творческую лабораторию и дали толчок к возникновению легенды о падающем яблоке. Однако, исходя из предложенных материалов, можно все-таки сделать следующие заключения:

Что в истории с яблоком было несомненно?
То, что после окончания колледжа и получения степени бакалавра Ньютон осенью 1665 года уехал из Кембриджа к себе домой в Вулсторп. Причина? Эпидемия чумы, охватившая Англию, – в деревне все-таки меньше шансов заразиться. Сейчас трудно судить, насколько необходима была эта мера с медицинской точки зрения; во всяком случае, она была не лишней. Хотя у Ньютона было, по-видимому, прекрасное здоровье – к старости он

сохранил густые волосы, не носил очков и потерял только один зуб, – но кто знает, как сложилась бы история физики, останься Ньютон в городе.

Что еще было? Был несомненно также сад при доме, а в саду – яблоня, и была осень, и в это время года яблоки, как известно, нередко самопроизвольно падают на землю. Была и привычка у Ньютона гулять в саду и размышлять о волновавших его в тот момент проблемах, он сам не скрывал этого: «Я постоянно держу в уме предмет своего исследования и терпеливо жду, пока первый проблеск мало-помалу обратится в полный и блестящий свет». Правда, если считать, что именно в то время его озарил проблеск нового закона (а мы можем теперь так считать: в 1965 году были опубликованы письма Ньютона, в одном из которых он прямо говорит об этом), то на ожидание «полного блестящего света» понадобилось довольно много времени – целых двадцать лет. Потому что опубликован закон всемирного тяготения был только в 1687 году. Причем интересно, что и эта публикация была сделана не по инициативе Ньютона, его буквально заставил изложить свои взгляды коллега по Королевскому обществу Эдмонд Галлей, один из самых молодых и одаренных «виртуозов» – так в то время называли людей, «изощрявшихся в науках». Под его давлением Ньютон и начал писать свои знаменитые «Математические начала натуральной философии». Сначала он отправил Галлею сравнительно небольшой трактат «О движении».Так что, возможно, не заставь Галлей изложить Ньютона свои заключения, мир услышал этот закон не через 20 лет а гораздо позже, или же услышал от другого ученого.

Ньютон получил всемирную славу еще при жизни, он понимал, что все созданное им не есть окончательная победа разума над силами природы, ибо познание мира бесконечно. Ньютон умер 20 марта 1727 в возрасте 84 лет. Незадолго перед смертью Ньютон сказал: «Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камушек более цветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мною неисследованным». ,,.

Закон плавучести тел.

Еще одним примером случайности открытия можем назвать открытие закона Архимеда . Его открытию принадлежит многоизвестное «Эврика!» Но об этом чуть позже. Для начала, остановимся на том, кто такой и чем знаменит Архимед.

Архимед - древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз. Он сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений. Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его

поразительные изобретения, производившие ошеломляющее действие на современников.

Достаточно лишь мельком взглянуть на «ноу-хау» Архимеда, чтобы понять, насколько этот человек обогнал свое время и во что мог превратиться наш мир, если бы высокие технологии усваивались в античности так же быстро, как и сегодня. Архимед специализировался в математике и геометрии - двух важнейших науках, лежащих в основе технического прогресса. О революционности его исследований говорит тот факт, что историки считают Архимеда одним из трех величайших математиков человечества. (Другие два - Ньютон и Гаусс)

Если нас спросят, какое открытие Архимеда является самым важным, мы начнем перебирать - например, его знаменитое: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Или сожжение римского флота зеркалами. Или определение числа пи. Или основы для интегрального исчисления. Или винт. Но все равно будем не до конца правы. Все открытия и изобретения Архимеда крайне важны для человечества. Потому что они дали мощный импульс для развития математики и физики, особенно ряда отраслей механики. Но вот еще что интересно заметить. Сам Архимед считал своим высшим достижением определение того, как соотносятся объемы цилиндра, шара и конуса. Почему? Он объяснил просто. Потому что это - идеальные фигуры. А нам важно знать соотношения идеальных фигур и их свойства, чтобы принципы, которые заложены в них, внести в наш далеко не идеальный мир.
«Эврика!» Кто из нас не слышал этого знаменитого восклицания? «Эврика!», т. е. нашел, воскликнул Архимед, когда догадался, как узнать подлинность золота короны царя. И этот закон открыли опять-таки по воле случая:
Известен рассказ о том, как Архимед сумел определить, сделана ли корона царя Гиерона из чистого золота или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. Удельный вес золота был известен, но трудность состояла в том, чтобы точно определить объём короны: ведь она имела неправильную форму.

Архимед всё время размышлял над этой задачей. Как-то он принимал ванну, и тут ему пришла в голову блестящая идея: погружая корону в воду, можно определить её объём, измерив, объём вытесненной ею воды. Согласно легенде, Архимед выскочил голый на улицу с криком «Эврика!», т. е. «Нашёл!». И действительно в этот момент был открыт основной закон гидростатики.

Но как он определил качество короны? Для этого Архимед сделал два слитка: один из золота, другой из серебра, каждый такого же веса, что и корона. Затем поочередно положил их в сосуд с водой, отметил, на сколько поднялся ее уровень. Опустив в сосуд корону, Архимед установил, что ее объем превышает объем слитка. Так и была доказана недобросовестность мастера.

Сейчас закон Архимеда звучит так:

На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда.
Но что же послужило причиной этого случайности: сам Архимед, корона, вес золота которой необходимо было определить, или ванная, в которой Архимед? Хотя, это могло быть все вместе. Возможно ли, что Архимеда к открытию привела только случайность? Или в этом замешана сама подготовка ученого в любое время найти решение этого вопроса? Мы можем обратится к выражению Паскаля, что случайные открытия делают только подготовленные люди. Так вот, прими он ванну просто, не думая о короне царя, он наврядли бы обратил внимание, на то, что весом его тела вода вытесняется из ванны. Но на то он был Архимедом, чтобы заметить это. Вероятно, именно ему было предписано открыть основной закон гидростатики. Если задуматься, можно сделать вывод, что к случайному открытию законов ведет какая-то цепочка обязательных событий. Получается, эти самые случайные открытия не такие уж и случайные. Архимед должен был принять ванну, чтобы случайно открыть закон. А до того как он ее примет, его мысли должны были быть заняты проблемой веса золота. И при этом, одно должно быть обязательно для другого. Но нельзя утверждать, что ему не удалось бы решить вопрос, не прими он ванну. А вот если бы не было необходимости вычислить массу золота в короне, Архимед бы не спешил открыть этот закон. Он бы просто принял ванну.
Вот какой сложный механизм у нашего, так сказать, случайного открытия. К этой самой случайности вела уйма причин. И вот, наконец, при идеальных условиях открытия этого закона (легко обратить внимание как поднимается вода, когда погружается тело, мы все видели этот процесс) подготовленный человек, в нашем примере Архимед, просто вовремя схватил эту мысль.

Однако многие сомневаются, что открытие закона было совершенно именно так. Есть опровержение этому. Звучит оно так: в действительности вытесненная Архимедом вода ничего не говорит о знаменитой выталкивающей силе, поскольку описанный в мифе способ всего лишь позволяет измерить объём. Этот миф распространил Витрувий, и больше никто не сообщал об этой истории.

Как бы то ни было, мы знаем, что был Архимед, была ванна Архимеда и была корона царя. Делать однозначные заключения, к сожалению, не может никто, поэтому, будем называть случайное открытие Архимеда легендой. А правдивая она или нет, каждый может решить для себя сам.

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

Закон Архимеда

Архимед открыл закон,

Мылся в ванне как-то он,

Полилась на пол вода,

Догадался он тогда.

Сила действует на тело,

Так природа захотела,

Шар летит как самолёт,

Что не тонет, то плывёт!

И в воде груз легче станет,

И тонуть он перестанет,

Океаны вдоль Земли,

Покоряют корабли!

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

К.Анкундинов. Смерть Архимеда.

Он был задумчив и спокоен,

Загадкой круга увлечен...

Над ним невежественный воин

Взмахнул разбойничьим мечом.

Чертил мыслитель с вдохновеньем,

Сдавил лишь сердце тяжкий груз.

«Ужель гореть моим твореньям

Среди развалин Сиракуз?»

И думал Архимед: «Поникну ль

Я головой на смех врагу?»

Рукою твердой взял он циркуль -

Провел последнюю дугу.

Уж пыль клубилась над дорогой,

То в рабство путь, в ярмо цепей.

«Убей меня, но лишь не трогай,

О варвар, этих чертежей!»

Прошли столетий вереницы.

Научный подвиг не забыт.

Никто не знает, кто убийца.

Но знают все, кто был убит!

Нет, не всегда смешон и узок

Мудрец, глухой к делам земли:

Уже на рейде в Сиракузах

Стояли римлян корабли.

Над математиком курчавым

Солдат занес короткий нож,

А он на отмели песчаной

Окружность вписывал в чертеж.

Ах, если б смерть - лихую гостью -

Мне так же встретить повезло,

Как Архимед, чертивший тростью

В минуту гибели - число!

Животное электричество.

Следующим открытием является открытие электричества внутри живых организмов. В нашей таблице это открытие неожиданного вида, однако, сам процесс его тоже не был спланирован и все произошло по знакомой нам «случайности».
Открытие электрофизиологии принадлежит ученому Луиджи Гальвани.
Л. Гальвани был итальянским врачом, анатомом, физиологом и физиком. Он один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, основоположник экспериментальной электрофизиологии.

Вот как произошло то, что мы называем случайным открытием..

В конце 1780 года профессор анатомии в Болонье Луиджи Гальвани, занимался в своей лаборатории изучением нервной системы отпрепарированных лягушек, еще вчера квакавших в неотдаленном пруду.

Совершенно случайно получилось так, что в той комнате, где в ноябре 1780 года Гальвани изучал на препаратах лягушек их нервную систему, работал еще его приятель – физик, производивший опыты с электричеством. Одну из отпрепарированных лягушек Гальвани по рассеянности положил на стол электрической машины.

В это время в комнату вошла жена Гальвани. Ее взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мертвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету (скальпелю), дергались. Жена Гальвани с ужасом указала на это мужу.

Последуем же за Гальвани в его знаменитых опытах: «Я разрезал лягушку и положил ее безо всякого умысла на стол, где на некотором расстоянии стояла электрическая машина. Случайно один из моих ассистентов дотронулся до нерва лягушки концом скальпеля, и в тот же момент мускулы лягушки содрогнулись как бы в конвульсиях.

Другой ассистент, обыкновенно помогавший мне в опытах по электричеству, заметил, что явление это происходило лишь тогда, когда из кондуктора машины извлекалась искра.

Пораженный новым явлением, я тотчас же обратил на него свое внимание, хотя замышлял в этот момент совсем иное и был всецело поглощен своими мыслями. Меня охватила неимоверная жажда и рвение исследовать это и пролить свет на то, что было под этим скрыто».

Гальвани решил, что все дело тут в электрических искрах. Для того чтобы получить более сильный эффект, он вывесил несколько отпрепарированных лягушачьих лапок на медных проволочках на железную садовую решетку во время грозы. Однако молнии – гигантские электрические разряды никак не повлияли на поведение отпрепарированных лягушек. Что не удалось сделать молнии, сделал ветер. При порывах ветра лягушки раскачивались на своих проволочках и иногда касались железной решетки. Как только это случалось, лапки дергались. Гальвани, однако, отнес явление все-таки на счет грозовых электрических разрядов.

В 1786 г. Л. Гальвани заявил, что открыл «животное» электричество. Уже была известна Лейденская банка - первый конденсатор (1745 г.). А. Вольта изобрел упоминавшуюся электрофорную машину (1775 г.), Б. Франклин объяснил электрическую природу молнии. Идея биологического электричества витала в воздухе. Сообщение Л. Гальвани было встречено с неумеренным энтузиазмом, который он вполне разделял. В 1791 г. вышел его основной труд «Трактат о силах электричества при мышечном сокращении».

Вот еще одна история о том, как он заметил биологическое электричество. Но она, естественно, отличается от предыдущей. Эта история своего рода курьез.

Простудившаяся жена профессора анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани, как и все больные, требовала заботы и внимания. Врачи прописали ей "укрепительный бульон" в состав которого входили те самые лягушечьи лапки. И вот, в процессе приготовления лягушек для бульона, Гальвани заметил, как двигались лапки при соприкосновении их с электрической машиной. Таким образом открыл знаменитое "живое электричество" - электрический ток.
Как бы то ни было, Гальвани преследовал в своих занятиях немного другие

цели. Он изучал строение лягушек, а открыл электрофизиологию. Или, еще интереснее, хотел приготовить бульон для своей супруги, сделать ей полезное, а сделал открытие, полезное всему человечеству. И все почему? В обоих случаях лапки лягушек, случайным образом докоснулись до электромашины или какого-то другого электропредмета. Но так ли случайно и неожиданно все складывалось, или опять же это была обязательная взаимосвязь событий?...

Броуновское движение.

По нашей таблице мы можем видеть, что броуновское движение относится к запоздалым открытиям в физике. Но мы остановимся на этом открытии, так как оно тоже в некоторой степени было сделано случайно.

Что такое броуновское движение?
Броуновское движение- это следствие хаотического движения молекул. Причиной броуновского движения является тепловое движение молекул среды и их столкновения с броуновской частицей.

Это явление было открыто Р. Броуном (в честь его и назвали открытие), когда в 1827 году, когда он проводил исследования пыльцы растений. Шотландский ботаник Роберт Броун ещё при жизни как лучший знаток растений получил титул «князя ботаников». Он сделал много замечательных открытий. В 1805 после четырёхлетней экспедиции в Австралию привез в Англию около 4000 видов не известных ученым австралийских растений и много лет посвятил их изучению. Описал растения, привезенные из Индонезии и Центральной Африки. Изучал физиологию растений, впервые подробно описал ядро растительной клетки. Петербургская Академия наук сделала его своим почетным членом. Но имя учёного сейчас широко известно вовсе не из-за этих работ.

Вот как случилось Броуну заметить движение, присущее молекулам. Получается, пытаясь работать над одним, Броун заметил немного другое:

В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. И вот, неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твёрдые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и постоянно передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам». Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же себя вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях.

Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; очень мелкие частички угля, сажи и пыли лондонского воздуха, тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов.

Наблюдение Броуна подтвердили другие учёные.

Причем, надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».
Броуновское движение считается очень запоздалым открытием. Оно было сделано с помощью лупы, хотя прошло уже 200 лет, как был изобретен микроскоп (1608 год)

Как это часто бывает в науке, спустя многие годы историки обнаружили, что ещё в 1670 изобретатель микроскопа голландец Антони Левенгук, видимо, наблюдал аналогичное явление, но редкость и несовершенство микроскопов, зачаточное состояние молекулярного учения в то время не привлекли внимания к наблюдению Левенгука, поэтому открытие справедливо приписывают Броуну, который впервые подробно его изучил и описал.

Радиоактивность .

Антуан Анри Беккерель родился 15 декабря 1852 , умер 25 августа 1908 . Он был французским физиком, лауреатом Нобелевской премии по физике и одним из первооткрывателей радиоактивности.

Явление радиоактивности было очередным открытием, совершившимся по случайности. В 1896 г. французский физик А. Беккерель по время работ по исследованию солей урана завернул флюоресцирующий материал в непрозрачный материал вместе с фотопластинками.

Он обнаружил, что фотопластинки были полностью засвечены. Ученый продолжил исследования и выявил, что все соединения урана испускают излучение. Продолжением работы Беккереля стало открытие в 1898 г. радия Пьером и Мари Кюри. Атомная масса радия не так уж сильно отличается от массы урана, но его радиоактивность в миллион раз выше. Явление излучения назвали радиоактивностью. В-1903 г. Беккерель совместно с супругами Кюри получил Нобелевскую премию по физике «В знак признания выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности». Это стало началом атомной эры.

Еще одним из важных открытий физики, относящихся к разделу непредугаданных, является открытие рентгеновских лучей. Сейчас, спустя многие годы этого открытия, рентгеновские лучи имеют большое значение для человечества.
Первой и наиболее широко известной областью применения рентгеновских лучей является медицина. Рентгеновские снимки стали уже привычным инструментов и врачей-травматологов, и стоматологов, и медицинских специалистов других направлений.

Другой отраслью, где широко применяется рентгеновская аппаратура, стала безопасность. Так, в аэропортах, на таможнях и прочих контрольно-пропускных пунктах принцип использования рентгена практически тот же, что и в современной медицине. Лучи используются для обнаружения запрещенных для провоза предметов в багаже и прочих грузах. В последние годы появились автономные устройства небольших размеров, позволяющие обнаруживать подозрительные предметы в местах большого скопления людей.
Расскажем об истории открытия рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. Способ их получения с особой наглядностью обнаруживает их электромагнитную природу. Немецкий физик Рентген (1845-1923) обнаружил этот вид излучения случайно, при исследовании катодных лучей.

Наблюдение Рентгена состояло в следующем. Он работал в затемненной комнате, пытаясь понять, смогут ли недавно открытые катодные лучи или нет (они применяются до сих пор – в телевизорах, в флуоресцентных лампах и т.д.) пройти сквозь вакуумную трубку или нет. Случайно он заметил, что на химически очищенном экране на расстоянии в несколько футов появилось расплывчатое зеленоватое облачко. Это было похоже на то, как если бы слабая вспышка от индукционной катушки отразилась в зеркале. Семь недель он проводил исследования, практически не покидая лабораторию. Оказалось, что причиной свечения являются прямые лучи, исходящие от катодно-лучевой трубки, что излучение дает тень, и оно не может быть отклонено с помощью магнита - и многое другое. Так же стало ясно, что человеческие кости отбрасывают более плотную тень, чем окружающие мягкие ткани, что до сих пор и используется в рентгеноскопии. А первый рентгеновский снимок появился в 1895 году – это был снимок руки мадам Рентген с четко выделяющимся золотым кольцом. Так что впервые именно мужчины увидели женщин «насквозь», а не наоборот.

Вот какие полезные случайные открытия подарила Вселенная человечеству!

И это лишь малая доля полезных случайных открытий и изобретений. За один раз не рассказать, сколько их было. И сколько еще будет…Но узнать об открытиях, которые совершились в повседневной жизни было бы тоже

Полезно.

Непредугаданные открытия в нашей повседневной жизни.

Печенье с кусочками шоколада .
Один из самых популярных видов печенья в США - печенье с кусочками шоколада. Оно было изобретено в 1930-е годы, когда хозяйка небольшой гостиницы Рут Вэйкфилд решила испечь масляное печенье. Женщина разломала шоколадную плитку и перемешала кусочки шоколада с тестом, рассчитывая, что шоколад растает и придаст тесту коричневый цвет и шоколадный привкус. Однако Вэйкфилд подвело незнание законов физики, и из духовки она достала печенье с кусочками шоколада.

Клейкие бумажки для заметок.
Клейкие бумажки появились в результате неудачного эксперимента по усилению стойкости клея. В 1968 году сотрудник исследовательской лаборатории компании 3M пытался улучшить качество клейкой ленты (скотча). Он получил плотный клей, который не впитывался в склеиваемые поверхности и был совершенно бесполезен для производства скотча. Исследователь не знал, каким образом можно использовать новый сорт клея. Четыре года спустя, его коллега, который в свободное время пел в церковном хоре, был раздражен тем, что закладки в книге псалмов, все время выпадали. Тогда же он вспомнил о клее, который мог бы закреплять бумажные закладки, не повреждая страниц книги. В 1980 году Post-it Notes были впервые выпущены в продажу.

Кока-Кола.
1886 год. Доктор-фармацевт Джон Пембертон ищет способ приготовления микстуры тонизирующего действия с помощью ореха Кола и растения коки. Микстура на вкус оказалась очень приятной. Этот сироп он отвозил в аптеку, где она и продавалась. А сама Кока-Кола появилась по случайности. Продавец в аптеке спутал краны с обычной водой и газированной и налил вторую. Так и появилась Кока-Кола. Правда вначале она была не очень популярной. Расходы Пембертона превышали доходы. Но сейчас ее пьют в более двухсот странах мира.

Мешок для мусора.
В 1950 году изобретатель Гарри Василюк создал такой мешок. Дело было так. К нему обратилась администрация города с задачей: придумать способ, при котором мусор не будет вываливаться в процессе его погружения в мусороуборочную машину. У него появилась задумка создать специальный пылесос. Но кто-то бросил фразу: Мне нужна сумка под мусор. И вдруг он понял, что для мусора нужно сделать одноразовые

мешки, а что бы сэкономить, изготавливать их из полиэтилена. А через 10 лет в продаже появились мешки для частных лиц.

Тележка для супермаркета .
Так же как и другие открытия в этом посте открыто случайно в 1936 году. Изобретатель тележки торговец Сильван Голдман стал замечать, что покупатели редко покупают габаритные товары, ссылаясь на то, что их тяжело нести до кассы. Но однажды в магазине он увидел, как на машинке за веревочку катил сын покупательницы сумку с продуктами. И тут его просвятило. Первоначально он просто приделал к корзинам небольшие колесики. Но потом привлек группу конструкторов для создания современной тележки. Через 11 лет началось массовое изготовление таких тележек. И кстати, благодаря этому новшеству появился новый тип магазинов под названием супермаркет.

Булочки с изюмом .
В России тоже было создано лакомство по ошибке. Это произошло на царской кухне. Повар готовил булочки, замесил тесто, и по случайности задел кадушку с изюмом, которая упала в тесто. Он очень сильно испугался, вытащить изюм у него не получалось. Но страх себя не оправдал. Государю очень сильно понравились булочки с изюмом, за что повара и наградили.
Здесь же стоит упомянуть и о легенде, описанной знатоком Москвы журналистом и писателем Владимиром Гиляровским, о том, что булочку с изюмом изобрел знаменитый булочник Иван Филиппов. Генерал-губернатор Арсений Закревский, купивший как-то свежую сайку, вдруг обнаружил в ней таракана. Вызванный на ковер Филиппов, схватил насекомое и съел, заявив, что генерал ошибся - это была изюминка. Вернувшись в пекарню, Филиппов распорядился срочно начать печь булочки с изюмом, чтобы оправдаться перед губернатором.

Искусственные подсластители

Три самых распространенных заменителя сахара были открыты лишь благодаря тому, что ученые забыли помыть руки. Цикламат (1937) и аспартам (1965) явились побочным продуктом медицинских исследований, а сахарин (1879) был случайно обнаружен при исследованиях дериватов каменноугольного дегтя.

Кока-Кола

В 1886 году доктор и фармацевт Джон Пембертон (John Pemberton) пытался приготовить микстуру на основе вытяжки из листьев южноамериканского растения кока и африканских орехов кола, обладающих тонизирующими свойствами. Пембертон попробовал готовую

микстуру и понял, что она обладает хорошим вкусом. Пембертон посчитал, что этот сироп мог помочь людям, страдающим от усталости, стресса и зубной боли. Фармацевт отнес сироп в самую крупную аптеку города Атланты. В тот же день были проданы первые порции сиропа, по пять центов за стакан. Однако напиток Coca-Cola появился в результате небрежности. Случайно продавец, разбавлявший сироп, перепутал краны и налил газированную воду вместо обыкновенной. Получившаяся смесь и стала «кока-колой». Изначально этот напиток не имел большого успеха. За первый год производства газировки Пембертон израсходовал $79.96 на рекламу нового напитка, но смог продать Кока-колы только на $50. Ныне кока-колу производят и пьют в 200 странах мира.

13.Тефлон

Как появилось изобретение микроволновка?

Перси Лебарон Спенсер - ученый, изобретатель, который изобрел первую СВЧ-печь. Он родился 9 июля 1984 года в городе Хоуленд штата Мэн, США.

Как изобрели микроволновку.

Спенсер изобрел прибор для микроволновой кулинарии совершенно случайно. В лаборатории Raytheon в 1946, когда он стоял около

магнетрона, он вдруг почувствовал покалывание и что леденцы, которые лежали у него в кармане, таяли. Он не первый заметил этот эффект, но другие боялись проводить эксперименты, в то время как Спенсеру было любопытно и интересно проводить такие исследования.

Он расположил кукурузу рядом с магнетроном и через определенное время она начала трещать. Наблюдая такой эффект, он сделал металлическую коробку с магнетроном для разогревания пищи. Так Перси Лаберон Спенсер изобрел микроволновку.

После написания отчета о его результатах, «Raytheon» в 1946 году запатентовала это открытие и начала продавать микроволновые печи в индустриальных целях.

В 1967 году филиал «Raytheon Amana» начал продавать домашние СВЧ-печи «RadarRange». За свое изобретение Спенсер не получил лицензионных платежей, но ему заплатили одноразовое пособие за два доллара от Raytheon - символическая оплата компании, сделанная всем изобретателям компании.

Список используемой литературы.

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

Приложение.