Hoewel de geschiedenis van de natuurkunde als onafhankelijke wetenschap pas in de 17e eeuw begon, gaat de oorsprong terug tot de diepste oudheid, toen mensen hun eerste kennis over de wereld om hen heen begonnen te systematiseren. Tot de moderne tijd behoorden ze tot de natuurfilosofie en bevatten ze informatie over mechanica, astronomie en fysiologie. De echte geschiedenis van de natuurkunde begon dankzij de experimenten van Galileo en zijn studenten. Ook werd de basis van deze discipline gelegd door Newton.
In de 18e en 19e eeuw verschenen sleutelbegrippen: energie, massa, atomen, momentum, enz. In de 20e eeuw werden de beperkingen van de klassieke natuurkunde duidelijk (daarnaast werden de kwantumfysica, de theorie van relativiteitstheorie, de theorie van microdeeltjes, enz. werden geboren) d.). Natuurwetenschappelijke kennis wordt zelfs vandaag de dag aangevuld, nu onderzoekers worden geconfronteerd met veel onopgeloste problemen en vragen over de aard van onze wereld en het hele universum.
Oudheid
Veel heidense religies uit de oudheid waren gebaseerd op astrologie en de kennis van astrologen. Dankzij hun studies van de nachtelijke hemel vond de vorming van optica plaats. De accumulatie van astronomische kennis kon niet anders dan de ontwikkeling van de wiskunde beïnvloeden. Echter, theoretisch om de redenen uit te leggen:de natuurlijke verschijnselen van de ouden konden dat niet. De priesters schreven bliksem en zonsverduisteringen toe aan goddelijke toorn, die niets met wetenschap te maken had.
Tegelijkertijd leerden de oude Egyptenaren lengte, gewicht en hoek te meten. Deze kennis was nodig voor architecten bij de bouw van monumentale piramides en tempels. Toegepaste mechanica ontwikkeld. De Babyloniërs waren er ook sterk in. Op basis van hun astronomische kennis begonnen ze de dag te gebruiken om de tijd te meten.
De oude Chinese geschiedenis van de natuurkunde begon in de 7e eeuw voor Christus. e. De opgebouwde ervaring in ambachten en constructie werd onderworpen aan wetenschappelijke analyse, waarvan de resultaten werden gepresenteerd in filosofische geschriften. Hun beroemdste auteur is Mo-tzu, die leefde in de 4e eeuw voor Christus. e. Hij deed de eerste poging om de fundamentele wet van traagheid te formuleren. Zelfs toen waren de Chinezen de eersten die het kompas uitvonden. Ze ontdekten de wetten van de geometrische optica en wisten van het bestaan van de camera obscura. In het Hemelse Rijk verscheen het begin van de theorie van muziek en akoestiek, die lange tijd niet werd vermoed in het Westen.
Oudheid
De oude geschiedenis van de natuurkunde is vooral bekend dankzij de Griekse filosofen. Hun onderzoek was gebaseerd op meetkundige en algebraïsche kennis. De Pythagoreeërs waren bijvoorbeeld de eersten die verklaarden dat de natuur de universele wetten van de wiskunde gehoorzaamt. De Grieken zagen dit patroon in optica, astronomie, muziek, mechanica en andere disciplines.
De geschiedenis van de ontwikkeling van de natuurkunde wordt nauwelijks gepresenteerd zonder de werken van Aristoteles, Plato, Archimedes, LucretiusKara en Gerona. Hun werken zijn in een vrij volledige vorm tot in onze tijd bewaard gebleven. Griekse filosofen verschilden van tijdgenoten uit andere landen doordat ze natuurwetten niet met mythische concepten uitlegden, maar strikt vanuit een wetenschappelijk oogpunt. Tegelijkertijd maakten de Hellenen ook grote fouten. Deze omvatten de mechanica van Aristoteles. De geschiedenis van de ontwikkeling van de natuurkunde als wetenschap heeft veel te danken aan de denkers van Hellas, al was het maar omdat hun natuurfilosofie tot de 17e eeuw de basis bleef van de internationale wetenschap.
Bijdrage van de Alexandrijnse Grieken
Democritus formuleerde de theorie van atomen, volgens welke alle lichamen bestaan uit ondeelbare en kleine deeltjes. Empedocles stelde de wet van behoud van materie voor. Archimedes legde de basis voor hydrostatica en mechanica, schetste de theorie van de hefboom en berekende de grootte van de opwaartse kracht van een vloeistof. Hij werd ook de auteur van de term "zwaartepunt".
Heron de Alexandrijnse Griek wordt beschouwd als een van de grootste ingenieurs in de menselijke geschiedenis. Hij creëerde een stoomturbine, algemene kennis over de elasticiteit van lucht en de samendrukbaarheid van gassen. De geschiedenis van de ontwikkeling van natuurkunde en optica ging verder dankzij Euclid, die de theorie van spiegels en de wetten van het perspectief bestudeerde.
Middeleeuwen
Na de val van het Romeinse rijk kwam de ineenstorting van de oude beschaving. Veel kennis is vergeten. Europa stopte bijna duizend jaar lang met zijn wetenschappelijke ontwikkeling. Christelijke kloosters zijn tempels van kennis geworden en zijn erin geslaagd enkele van de geschriften uit het verleden te bewaren. De vooruitgang werd echter belemmerd door de kerk zelf. Ze onderwierp de filosofietheologische leer. Denkers die verder probeerden te gaan, werden tot ketters verklaard en zwaar gestraft door de inquisitie.
Tegen deze achtergrond werd het primaat in de natuurwetenschappen overgedragen aan de moslims. De geschiedenis van de opkomst van de natuurkunde onder de Arabieren houdt verband met de vertaling in hun taal van de werken van oude Griekse wetenschappers. Op basis daarvan deden de denkers van het Oosten zelf enkele belangrijke ontdekkingen. Zo beschreef de uitvinder Al-Jaziri de eerste krukas.
Europese stagnatie duurde tot de Renaissance. Tijdens de Middeleeuwen werd in de Oude Wereld een bril uitgevonden en werd het uiterlijk van de regenboog uitgelegd. De 15e-eeuwse Duitse filosoof Nicolaas van Cusa was de eerste die suggereerde dat het universum oneindig is, en dus zijn tijd ver vooruit. Enkele decennia later werd Leonardo da Vinci de ontdekker van het fenomeen capillariteit en de wet van wrijving. Hij probeerde ook een perpetuum mobile te maken, maar omdat hij deze taak niet aankon, begon hij theoretisch de onuitvoerbaarheid van een dergelijk project te bewijzen.
Renaissance
In 1543 publiceerde de Poolse astronoom Nicolaus Copernicus het belangrijkste werk van zijn leven, 'Over de rotatie van hemellichamen'. In dit boek werd voor het eerst in de christelijke Oude Wereld een poging gedaan om het heliocentrische model van de wereld te verdedigen, volgens welke de aarde om de zon draait en niet omgekeerd, zoals het geocentrische model van Ptolemaeus dat door de kerk voorgesteld. Veel natuurkundigen en hun ontdekkingen beweren geweldig te zijn, maar het is het verschijnen van het boek "Over de rotatie van hemellichamen" dat wordt beschouwd als het begin van een wetenschappelijke revolutie, die werd gevolgd dooropkomst niet alleen van de moderne natuurkunde, maar van de moderne wetenschap als geheel.
Een andere beroemde wetenschapper uit de moderne tijd, Galileo Galilei, is vooral bekend om zijn uitvinding van de telescoop (hij vond ook de thermometer uit). Daarnaast formuleerde hij de traagheidswet en het relativiteitsbeginsel. Dankzij de ontdekkingen van Galileo werd een volledig nieuwe mechanica geboren. Zonder hem zou de geschiedenis van de studie natuurkunde lang hebben stilgestaan. Galileo moest, net als veel van zijn ruimdenkende tijdgenoten, de druk van de kerk weerstaan en met zijn laatste kracht proberen de oude orde te verdedigen.
XVII eeuw
De groeiende belangstelling voor wetenschap zette zich voort tot in de 17e eeuw. De Duitse monteur en wiskundige Johannes Kepler werd de ontdekker van de wetten van de planetaire beweging in het zonnestelsel (de wetten van Kepler). Hij schetste zijn opvattingen in het boek "New Astronomy", gepubliceerd in 1609. Kepler verzette zich tegen Ptolemaeus en concludeerde dat de planeten in ellipsen bewegen, en niet in cirkels, zoals in de oudheid werd aangenomen. Dezelfde wetenschapper heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van de optica. Hij deed onderzoek naar verziendheid en bijziendheid, waarbij hij de fysiologische functies van de ooglens ophelderde. Kepler introduceerde de concepten optische as en focus, formuleerde de theorie van lenzen.
Franse Rene Descartes creëerde een nieuwe wetenschappelijke discipline - analytische meetkunde. Hij stelde ook de wet van de breking van het licht voor. Het belangrijkste werk van Descartes was het boek "Principles of Philosophy", gepubliceerd in 1644.
Weinig natuurkundigen en hun ontdekkingen zijn zo beroemd als de Engelsman Isaac Newton. BIJIn 1687 schreef hij een revolutionair boek, The Mathematical Principles of Natural Philosophy. Daarin schetste de onderzoeker de wet van universele zwaartekracht en de drie wetten van de mechanica (ook bekend als de wetten van Newton). Deze wetenschapper werkte aan kleurentheorie, optica, integraal- en differentiaalrekening. De geschiedenis van de natuurkunde, de geschiedenis van de wetten van de mechanica - dit alles hangt nauw samen met de ontdekkingen van Newton.
Nieuwe grenzen
De 18e eeuw gaf de wetenschap veel opvallende namen. Leonhard Euler springt er tussenuit. Deze Zwitserse monteur en wiskundige schreef meer dan 800 werken over natuurkunde en secties als wiskundige analyse, hemelmechanica, optica, muziektheorie, ballistiek, enz. De Academie van Wetenschappen van St. Petersburg erkende hem als hun academicus, en daarom besteedde Euler een belangrijk deel van zijn leven in Rusland. Het was deze onderzoeker die de basis legde voor analytische mechanica.
Het is interessant dat de geschiedenis van het onderwerp natuurkunde zich heeft ontwikkeld zoals we die kennen, niet alleen dankzij professionele wetenschappers, maar ook dankzij amateuronderzoekers, die veel beroemder zijn in een heel andere hoedanigheid. Het meest opvallende voorbeeld van zo'n autodidact was de Amerikaanse politicus Benjamin Franklin. Hij vond de bliksemafleider uit, leverde een grote bijdrage aan de studie van elektriciteit en deed een aanname over het verband met het fenomeen magnetisme.
Aan het einde van de 18e eeuw creëerde de Italiaan Alessandro Volta de "voltaïsche pilaar". Zijn uitvinding was de eerste elektrische batterij in de menselijke geschiedenis. Deze eeuw werd ook gekenmerkt door het verschijnen van een kwikthermometer, waarvan de makerwas Gabriël Fahrenheit. Een andere belangrijke uitvinding was de uitvinding van de stoommachine, die plaatsvond in 1784. Het gaf aanleiding tot nieuwe productiemiddelen en de herstructurering van de industrie.
Toegepaste ontdekkingen
Als de geschiedenis van het begin van de natuurkunde zich ontwikkelde op basis van het feit dat de wetenschap de oorzaak van natuurlijke fenomenen moest verklaren, dan veranderde de situatie in de 19e eeuw aanzienlijk. Nu heeft ze een nieuwe roeping. Van de natuurkunde begon de controle van natuurlijke krachten te eisen. In dit opzicht begon niet alleen de experimentele, maar ook de toegepaste natuurkunde zich snel te ontwikkelen. André-Marie Ampère's "Newton of Electricity" introduceerde een nieuw concept van elektrische stroom. Michael Faraday werkte in hetzelfde gebied. Hij ontdekte het fenomeen van elektromagnetische inductie, de wetten van elektrolyse, diamagnetisme en werd de auteur van termen als anode, kathode, diëlektricum, elektrolyt, paramagnetisme, diamagnetisme, enz.
Nieuwe secties van de wetenschap zijn ontstaan. Thermodynamica, elasticiteitstheorie, statistische mechanica, statistische fysica, radiofysica, elasticiteitstheorie, seismologie, meteorologie - ze vormden allemaal een enkel modern beeld van de wereld.
In de 19e eeuw ontstonden nieuwe wetenschappelijke modellen en concepten. Thomas Young onderbouwde de wet van behoud van energie, James Clerk Maxwell stelde zijn eigen elektromagnetische theorie voor. De Russische chemicus Dmitry Mendeleev werd de auteur van het periodiek systeem van elementen dat de hele fysica aanzienlijk beïnvloedde. In de tweede helft van de eeuw verschenen de elektrotechniek en de verbrandingsmotor. Ze werden de vruchten van toegepaste natuurkunde, gericht op het oplossen van bepaalde problemen.technologische taken.
Een nieuwe kijk op wetenschap
In de 20e eeuw ging de geschiedenis van de natuurkunde, kortom, naar het stadium waarin de crisis van reeds gevestigde klassieke theoretische modellen begon. De oude wetenschappelijke formules begonnen de nieuwe gegevens tegen te spreken. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat de snelheid van het licht niet afhankelijk is van een schijnbaar onwrikbaar referentiekader. Rond de eeuwwisseling werden verschijnselen ontdekt die om een gedetailleerde verklaring vroegen: elektronen, radioactiviteit, röntgenstraling.
Vanwege de opgestapelde mysteries heeft er een herziening van de oude klassieke fysica plaatsgevonden. Het sleutelmoment in deze reguliere wetenschappelijke revolutie was de onderbouwing van de relativiteitstheorie. De auteur was Albert Einstein, die de wereld voor het eerst vertelde over de diepe verbinding tussen ruimte en tijd. Er ontstond een nieuwe tak van theoretische fysica: de kwantumfysica. Verschillende wereldberoemde wetenschappers namen tegelijkertijd deel aan de oprichting: Max Planck, Max Bohn, Erwin Schrödinger, Paul Ehrenfest en anderen.
Moderne uitdagingen
In de tweede helft van de 20e eeuw ging de geschiedenis van de ontwikkeling van de natuurkunde, waarvan de chronologie tot op de dag van vandaag voortduurt, naar een fundamenteel nieuwe fase. Deze periode werd gekenmerkt door de bloei van de verkenning van de ruimte. Astrofysica heeft een ongekende sprong gemaakt. Ruimtetelescopen, interplanetaire sondes, detectoren van buitenaardse straling verschenen. Een gedetailleerde studie van de fysieke gegevens van verschillende lichamen van de zonneplaneet begon. Met behulp van moderne technologie hebben wetenschappers exoplaneten en nieuwe armaturen ontdekt, waaronder:inclusief radiosterrenstelsels, pulsars en quasars.
De ruimte blijft bezaaid met veel onopgeloste mysteries. Zwaartekrachtgolven, donkere energie, donkere materie, de versnelling van de uitdijing van het heelal en zijn structuur worden bestudeerd. Uitbreiding van de Big Bang-theorie. De gegevens die in terrestrische omstandigheden kunnen worden verkregen, zijn onevenredig klein in vergelijking met hoeveel werk wetenschappers in de ruimte hebben.
De belangrijkste problemen waarmee natuurkundigen tegenwoordig worden geconfronteerd, omvatten verschillende fundamentele uitdagingen: de ontwikkeling van een kwantumversie van de zwaartekrachttheorie, de veralgemening van de kwantummechanica, de unificatie van alle bekende interactiekrachten in één theorie, de zoektocht naar "fijnafstemming van het heelal", evenals de exacte definitieverschijnselen van donkere energie en donkere materie.
