Этапы развития физики

Всю историю развития физики можно условно разделить на три периода:

доклассическая, или донаучная, физика – самый длинный период: IV в. до н.э. – конец XVI в.

классическая физика: конец XVI в. – конец XIX в.

современная физика: начало XX в. - …

Этап доклассической физики открывает геоцентрическая система мировых сфер Аристотеля. Переход от эгоцентризма – отношения к миру, характеризующегося сосредоточенностью на своем индивидуальном «я», к геоцентризму – первый и, наверное, самый трудный шаг на пути зарождения естествознания. Непосредственно видимая полусфера неба, ограниченная местным горизонтом, дополнялась аналогичной полусферой до полной небесной сферы. Мир стал более завешенным, но оставался ограниченным небесной сферой. Соответственно, и сама Земля, противопоставленная небесной сферической Вселенной как постоянно занимающая в ней особое, центральное положение и абсолютно неподвижная, стала считаться сферической. Пришлось признать не только возможность существования обитателей диаметрально противоположных частей земного шара, но и принципиальную равноправность всех обитателей мира. Эти представления подтвердились позже, на рубеже XV и XVI вв. – в эпоху великих географических открытий. Николаем Коперником была создана достаточно точная гелиоцентрическая система, в центре кот. находится не Земля, а Солнце. Вершина гелиоцентрической системы – законы движения планет, открытые немецким астрономом Иоганом Кеплером. 

Астрономические открытия Галилео Галилия, его физические эксперименты и фундаментальные законы механики, сформулированные Исааком Ньютоном, положили начало этапу классической физики, кот. нельзя отелить ческой границей от перового этапа. Для физики и естествознания в целом свойственно поступательное развитие: законы Кеплера – венец гелиоцентрической системы с весьма длительной историей; законам Ньютон предшествовали законы Кеплера и труды Галилея. Галилей опроверг аристотелевское противопоставление Земли и Неба. Он предложил представление Аристотеля об инерции применять для земных тел при их свободном движении в горизонтальном направлении. Кеплер и Галилей пришли к своим кинематическим законам, предопределившим принципиально единую для земных и небесных тел механику Ньютона. Законы Кеплера и закон всемирного тяготения Ньютона послужили основой для открытия новых планет. Этап классической физики характеризуется крупными достижениями не только в классической механике, но и в других отраслях: термодинамике, молекулярной физике, оптике, электричестве, магнетизме… Важнейшие: установлены опытные газовые законы; предложено уравнение кинетической теории газов; сформулирован принцип равномерного распределения по степеням свободы, первое и второе начало термодинамики; открыты законы Кулона, Ома и электромагнитной индукции; разработан электромагнитная теория; явления интерференции, дифракции и поляризации света получили волновое истолкование; сформулированы законы поглощения и рассеивания света. Особое место занимает электромагнитная теория, разработанная Дж. Максвеллом, одним из основоположников статистической физики + установил статистическое распределение молекул по скоростям + его электромагнитная теория предсказала электромагнитную природу света. В конце XX в. при экспериментальном изучении спектра излучения абсолютно черного тела была установлена закономерность распределения энергии в спектре излучения. Полученные кривые распределения имели характерный максимум, который по мере повышения температуры смещался в сторону более коротких волн. Эти результаты эксперимента в рамках электродинамики Максвелла объяснить не удалось. Объяснение в 1900 г. предложил Макс Планка. Согласно выдвинутой Планком квантовой гипотезе, атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте.

Характерная особенность этапа современной физики заключается в том, что наряду с классическими развиваются квантовые представления. Появляются новые отрасли современной физики: квантовая электродинамика, квантовая теория твердого тела, квантовая оптика… В формировании квантово-механических представлений важную роль сыграла квантовая теория фотоэффекта, предложенная Эйнштейном в 1905г. Открытия: Нильс Бор – квантовая теория атома; Гейзенберг – принцип неопределенности + матричный квантовой механики; Шредингер – волновая механика (основное уравнение); Поль – релятивистская теория движения электрона + предсказание существования позитрона; Резерфорд – учение о радиоактивности и строении атома… В 1938 г. Ган и Штрассман обнаружили деление ядер урана при облучении их нейтронами. Это открытие способствовало бурному развитию ядерной физики, созданию ядерного оружия и рождению атомной энергетики. Одно из крупнейших достижений XX в. – создание в 1947 г. транзистора Бардиным, Браттейном и Шокли.С развитием физики полупроводников и созданием транзистора зарождала новая технология – микроэлектроника. Создание квантовых генераторов на основе вынужденного излучения атомов и молекул – еще одно важнейшее достижение физики. Высокотемпературная сверхпроходимость вне всякого сомнения выдающееся достижение современной физики (Беднорц и Мюллер).