Вопрос 6

Отто фон Ге́рике - немецкий физик, инженер и философ, учился правоведению, математике и механике в Лейпциге, Иене и Лейдене. Некоторое время служил инженером в Швеции. Изобрёл вакуумную откачку и применил своё изобретение для изучения свойств вакуума и роли воздуха в процессе горения и для дыхания человека. Провёл известный эксперимент с Магдебургскими полушариями, который доказал наличие давления воздуха; установил упругость и весомость воздуха, способность поддерживать горение, проводить звук. Магдебургские полушария — «два медных полушария около 14 дюймов (35,5 см) в диаметре, полые внутри и прижатые друг к другу». Из собранной сферы выкачивался воздух, и полушария удерживались давлением внешней атмосферы. После выкачивания из сферы воздуха, 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) не смогли разорвать полушария. В 1660 начал использовать первый в мире водяной барометр собственной конструкции для предсказания погоды. Также изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением — шар из серы, натираемый руками. Обнаружил, что заряженный шар потрескивает и светится в темноте (первым наблюдал электролюминесценцию). Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов. Также занимался астрономией, был сторонником гелиоцентрической системы. Полагал, что космическое пространство является пустым, но между небесным телами действуют дальнодействующие силы, регулирующие их движение.

Вопрос 7

НЬЮТОН И ЕГО НАУЧНЫЙ МЕТОД

Исаак Ньютон - величайший ученый всех времен и народов. Он — один из основателей современной научной методологии, отец классической ме­ханики, автор научной программы, по которой развивалась физика в XVIII-XIX вв. Исаак Ньютон родился 4 января 1643 г. в деревне Вулсторп. Он учился в шко­ле Грантэма, а затем поступил в колледж Святой Троицы (Тринити-колледж) Кембриджского университета. Учителем Ньютона был профессор Исаак Барроу, чьи лекции по оптике отличались высоким уровнем и заинтересовали И. Нью­тона. В 1665 г. И.Ньютон получил степень бакалавра, а в 1668 г. — магистра. Исаак Нью­тон в течение многих лет читает лекции по оптике в Кембридже, являясь его профессором. Научную деятельность Ньютон начал с математики (он зани­мался теорией рядов) и с изобретения отражательного телескопа. Ньютон всю вторую половину жизни серьезно занимался алхимией. Ньютон был избран в парламент, был смотрителем Королевского монетного двора, укре­пил финансовую систему Англии.

Научное творчество Ньютона сосредо­точено в основном в трех областях: в математике (дифференци­альное исчисление), оптике и механике. Ньютон изобрел отражательный телескоп-рефлектор - простой в изготовлении и удоб­ный в обращении астрономический прибор, главным досто­инством которого было отсутствие хроматической аберрации. Изучение прохождения света через линзы привело Ньютона к фактическому открытию дисперсии света. На основании многочисленных экспериментов Ньютон при­шел к выводу о том, что белый свет представляет собой совокуп­ность цветных лучей, каждый из которых имеет определенную цветность и способен по-своему преломляться. Ньютону удалось разложить белый свет на спектральные составляющие, доказать экспериментально, что каждый из образовавшихся цветных лучей более не разлагается, и вновь собрать цветные лучи, восстановив белый свет. Это удалось сделать благодаря разработанному им самим методу скрещенных призм, которые можно располагать под разными углами друг относительно друга. Другим экспериментальным достижением Нью­тона было наблюдение хорошо всем известного интерференци­онного явления, которое носит название «кольца Ньютона». Проведя тщательные измерения расположения колец при освещении установки монохроматическим и белым светом, он установил их периодичность. Таким образом, Ньютон выполнил количественный анализ явления интерференции. Установка, с помощью которой наблюдались «кольца Ньютона», — это первый интерференционный спектроскоп. Хорошо разбираясь в сущности волновых явлений, Ньютон понял, что наблюдаемые в них эффекты определяются толщиной пленки. Он понял, что замена кольца определенного цвета другим таким же происходит при изменении толщины пленки на определенную величину (равную четверти длины волны излучения — в современной терминологии). Ньютон экспериментально определил эту величину довольно точно (только для красного света его измерения расходятся с современными данными). Исследовал Ньютон и явление дифракции. Он описал радужные полосы на грани­це тени от человеческого волоса. Он пытался соединить представление о свете как потоке корпус­кул (и этим объяснить дифракцию) с волновыми представления­ми (кольца Ньютона). Взгляды И. Ньютона на природу света можно определить как примитивный корпускулярно-волновой дуализм.Математические достижения Ньютона связаны с его работами в области механики. Основы дифференциального и интегрального исчисления были разработаны во время размышления над проблемами динамики.Ньютоновская про­грамма по механике основана на получении зависимостей сил от расстояния, определив которые можно описать все явле­ния природы. Все явления в мире Ньютона сводятся к механике. Им приведены определения основные понятия меха­ники, законы механики (законы Ньютона), их прило­жения к движению под действием центральной силы, обоснован закон всемирного тяготения и изложена система мира, т.е. движе­ния планет и спутников, вычисленные на основе Закона тяготе­ния. Ньютон подтвердил независимость ускорения от мас­сы. Само понятие массы тоже введено Ньютоном, при этом по­явилась точно измеряемая механическая характеристика тела. Ньютон ввел еще одно фундаментальное понятие механики — количество движения. Понятие силы (в том числе и центробежной) тоже вве­дено Ньютоном, как и способы измерения силы.Затем Ньютон устанавливает понятия пространства и време­ни. Пространство — просто вмести­лище материи, наличие которой никоим образом не сказывается на свойствах абсолютного пространства, так же как и на свойствах абсолютного времени, которое есть просто длительность. Установив перечисленные выше понятия, Ньютон формули­рует три знаменитых закона.Закон 1. Всякое тело продолжает удерживаться в своем со­стоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние.Закон 2. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой сила действует.Закон 3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе говоря, взаимодействия двух тел друг на друга и между собой равны и направлены в противоположные стороны. С появлением работ Ньютона теоретическое описание гелиоцентрической системы мира стало возможным. Исаак Ньютон, прежде всего, вводит понятие силы тяготения, которая на поверх­ности Земли становится равной силе тяжести. Затем он делает вывод: «Силы, с которыми главные планеты постоянно отклоняются от прямоли­нейного движения и удерживаются на своих орбитах, направлены к Солнцу и обратно пропорциональны квадратам расстояний до его центра».Следующий шаг Ньютона заключается в утверждении, что сила тяготения пропорциональна массе взаимодействующих тел: «Тяготение существу­ет ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из них».С помощью закона тяготения Ньютону удалось объяснить мно­жество экспериментальных фактов, относящихся к движению небесных тел, а также закономерности приливов и отливов. Ньютон утвердил новый метод исследования: наоснове опыта формулируются общие закономерно­сти, из них дедуктивным путем выводятся законы и следствия, которые можно проверить экспериментально. Согласие законов и опыта — гарантия правильности основных положений теории. Именно ньютоновский метод лег в основу современной методики проведения научных исследований. Период в науке, который начался после работ Исаака Ньютона, принято называть временем становления и развития классической физики.