- •К о н ц е п ц и и ф и з и к и введение: что изучает физика?
- •Зарождение физических представлений
- •Физические концепции эпохи античности
- •1. Специфика первых систем теоретического физического знания
- •2. Концепция атомистики
- •3. Физическое учение Платона
- •4. Аристотельская физика
- •Статика и гидростатика Архимеда (III- II в. До н.Э.)
- •6. Оптика Евклида и Птолемея
- •7. Роль физических концепций античности в развитии физики
- •Физические концепции средневековья
- •1. Социокультурные особенности развития науки в эпоху средневековья
- •Основные физические цели средневековья
- •Физические концепции эпохи возрождения
- •1. Влияние потребностей практики и инженерии на развитие физики
- •2. Экспериментальные физические исследования Леонардо да Винчи
- •3. Влияние гелиоцентрической концепции н.Коперника на развитие физики
- •Физические концепции XII - XVIII вв.
- •Особенности периода начала Нового времени
- •2. Механика г.Галилея и начало критики аристотелевской физики
- •3. Антиперипатетический характер экспериментальных физических концепций Нового времени
- •Особенности картезианской физики
- •5. Разработка основ классической физики
- •Формирование механической картины мира
- •7. Корпускулярная и волновая концепции света
- •Принципы минимального времени п.Ферма и наименьшего действия п.Мопертюи
- •Особенности физических концепций XVIII века
- •10. Теория теплорода и механическая концепция теплоты
- •11. Концепция единого универсального взаимодействия частиц вещества р.Бошковича
- •Основные концепции классической физики XIX века
- •1. Становление классического естествознания
- •2. Волновая концепция света о.Френеля
- •3. Концепции классической электродинамики
- •4. Электромагнитное поле Максвелла и эфир
- •5. Молекулярно-кинетическая концепция тепловых процессов
- •6. Концепции классической термодинамики
- •7. Возникновение предпосылок атомной и ядерной физики
- •Основные концепции физики хх века
- •1. Революция в физике
- •Теория относительности
- •Квантовая теория
- •4. Концепции физики атомных и ядерных процессов
- •5. Концепции физики элементарных частиц
- •6. Концепции объединения физики
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
Принципы минимального времени п.Ферма и наименьшего действия п.Мопертюи
Зачатки идеи физической эквивалентности волн и частиц были видны уже в формулировке принципа минимального времени П.Ферма и принципа наименьшего действия П.Мопертюи. Принцип Ферма, сформулированный в 1660 г., устанавливал, что действительный путь распространения света из одной точки в другую есть тот путь, для прохождения которого свету требуется минимальное (или максимальное) время по сравнению с любым другим геометрически возможным путем между теми же точками. Принцип наименьшего действия Мопертюи (сформулированный в 1740 г.) устанавливал, что для определенного класса сравниваемых друг с другом движений механической системы осуществляется то, для которого действие минимально. Как оказалось, какова бы ни была среда, корпускулы и волны следовали по минимальным траекториям - волна двигалась так, чтобы сделать минимальным время прохождения лучей, т.е. свет "выбирает" путь, для которого количество действия является наименьшим (в соответствии с принципом Ферма), а движение частиц было таким, чтобы функция действия была минимальна, (в соответствии с принципом Мопертюи). Однако реализация идеи соответствия между корпускулами и волнами была осуществлена Л. де Бройлем, Э.Шредингером, В.Гейзенбергом и П.Дираком лишь в 20-х гг. XX века. Так или иначе в механику вошли важные принципы, реализовавшие идею о том, что природа действует наиболее легкими и доступными путями. Развитие этих принципов Л.Эйлером, И.Бернулли, Ж.Даламбером, позволило создать вариационное исчисление, позволяющее находить наибольшие и наименьшие значения переменных величин (функционалов), зависящих от выбора одной или нескольких функций, и построить законченную систему аналитической механики.
Особенности физических концепций XVIII века
Развитие буржуазных отношений способствовало бурному росту промышленности и торговли, мануфактурное производство все больше сменялось фабричным. Развитие машинной индустрии, начавшееся с текстильной промышленности, распространилось на другие отрасли производства. Запросы производства оказывали стимулирующее влияние на развитие науки, особенно механики и математики. И хотя разрыв между уровнем развития науки и техники уменьшался по сравнению с предшествующим временем, техника в целом опережала в своем развитии науки. Так, например, появлению паровоза не предшествовали соответствующие теплотехнические исследования, практическая металлургия не имела в своей основе научных данных о процессах восстановления металлов, машиностроение осуществлялось без научных знаний о природе упругости твердых тел, их прочности и т.д. Постепенно роль научного знания в развитии техники и производства начинает осознаваться, растет интерес к научному знанию. XVII век входит в историю как век Просвещения. Появляются новые академии наук: Петербургская (1726 г.), Шведская (1729 г.) и т.д., а также новые периодические научные издания. Увеличивается число ученых. Роль науки в жизни общества осознается все больше и больше.
Развитие физики этого периода характеризуется возрастанием систематических исследований. Увеличившееся количество публикаций и переписка ученых способствует установлению связей между учеными. Картезианское направление все больше уступает место ньютоновской механике. Появляется первый систематический курс физики П. ван Бушенбрука (1739 г.). После построения Ньютоном основ механики необходимо было привести ее в стойкую систему и разработать методы вычисления конкретных задач статики и динамики. Это и предопределило, с одной стороны, разработку и использование математических концепций (вычислительной механики) и, с другой стороны, разработку технической механики. Большой вклад в развитие вычислительной механики вносят Эйлер, Даламбер, Лангранж. Д.Бернулли, Эйлер, Даламбер закладывают основы гидродинамики (физической механики) жидкостей. Ш,Дюфе открывает существование двух родов электричества и устанавливает, что одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные - притягиваются. Б.Франклин устанавливает закон сохранения электрического заряда, а Ш.Кулон и Г.Кавендиш открывают основной закон электростатики, определяющий силу взаимодействия неподвижных электрических зарядов - закон Кулона. Б.Франклин, М.В.Ломоносов, Г.Рихман доказывают электрическую природу шаровой молнии. Л.Гальвани устанавливает факт "животного электричества" и возникновение разности потенциалов при контакте металла с электролитом, чем положил начало источникам постоянного электрического тока и электрофизиологии. А.Вольта создает первый химический источник электрического тока (вольтов столб). П.Бугер и И.Ламберт создают фотометрию. В.Гершель открывает инфракрасные лучи, а И.Риттер и Волластон - ультрафиолетовые.