Реферат: Стерлитамакская Государственная Педогагическая Академия реферат
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Стерлитамакская Государственная Педогагическая Академия
Реферат
На тему «»
Выполнил: Горяев М.А.
Проверили:
Краткая история физики
В пособии рассмотрены основные этапы развития физики и ее методологии от древнейших времен до 20 века: физика античного мира, физика средневековья и эпохи Возрождения, классическая и современная физика. Приведены краткие биографии ученых, внесших наибольший вклад в естествознание и формирование физических представлений об окружающем мире. Обсуждается взаимосвязь развития физики и общества.
Пособие подготовлено на основе курса «История физики», прочитанного автором на старших курсах Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета («ЛЭТИ») в 2001-2002 г.г. Предназначено для студентов старших курсов естественнонаучных направлений технических и педагогических вузов, а также преподавателей физики средней и высшей школы.
Оглавление
Введение
1. Физика античного мира
1.1. Натурфилософия и зарождение наук
1.2. Физика эллинистической эпохи
2. Физика в средние века
2.1. Физика арабского средневековья
2.2. Физика в эпоху Возрождения
2.3. Становление экспериментальной физики
3. Становление классической физики
3.1. Механика
3.2. Оптика
3.3. Термодинамика и молекулярная физика
3.4. Электромагнетизм
4. Современная физика
4.1. Теория относительности
4.2. Квантовая теория
4.3. Строение материи
5. Физика и общество
5.1. Взаимосвязь развития физики и культуры
5.2. Развитие организации научных исследований
Список литературы
Введение
История физики занимается вопросами возникновения, становления и развития физической науки, ее методов и идей. При этом рассматриваются процессы появления и изменения основных представлений о природе, вытеснения одних представлений другими, и понимание таких процессов важно для адекватного освоения самой физики.
Здесь мы не будем рассматривать сами физические законы по существу, предполагая, что это в определенной степени известно. Последнее важно в том смысле, что упоминание того или иного этапа развития должно вызвать определенные ассоциации и физика предстанет с иных, непривычных позиций. Это в значительной мере способствует новому осмыслению физической сути конкретных явлений и более глубокому пониманию как самой физики, так и ее методологии.
С другой стороны, изучение истории физики помогает решать важные задачи гуманизации естественнонаучного образования, что диктуется необходимостью подготовки и воспитания разносторонне развитого, культурного во всех отношениях человека.
Развитие физики тесно связано с развитием культуры как материальной, так и духовной. Для появления физических идей нужен вполне определенный уровень технического развития. Это позволяет накапливать разнообразные наблюдения, а в ряде случаев проводить необходимые опыты и получать важные результаты. С другой стороны, сама физика, появление новых открытий позволяет создать принципиально новые технические устройства. Такое взаимодействие и взаимное обогащение физики и техники происходит порой скачкообразно, а периодичность этих скачков определяется многими факторами.
Также важен уровень духовной культуры общества, который необходим для обобщения данных наблюдений и появления новых физических идей и представлений, создания стройной системы знаний. А последние столетия физика в свою очередь глубоко проникла в процессы духовного формирования общества.
Физика всегда имела тесный контакт с соседними науками: астрономией, химией, минералогией, биологией. Нередко, особенно в период становления классической физики ученые были по существу энциклопедистами. Да и сейчас физика иногда обращает свое внимание на смежные области, что позволяет получать новые результаты. Естественно, очень тесна связь физики с математикой, которая стала интеллектуальным орудием физики. Часто успехи физики определялись предварительными или одновременными успехами математики. И наоборот, постановка физических задач зачастую обусловливала прогресс в математике. Тесная взаимосвязь физики с другими науками предопределила появление новых самостоятельных дисциплин: математическая физика, физическая химия, астрофизика, геофизика, биофизика и т.д.
Физика своеобразно связана с философией, которая часто стимулировала развитие физики, но порой и тормозила физический прогресс. Нередко в физике работали люди, известные, прежде всего, как философы. Вне всякого сомнения, успехи естествознания оказывали сильное воздействие на всех философов. А многие физики в ряде случаев выдвигали важные философские идеи.
Подобно тому, как история народов и государств отмечает только значительные события и выдающихся людей, история физики рассматривает лишь вершины исследования и тех, кто их достигал. При этом важное место в истории физики занимают биографии выдающихся ученых, и в настоящем пособии приводятся краткие сведения об их жизни. Вместе с тем физика - плод коллективной работы и нужно помнить о тысячах людей, которые участвовали в создании науки. В этой связи очень важное значение имеют труды по истории физики самих выдающихся ученых, которые максимально хорошо понимают развитие физических представлений с учетом многих реальных факторов, ускользающих от стороннего наблюдателя.
Следует отметить, что в научном коллективе создается особая атмосфера увлеченности общим делом, и это оказывает сильное влияние на окружающих людей, т.е. окружение заражается присущим ученым энтузиазмом и добросовестным отношением к делу, своим занятиям. Поэтому существенную роль в достижении высоких результатов в физике играют формы организации научных исследований, развитие которых также рассматривается в данном пособии.
Часто говорят об объективности, истине естественнонаучного познания. Но физические представления меняются, и физика никогда не обладала на все времена готовой законченной формой и не претендовала на истину в последней инстанции. И все же существует доказательство ее объективной истинности. История физики постоянно дает примеры того, как две совершенно независимые теории (оптика и термодинамика, волновая теория рентгеновских лучей и атомная теория кристаллов) неожиданно сходятся и свободно соединяются друг с другом.
История может быть рассмотрена с различных точек зрения и при условии сохранения достоверности любая может быть оправдана. Так, можно придерживаться чистой хронологии, описывая всю совокупность событий, а можно рассматривать отдельные явления в их историческом развитии. Необходимо лишь, чтобы со всех этих позиций появлялось какое-либо новое историческое знание. Изучать историю физики также можно различными путями: либо в виде отдельных специальных курсов, либо по мере изучения того или иного раздела в основном курсе физики дополнять тематический материал сведениями исторического характера.
^ 1.Физика античного мира
У шумеров, вавилонян и египтян по отдельным вопросам физики были определенные ценные знания, которые, однако, производят впечатление чего-то случайного, несистематического. К числу первых наук следует отнести астрономию и математику, которые зародились в Вавилонии, Египте, Индии и Китае. Это было связано с развитием материальной культуры. Астрономия обеспечила создание календаря, измерение времени, что было необходимо для земледелия, предсказания погоды. Математика также возникла в связи с развитием хозяйственной жизни, решением практических задач (расчетов при обмене, измерение земельных участков и т.д.). Но это были зачаточные познания, и науки как системы знаний еще не существовало.
^ 1.1. Натурфилософия и зарождение наук
Важный этап становления наук - установление строгой связи явлений с логическими доказательствами - возникновение древней философии. Это происходило почти одновременно в Индии, Китае и Древней Греции. Последняя оказала определяющее влияние на развитие мирового естествознания. Наличие обширного комплекса знаний и технических навыков, высокий общий культурный уровень, а также отточенный на тонких философских и математических исследованиях язык создали в Греции в 6 веке до н.э., т.е. в период расцвета греческого государства, почву для начала работ по описанию, упорядочению и объяснению явлений природы. Само слово физика происходит от греческого jusiz - природа.
Родоначальниками греческой науки были представители Ионической школы и, прежде всего, Фалес Милетский (624-547 г.г. до н.э.). Они выдвинули идею о материальной первооснове всех вещей и явлений, например, о воде, воздухе, огне и т.п. Одновременно развивалось и идеалистическое направление Пифагором (580-500 г.г. до н.э.) и его школой, которая приписывала божественную роль числам, управляющими миром. Дальнейшее развитие философии связывается с отказом от праматерии и появлением концепции элементов, атомистики. Ярким представителем этого направления был Демокрит (460-370 г.г. до н.э.).
Античные ученые стремились дать цельную картину мира, объясняя все явления на основе небольшого числа "начал". При этом отсутствие строго установленных фактов компенсировалось догадками, вымыслом, логическими спекуляциями. Эти первые этапы научного мышления, развития естествознания получили название натуральной философии.
Первые результаты систематизации знаний о природе - труды Аристотеля.
Аристотель (384 - 322 г. до н.э.) - древнегреческий ученый и философ. Родился в Стагире на севере Греции в семье придворного врача македонских царей. В 367-347 г. до н.э. учился в Академии Платона в Афинах. После смерти Платона он отправился по Греции, в 343-335 г. до н.э. был воспитателем Александра Македонского. Последний очень ценил Аристотеля: “Я чту Аристотеля наравне со своим отцом, т.к. если отцу я обязан жизнью, то Аристотелю обязан всем, что дает ей цену”. В 335 г. до н.э. Аристотель вернулся в Афины и основал там при всесторонней поддержке венценосного покровителя школу "Ликей", которой руководил в течение 12 лет. После смерти Александра Македонского школа была закрыта, Аристотель покинул Афины и вскоре умер.
Исследования относятся к области механики, акустики, оптики. В основе мира по Аристотелю - геоцентрическая система. Физика Аристотеля основана на целесообразности природы, содержала отдельные правильные положения, но не принимала ряд идей предшественников (гелиоцентризм, атомизм и др.). Учение Аристотеля было канонизировано церковью и тормозило до 16 века развитие естествознания.
Аристотель написал ряд натурфилософских работ ("Физика", "О небе", "О возникновении и уничтожении", "Метеорология", "Механические проблемы", "Метафизика" и др.), которые систематизируют все естественнонаучные знания того времени. В них он изложил свои представления о движении и природе. Первичными качествами материи считал две пары противоположностей: "теплое - холодное" и "сухое - влажное", основными элементами или стихиями - землю, воздух, воду и огонь. Наиболее совершенным считал пятый элемент - эфир. Аристотель пытался основать физику на наблюдении и эксперименте, однако стремился охватить и объяснить все. По традиции философов того времени в своих работах он стремился создать законченную научную картину замкнутого и ограниченного мира.
Особый интерес представляет учение о движении, которое по Аристотелю есть любое количественное и качественное изменение, благодаря которому явление реализуется. Это учение господствовало в физике до эпохи Возрождения, и, несмотря на выявленные существенные ошибки и заблуждения, ряд принципиальных представлений остался незыблимым до сегодняшнего дня. Большой заслугой Аристотелевой кинематики была формулировка точного правила сложения перемещений. К данным современной науки близко стоят его исследования по статике: равновесие рычагов, действие весов и блоков.
Чего не хватало аристотелевой физике - это аналитической обработки, критичности и осторожности при обобщении. Современная физика относится к данным эксперимента с критической осторожностью, а аристотелева наука - с наивным простодушием. Неудачи Аристотеля определяются недостаточностью его методов исследования.
^ 1.2. Физика эллинистической эпохи
Птолемей I (основатель египетской династии Птолемеев) после смерти Александра Македонского и закрытия школы Аристотеля призвал к своему двору ученика Аристотеля Деметрия Фалерского и поручил ему создать школу по образцу Ликея - Александрийский музей. При Птолемее П (с 285 г. до н.э.) Музей стал большим культурным и научно-образовательным центром, где ученые жили на государственный счет, были две большие библиотеки (к 48 г. до н.э. - 700 тыс. томов). Все это привлекало в Александрию большое количество ученых со всего мира, и там развивались систематические научные исследования конкретных явлений природы.
Длительное время в Александрии учился и работал Архимед.
Архимед (287 - 212 г. до н.э.) - математик, физик и астроном. Родился в Сиракузах (Сицилия) в семье известного астронома Фидия.
Автор многих изобретений: винтов, блоков, военных метательных машин и т.п. Разработал научные основы статики: ввел понятие центра тяжести и момента сил, вывел законы рычага, правило сложения параллельных сил, основал гидростатику. Дошедшие до нас труды "О равновесии плоских фигур" и "О плавающих телах". Учился и работал в Александрии. Погиб при защите Сиракуз.
Архимед создал ряд замечательных механических изобретений: винты, полиспаст и др. Очень много военных изобретений использовалось при защите Сиракуз от римлян. Но Архимед подчинялся общей тенденции и пренебрежительно относился к прикладным областям знания и технике, поскольку в то время ремесленничество считалось второсортным занятием для свободного человека.
Архимед вошел в историю, прежде всего, как основатель статики и гидростатики. Его первый научный труд - исследование центров тяжести. Архимед в отличие от Аристотеля выводит условие равновесия из постулатов, полученных из непосредственных опытов с рычагами. Подход Архимеда к решению физических проблем основан на простых, но строгих геометрических доказательствах, так что его можно считать родоначальником математической физики. Общеизвестен гидростатический закон Архимеда, который был сформулирован им также на основе опытных данных. Однако, экспериментальным методом он пользовался, веря в непогрешимость одной лишь математики.
Для александрийской механики характерен интерес к изучению простых механизмов, сжатого воздуха, там были проведены также работы по созданию боевых машин, что было обобщено в "Механике" Филона (~ 250 г. до н.э.). Но эту работу затмил Герон, который создал двухтомный труд по пневматике, а также свою "Механику" - своеобразную энциклопедию античной техники.
Герон Александрийский (вероятно, 1-2 век н.э.) - древнегреческий ученый и инженер. Преподавал в Александрии.
В "Механике" подробно описаны простые (ворот, клин, рычаг, блок и винт) и более сложные механизмы. В двухтомнике "Пневматика" описаны механизмы с использованием нагретого или сжатого воздуха и пара, в "Диопртре" - устройства для измерения углов и пройденного пути, в "Катоптрике" выдвинул идею о кратчайшем пути светового луча при отражении.
Математические работы являются энциклопедией античной прикладной математики: Герон дал точные и приближенные формулы расчета различных фигур (формула Герона для определения площади треугольника по трем сторонам), правила численного решения квадратных уравнений и приближенного извлечения квадратных и кубических корней и др.
Механика стала приниматься как наука о простых машинах, к которым в основном относились пять: ворот, рычаг, блок, клин и винт. Грекам были известны простые механизмы, зубчатые передачи, гидростатика, применения сифонов, сжимаемость воздуха, движущая сила пара. Известно изобретение Героном эолопила - модели первой модели паровой турбины. Они владели и техническими знаниями, и научным пониманием, чтобы создать индустриальные машины. Однако этого не делалось, а все ограничивалось лишь различными механическими "фокусами", игрушками для развлечения, приспособлениями для усиления религиозного суеверия народа и единичными примерами военного применения, т.е. общество еще не созрело до серийного претворения знаний в технику.
Другая заслуга александрийской науки - толчок оптическим исследованиям. Оптика существовала еще у философов классического периода (с 6 в. до н.э.), но они интересовались лишь физиологическими, а не физическими проблемами.
Гениальный геометр Евклид создал первый трактат по оптике, который по существу соответствует современным представлениям геометрической оптики, основанным на прямолинейном распространении света.
Евклид (~330 - 275 г. до н.э.) - древнегреческий математик.
Автор первого дошедшего до нас трактата по математике ("Начала"), создатель геометрии, которая носит его имя и на ней основывается вся классическая физика. В трактатах "Оптика" и "Катоптрика" изложены основы геометрической оптики на базе законов отражения и прямолинейного распространения света.
Но оптика Евклида скорее успехи геометрии, а не физики. В частности, в исходных постулатах о прямолинейном распространении света он следует теории зрения Платона о том, что лучи света испускаются глазами. Как математик Евклид систематизировал математические знания своих предшественников и изложил это в своих "Началах", которые составили основу так называемой евклидовой геометрии.
В духе евклидовой традиции написан и другой античный трактат - "Оптика" Птолемея.
Птолемей Клавдий (2 век н.э.) - древнегреческий астроном, географ, оптик.
Автор трактата "Великое математическое построение астрономии в XIII книгах", бывшей более тысячелетия энциклопедией астрономии. Завершил построение геоцентрической системы мира. Исследовал астрономическую рефракцию, преломление света.
Великий астроном не ограничился рассмотрением лишь геометрической оптики, он обсуждал и физические процессы, особенно в исследованиях по преломлению света. К сожалению, полученный им закон преломления оказался неверным, но при этом были проведены специально и тщательно поставленные эксперименты. Другой важный вклад Птолемея в оптику - исследование астрономической рефракции. В "Катоптрике" Герона впервые сформулирован по существу принцип Ферма о минимальности оптического пути. Однако это сделано на основе чисто геометрических соображений.
В основном же имя Птолемея связано с его астрономическими исследованиями, известной птолемеевой геоцентрической системой строения мира. Следует сказать, что уже в древнегреческой астрономии были две разные точки зрения на строение мира: геоцентрическая и гелиоцентрическая. Еще пифагорейцы высказали гипотезу о движении Земли, а Архимедом сопоставлялись эти две системы. Однако большинство античных астрономов придерживалось геоцентрических взглядов, и из-за авторитета Аристотеля эта идея превалировала в древнем мире.
Развитие астрономии и попытки объяснить движение небесных тел вызвало развитие механики как науки о движении. В птолемеевой системе движение небесных тел описывается в виде сложной комбинации простых круговых движений. При этом возникал принципиальный вопрос, что же реально: видимое движение тел или простые круговые движения? И натурфилософия сходилась к выводу, что не дело астрономии решать, каково движение в действительности, а ее задача состоит лишь в умении вычислять положение и движение небесных тел.
В связи с развитием астрономии вставал вопрос об относительности механического движения. И хотя этот вопрос не получил окончательного разрешения, но первые модели и представления, которые использовались при обсуждении таких задач, возникли именно в эти времена и широко использовались в дальнейшем (Коперником, Галилеем и др.), например, классическая модель о впечатлении человека, находящегося внутри плывущего корабля.
В заключение следует сказать, что в античности произошли два этапа становления науки: 1 - развитие натурфилософии (науке о природе вещей с отказом от мифических и религиозных представлений); 2 - формирование конкретных наук. Последнее, прежде всего, относится к математике и астрономии, а также частично к физике: появляются зачатки механики (учение о равновесии тел и жидкостей) и оптики. Физика античного периода оперировала рядом различных и порой неясных экспериментальных фактов, но на базе которых рациональное мышление и математическая культура греков все же сумели создать основы физики. Однако, становления физики, как науки в современном понимании, в античном мире еще не произошло, т.е. экспериментальной физики как таковой в древней Греции не было. В силу господствующего положения "чистых" наук - философии и математики существовало пренебрежение к эмпирическому исследованию. Поэтому примеров постановки специальных экспериментов для изучения тех или иных явлений природы, подтверждения или опровержения физических идей практически не было.
Необходимо отметить ряд обстоятельств, способствовавших зарождению физики. Хотя основные достижения античной физики связаны с именами выдающихся ученых (Аристотель, Архимед, Евклид, Птолемей), но эти успехи определяются и тем, что в античном мире были созданы первые научные и образовательные центры: Ликей и Александрийский музей. Еще один важный, несмотря на кажущуюся его второстепенность, фактор, обусловивший развитие физики в древнем мире, - это благосклонное отношение к науке властьпридержащих. И Ликей, и Александрийский музей созданы были и существовали при всесторонней поддержке тогдашних правителей. И эта поддержка носила не только альтруистический характер. Далее мы увидим, что так было почти всегда на протяжении истории развития государств и науки. Это связано в значительной мере с тем, что физика обеспечивает наиболее эффективное развитие производительных сил, а в особенности обороноспособности и военной мощи государства.
^ 2. Физика в средние века и эпоху Возрождения
После Герона и Птолемея наступил упадок физики. Вместо оригинальных научных исследований мы видим компиляции, повторения и псевдонаучные пережевывания.
Римляне из греческой науки периода ее упадка в основном усвоили те моменты, которые могли иметь прямое практическое применение, и широко использовали их, например, в строительстве.
Вместе с тем в римской империи было создано большое число научных энциклопедий. Это в течение многих веков было единственным источником сведений о греческой науке. Но с распадом империи вследствие нашествия варваров традиции греческой школы были надолго забыты на Западе.
На Востоке культурные традиции греческой школы никогда не исчезали, хотя и были ослаблены. Они поддерживались в Византийской империи, а затем были переняты арабами, а от них пришли на Запад уже приблизительно в 13 веке.
^ 2.1. Физика арабского средневековья
Арабы в средние века создали огромную империю. В начальный период ее становления господствовало презрительное недоверие к греческой культуре. Но с середины 8 века наступает пересмотр этого отношения. На первых этапах ассимиляции культур на арабский язык с греческого и сирийского были переведены труды греческих ученых. В этот же период основываются школы по образцу греческих в новых столицах - Дамаске и Багдаде, где началось самостоятельное развитие арабской науки. Здесь наряду с изучением теологических проблем развивались и естественнонаучные исследования.
Вследствие своих греческих корней интерес арабских ученых в основном был обращен к исследованиям в области механики и оптики. В механике арабы следовали Аристотелю и не внесли значительных новых идей в эту область, за исключением гидростатики. Здесь в 10 веке были введены в употребление гидростатические весы для определения удельного веса, а также объяснено действие артезианских колодцев на основе принципа сообщающихся сосудов.
Следует отметить заслуги Мухаммеда ибн Ахмеда аль-Бируни (973-1048), который проводил эксперименты по определению удельных весов с помощью специального отливного сосуда. Бируни был энциклопедистом, широко известны его исследования по астрономии и географии, в частности, определение угла наклона эклептики к экватору, радиуса Земли и т.п. Также широко известна работа среднеазиатского ученого 12 века Аль Хазини "Книга о весах мудрости", в которой подробно описаны применение закона Архимеда и специально сконструированные весы. При этом обсуждается закон Архимеда для воздуха, зависимость удельного веса воды от температуры, пропорциональность веса количеству вещества, содержащегося в теле.
Наиболее ярким арабским физиком-оптиком был Альхазен, работавший в Египте в начале 11 века.
Альхазен (Ибн Аль-Хайтан, Абу Али Хайсама) (965-1039) - арабский физик, астроном, математик, медик, философ. Родился в Басре. Жил и работал в Каире.
Основные результаты оптических исследований изложены в трактате, переведенном в 12 веке на латинский язык, где выдвинул свою теорию зрения, описал работы с камерой-обскурой и по отражению в зеркалах различных видов, высказал идею о конечности скорости света.
В своей теории зрения Альхазен основывался на анатомическом описании глаза, известном по античным исследованиям. Но он отказался от представлений древнегреческих ученых, что световые лучи испускаются глазом. Несостоятельность этого он показывает с помощью ряда опытов физико-физиологического характера, например, ослеплением при попадании на глаза солнечного света. По Альхазену зрительный образ формируется при воздействии на глаз естественного света и цветовых лучей. Под естественным светом он понимает белый солнечный свет, а под цветовыми лучами - свет, отраженный от цветных предметов.
Главное же принципиальное открытие Альхазена состоит в утверждении того, что каждой точке наблюдаемого предмета соответствует некоторая воспринимающая точка глаза. Если у всех греческих физиков зрение рассматривается как ощущение образа, восприятие всего наблюдаемого тела разом, то по Альхазену из каждой точки предмета исходит бесконечное число лучей и в зрачок тоже попадает бесконечное число лучей. При этом Альхазен основывает свои суждения не только на геометрических построениях, но и на базе описанных им опытов с камерой-обскурой. Помимо работ по теории зрения известны труды Альхазена по экспериментальному и геометрическому рассмотрению плоских, сферических, цилиндрических и конических зеркал, а также исследования по преломлению света.
Фундаментальные работы по оптике Альхазена были в 12 веке переведены на латинский язык и распространялись в рукописи, но широкой известности в средние века не имели. В большей степени был известен трактат по оптике Эразма Вителлия, вышедший в 70-е годы 13 века и где по существу излагались представления Евклида, Птолемея и Альхазена.
^ 2.2. Физика в эпоху Возрождения
В 11-12 веках после периода упадка наблюдается развитие экономической деятельности в Западной Европе. Благодаря этому и контактам с арабским миром происходит интеллектуальное пробуждение в Испании, Лотарингии, Франции, Шотландии. Первый университет был организован еще арабами в Кордове, а затем уже европейцами в Италии и Франции создаются университеты (в Болонье, а затем в Париже). С 13 века появляются университеты в Падуе, Оксфорде, Кембридже, Неаполе, Риме и т.д. Средневековые университеты сильно отличались от современных. Там было всего 4 факультета: богословский, медицинский, юридический и подготовительный (искусств). Однако до нашего времени сохранились ученые степени доктора и магистра, звания профессора и доцента, лекция как основная форма обучения. До сих пор в европейских университетах торжественные речи читаются, а дипломы пишутся на латинском языке.
В 12 и 13 веках в Испании и Италии были переведены труды Аристотеля, Евклида и Птолемея, а труды Архимеда и Герона почти не были известны. Такое одностороннее изучение физики, а также тот факт, что университеты создавались при монастырях, привело к развитию схоластики и вклад этого периода в естествознание весьма незначителен. Схоластическая наука базировалась на принципе - истина уже открыта в священном писании и в трудах богословских авторитетов, и нужно только изучать и комментировать эту истину.
Однако благодаря университетам в Европе поднялся общий уровень образования и культуры, и именно в этой среде появлялись ученые, искавшие новые пути познания. К ним следует отнести францисканского монаха Роджера Бэкона (1214-1294), который занимался в Оксфорде научными исследованиями. Он резко выступал против всеобщего увлечения книгами Аристотеля, считая, что ученый не должен ограничиваться толкованием авторитетов. Наука по Бэкону должна строиться на строгих аргументах и точном опыте, который доказывает теоретическое заключение. Он сам проводил химические и физические эксперименты, делал астрономические наблюдения, объяснял радугу преломлением световых лучей в каплях воды.
Следует отметить появление в этот период понятия составляющих силы тяжести при рассмотрении сил давления на наклонную плоскость, а также развитие понятий о равнопеременном движении с графическим представлением движения. Известно, что к середине 14 века довольно широкое распространение получили очки. Однако, линзы, скорее всего, были случайным открытием средневековых ремесленников.
Магнетизм - единственный раздел физики чисто средневекового происхождения и связано это с появлением в 11 веке морского компаса - прибора исключительной практической важности. История компаса начинается в Китае, где еще во 2 веке было известно свойство намагниченной иглы указывать направление на север. По всей видимости, арабам из Китая стало известно свойство ориентации магнитной иглы, и они использовали это в мореплавании, а затем все страны Средиземноморья внесли существенный вклад в совершенствование конструкции компаса, в частности, введением подвижной картушки. В середине 13 века появился первый трактат по магнетизму Пьетро Перегрино, в котором указываются отличительные черты хороших магнитов, а также приводятся экспериментальные методы определения полярности магнитов и описание явления магнитной индукции. Однако рассмотренная там теория не выдерживает никакой критики, т.к. основывается на астрологии.
В эпоху средневековья происходит интенсивное развитие техники, появляются новые более мощные источники энергии (водяные и ветряные мельницы), огнестрельное оружие, более легкие конструкции в строительстве, корабли с большим водоизмещением, стекольное производство, производство бумаги, появляются первые мануфактуры и т.п. Иоганн Гутенберг (1401-1468) изобретает книгопечатание отдельными вырезными буквами и печатный станок. Это, с одной стороны изменяло социальные условия и образ мышления широких слоев населения, а с другой - ставило новые проблемы перед естествознанием. Развитие техники и слабость университетской "книжной науки" создали предпосылки для обновления науки, что характерно для эпохи Возрождения. В этот период возникает новый идеал человека, который не должен быть знающим, но не творящим, или творящим, но не знающим, но, как писал Джованни Баттиста делла Порта (1535-1615) в своей "Натуральной магии" был бы человеком, который делает, чтобы знать, и знает, чтобы делать. Наиболее ярким представителем этой эпохи Ренессанса является Леонардо да Винчи.
Леонардо да Винчи (15.04.1452-02.05.1519) - итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый и инженер. Родился в селении Анкино около городка Винчи между Флоренцией и Пизой, внебрачный сын зажиточного нотариуса. В 1472 закончил обучение в флорентийской мастерской живописи и скульптуры, где также приобретал знания по математике, оптике, механике и технике, после чего работает в цехе флорентийских художников. 1482-1499 - военный инженер, архитектор, скульптор и живописец у миланского герцога, 1499-1507 - живописец во Флоренции, 1507-1513 - живописец у французского посланника в Милане, где также занимается анатомией, 1513-1516 - работа в Риме, 1516-1519 - живописец и архитектор при дворе французского короля, где продолжает работы по анатомии.
Научные работы посвящены математике, механике, физике, астрономии, геологии, ботанике, анатомии и физиологии человека. Сконструировал много машин, проектировал каналы, исследовал механическое движение, трение, волны на поверхности воды, капиллярность, движение птиц, сопротивление воздуха, подъемную силу, формирование изображения в камере-обскуре и глазе.
Леонардо был незнатного происхождения, поэтому не имел в юности возможности познакомиться с академическими латинскими трудами своего времени. В силу этого его творчество не было сковано схоластической наукой, не подавлялось господством авторитетов, в первую очередь, Аристотеля, что побудило его к непосредственному наблюдению природы и ее изучению. Леонардо осознает, что его понимание мира, достигнутое опытом, более надежно и правильно, чем почерпнутое из книг понимание ученых того времени: "...Хотя я не умею так, как они, цитировать авторов, я буду цитировать гораздо более достойную вещь - опыт, наставника из наставников".
Леонардо был величайшим изобретателем не только эпохи Возрождения, но и всех времен и народов. История техники насчитывает сотни его изобретений: стальные цепные передачи, различные сцепления (конические, спиральные, ступенчатые), роликовые опоры, "карданово" соединение, различные станки, приспособления для опытов с трением и по проверке сопротивления металлических нитей растяжению, боевые машины, землечерпалки, шлюзы и т.д. Следует отметить, что многие его изобретения создавались в процессе непосредственной инженерной работы и тут же реализовывались в конкретных сооружениях. Но глубина мышления Леонардо толкала его к переходу от чистой техники к обобщениям, от непосредственных технических применений тех или иных идей к выделению самих идей и их отдаленным применениям, характерных для науки.
Леонардо долго и внимательно изучал полет птиц, сформулировав при этом сознательный метод научного исследования, что и является одной и его главных научных заслуг.
В области механики наиболее значительным было исследование Леонардо центров тяжести плоских и объемных фигур. Здесь подобно Архимеду он основывается на математических доказательствах нахождения центра тяжести тетраэдра. В статике он развил учение о моменте силы, а также сформулировал и доказал "теорему об опорном многограннике": тело, опирающееся на горизонтальную плоскость, остается в равновесии, если основание вертикали, проведенной из его центра тяжести, попадает внутрь площади опоры.
Леонардо был не только разносторонним человеком, но и универсальным ученым. В динамике он вплотную подошел к формулировке принципов инерции и равенства сил действия и противодействия, создал теорию движения волн на море, открыл изменение атмосферного давления и создал разновидность рычажного барометра. В оптике он дал первое описание камеры-обскуры и использовал ее для развития теории зрения: обосновал перевернутое изображение внутри глаза и объемное зрение.
Принято считать Леонардо основателем экспериментального метода. Он высоко ценил опыт: знание - дочь опыта, - и широко использовал его, считая, что всякое знание начинается с чувств, поэтому нужно ограничивать рассуждение опытом. Но опыт сам по себе - сырой материал, и дело разума включить его в единую физическую концепцию явлений природы и показать, почему данный опыт должен идти именно так.
Было много споров о влиянии Леонардо да Винчи на последующее развитие науки. Это основано на том, что его рукописи были не опубликованы до конца 18 века. Однако многие идеи Леонардо содержатся в трудах крупных ученых 16 века: Никол
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Перевод: Михаила Урицкого
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Реферат Перечень сокращений, условных обозначений
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Петербургский Университет Гражданской Авиации Факультет Авиационного Менеджмента реферат
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Реферат на тему: Лінкольн вступ
17 Сентября 2013