Підручник з Природничих наук. 1 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

ФІЗИКА ВІД АРИСТОТЕЛЯ ДО ЕЙНШТЕЙНА

Найвидатнішим із стародавніх мислителів був Аристотель (384—322 до н. е.), який і запровадив слово «фюзіс», що в перекладі з грецької означає природа. Але не подумайте, що «Фізика» Аристотеля хоч якось схожа на сучасні підручники з фізики. Ні! У ній ви не знайдете жодного опису досліду чи приладу, жодного малюнка чи креслення, жодної формули. У ній — філософські міркування про речі, про час, про рух взагалі. Такими були всі праці вчених-мислителів античного періоду.

Від старогрецького філософа Фалеса (624—547 до н. е.) беруть початок наші знання з електрики й магнетизму. Демокріт (460—370 до н. е.) є основоположником вчення про будову речовини, саме він припустив, що всі тіла складаються з найдрібніших частинок — атомів. Евкліду (ІІІ ст. до н. е.) належать важливі дослідження в галузі оптики — він уперше сформулював основні закони геометричної оптики (закон прямолінійного поширення світла й закон відбивання), описав дію плоских і сферичних дзеркал.

Серед видатних учених та винахідників стародавнього світу чільне місце посідає Архімед (287—212 до н. е.). Його праці «Про рівновагу площин», «Про тіла, що плавають», «Про важелі» заклали основи таких розділів фізики, як механіка, гідростатика. Яскравий інженерний талант Архімед виявив у сконструйованих ним механічних пристроях.

Аристотель

Архімед

Демокріт

Із середини ХVІ ст. настав якісно новий етап розвитку фізики — у ній починають застосовувати експерименти й досліди. Одним з перших, відомих з історії, є дослід Галілео Галілея: кидання ядра та кулі з Пізанської вежі. Саме цей дослід вважають «днем народження» фізики як експериментальної науки.

Потужним поштовхом до формування фізики як науки стали наукові праці Ісака Ньютона. У «Математичних началах натуральної філософії» (1684 р.) він розробив математичний апарат для пояснення й опису фізичних явищ. На сформульованих ним законах було побудовано так звану класичну (ньютонівську) механіку.

Швидкий прогрес у вивченні природи, відкриття нових явищ і законів природи сприяли розвитку суспільства. З кінця ХVIII ст. розвиток фізики зумовлює бурхливий розвиток техніки. У цей час було винайдено й удосконалено парові машини. У зв’язку із широким використанням їх у виробництві та на транспорті цей період часу називають «віком пари». Одночасно науковці поглиблено вивчали теплові процеси, у фізиці було виокремлено новий розділ — термодинаміку. Найбільший унесок у дослідження теплових явищ належить Саді Карно, Рудольфу Клаузіусу, Джеймсу Джоулю, Дмитру Менделєєву та іншим.

Безліч нових відкриттів було зроблено й у галузі електрики та магнетизму (закон Кулона, закон Ампера, закон Ома, закон електромагнітної індукції тощо). Визначальними для цього періоду стали дослідження Майкла Фарадея, Емілія Ленца та Джеймса Максвелла, які сприяли розробленню так званої класичної електродинаміки, що пояснювала властивості електромагнітних полів, електромагнітну природу світла. Наприкінці ХІХ й на початку ХХ ст. було створено й удосконалено електричні машини. Завдяки широкому використанню електричної енергії цей час назвали «віком електрики». У фізиці було виокремлено нові розділи — електродинаміку, електротехніку, радіотехніку тощо.

Класики фізичної науки XVII—XIX ст.:

І. Ньютон

Д. Джоуль

В. Томсон (лорд Кельвін)

Д. І. Менделєєв

А. Ампер

Г. Ом

М. Фарадей

Дж. Максвелл

На початку ХХ ст. фізики отримали численні експериментальні результати, які не можна було узгодити з положеннями класичної механіки й електродинаміки. У фізиці було започатковано новий етап розвитку — створення квантової та релятивістської теорій. Визначальними для їхнього становлення були праці Макса Планка, Нільса Бора, Альберта Ейнштейна. Квантово-релятивістська фізика є найзагальнішою універсальною формою сучасного тлумачення закономірностей навколишнього світу. Але з її появою класична фізика не зникла, — було визначено межі, у яких вона діє.

Учені XIX ст., що зробили внесок у становлення сучасної фізики:

М. Склодовська-Кюрі

М. Планк

Е. Резерфорд

А. Ейнштейн

Особливо бурхливого технологічного розвитку суспільство зазнало з другої половини ХХ ст. Люди навчилися добувати й широко застосовувати ядерну енергію, освоювати космічний простір, конструювати нові автоматизовані пристрої й механізми. ХХ ст. називають «атомним віком», «віком космічної ери». У фізиці інтенсивно досліджували атомне ядро, плазму, керовані термоядерні реакції, напівпровідники тощо. Було виокремлено такі галузі фізики, як фізика низьких температур, фізика рідкого стану, фізика плазми, фізика твердого тіла та інші.

Для початку ХХІ ст. знаковим став величезний прорив у галузі інформаційних технологій, супутникового зв’язку, нанотехнологій. Але про яку б галузь техніки й технологій не йшлося, в її основі лежать закони фізики.

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

1. Назвіть найважливіші природознавчі ідеї та відкриття, що змінили уявлення про світ і вплинули на розвиток цивілізації.

2. Кому ж ми маємо бути вдячними за ті комфортні умови, у яких зараз живе сучасне людство?

3. Продуктом науки є не тільки знання. У чому ж іще полягає цінність науки?

4. Чи існують традиції в науці та яка їхня роль? Що таке наукова революція? Що спільного й що відмінного в наукових і соціальних революціях?

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

1. Робота із синхроністичною таблицею. (За матеріалами: «Синхроністична таблиця як засіб інтегрування знань з природничих предметів» (автори: Величко Л. П., Козленко О. Г., Малієнко Ю. Б., Мельник Ю. С., Надтока О. Ф.) http://lib.iitta.gov.Ua/705168/1/Bio_him_6_2016_Velychko_tabl.pdf

2. Обговоріть проблему моральності в науці. Наведіть приклади складних з погляду загальнолюдської моральності ситуацій, що є проблематичними щодо ухвалення рішень про застосування тих або інших наукових відкриттів на практиці.

3. Складіть повідомлення про: 10-топ відкриттів ХVI ст. XVII ст., ХVIII ст., ХІХ ст., ХХ ст., ХХІ ст.); 22 винаходи українців, що відомі в усьому світі; жінок, які назавжди змінили світову науку.

4. Проведіть класифікацію й складіть схему відомих вам експериментальних і теоретичних методів наукового пізнання. Які з них ви вважаєте фундаментальними. Чому?

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЕКТІВ

• Визначні природничі дослідження й відкриття українських учнів і учениць.

• «Великі відкриття» (упорядкування хронологічної шкали (таблиці); створення ментальної карти; фотоальбому тощо).

• Нобелівські лауреати.

• Українські вчені.

• Технології майбутнього.

• Історія одного відкриття.

• Найгірші винаходи ХХ століття.