Открытия 20 века в физике. Открытия в физике XX века. Людей поделили на три энтеротипа

Введение

Общая характеристика научных открытий ХХ века

Самые громкие научные открытия ХХ века по физике

Значение физики в современном мире

Заключение

Список использованной литературы

Персоналии

Введение

Актуальность темы исследования обусловлена тем, что в начале ХХ столетия люди еще не были готовы принять некоторые изобретения, которые уже могли войти в мир науки, но, к сожалению, им судилось выйти в мир только спустя несколько десятилетий. В ХХ столетии было делано много научных открытий, даже, пожалуй, больше чем за се предыдущее время. Знания человечества с каждым годом неуклонно растет, причем ели тенденция развития сохранится то даже невозможно представить, то нас еще ожидает.

В ХХ столетии основные открытия были осуществлены в основном двух сферах: биологии и физике.

Цель исследуемой работы заключается в исследовании основных научных открытий по физике в ХХ веке.

Для детального изучения данной цели мы выделяем следующие задачи для раскрытия темы:

-дать общую характеристику научных открытий ХХ века;

рассмотреть самые громкие научные открытия ХХ века по физике;

выявить значение физики в современном мире;

сделать выводы.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, перечней терминов и персоналий.

1. Общая характеристика научных открытий ХХ века

Одним из самых главных открытий в этой области стало открытие известного физика Макса Планка. Он открыл неравномерно излучение энергии. На основе этого открытия Эйнштейн в 1905 году начал развивать важнейшую теорию фотоэффекта. Далее была предложена модель строения атома, по которой предполагалось, что атом построен подобно солнечной системе, где вокруг большого и тяжелого объекта (ядра) крутятся маленькие объекты (атомы). Но на это революционные открытия не закончились, Альберт Эйнштейн в 1916 открыл теорию относительности, которое практически открыло глаза у всех ученых того времени. В результате, которого было практически доказано, что, гравитация - это не воздействие полей и тел, а искривления временного пространства. Она объясняет существование черных дыр, а также их происхождение. 1932 год, Джеймсом Чэдвиком было доказано, существование нейтронов. И хотя это открытие привело к взрыву бомб в Японии Нагасаки и Хиросиме, оно также помогло развивать мирный атом, который сейчас активно используется в АЭС. К примеру, в Германии более 70% электроэнергии вырабатывается атомными станциями, в мире этот показатель равен примерно 20%. 1947 год, 16 декабря ученые Браттейн, Бардин, Шокли открыли материал - полупроводник, а также его свойства, которые, сейчас применяются во всех электронных устройствах. Таким образом, был открыт транзистор, его изобретение помогло развивать микросхемы, позволяющие, по сути, программировать электронные системы.

Вместе с тем, ДНК - и хотя оно было открыто еще в 1869 году, биологом Мишером, он и не предполагал, что в нем хранятся все данные о существе. Кроме этого ДНК имеется во всех живых существах (начиная от растений и заканчивая любым животным). А уже Розалин Франклин открыл строение молекулы ДНК, которая выглядела как спиральная лестница. Также были открыты гены, которые обозначали будущий вид, и особенности каждого человека и существа в целом.

Не смотря на улучшение нашей жизни с каждым годом он становится опаснее, из-за того что человечество перестало думать о безопасности, а надеется лишь на материальные блага происходят различные катаклизмы, вот даже атомные: Чернобыль, Фукусима. Эти события заставили Японию принять решение отказаться от атомной энергии в течение 7-8 лет.

2. Самые громкие научные открытия ХХ века по физике

Теория относительности. В 1905 году случился переворот в мире науки, произошло величайшее открытие. Молодой неизвестный ученый, работающий в бюро патентов в швейцарском городе Берн, сформулировал революционную теорию. Его звали Альберт Эйнштейн.

Эйнштейн однажды сказал, что все теории нужно объяснять детям. Если они не поймут объяснения, то значит теория бессмысленна. Будучи ребенком, Эйнштейн однажды прочитал детскую книжку об электричестве, тогда оно только появлялось, и простой телеграф казался чудом. Эта книжка была написана неким Бернштейном, в ней он предлагал читателю представить себя едущим внутри провода вместе с сигналом. Можно сказать, что тогда в голове Эйнштейна и зародилась его революционная теория.

В юношестве, вдохновленный своим впечатлением от той книги, Эйнштейн представлял себе, как он двигается вместе с лучом света. Он обдумывал эту мысль 10 лет, включая в размышления понятие света, времени и пространства.

Он осознал, что теория Ньютона, согласно которой время и пространство неизменны, была неправильной, если ее применить к скорости света. С этого и началась формулировка того, что он назвал теорией относительности.

В мире, который описывал Ньютон, время и пространство были отделены друг от друга: когда на Земле 10 часов утра, то такое же время было и на Венере, и на Юпитере, и по всей Вселенной. Время было тем, что никогда не отклонялось и не останавливалось. Но Эйнштейн по-другому воспринимал время.

Время - это река, которая извивается вокруг звезд, замедляясь и ускоряясь. А если пространство и время могут изменяться, то меняются и наши представления об атомах, телах и вообще о Вселенной!

Эйнштейн демонстрировал свою теорию с помощью так называемых мыслительных экспериментов. Самый известный из них - это «парадокс близнецов». Итак, у нас есть двое близнецов, один из которых улетает в космос на ракете. Так как она летит почти со скоростью света, время внутри нее замедляется. После возвращения этого близнеца на Землю оказывается, что он моложе того, кто остался на планете. Итак, время в разных частях Вселенной идет по-разному. Это зависит от скорости: чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идет время.

Этот эксперимент в какой-то степени проводится с космонавтами на орбите. Если человек находится в открытом космосе, то время для него идет медленней. На космической станции время идет медленней. Этот феномен затрагивает и спутники. Возьмем, например, спутники GPS: они показывают ваше положение на планете с точностью до нескольких метров. Спутники движутся вокруг Земли со скоростью 29000 км/ч, поэтому к ним применимы постулаты теории относительности. Это нужно учитывать, ведь если в космосе часы идут медленнее, то синхронизация с земным временем собьется и система GPS не будет работать.

Через несколько месяцев после опубликования теории относительности Эйнштейн сделал следующее великое открытие: самое известное уравнение всех времен.=mc2 Вероятно, это самая известная в мире формула. В теории относительности Эйнштейн доказал, что при достижении скорости света условия для тела меняются невообразимым образом: время замедляется, пространство сокращается, а масса растет. Чем выше скорость, тем больше масса тела. Только подумайте, энергия движения делает вас тяжелее. Масса зависит от скорости и энергии. Эйнштейн представил себе, как фонарик испускает луч света. Точно известно, сколько энергии выходит из фонарика. При этом он показал, что фонарик стал легче, т.е. он стал легче, когда начал испускать свет. Значит E - энергия фонарика зависит от m - массы в пропорции, равной c2. Все просто.

Эта формула показывала и на то, что в маленьком предмете может быть заключена огромная энергия. Представьте себе, что вам бросают бейсбольный мяч и вы его ловите. Чем сильнее его бросят, тем большей энергией он будет обладать.

Теперь что касается состояния покоя. Когда Эйнштейн выводил свои формулы, он обнаружил, что даже в состоянии покоя тело обладает энергией. Посчитав это значение по формуле, вы увидите, что энергия поистине огромна.

Открытие Эйнштейна было огромным научным скачком. Это был первый взор на мощь атома. Не успели ученые полностью осознать это открытие, как случилось следующее, которое вновь повергло всех в шок.

Квантовая теория. Квантовый скачок - самый малый возможный скачок в природе, при этом его открытие стало величайшим прорывом научной мысли.

Субатомные частицы, например, электроны, могут передвигаться из одной точку в другую, не занимая пространство между ними. В нашем макромире это невозможно, но на уровне атома - это закон.

В субатомном мире атомы и их составляющие существуют согласно совсем иным законам, нежели крупные материальные тела. Немецкий ученый Макс Планк описал эти законы в своей квантовой теории.

Квантовая теория появилась в самом начале ХХ века, когда случился кризис в классической физике. Было открыто множество феноменов, которые противоречили законам Ньютона. Мадам Кюри, например, открыла радий, который сам по себе светится в темноте, энергия бралась из ниоткуда, что противоречило закону сохранения энергии. В 1900 году люди считали, что энергия непрерывна, и что электричество и магнетизм можно было бесконечно делить на абсолютно любые части. А великий физик Макс Планк дерзко заявил, что энергия существует в определенных объемах - квантах.

Если представить себе, что свет существует только в этих объемах, то становятся понятны многие феномены даже на уровне атома. Энергия выделяется последовательно и в определенном количестве, это называется квантовым эффектом и означает, что энергия волнообразна.

Тогда думали, что Вселенная была создана совсем по-другому. Атом представлялся чем-то, напоминающим шар для боулинга. А как может шар иметь волновые свойства?

В 1925 году австрийский физик Эрвин Шредингер, наконец, составил волновое уравнение, которое описывало движение электронов. Внезапно стало возможным заглянуть внутрь атома. Получается, что атомы одновременно являются и волнами, и частицами, но при этом непостоянными.

Вскоре Макс Борн, коллега Эйнштейна, сделал революционный шаг: он задался вопросом - если вещество является волной, то что в ней меняется? Борн предположил, что меняется вероятность определения положения тела в данной точке.

Можно ли вычислить возможность того, что человек разделится на атомы, а потом материализуется по другую сторону стены? Звучит абсурдно. Как можно, проснувшись утром, оказаться на Марсе? Как можно пойти спать, а проснуться на Юпитере? Это невозможно, но вероятность этого подсчитать вполне реально. Данная вероятность очень низка. Чтобы это случилось, человеку нужно было бы пережить Вселенную, а вот у электронов это случается постоянно.

Все современные «чудеса» вроде лазерных лучей и микрочипов работают на основании того, что электрон может находиться сразу в двух местах. Как это возможно? Не знаешь, где точно находится объект. Это стало таким трудным препятствием, что даже Эйнштейн бросил заниматься квантовой теорией, он сказал, что не верит, что Господь играет во Вселенной в кости.

Несмотря на всю странность и неопределенность, квантовая теория остается пока что лучшим нашим представлением о субатомном мире.

Нейтрон. Атом так мал, что его трудно себе представить. В одну песчинку помещается 72 квинтиллиона атомов. Открытие атома привело к другому открытию.

О существовании атома люди знали уже 100 лет назад. Они думали, что электроны и протоны равномерно распределены в нем. Это назвали моделью типа «пудинг с изюмом», потому что считалось, что электроны были распределены внутри атома как изюм внутри пудинга.

В начале ХХ века Эрнест Резерфорд провел эксперимент с целью еще лучше исследовать структуру атома. Он направлял на золотую фольгу радиоактивные альфа-частицы. Он хотел узнать, что произойдет, когда альфа-частицы ударятся о золото. Ничего особенного ученый не ожидал, так как думал, что большинство альфа-частиц пройдут сквозь золото, не отражаясь и не изменяя направление.

Однако, результат был неожиданным. По его словам, это было то же самое, что выстрелить 380-мм снарядом по куску материи, и при этом снаряд отскочил бы от нее. Некоторые альфа-частицы сразу отскочили от золотой фольги. Это могло произойти, только если бы внутри атома было небольшое количество плотного вещества, оно не распределено как изюм в пудинге. Резерфорд назвал это небольшое количество вещества ядром.

Благодаря открытию Резерфорда, ученые узнали о том, что атом состоит из ядра, протонов и электронов. Эту картину довершил Джеймс Чедвик - ученик Резерфорда. Он открыл нейтрон.

Чедвик провел эксперимент, который показал, что ядро состоит из протонов и нейтронов. Для этого он использовал очень умный метод распознавания. Для перехвата частиц, которые выходили из радиоактивного процесса, Чедвик применял твердый парафин.

Открытие нейтрона стало величайшим научным достижением. В 1939 году группа ученых во главе с Энрико Ферми использовали нейтрон для расщепления атома, открыв дверь в век ядерных технологий.

Сверхпроводники. Лаборатория Ферми обладает одним из крупнейших в мире ускорителем частиц. Это 7-километровое подземное кольцо, в котором субатомные частицы ускоряются почти до скорости света, а затем сталкиваются. Это стало возможным только после того, как появились сверхпроводники.

Сверхпроводники были открыты примерно в 1909 году. Голландский физик по имени Хейке Камерлинг-Оннес стал первым, кто понял, как превратить гелий из газа в жидкость. После этого он мог использовать гелий в качестве морозильной жидкости, а ведь он хотел изучать свойства материалов при очень низких температурах. В то время людей интересовало то, как электрическое сопротивление металла зависит от температуры - растет она или падает.

Он использовал для опытов ртуть, которую он умел хорошо очищать. Он помещал ее в специальный аппарат, капая ей в жидкий гелий в морозильной камере, понижая температуру и измеряя сопротивление. Он обнаружил, что чем ниже температура, тем ниже сопротивление, а когда температуры достигла минус 268 °С, сопротивление упало до нуля. При такой температуре ртуть проводила бы электричество без всяких потерь и нарушений потока. Это и называется сверхпроводимостью.

Сверхпроводники позволяют электропотоку двигаться без всяких потерь энергии. В лаборатории Ферми они используются для создания сильного магнитного поля. Магниты нужны для того, чтобы протоны и антипротоны могли двигаться в фазотроне и огромном кольце. Их скорость почти равняется скорости света.

Ускоритель частиц в лаборатории Ферми требует невероятно мощного питания. Каждый месяц на то, чтобы охладить сверхпроводники до температуры минус 270 °С, когда сопротивление становится равным нулю, тратится электричество на миллион долларов.

Теперь главная задача - найти сверхпроводники, которые бы работали при более высоких температурах и требовали бы меньше затрат.

В начале 80-х группа исследователей швейцарского отделения компании IBM обнаружила новый тип сверхпроводников, которые обладали нулевым сопротивлением при температуре на 100 °С выше, чем обычно. Конечно, 100 градусов выше абсолютно нуля - это не та температура, что у вас в морозильнике. Нужно найти такой материал, который был бы сверхпроводником при обычной комнатной температуре. Это был бы величайший прорыв, который стал бы революцией в мире науки. Все, что сейчас работает на электрическом токе, стало бы гораздо эффективнее.

Кварк. Данное открытие - это поиск мельчайших частиц материи во Вселенной.

Сначала был открыт электрон, затем протон, а потом нейтрон. Теперь у науки была новая модель атома, из которых состоит любое тело.

С разработкой ускорителей, которые могли сталкивать субатомные частицы на скорости света, человек узнал о существовании десятков других частиц, на которые разбивались атомы. Физики стали называть все это «зоопарком частиц».

Американский физик Мюррей Гелл-Ман заметил закономерность в ряде новооткрытых частиц «зоопарка». Он делил частицы по группам в соответствии с обычными характеристиками. По ходу он изолировал мельчайшие компоненты ядра атома, из которых состоят сами протоны и нейтроны.

Он предполагал, что нейтрон или протон не являются элементарными частицами, как думали многие, а состоят из еще более мелких частиц - кварков - в необычными свойствами.

Открытые Гелл-Маном кварки были для субатомных частиц тем же, чем была периодическая таблица для химических элементов. За свое открытие в 1969 году Мюррею Гелл-Ману была присуждена Нобелевская премия в области физики. Его классификация мельчайших материальных частиц упорядочила весь их «зоопарк».

Хотя Гелл-Маном был уверен в существовании кварков, он не думал, что кто-то сможет их в действительности обнаружить. Первым подтверждением правильности его теорий были удачные эксперименты его коллег, проведенные на Стэнфордском линейном ускорителе. В нем электроны отделялись от протонов, и делался макроснимок протона. Оказалось, что в нем было три кварка.

После открытий Исаака Ньютона и Майкла Фарадея ученые считали, что у природы две основные силы: гравитация и электромагнетизм. Но в ХХ веке были открыты еще две силы, объединенные одним понятием - атомная энергия. Таким образом, природных сил стало четыре.

Каждая сила действует в определенном спектре. Гравитация не дает нам улететь в космос со скоростью 1500 км/ч. Затем у нас есть электромагнитные силы - это свет, радио, телевидение и т.д. кроме этого существую еще две силы, поле действия которых сильно ограничено: есть ядерное притяжение, которое не дает ядру распасться, и есть ядерная энергия, которая излучает радиоактивность и заражает все подряд, а также, кстати, нагревает центр Земли, именно благодаря ей центр нашей планеты не остывает вот уже несколько миллиардов лет - это действие пассивной радиации, которая переходи в тепло.

Как обнаружить пассивную радиацию? Это возможно благодаря счетчикам Гейгера. Частицы, которые высвобождаются, когда расщепляется атом, попадают в другие атомы, в результате чего создается небольшой электроразряд, который можно измерить. При его обнаружении счетчик Гейгера щелкает.

Как же измерить ядерное притяжение? Тут дело обстоит труднее, потому что именно эта сила не дает атому распасться. Здесь нам нужен расщепитель атома. Нужно буквально разбить атом на осколки, кто-то сравнил этот процесс со сбросом пианино с лестницы с целью разобраться в принципах его работы, слушая звуки, которые пианино издает, ударяясь о ступеньки.

Итак, у нас есть четыре силы фундаментального взаимодействия: гравитация (gravity), электромагнетизм (electromagnetism), ядерное притяжение (weak force, слабое взаимодействие) и ядерная энергия (strong force, сильное взаимодействие). Последние две называются квантовыми силами, их описание можно объединить в нечто под названием стандартной модели. Возможно, это самая уродливая теория в истории науки, но она действительно возможна на субатомном уровне. Теория стандартной модели претендует на то, чтобы стать высшей, но от этого она не перестает быть уродливой. С другой стороны, у нас есть гравитация - великолепная, прекрасная система, она красива до слез - физики буквально плачут, видя формулы Эйнштейна. Они стремятся объединить все силы природы в одну теорию и назвать ее «теория всего». Она объединила бы все четыре силы в одну суперсилу, которая существует с начала времен.

Неизвестно, сможем ли мы когда-нибудь открыть суперсилу, которая включала бы в себя все четыре основные силы Природы и сможем ли создать физическую теорию Всего. Но одно известно точно: каждое открытие ведет к новым исследованиям, а люди - самый любопытный вид на планете - никогда не перестанут стремиться понимать, искать и открывать.

Волновые свойства электронов. Когда в 1911 Бор и Резерфорд предложили модель атома, которая была очень похожая на Солнечную систему, казалось, что мы познали все тайны материи. Ведь на ее основе, учитывая дополнения Эйнштейна и Планка о природе света, ученые смогли рассчитать спектр атома водорода. Однако уже с атомом гелия возникли трудности. Теоретические расчеты значительно расходились с экспериментальными данными.

Немецкий физик Гейзенберг установил, что нельзя одновременно определить местонахождение и скорость электронов. Чем точнее мы определяем скорость электрона, тем неопределеннее становится его местоположение. Это соотношение было названо «принцип неопределенности Гейзенберга». Однако на этом странности электронов не закончились. В двадцатых годах физики уже знали, что свет обладает свойствами, как волны, так и частицы. Поэтому французский ученый де Бройль в 1923 году предположил, что подобными свойствами могут обладать и другие элементарные частицы, в частности электроны. Ему удалось поставить ряд опытов, которые подтвердили волновые свойства электрона.

Деление атома. Тридцатые годы прошлого века можно назвать радиоактивными. Все началось в 1920 году, когда Эрнест Резерфорд высказал гипотезу о том, что позитивно заряженные протоны удерживаются в ядре атома благодаря неким частицам имеющим нейтральный заряд. Резерфорд предложил назвать эти частицы нейтронами.

Это предположение было забыто физиками на долгие годы. О нем вспомнили только в 1930 году, когда немецкие физики Боте и Беккер заметили, что при облучении бора или бериллия альфа-частицами возникает необычное излучение.

января 1932 года Фредерик и Ирен Жолио-Кюри направили излучение Боте-Беккера на тяжелые атомы. Как оказалось, под воздействием этого излучения атомы стали радиоактивными. Таким образом была открыта искусственная радиоактивность. Джеймс Чедвик повторил опыты супругов Жолио-Кюри и выяснил, что во всем виноваты некие нейтрально заряженные частицы, с массой близкой к протону. Электрическая нейтральность позволяет этим частицам беспрепятственно проникать в ядро атома и дестабилизировать его. Это открытие позволило создать как мирные АЭС, так и самое разрушительное оружие - ядерную бомбу.

Полупроводники и транзисторы. 16 декабря 1947 года инженеры американской компании АТ&Т Веll Laboratories Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн смогли при помощи малого тока управлять большим током. В этот день был изобретен транзистор - маленький прибор, состоящий из двух направленных навстречу друг другу двух p-n переходов.

Это позволило создать прибор, который мог управлять током. Транзистор пришел на смену электронных ламп, что позволило значительно сократить как вес аппаратуры, так и потребляемую приборами электроэнергию. Он открыл дорогу в жизнь логическим микросхемам, что привело к созданию в 1971 году первого микропроцессора. Дальнейшее развитие микроэлектроники позволило создать современные процессоры для компьютеров.

Освоение космоса. 4 октября 1957 года Советский Союз запустил первый в мире искусственный спутник Земли. И пусть он был совсем небольшим и практически не имел научной аппаратуры на борту, именно с этого момента человечество вступило в космическую эру. Не прошло и четырех лет, как 12 апреля 1961 года в космос полетел человек. И опять Советскому Союзу удалось опередить США и раньше всех отправить на орбиту вокруг нашей планеты первого космонавта - Юрия Гагарина. Это событие подхлестнуло научно-технический прогресс. Две великие державы начали гонку по освоению космоса. Следующей целью была высадка человека на Луну. Чтобы осуществить этот проект, понадобилось совершить множество изобретений. Здесь уже праздновали победу конструкторы США.

Сначала космос был лишь затратным проектом, отдача от которого была крайне малой. Однако постепенное освоение космоса позволило человечеству создать системы, без которых уже не мыслима наша жизнь. Особые успехи были достигнуты в области предсказания погоды, геологоразведки, связи и позиционирования на поверхности планеты. Это позволило сделать запуски космических спутников коммерчески выгодными.

Углеродные нанотрубки. В 1985 году исследователи Роберт Керл, Хит ОБрайен, Гарольд Крото и Ричард Смолли изучали масс-спектры паров графита, образованные под воздействием лазера. Так были открыты новые вариации углерода получившие название «фуллерен» (в честь инженера Бакминстера Фуллера) и «регбен» (поскольку его молекула напоминает мяч для игры в регби).

Эти уникальные образования имеют целый ряд полезных физических свойств, поэтому их широко применяют в различных приборах. Однако не это самое главное. Ученые разработали технологию получения из этих вариаций углерода нанотрубок - скрученных и сшитых слоев графита. Уже получены нанотрубки длиной в 1 сантиметр и диаметром в 5-7 нанометров! При этом такие нанотрубки имеют самые различные физические свойства - от полупроводниковых до металлических.

На их основе получены новые материалы для дисплеев и оптоволоконной связи. Кроме того, в медицине нанотрубки используются для доставки биологически активных веществ в нужное место организма. На их основе разработаны топливные элементы и сверхчувствительные датчики химических веществ, а также много других полезных девайсов.

Таким образом, говоря о роли физики, выделим три основных момента. Во-первых, физика является для человека важнейшим источником знаний об окружающем мире. Во-вторых, физика, непрерывно расширяя и многократно умножая возможности человека, обеспечивает его уверенное продвижение по пути технического прогресса. В-третьих, физика вносит существенный вклад в развитие духовного облика человека, формирует его мировоззрение, учит ориентироваться в шкале культурных ценностей. Поэтому будем говорить соответственно о научном, техническом и гуманитарном потенциалах физики.

Эти три потенциала содержались в физике всегда. Но особенно ярко и весомо они проявились в физике XX столетия, что и предопределило ту исключительно важную роль, какую стала играть физика в современном мире.

Физика как важнейший источник знаний об окружающем мире. Как известно, физика исследует наиболее общие свойства и формы движения материи. Она ищет ответы на вопросы: как устроен окружающий мир; каким законам подчиняются происходящие в нем явления и процессы? Стремясь познать «первоначала вещей» и «первопричины явлений», физика в процессе своего развития сформировала сначала механическую картину мира (XVIIІ - XIX вв.), затем электромагнитную картину (вторая половина XIX - начало XX в.) и, наконец, современную физическую картину мира (середина XX в.).

3. Значение физики в современном мире

Последние десятилетия бедны на открытия, как никогда еще в истории человечества. Практически ни в одной области знаний не появилось ничего принципиально нового, лишь продолжение уже сделанного, логические следствия из старых открытий. Ну и, разумеется, новые технологии, базирующиеся, опять же, на все тех же известных уже фактах. Высокая физика взяла отпуск, а большинство ученых занимается прикладными проблемами.

На заре возникновения наук физика являлась частью философии и была наукой не столько «точной», как это принято теперь называть, сколько описательной. Не существовало «точного» языка, который мог бы привести физику к какому-либо единому знаменателю, сделать ее менее умозрительной. То есть не существовало соответствующей физическим теориям математики.

Тем не менее, отсутствие математики не помешало созданию атомистической теории Левкиппа-Демокрита, не явилось препятствием для Лукреция, который смог эту теорию подробно и вполне доступно изложить. А ведь, согласно дошедшим до нас сведениям, Демокрит отнюдь не был учеником знаменитых в то время философов и материалистов. Напротив, его обучением занимались маги и халдеи. И изучал он не сколько будет дважды два, а теорию левитации, чтение мыслей на расстоянии, телепортацию и прочие совершенно невероятные вещи, которые современная традиционная наука практически полностью отметает как несуществующие, сказочные фантазии. И все же именно эти «фантазии» позволили создать одну из самых материалистических теорий. Казалось бы - невероятно! Но, как видите, не просто возможно, а состоявшийся факт. Современная физика, как наука фундаментальная, находится в состоянии глубокого кризиса. Это стало известно отнюдь не сегодня. Чуть не с начала ХХ столетия многие ученые пытались обратить внимание на простой факт: физика зашла в тупик, математический аппарат, который являлся изначально языком физики, стал настолько громоздок, что не столько описывает физические явления, сколько маскирует их сущность. Более того, этот математический аппарат безнадежно устарел и отстал, с его помощью невозможно описать, а уж тем более объяснить многие наблюдаемые явления, результаты и суть проводимых экспериментов и так далее.

Как вообще появляется и эволюционирует язык? Если рассматривать упрощенно, то возникновение языка - следствие усложняемости быта и увеличения количества знаний. На заре цивилизации аудиальное общение являлось лишь дополняющим, вполне можно было обойтись языком жестов и телодвижений. Но объем информации постоянно увеличивался, и для ее описания, передачи с помощью языка жестов приходилось тратить слишком много времени, а точность передачи оставляла желать лучшего (представьте на мгновение, как может, например, инвалид, погрызенный на охоте саблезубым тигром, объяснить новые принципы устройства ловушек - его будет весьма затруднительно понять, ведь он ограничен в возможностях жестикуляции). Зато аудиальная передача информации не имела подобных минусов и стала широко распространяться. Каждому предмету начал соответствовать определенный символ-слово.

Если бы человечество остановилось на языке жестов, то, скорее всего, какой-то относительно цивилизованный быт можно было бы наладить, а вот о развитии науки пришлось бы забыть. Подумайте - как можно выразить с помощью жестов понятие кибернетики, как объяснить, что такое компьютер? Опять же, развитие науки и техники требует соответствующей языковой эволюции. Представьте, что слово «компьютер» не появилось, да и никакого другого его заменителя. Как приходилось бы объяснять, о чем идет речь? «Электронное устройство, умеющее считать и решать логические задачи, оснащенное прямоугольным экраном и набором клавиш»? Согласитесь, это не только звучит дико, но еще и крайне неудобно для пользователя. Если бы каждый раз, говоря о компьютере, приходилось описывать его таким громоздким набором символов, то о всяком развитии в кибернетике пришлось бы забыть.

Но именно эта ситуация сложилась в физике, язык которой - математика - отстал и не в состоянии уже описывать наблюдаемые явления. Громоздкие и неудобоваримые формулы напоминают вышеприведенное описание компьютера: они так же «удобны» для работы и столь же «полно» описывают предмет, символом которого являются.

В результате остается либо отложить в сторону попытки дальнейшего познания мира - до тех пор, пока математика не начнет справляться с возложенной на нее… нет, не задачей, миссией; либо воспользоваться методом Демокрита и описывать явления, минимально пользуясь математикой.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод, что ещё в начале ХХ столетия люди не могли себе даже представить, что такое автомобиль, телевизор или компьютер. Научные открытия в ХХ веке оказали существенное влияние на всё человечество. В ХХ веке было сделано больше научных открытий, чем за все предыдущие столетия. Знания человечества стремительно растут, поэтому можно с уверенностью сказать, что если такая тенденция сохранится, то в 21 веке будет совершено ещё больше научных открытий, что может в корне изменить жизнь человека.

Вместе с тем, нет необходимости доказывать, что современное миропонимание - важный компонент человеческой культуры. Каждый культурный человек должен хотя бы в общих чертax представлять, как устроен мир, в котором он живет. Это необходимо не только для общего развития. Любовь к природе предполагает уважение к происходящим в ней процессам, а для этого надо понимать, по каким законам они совершаются. Мы имеем много поучительных примеров, когда природа наказывала нас за наше невежество; пора научиться извлекать из этого уроки. Нельзя также сбывать, что именно знание законов природы есть эффективное оружие борьбы с мистическими представлениями, есть фундамент атеистического воспитания.

Современная физика вносит существенный вклад в выработку нового стиля мышления, который можно назвать планетарным мышлением. Она обращается к проблемам, имеющим большое значение для всех стран и народов. Сюда относятся, например, проблемы солнечно-земных связей, касающиеся воздействия солнечных излучений на магнитосферу, атмосферу и биосферу Земли; прогнозы физической картины мира после ядерной катастрофы, если таковая разразится; глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением Мирового океана и земной атмосферы.

В заключение отметим, что, воздействуя на самый характер мышления, помогая ориентироваться в шкале жизненных ценностей, физика способствует, в конечном счете, выработке адекватного отношения к окружающему миру и, в частности, активной жизненной позиции. Любому человеку важно знать, что мир в принципе познаваем, что случайность не всегда вредна, что нужно и можно ориентироваться и работать в мире, насыщенном случайностями, что в этом изменяющемся мире есть тем не менее «опорные точки», инварианты (что бы ни менялось, а энергия сохраняется), что по мере углубления знаний картина неизбежно усложняется, становится диалектичнее, так что вчерашние «перегородки» более не годятся.

Мы убеждаемся, таким образом, что современная физика действительно содержит в себе мощный гуманитарный потенциал. Можно не считать слишком большим преувеличением слова американского физика И. Раби: «Физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени».

физика научное открытие

Список использованной литературы

1.Анкин Д.В. Актуальные проблемы теории познания. Екатеринбург: Уральский ун-т, 2013 - 69 с.

2.Батурин ВК. Основы теории познания и современная философия науки: монография. Одинцово: Одинцовский гуманитарный ин-т, 2010 - 244 с.

.Илларионов С.В. Теория познания и философия науки / С. В. Илларионов. Москва: РОССПЭН, 2007 - 535 с.

.Куликова О.Б. Философия познания: анализ основных проблем. Общая характеристика методов научного познания: Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т им. В.И. Ленина, 2009 - 91 с.

.Курашов В.И. Теоретическая и практическая философия в кратчайшем изложении. Москва: Университет. Книжный дом, 2007 - 131 с.

.Мотрошилова Н.В. Отечественная философия 50-80-х годов XX века и западная мысль. Москва: Акад. проект, 2012 - 375 с.

.Орлов В.В. История человеческого интеллекта. Пермь: Пермский гос. ун-т, 2007 - 187 с.

.Старостин А.М. Социально-гуманитарное познание в контексте философской инноватики. Ростов-на-Дону: Дониздат, 2013- 512 с.

.Тетюев Л.И. Теоретическая философия: проблема познания: Современные дискуссии вокруг теории познания. Саратов: Наука, 2010 - 109 с.

10.Щедрина Т.Г. Философия познания. Москва: РОССПЭН, 2010 - 663 с.

Термины

1.АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО - это модель тела, полностью поглощающего любое падающее на его поверхность электромагнитное излучение. Наиболее близким приближением к абсолютно черному телу является устройство, состоящее из замкнутой полости с отверстием, размеры которого малы по сравнению с размерами самой полости.

2.АДАТОМ - атом на поверхности кристалла.

.АДИАБАТИЧЕСКОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ - приближение в теории твёрдого тела, при котором движение остовов ионов кристаллической решётки рассматривается в качестве возмущения.

.АКЦЕПТОР - примесь в полупроводниковом материале, которая захватывает свободный электрон.

.АЛЬФА-ЧАСТИЦА (α-частица) - ядро атома гелия. Содержит два протона и два нейтрона. Испусканием α-частиц сопровождается одно из радиоактивных превращений (альфа-распад ядер) некоторых химических элементов.

.АННИГИЛЯЦИЯ - это один из видов взаимопревращений элементарных частиц, в котором частица и соответствующая ей античастица превращаются в электромагнитное излучение.

.АНТИЧАСТИЦЫ - это элементарные частицы, отличающиеся от соответствующих им частиц знаком электрического, барионного и лептонного зарядов, а также некоторых других характеристик.

.БАРИОННЫЙ ЗАРЯД (барионное число) (b) - характеристика элементарных частиц, равная +1 для барионов, -1 для антибарионов и 0 для всех остальных частиц.

.БЕТА-ЧАСТИЦА - испускаемый при бета-распаде электрон. Поток бета-частиц является одним из видов радиоактивных излучений с проникающей способностью, большей, чем у альфа-частиц, но меньшей, чем у гамма-излучения.

10.ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА - зона валентных электронов, при нулевой температуре в собственном полупроводнике полностью заполнена.

11.ВОДОРОДОПОДОБНЫЕ АТОМЫ - ионы, состоящие, подобно атому водорода, из ядра и одного электрона. К ним относятся ионы элементов с атомным номером Z больше или равным 2, потерявшие все электроны, кроме одного: He+, Li2+ и т. д.

.ВОЗБУЖДЁННОЕ СОСТОЯНИЕ квантовой системы (атома, молекулы, атомного ядра и т. д.) - неустойчивое состояние с энергией, превышающей энергию основного (нулевого) состояния.

.ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА - зависимость тока от напряжения. Основная характеристика для любого полупроводникового прибора.

.ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (индуцированное излучение) - это электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомами или молекулами под действием внешнего излучения такой же частоты. Испущенное вынужденное излучение совпадает с вынуждающим не только по частоте, но и по направлению распространения, поляризации и фазе, ничем от него не отличаясь.

.ГАЛЛИЙ - элемент пятой группы периодической системы элементов.

.ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ ЭФФЕКТЫ - эффекты связанные с действием магнитного поля на электрические (гальванические) свойства твердотельных проводников.

.ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ (гамма-кванты) - коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны меньше 2×10-10 м.

.ГИПЕРОНЫ - это элементарные частицы, относящиеся к классу барионов наряду с нуклонами (протон, нейтрон). Гипероны более массивны, чем нуклоны, и имеют отличную от нуля характеристику элементарных частиц, называемую странностью.

.ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО (n) - это целое число, определяющее возможные значения энергии стационарных состояний атомов водорода и водородоподобных атомов.

.ДВУМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЗ - электронный газ, который находится в потенциальной яме, ограничивающей движение по одной из координат.

.ДЕЙТЕРИЙ - тяжелый стабильный изотоп водорода с массовым числом 2. Содержание в природном водороде 0,156% (по массе).

.ДЕЙТРОН - это ядро атома дейтерия. Состоит из одного протона и одного нейтрона.

.ДЕФЕКТ МАССЫ - это разность между суммой масс частиц (тел), образующих связанную систему, и массой всей этой системы.

.ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛА - любое нарушение периодичности кристалла.

.ДИВАКАНСИЯ - конгломерат дефектов кристалла, состоящий из двух вакансий.

.ДИОД - полупроводниковый прибор с двумя электродами.

.ДИСЛОКАЦИЯ - линейный дефект в кристалле.

.ДИСЛОКАЦИЯ НЕСООТВЕТСТВИЯ - один из типов линейных дефектов в кристалле, когда дополнительная полуплоскость вставлена в кристаллическую решётку.

.ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ - это физическая величина, являющаяся мерой радиационного воздействия на живые организмы радиоактивных излучений или частиц высокой энергии. Различают поглощенную дозу излучения, эквивалентную дозу и экспозиционную дозу.

.ДОНОР - тип легирующих примесей, поставляющих свободные электроны.

.ДЫРКА - квазичастица в твёрдом теле с положительным зарядом, равным по абсолютному значению заряду электрона.

.ДЫРОЧНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ - в полупроводнике с p-типом проводимости основные носители заряда дают основной вклад в проводимость.

.ДЫРОЧНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК - полупроводник с p-типом проводимости, основные носители тока - дырки.

.ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА - количество нераспавшихся радиоактивных ядер в любом образце уменьшается вдвое через каждый интервал времени, называемый периодом полураспада.

.ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ ВИНА - при повышении температуры максимум энергии в спектре излучения абсолютно черного тела смещается в сторону более коротких волн и притом так, что произведение длины волны, на которую приходится максимум энергии излучения, и абсолютной температуры тела равно постоянной величине.

.ЗАКОН СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА - энергия, излучаемая за одну секунду единицей площади поверхности абсолютно черного тела, прямо пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры.

.ЗАТВОР - управляющий электрод в полевом транзисторе.

.ЗОНА - термин зонной теории, обозначающий область разрешённых значений энергии, которые могут принимать электроны или дырки.

.ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЁРДЫХ ТЕЛ - одноэлектронная теория для периодического потенциала, объясняющая многие электрофизические свойства полупроводников. Использует адиабатическое приближение.

.ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ - рекомбинация с испусканием одного или нескольких фотонов при гибели электрон-дырочной пары; источник излучения в светодиодах и лазерных диодах.

.ИЗОТОПЫ - это разновидности данного химического элемента, различающиеся массовым числом своих ядер. Ядра изотопов одного элемента содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Имея одинаковое строение электронных оболочек, изотопы обладают практически одинаковыми химическими свойствами. Однако по физическим свойствам изотопы могут различаться весьма резко.

.ИНЖЕКЦИЯ - явление, приводящее к появлению неравновесных носителей в полупроводнике при пропускании электрического тока через p-n-переход или гетеропереход.

.ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к ионизации ее атомов и молекул. Это рентгеновское излучение и γ-излучение, потоки β-частиц, электронов, позитронов, протонов, нейтронов и т. д. Видимое и ультрафиолетовое излучения не относят к ионизирующим излучениям.

.ИСТОК - термин, обозначающий один из контактов в полевом транзисторе.

.КВАНТ СВЕТА (фотон) - порция энергии электромагнитного излучения, элементарная частица, являющаяся порцией электромагнитного излучения, переносчик электромагнитного взаимодействия.

.КВАРКИ - это точечные, бесструктурные образования, относящиеся к истинно элементарным частицам, которые были введены для систематизации многочисленных (более сотни) элементарных частиц, открытых в XX веке (электрон, протон, нейтрон и т.д.). Характерной особенностью кварков, не встречающейся у других частиц, является дробный электрический заряд, кратный 1/3 элементарного. Попытки обнаружить кварки в свободном состоянии к успеху не привели.

.КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ - это универсальное свойство природы, заключающееся в том, что в поведении микрообъектов проявляются и корпускулярные, и волновые черты.

.КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМНОЖЕНИЯ НЕЙТРОНОВ - это характеристика цепного процесса распада радиоактивных ядер, равная отношению числа нейтронов в каком-либо поколении цепной реакции к породившему их числу нейтронов в предыдущем поколении.

.КРАСНАЯ ГРАНИЦА ФОТОЭФФЕКТА - это минимальная частота света ν0 или максимальная длина волны λ0, при которой еще возможен фотоэффект.

.КРЕМНИЙ - полупроводник, основной материал современной полупроводниковой промышленности.

.КРИСТАЛЛ - идеализированная модель твёрдого тела с трансляционной симметрией.

.КРИТИЧЕСКАЯ МАССА - это минимальная масса ядерного топлива, при которой возможна цепная реакция деления ядер.

.ЛАЗЕР (оптический квантовый генератор) - это источник света, работающий на принципе вынужденного излучения.

.ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ - это оптические спектры, состоящие из отдельных спектральных линий. Линейчатые спектры характерны для излучения нагретых веществ, находящихся в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии.

.ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - это избыточное над тепловым электромагнитное излучение тела (холодное свечение), вызванное либо бомбардировкой вещества электронами (катодолюминесценция), либо пропусканием через вещество электрического тока (электролюминесценция), либо действием какого-либо облучения (фотолюминесценция).

.ЛЮМИНОФОРЫ - это твердые и жидкие вещества, способные излучать свет под действием потоков электронов (катодолюминофоры), ультрафиолетового излучения (фотолюминофоры) и т.п.

.МАССОВОЕ ЧИСЛО - это число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре. Массовое число равно округленной до целого числа относительной атомной массе элемента. Для массового числа существует закон сохранения, являющийся частным случаем закона сохранения барионного заряда.

.НЕЙТРИНО - это легкая (возможно, безмассовая) электрически нейтральная частица, участвующая только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Отличительное свойство нейтрино - огромная проникающая способность. Считается, что эти частицы заполняют все космическое пространство со средней плотностью около 300 нейтрино на 1 см3.

.НЕЙТРОН - это электрически нейтральная частица, имеющая массу, в 1839 раз превышающую массу электрона. Свободный нейтрон - нестабильная частица, распадающаяся на протон и электрон. Нейтрон является одним из нуклонов (наряду с протоном) и входит в состав атомного ядра.

.НЕПРЕРЫВНЫЙ СПЕКТР (сплошной спектр) - это спектр, содержащий непрерывную последовательность всех частот (или длин волн) электромагнитных излучений, плавно переходящих друг в друга.

.НУКЛЕОСИНТЕЗ - это последовательность ядерных реакций, ведущая к образованию все более тяжелых атомных ядер из других, более легких.

.НУКЛОНЫ - это общее наименование для протонов и нейтронов - частиц, из которых построены атомные ядра.

.ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ - переходы электрона в твёрдом теле между состояниями с различной энергиями с испусканием или поглощением света.

.ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ - это состояние атома, молекулы или какой-либо другой квантовой системы с наименьшим из возможных значений внутренней энергии. В отличие от возбужденных состояний основное состояние является устойчивым.

.ОСНОВНЫЕ НОСИТЕЛИ - тип преобладающих в полупроводнике носителей заряда.

.ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА - это промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. У разных элементов он может принимать значения от многих миллиардов лет до долей секунды.

.ПОЗИТРОН - элементарная частица с положительным зарядом, равным заряду электрона, с массой, равной массе электрона. Она является античастицей по отношению к электрону.

.ПОЛОСАТЫЕ СПЕКТРЫ - это оптические спектры молекул и кристаллов, состоящие из широких спектральных полос, положение которых различно для различных веществ.

.ПОСТУЛАТЫ БОРА - это основные принципы «старой» квантовой теории - теории атома, разработанной в 1913 г. датским физиком Бором.

.ПРОТОН - это положительно заряженная элементарная частица, имеющая массу, превышающую массу электрона в 1836 раз; ядро атома водорода. Протон (наряду с нейтроном) является одним из нуклонов и входит в состав атомных ядер всех химических элементов.

.РАБОТА ВЫХОДА - минимальная работа, которую необходимо совершить для удаления электрона из твердого или жидкого вещества в вакуум. Работа выхода определяется родом вещества и состоянием его поверхности.

.РАДИОАКТИВНОСТЬ - это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы: Всякий самопроизвольный радиоактивный распад экзотермичен, то есть происходит с выделением тепла.

.СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - это одно из четырех фундаментальных взаимодействий элементарных частиц, частным проявлением которого являются ядерные силы.

.СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - это одно из четырех фундаментальных взаимодействий элементарных частиц, частным проявлением которого является бета-распад атомных ядер.

.СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЁННОСТЕЙ - это фундаментальное соотношение квантовой механики, согласно которому произведение неопределенностей («неточностей») в координате и соответствующей проекции импульса частицы при любой точности их одновременного измерения не может быть меньше величины, равной половине постоянной Планка.

.СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ - это совокупность частот или длин волн, содержащихся в излучении данного вещества.

.СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ - это совокупность частот (или длин волн) электромагнитных излучений, поглощаемых данным веществом.

.СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ - это метод определения химического состава вещества по его спектру.

.СПИН - это собственный момент импульса элементарной частицы. Имеет квантовую природу и (в отличие от момента импульса обычных тел) не связан с движением частицы как целого.

.ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - это электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии испускающего его вещества.

.ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - это ядерные реакции между легкими атомными ядрами, протекающие при очень высоких температурах (~108 К и выше).

.ТРЕК - это след, оставляемый заряженной частицей в детекторе.

.ТРИТИЙ - это сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Среднее содержание трития в природных водах - 1 атом на 1018 атомов водорода.

.УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА для фотоэффекта - это уравнение, выражающее связь между энергией участвующего в фотоэффекте фотона, максимальной кинетической энергией вылетевшего из вещества электрона и характеристику металла, на котором наблюдается фотоэффект, - работу выхода для металла.

.ФОТОН - это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения (в узком смысле - света).

.ФОТОЭФФЕКТ (внешний фотоэффект) - это испускание электронов телами под действием света.

.ХИМИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ СВЕТА - это действия света, в результате которых в веществах, поглощающих свет, происходят химические превращения - фотохимические реакции.

.ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ - это самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых ядер, в которой непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.

.ЧЁРНАЯ ДЫРА - это область пространства, в которой существует настолько сильное гравитационное поле, что даже свет не может покинуть эту область и уйти в бесконечность.

.ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ - это условное название большой группы микрообъектов, не являющихся атомами или атомными ядрами (за исключением протона - ядра атома водорода).

.ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНОГО ЯДРА - это минимальная энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны.

.ЭФФЕКТ КОМПТОНА - это уменьшение частоты электромагнитного излучения при его рассеянии на свободных электронах.

.ЯДЕРНАЯ (ПЛАНЕТАРНАЯ) МОДЕЛЬ АТОМА - модель строения атома, предложенная английским физиком Резерфордом, согласно которой атом так же пуст, как Солнечная система.

.ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - это превращения атомных ядер в результате взаимодействия друг с другом или какими-либо элементарными частицами.

.ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ - это мера взаимодействия нуклонов в атомном ядре. Именно эти силы удерживают одноименно заряженные протоны в ядре, не давая им разлететься под действием электрических сил отталкивания.

.ЯДЕРНЫЕ ФОТОЭМУЛЬСИИ - это фотоэмульсии, используемые для регистрации треков заряженных частиц. При исследовании частиц высоких энергий эти фотоэмульсии укладываются в стопки из нескольких сотен слоев.

.ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР - это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер. Главной частью ядерного реактора является активная зона, в которой протекает цепная реакция и происходит выделение ядерной энергии.

100.ЯДРО (атомное) - это положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточено 99,96% его массы. Радиус ядра ~10-15 м, что приблизительно в сто тысяч раз меньше радиуса всего атома, определяемого размерами его электронной оболочки.

Персоналии

1.АБДУС САЛАМ. Вклад в объединённую теорию слабых и электромагнитных взаимодействий между элементарными частицами, в том числе предсказание слабых нейтральных токов.

2.АЙВОР ДЖАЙЕВЕР. Экспериментальные открытия туннельных явлений в полупроводниках и сверхпроводниках соответственно.

.АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ СТОЛЕТОВ (1839-1896). Александр Григорьевич Столетов родился 10 августа 1839 года в семье небогатого владимирского купца. Его отец, Григорий Михайлович, владел небольшой бакалейной лавкой и мастерской по выделке кож.

.АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН (1879-1955). Его имя часто на слуху в самом обычном просторечии. «Эйнштейном здесь и не пахнет»; «Ничего себе Эйнштейн»; «Да, это точно не Эйнштейн!». В его век, когда доминировала как никогда ранее наука, он стоит особняком, словно некий символ интеллектуальной мощи Иной раз даже как бы возникает мысль" человечество делится на две части - Альберт Эйнштейн и весь остальной мир.

.АЛЬФРЕД КАСТЛЕР. Открытие и разработку оптических методов исследования резонансов Герца в атомах.

.АМЕДЕО АВОГАДРО (1776-1856). В историю физики Авогадро вошел как автор одного из важнейших законов молекулярной физики. Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето родился 9 августа 1776 года в Турине - столице итальянской провинции Пьемонт в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро. Амедео был третьим из восьми детей.

.АНДРЕ МАРИ АМПЕР (1775-1836). Французский ученый Ампер в истории науки известен, главным образом, как основоположник электродинамики. Между тем он был универсальным ученым, имеющим заслуги и в области математики, химии, биологии и даже в лингвистике и философии. Это был блестящий ум, поражавший своими энциклопедическими знаниями всех близко знавших его людей.

В конце XIX–начале XX вв. в естествознании были сделаны крупнейшие открытия, которые коренным образом изменили наши представления о мире. Оказалось, что положения классической физики совершенно непригодны для исследования микромира. В результате научных открытий были опровергнуты представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи.

История исследования строения атома началась в 1895 году благодаря открытию Дж. Томпсоном электрона - отрицательно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение о наличии помимо электрона и положительно заряженной частицы. Согласно первой модели атома, построенной ученым Э. Резерфордом, атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Ядро – положительно заряженные микрочастицы, размер которых (10 -12 см) очень мал по сравнению с размерами атомов (10 -8 см), но в которых почти полностью сосредоточена масса атомов.

Кроме того, было обнаружено, что атомы одних элементов могут превращаться в атомы других в результате радиоактивности, впервые открытой французским физиком А. Беккерелем. Открытие сложной структуру атома стало крупнейшим событием в физике, поскольку оказались опровергнутыми представления классической физики об атомах как твердых и неделимых структурных единицах вещества. Оказались разрушенными и представления классической физики о веществе и поле как о двух качественно своеобразных видах материи. Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадоксальной, с точки зрения классической науки, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные свойства.

Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком Максом Планком. В конце XIX века в физике возникла трудность, которая получила название «ультрафиолетовой катастрофы». В соответствии с расчетами по формуле классической электродинамики интенсивность теплового излучения абсолютно черного тела должна была неограниченно возрастать, что явно противоречило опыту. В процессе работы по исследованию теплового излучения, М. Планк пришел к ошеломляющему выводу о том, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных неделимых порциях – квантах. Энергия каждого кванта, согласно Планку, пропорциональна частоте волны, то есть цвету излучаемого света:

где n – частота излучения; h – некоторая универсальная константа, получившая название постоянной Планка. О своем открытии Планк доложил 14 декабря 1900 года на заседании Немецкого физического общества. Этот день считается в истории физики днем рождения квантовой теории, открывшей новую эру в естествознании.

Первым физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был Эйнштейн. В 1905 году он перенес гениальную идею квантового поглощения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение вообще и таким образом обосновал новое учение о свете. Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было очень смелым, в правильность которого вначале поверили немногие. Прежде всего с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам Планк, относивший свою квантовую формулу только к законам теплового излучения черного тела.

А. Эйнштейн же утверждал, что здесь речь идет о закономерности всеобщего характера. Он применил гипотезу Планка к свету и пришел к выводу, что следует признать корпускулярную структуру света. Свет есть распространяющееся в мировом пространстве волновое явление, но световая энергия, чтобы быть физически действенной, концентрируется лишь в определенных местах, поэтому свет имеет прерывную структуру. Свет может рассматриваться как поток неделимых энергетических зерен, световых квантов, или фотонов. Эйнштейновское учение о фотонах позволило объяснить явление фотоэлектрического эффекта , суть которого заключается в выбивании электронов из вещества под действием электромагнитных волн. Правильность такого толкования фотоэлектрического эффекта (за эту работу в 1922 году Эйнштейн получил Нобелевскую премию по физике) через 10 лет получила подтверждение в экспериментах американского физика Р.Э. Милликена. Квантовая теория света относится к наиболее подтвержденным экспериментально физическим теориям. Но волновая природа света была уже твердо установлена опытами по дифракции и интерференции.

Возникла парадоксальная ситуация: обнаружилось, что свет ведет себя не только как волна, но и как поток корпускул. В опытах по дифракции и интерференции проявляются его волновые свойства, а при фотоэффекте – корпускулярные. При этом фотон оказался корпускулой совершенно особого ряда. Основная характеристика его дискретности – присущая ему порция энергии – вычислялась через чисто волновую характеристику – частоту. Теория А. Эйнштейна, развивающая взгляды М. Планка позволила Н. Бору разработать новую модель атома.

Теория атома Н. Бора

В 1913 г. датский физик Нильс Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристики атомных спектров, устранив тем самым противоречия, которые возникали при планетарной модели атома Резерфорда. Модель атома, предложенная Резерфордом в 1911 году, напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электроны – отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов – атом электрически нейтрален.

Неразрешимое противоречие этой модели заключалось в том, что электроны, чтобы не потерять устойчивость, должны двигаться вокруг ядра. В то же время они, согласно законам электродинамики, обязательно должны излучать электромагнитную энергию. Но в таком случае электроны очень быстро потеряли бы всю свою энергию и упали на ядро. Другое противоречие связано с тем, что спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как электрон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывает, что атомы излучают свет только определенных частот. Именно поэтому атомные спектры называют линейчатыми. Другими словами, планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Модель атома Н.Бора, разрешившая эти противоречия, базировалась на планетарной модели Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории строения атома. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой:

1) в каждом атоме существует несколько стационарных орбит, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая ;

2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

Постулаты Бора объясняют устойчивость атома: находящиеся в стационарных состояниях электроны без внешней на то причины не излучают электромагнитной энергии. Становится понятным, почему атомы химических элементов не испускают излучения, если их состояние не изменяются; объясняются и линейчатые спектры атомов, где каждой линии спектра соответствует переход электрона из одного состояния в другое.

Теория атома Бора позволила дать точное описание атома водорода, состоящего из одного протона и одного электрона, достаточно хорошо согласующееся с экспериментальными данными. Дальнейшее же распространение теории на многоэлектронные атомы и молекулы столкнулось с непреодолимыми трудностями. Чем подробнее теоретики пытались описать движение электронов в атоме, определить их орбиты, тем больше было расхождение теоретических результатов с экспериментальными данными. Оказалось, что точно описать структуру атома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно, поскольку таких орбит в действительности не существует. Вследствие своей волновой природы электроны и их заряды как бы размазаны по атому, однако не равномерно, а таким образом, что в некоторых точках усредненная по времени электронная плотность заряда больше, а в других - меньше. Следовательно, электрон не точка и не твердый шарик, он обладает внутренней структурой, которая может изменяться в зависимости от его состояния.

Теория Бора представляет собой как бы пограничную полосу первого этапа развития современной физики. Это последнее усилие описать структуру атома на основе классической физики, дополняя ее небольшим числом новых предположений. Введенные Бором постулаты ясно показали, что классическая физика не в состоянии объяснить даже самые простые опыты, связанные со структурой атома. Постулаты, чужеродные классической физики, нарушили ее целостность, но позволили обеспечить лишь небольшой круг экспериментальных данных. В результате дальнейшего развития квантовой механики выяснилось, что атомную модель Бора не следует понимать буквально, как это было вначале. Процессы в атоме, в принципе, нельзя наглядно представить в виде механических моделей по аналогии с событиями в макромире. Атом физиков-теоретиков все больше становился абстрактно-ненаблюдаемой суммой уравнений.

Подведем теперь итоги сложного и бурного, поистине революционного" развития физики в двадцатом столетии. Накануне нового столетия у физиков было чувство некоторой самоуспокоенности. Им казалось, что физика покоится на прочных основаниях, что основные факты физического мира уже открыты и предстоит только некоторое уточнение "за пределами шестого десятичного знака". У. Томсон (Кельвин) указывал, что на этом общем благополучном фоне есть только два легких облачка: опыт Майкельсона и проблема теплового излучения. Достаточно только справиться с этими в общем незначительными затруднениями - и физика достигнет полного благополучия, картина мира будет полностью ясна и понятна. А "понимание" физики в общем совпадало с "пониманием" в обычном житейском смысле этого слова. Еще в 1909 г. О. Лодж писал: "Под физическим "объяснением" понимают ясное определение факта или закона при помощи чего-либо такого, с чем нас познакомила повседневная жизнь" (курсив мой.- П. К.).

Он продолжает: "Все мы ближе всего знакомы, с самого юного возраста, с двумя, по-видимому, простыми вещами, с движением и силой. (Разрядка Лоджа.) Для каждой из этих вещей у нас есть непосредственное чувство... Движение и сила - это первые объекты нашего опыта и сознания; и посредством их все другие, менее знакомые вещи, с которыми нам приходится сталкиваться, могут быть понятно определены и охвачены. Всякий раз, когда вещь может быть таким способом ясно и определенно установлена, про нее говорят, что она объяснена или понятна (разрядка Лоджа), и считают, что мы обладаем "динамической теорией" ее... Динамическая теория признается в одно и то же время необходимой и достаточной" (разрядка моя.- П. К.).

Итак, понимание физики XIX столетия - это механическое понимание. Оно требует принципиальной наглядности физической теории, ее совпадения с чувственными образами, создаваемыми нашим сознанием в процессе повседневного опыта.

Первый итог равития физики XX столетия состоит в том, что она покончила с этим представлением о механическом миропонимании. В том же 1909 г., когда Лодж писал эти строки, В. И. Ленин в своей книге "Материализм и эмпириокритицизм" убедительно показал, что механический материализм является для физики пройденным этапом, что она вступила в новую, высшую фазу диалектико-материалистического понимания природы.

Ленин указывал, что новая физика лежит в родах диалектико-материалистического мировоззрения. Он первым увидел, что физика вступила в новую эпоху неисчерпаемого атома и электрона и переживает подлинную революцию, сопровождающуюся кризисом старого мировоззрения физиков!

История физики XX столетия - это история небывалой по своим масштабам научной революции.

Первый подготовительный этап этой революции приходится на начало века. В 1901-1917 гг. внешний ход развития физики, каким он рисуется по журнальной литературе того времени, еще сравнительно спокоен. Физика развивается темпами XIX столетия, физические работы классифицируются по разделам, установленным еще в этом столетии. Знаменитая работа Эйнштейна "К электродинамике движущихся сред" идет в реферативных журналах под рубрикой "Электромагнитная индукция". Но в этой привычной картине плавного хода физической науки и сказывалась революция.

В этот период создается специальная и общая теория относительности, опрокинувшая представления о пространстве, времени, тяготении, укоренившиеся со времен Ньютона. Вместе с тем эта теория завершала построение здания макроскопической классической физики. "Теорию относительности,- писал известный физик XX столетия М. Борн,- справедливо можно рассматривать как кульминационный пункт физики XIX столетия. Но она является также главной движущей силой современной физики, так как отвергает традиционные метафизические аксиомы, предположенные Ньютоном о природе пространства и времени, и утверждает право ученого строить свои идеи, включая философские концепции, согласно эмпирической ситуации. Таким образом, новая эра физической науки началась актом освобождения, подобным тому, который подорвал авторитет Платона и Аристотеля со времен Ренессанса".

Следующий революционный шаг этого периода - проникновение в мир атома. В 1911 г. Э. Резерфорд открыл ядерную структуру атома, в 1912 г. Лауэ, отец и сын Брегги доказали волновую природу рентгеновских лучей и открыли метод рентгенографического анализа структуры кристаллов. В 1913 г. Бор дал квантовую теорию атома водорода и нашел ключ к расшифровке таинственных спектральных закономерностей. Революционные идеи Бора о существовании квантованных уровней энергии в атоме были подтверждены в 1914 г. опытами Франка и Герца. В 1915 г. Зоммерфельд обобщил правила квантования Бора на эллиптические орбиты и с помощью идеи пространственного квантования истолковал эффект Зеемана. В 1917 г. Эйнштейн дал замечательный вывод формулы Планка, основанный на идее квантовых переходов, и окончательно остановился на квантовой теории света.

Создание теории относительности и квантовой модели атома - важнейшие итоги развития физики в начале XX столетия, определившие дальнейший ход ее истории.

К достижениям в области классической физики следует прибавить замечательные итоги экспериментальной физики.

Развитие физики низких температур отмечается открытием нового термодинамического закона Нернстом (1907) и открытием сверхпроводимости Камерлинг-Оннесом в 1911 г. Атомная и электронная физика также обогатились новыми достижениями, из которых прежде всего следует отметить классические опыты Милликена по определению заряда электрона (1909), изобретение счетчика Гейгера (1908), камеры Вильсона (1911), метода парабол Томсона (1913). Электронная лампа диод была изобретена Флемингом в 1904 г., триод - де Форестом в 1907 г. Катодный генератор незатухающих колебаний был изобретен Мейсснером в 1913 г. Наступала революция в физическом эксперименте, связанная с широким внедрением электроники.

Затем следует кратковременный период 1918-1925 гг. Это был период восстановления нормальной научной работы, нарушенной войной, восстановления международных научных связей, период становления советской физики. Внутренняя жизнь физики характеризуется дальнейшим прогрессом квантовой теории. Установление Бором принципа соответствия (1918) имело важное значение для всего последующего развития этой теории. Истолкование тонкой структуры спектральных линий и аномального эффекта Зеемана было дано в 1921 г. Ланде на основе формальной векторной модели. В этом же 1921 г. Штерн и Герлах провели свой замечательный опыт с молекулярными пучками по доказательству наличия магнитного момента у атомов. В эти же годы Бор разрабатывал теорию периодической системы и показал теоретически, что за группой редкоземельных элементов должен быть новый элемент. Этот элемент - гафний - был открыт в 1922 г. Хевеши и Костером.

В 1923 г. Комптон открыл эффект, носящий его имя, который получил наглядное теоретическое истолкование им самим и Дебаем с помощью идеи о фотоне как частице с определенной энергией и импульсом. Это открытие укрепило позиции квантовой теории света, но вместе с тем с еще большей остротой поставило вопрос о сочетании волновых и корпускулярных свойств света. В 1924 г. Де Бройль выдвинул идею о существовании волн материи. В том же 1924 г. Паули ввел новое квантовое "внутреннее" число, которое после введения в 1925 г. Юленбеком и Гаудсмитом гипотезы о вращающемся электроне получило значение "спинового" квантового числа. 1924 г. был также годом рождения новой квантовой статистики Бозе-Эйнштейна

Не менее важные события происходили в ядерной физике. В 1919 г. Резерфорд открывает первую ядерную реакцию. В том же году Астон, продолжая в Кембридже прерванные войной исследования, с помощью своего масс-спектрографа открывает изотопы стабильных элементов. Бомбардируя α-частицами легкие элементы, Резерфорд и Чедвик в 1921-1924 гг. получили реакции с ядрами всех элементов от бора до калия, за исключением углерода и кислорода. Все эти реакции были типа (α, р), т. е. ядра бомбардируемых атомов поглощали α-частицу и испускали протон. В ходе этих исследований Резерфорд пришел к выводу о существовании нейтрона и тяжелого водорода. Он полагал, что если бы удалось получить в массовом количестве частицы, обладающие энергией, сравнимой с энергией α-частиц или превосходящей ее, то дело расщепления ядер атома, "новая алхимия", как назвал ее Резерфорд, двинулось бы небывалыми темпами.

Крупные успехи выпали на долю радиоэлектроники. В 1918 г. Армстронг изобрел супергетеродин. Радиотехника начала осваивать коротковолновый диапазон. Триод стал ведущим прибором в электронной радиофизике. Теория этого прибора успешно разрабатывалась Баркгаузеном, Лэнгмюром, Иккльсоми другими в 1918-1920 гг.

С 1918 г. в России развивается электронная радиотехника. Большую роль при этом сыграла организованная в 1918 г. по указанию В. И. Ленина Нижегородская лаборатория. Здесь работали организаторы советской радиотехники - М. А. Бонч-Бруевич, Д. А. Рожанский, В. К. Лебединский, А. Ф. Шорин и другие. М. А. Бонч-Бруевич, применив водяное охлаждение анода, создал в 1920 г. мощные лампы. Мощность ламп повышалась из года в год и к 1923 г. составила 30 квт . В 1924 г. началось советское радиовещание.

Период 1918-1925 гг. был в полной мере периодом накопления сил перед решающим штурмом. Мировая физика пополнилась новым мощным отрядом советских физиков.

В полную силу работали такие физики, как Резерфорд, Бор, Эйнштейн, Планк, Зоммерфельд, Эренфест, Лауэ, Ланжевен, А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественский, на плечи которых лег переход к новой физике. В науку пришли молодые силы: Паули, Гейзенберг, Дирак, которые наряду с физиками более старшего возраста: Де Бройлем, Шредингером, Борном и в особенности Бором - совершили переворот в физическом мировоззрении.

Период 1926-1939 гг. был особенно важным в истории научной революции XX в. Уже в 1925 г. появилась первая работа Гейзенберга по новой квантовой механике и работа Дирака. В 1926 г. появились новые работы Гейзенберга и Дирака, первые статьи Шредингера, работы Борна и Иордана по разработке математического аппарата новой механики. Затем последовала работа по физическому осмысливанию квантовой механики. В результате были открыты статистическая интерпретация волновой функции Борном, принцип неопределенности Гейзенбергом и принцип дополнительности Бором.

Осенью 1927 г. на Сольвеевском конгрессе состоялась дискуссия тю основным проблемам квантовой механики. Оппонентами копенгагенской теории были Лорентц и Эйнштейн. Особенно острой была дискуссия между Бором и Эйнштейном. Эти дискуссии отражали тот факт, что в физику вторгалось новое мышление, в корне противоположное классическому миропониманию. И не удивительно, что такие представители классической физики, как Лорентц и Эйнштейн, не могли принять новых воззрений, в которых представители новой физики видели огромное достижение человеческой мысли. "Открытие принципа неопределенности,- говорил академик Л. Д. Ландау,- является, как мне кажется, одним из величайших триумфов человеческого ума. Этот принцип противоречит всему тому, во что мы привыкли верить на основании своих ощущений, к чему мы привыкли с раннего детства. Мы привыкли к большим масштабам - атома же никто из нас не видел своими глазами. Поэтому мы не можем ощутить своим внутренним чутьем, как происходит движение в атоме, и тем не менее изучить это движение научными методами оказывается возможным. Открытие принципа неопределенности показало, что человек в процессе познания природы может оторваться от своего воображения, он может открыть и осознать даже то, что ему не под силу представить. В этом - величайшая заслуга принципа неопределенности".

Вот как далеко ушла физика от лоджевского идеала понимания!

Приведем еще одно из высказываний Бора по поводу перемены в теоретических воззрениях физиков:

"Как известно,- пишет Бор,- поразительное развитие искусства физического экспериментирования не только устранило последние следы старого представления о том, что грубость наших чувств будто бы навсегда лишает нас возможности получить непосредственную информацию об индивидуальных атомах, но и достигло большего. Эти опыты показали, что сами атомы состоят из еще более мелких частиц, которые можно изолировать и чьи свойства можно исследовать в отдельности. В этом захватывающем поле исследований мы в то же время научились, однако, и тому, что известные до сих пор законы природы, составляющие великое здание классической физики, годятся, только если мы имеем дело с телами, состоящими из практически бесконечного числа атомов..."

"Насколько радикальна вызванная этим развитием физики перемена в наших взглядах на описание природы, видно яснее всего из того факта, что даже принцип причинности, до сих пор считавшийся непременной основой для всех толкований явлений природы, оказался слишком узким для того, чтобы охватить своеобразные закономерности, управляющие индивидуальными атомными процессами".

Бор указывает на ограниченность механического понимания причинности, такого, которое было дано еще Лапласом и которое, как правильно указывает Бор, считалось непременной основой объяснения природы, как его понимал, скажем, Лодж.

Атомные закономерности подчиняются другим причинным связям, существенно отличающимся от механической причинности. Представление о мире как гигантской машине, ход которой определен раз и навсегда, рухнуло и заменилось новым, неизмеримо более сложным пониманием мира, в котором статистическая закономерность играет основную роль.

На новом пути физика достигла огромных успехов. Полное описание спектральных закономерностей, прогресс в квантовой теории твердого тела, теории магнетизма, понимании химических связей и т. д. стали возможными только на основе квантовой механики. Замечательным достижением была теория электрона Дирака (1928), давшая теоретическое истолкование спина и постоянной тонкой структуры, содержащее в себе, как оказалось, предсказание существования античастиц. Дирак развил также теорию испускания, поглощения и рассеяния электромагнитного излучения. Отсюда началась квантовая электродинамика, первый этап которой связан с именами Ферми, Гейзенберга, Паули, Венцеля и других. Вместе с Ферми Дирак развил новую, квантовую статистику для частиц с полуцелым спином (1926). Новая теория экспериментально подтверждалась не только в известных уже явлениях (спектры атомов и молекул, дисперсия, электропроводность металлов, ферромагнетизм, α-распад и т. д.), но и в открытии новых фактов. К числу таких фактов относится открытие дифракции микрочастиц. Дифракция электронов была открыта в 1927-1928 гг. (Дэвиссон и Джермер в США, Д. П. Томпсон в Англии, П. С. Тартаковский в СССР), дифракция атомов гелия, атомов и молекул водорода - О. Штерном в 1929 г. и Джонсоном в 1931 г. На этой почве возникла электронная микроскопия (Кноль и Руска, 1931). Первые промышленные микроскопы появились в 1939 г.

Новый оптический эффект - комбинационное рассеяние света - был открыт Раманом в Индии и Мандельштамом и Ландсбергом в СССР в 1928 г. Другое явление - эффект Черепкова-Вавилова было открыто в лаборатории академика С. И. Вавилова в 1934 г. Период 1926-1939 гг. был периодом становления не только квантовой механики, но и ядерной физики. До 1932 г. процессы, происходящие в ядре, описывались на основе протонно-электронной модели Резерфорда - М. Кюри. Исходя из этой модели, Гамов, Кондон и Гэрни в 1928 г. дали теорию α-распада, основанную на применении "туннельного эффекта" квантовой механики. Теория α-распада удовлетворительно объяснила эмпирическое правило Гейгера-Нуттола (1912), связавшего длину пробега, а следовательно, и энергию α-частиц с периодом полураспада. Однако β-распад представлял непреодолимые трудности для протонно-электронной модели. Это прежде всего трудности с моделью ядра азота, которая должна быть нечетной по существующей теории, в то время как эксперимент показывает ее четность ("азотная катастрофа"). Другая трудность - сплошной спектр γ-частиц, не удовлетворяющий закону сохранения энергии. Для преодоления этой трудности Паули предложил гипотезу нейтрино, на основе которой Ферми в 1934 г. развил теорию β-распада.

1930 г. был годом создания ускорителей. В этом году Кокрофт и Уолтон, используя идею умножения напряжения, предложенную Грейнахером в 1920 г., построили каскадный генератор. С протонами, ускоренными на этом ускорителе, они получили в этом году замечательную реакцию по расщеплению ядра лития. В этом же году Лоуренс нашел принцип циклотрона, первая модель которого была построена Лоуренсом и Ливингстоном в 1931 г. В 1931 г. был создан и ускоритель Ван-дер-Граафа. В 1928 г. Видероэ построил линейный ускоритель. Таким образом, тридцатые годы были годами возникновения техники ускорителей.

Но пока еще принципиальные открытия делались со старой техникой. В 1930 г. Боте и Беккер открыли проникающее излучение бериллия, возникающее при бомбардировке его α-частицами. Исследование этого явления супругами Ирэн и Фредериком Жолио-Кюри показало, что это излучение способно выбивать из водородосодержащих веществ протоны высокой энергии. Правильную интерпретацию этих опытов дал Чедвик, показавший, что это проникающее излучение представляет собой нейтроны (1932).

В том же, 1932 г. Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра, ставшую прочной базой ядерной физики.

В 1932 г. была открыта и первая античастица - позитрон. Она была открыта Андерсоном в США с помощью метода, предложенного Д. В. Скобельцыным: космические частицы фотографировались в камере Вильсона, помещенной в магнитном поле. В том же году Блэкстт и Оккиалини, применив камеру, автоматически действующую с помощью счетчиков, работающих по методу совпадений, не только подтвердили открытие Андерсона, но и зарегистрировали образование электронно-позитронных пар и ливней космических частиц.

Очень важным для развития ядерной физики оказался 1934 г. В этом году супруги Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, а Ферми начал свои знаменитые опыты по бомбардировке тяжелых элементов, и прежде всего урана нейтронами. В этом же году И. Е. Тамм и Д. Д. Иваненко предложили обменную теорию ядерных сил. Расчеты И. Е. Тамма показали, что обмен электронами не обеспечивает необходимой величины сил. В следующем году Юкава ввел гипотезу мезонного поля, предположив, что ядерные силы обусловлены обменом частицами с массой, промежуточной между массой электрона и протона. В 1937 г. Андерсон и Неддермейер открыли в космических лучах "μ-мезоны. Следует отметить, что со времен открытия позитрона до открытия антипротона в 1955 г. источником открытий новых частиц были космические лучи.

В 1936 г. появилась фундаментальная работа Б о р а о захвате нуклона ядром. Вместе с тем шло интенсивное обсуждение противоречивых результатов опытов Ферми по бомбардировке тяжелых ядер нейтронами. Дискуссия вокруг открытия так называемых "заурановых элементов" завершилась открытием в 1938-1939 гг. Ганом и Штрассманом деления урана. Начиналась эпоха атомной энергии.

Итак, в 1930-1939 гг. в ядерной физике произошли крупнейшие события. Были открыты нейтрон, позитрон, мезон, утвердилась гипотеза нейтрино. Были созданы первые ускорители частиц, открыта искусственная радиоактивность, деление урана. Были сделаны первые шаги в построении теории ядерных сил, создана капельная модель ядра, на основе которой было объяснено деление урана. Наука подошла вплотную к практическому использованию ядерной энергии.

Расцвет квантовой и ядерной физики не означает, что классическая физика перестала интенсивно развиваться. На базе успехов радиотехники сложилась и развилась новая отрасль классической физики - теория нелинейных колебаний. Работы А. М. Ляпунова по устойчивости движения и А. Пуанкаре по качественной теории дифференциальных уравнений получили новое мощное развитие. Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси, А. А. Андронов и другие советские физики и математики создали теорию нелинейных колебаний, ставшую прочной теоретической базой радиотехники и автоматики. Развивались и такие старые отрасли физики, как акустика, магнетизм, оптика. Существенную роль в их развитии сыграли новые экспериментальные средства электроники и такие новые отрасли науки и техники, как звуковое кино. Новая физика начала свой выход в технику. Звуковое кино, телевидение, фотоэлементы, фотоумножители, генераторы высокочастотных колебаний возникли в этот период.

В этот период с особенной силой выявилось общественное значение физики. Физические теории: теория относительности и квантовая механика - стали предметом широких философских дискуссий. В Советском Союзе шла напряженная работа по философскому осмысливанию результатов новой физики с позиций диалектического материализма. В фашистской Германии реакционеры типа Ленарда и Штарка объявили новую физику "неарийской". Таким образом, новая физика сделалась предметом острой идеологической борьбы. Особую роль в истории мировой физики играла советская физика. В годы первых пятилеток в СССР шло интенсивное строительство физических институтов и университетов. Реорганизованная Академия наук превратилась в штаб советской науки. Советская физика стала наукой сплошного фронта и уверенно вышла на передовые позиции. Работы А. Ф. Иоффе, П. Л. Капицы, И. В. Курчатова, Д. С. Рождественского, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельштама, И. Е. Тамма, С. И. Вавилова и многих других получили мировое признание. Таким образом, период 1926-1934 гг. был периодом создания квантовой механики, периодом становления ядерной физики, интенсивного развития классической (макроскопической) физики. Вместе с тем это был период повышения общественного значения физики, усиления ее роли в техническом прогрессе и в идеологии.

Следующий период, 1940-1955 гг., характеризуется прежде всего событиями второй мировой войны, оказавшей огромное влияние на ход мировой истории и на научно-технический прогресс. Во время мировой войны решилась проблема использования энергии деления урана и плутония. Вся работа по ядерной физике велась в обстановке строгой секретности, и это наложило отпечаток на всю историю военной и послевоенной физики. Только в 1955 г. на первой Женевской международной конференции по мирному использованию атомной энергии были рассекречены некоторые проблемы ядерной физики и техники. Таким образом, период 1940-1955 гг.- это период развития науки в обстановке секретности, отсутствия исчерпывающей международной научной информации, в обстановке милитаризации науки.

Вторая особенность этого периода - переход к индустриальным методам в развитии ядерной физики и физики элементарных частиц. В этот период были созданы исследовательские реакторы и мощные ускорители. Первый реактор мощностью 200 вт , работающий на естественном уране с графитовым замедлителем, был пущен группой Ферми в Чикаго в 1942 г. В 1943 г. были построены реакторы в Чикаго и Ок-Ридже. Советский реактор мощностью 350-600 квт был пущен в 1949 г. Во Франции Жолио-Кюри создал реактор "ЗОЭ" в 1948 г. В том же году в Английском атомном центре в Хэруэлле был пущен реактор на 4000 квт с графитовым замедлителем и воздушным охлаждением. К 1955 г. в мире работало уже около 50 реакторов исследовательского типа. В 1954 г. в СССР была построена первая электростанция, работающая на ядерном горючем, которая стала своеобразной исследовательской лабораторией для разработки реакторов.

Наряду с реакторами в экспериментальную технику вводились машины для получения частиц высоких энергий: электронные синхротроны и бетатроны, синхроциклотроны и синхрофазотроны. В 1946 г. был пущен синхрофазотрон в Калифорнийском университете в Беркли, ускоряющий протоны до 350 Мэв. В 1949 г. вступил в строй советский синхроциклотрон (ныне синхроциклотрон Объединенного института ядерных исследований в Дубне), ускоряющий протоны до 680 Мэв. Это была крупнейшая машина такого типа. К 1955 г. в мире работало 20 синхроциклотронов и 10 электронных синхротронов. В 1952 г. вступил в строй Бринзавенский синхрофазотрон (космотрон),ускоряющий протоны до 3 Бэв (миллиардов электроновольт). В 1954 г. вступил в строй синхрофазотрон Калифорнийского университета, ускоряющий протоны до 6,2 Бэв. На этом синхрофазотроне в 1955 г. были получены антипротоны. Советский синхрофазотрон на 10 Бэв вступил в строй в 1957 г. Посетив Дубну в 1961 г., Н. Бор в следующих словах выразил свое впечатление от перехода старой, "ремесленной" физики к новой, "индустриальной":

"Это было действительно настоящим событием, что, я смог 50 лет назад наблюдать зарождение ядерной физики. Мне посчастливилось тогда присоединиться к группе вдохновляемых Резерфордом молодых ученых из многих стран. Я приехал в Манчестер спустя всего несколько месяцев после открытия атомного ядра.

Почти невозможно рассказать о той разнице, которая существует между физической наукой тех времен и наукой наших дней. Там, где раньше работали с очень примитивными приборами, теперь вследствие развития техники созданы такие сложные установки, какие есть в вашем большом институте. Удивительно видеть, как вместо очень простых теоретических средств в наши дни возникла замечательная математическая техника, позволившая накопить столь большие знания".

Оценивая гигантские ускорительные установки в Дубне, Бор сказал:

"Особенно глубокое впечатление произвели на меня замечательные гигантские установки. Их проектирование и строительство потребовали проникновения в самую суть вещей и, я бы даже сказал,- мужества".

В приведенном выше высказывании Бор упоминает о математической технике. Индустриализация проникла в такую, казалось бы, отвлеченную область, как математика. Электронные счетные машины, выполняющие логические операции, возникли из военных потребностей. Необходимо было разработать быстродействующие устройства, ведущие управление огнем зенитной артиллерии. Вследствие больших скоростей самолетов старые методы управления не годились. Американский математик Норберт Винер сформулировал в 1940 г. условия, которым должны удовлетворять такие машины:

1. Эти машины должны быть цифровыми, как в обычном арифмометре.
2. Эти устройства должны состоять не из механических частей, а электронных ламп. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточно быстрое действие.
3. В них должна использоваться двоичная, а не десятичная система счисления.
4. Последовательность действия должна планироваться самой машиной так, чтобы человек не вмешивался в процесс решения задачи, с момента введения исходных данных до съема окончательных результатов. Все логические операции, необходимые для этого, должна выполнять сама машина.
5. Машина должна содержать устройство для записывания данных. Это устройство должно быстро их записывать, надежно хранить до стирания, быстро считывать, быстро стирать их и немедленно подготавливать к записыванию нового материала.

Во время войны Пенсильванский университет в Филадельфии построил первую электронную вычислительную машину "Эниак" для вооруженных сил. Она была впервые публично продемонстрирована после войны в феврале 1946 г. Пенсильванский университет построил и вторую электронную вычислительную машину "ЭДВАК".

В 1948 г. вышла книга Винера, содержащая основы новой научной дисциплины,- кибернетики, выросшей из проблем, возникающих при устройстве "думающих" машин.

Работа над радиолокаторами ("радар") во время войны и электронными счетными машинами привела к полному перевороту в электронике. Уже к 1939 г. были построены генераторы колебаний сверхвысокой частоты: клистроны и магнетроны.

Применение сверхвысокой частоты потребовало разработки теории волноводов и новых типов антенн. На этой базе возникли радиоастрономия и радиоспектроскопия. Наконец, большое распространение получили полупроводниковые приборы.

На основе этих технических достижений появились успехи и в теоретической науке. Были открыты новые частицы π-мезоны, χ-мезоны, гипероны. Возникла новая отрасль физики - физика элементарных частиц. Открытие сдвига уровней в водородном спектре и дополнительного магнитного момента электрона стимулировали развитие квантовой электродинамики. Создание ускорителей вызвало к жизни физику высоких энергий, выдвинувшую проблемы структуры нуклонов и множественности рождения частиц. В конце периода возникла квантовая радиофизика. Поток новых открытий в науке и технике не оставлял сомнений в том, что мир вступил в полосу небывалой по своему размаху и социальным последствиям научно-технической революции. Важнейшее достижение этого периода - начало космической эры.

Дальнейшее развитие получила ядерная физика. Разработка проблемы управляемой термоядерной реакции привела к возникновению новых отраслей физики - физики плазмы и магнитной гидродинамики. Интенсивно развивается физика элементарных частиц.

Открытие несохранения четности было одним из фундаментальных открытий последнего периода. Но физиков не оставляет предчувствие, что они находятся еще только на пороге фундаментальных открытий. Существующие теории еще не в состоянии справиться с лавиной новых экспериментальных фактов.

Колоссально выросло общественное значение физики. Она превращается в могучую производительную силу. Ее достижения могут принести человечеству процветание, но они способны и уничтожить человечество. Человечество стоит перед дилеммой: идти по пути прогресса и процветания или погибнуть.

Люди науки лучше всех понимают грозную опасность, возникшую в связи с грандиозными открытиями физики. Отвечая на новогоднюю анкету журнала "Техника - молодежи", Э. Шредингер писал за несколько дней до своей смерти:

"Для меня существует сейчас только одна величайшая "проблема человечества": как сохранить мир и помешать новому применению адского оружия" ("Техника-молодежи", № 1, 1961). Н. Бор также отвечал в "Технике-молодежи" в августе 1961 г. на вопрос о проблеме № 1: "Наиболее важная проблема современности - это проблема исключения войны из взаимоотношений между людьми. С древних времен люди пытались войной решать свои судьбы. Мы пришли к такому положению, когда все главные проблемы могут и должны решаться мирно". И далее в своей статье "Единство человеческого знания" Бор писал: "Быстрый прогресс науки и техники в наши дни, представляющий одновременно и благо и угрозу общей безопасности, поставил перед человечеством новые проблемы. Всякое достижение в науке и технике увеличивает ответственность, но в настоящий момент, когда судьбы всех народов неразрывно связаны, сотрудничество и взаимопонимание необходимы более чем когда-либо в истории человечества".

Коммунистическая партия Советского Союза ведет неутомимую борьбу за мир, за исключение войны из жизни общества, за мирное сосуществование между народами. Эта политика отвечает чаяниям всего человечества.

Презентация на тему "Физики 18–20 веков" по физике в формате powerpoint. В данной презентации для школьников рассказывается об ученых 18-20 веков, внесших наибольший вклад в развитие физики. Автор презентации: Кравченко Иван Иванович, учитель физики и информатики.

Фрагменты из презентации

Физики 18 века

Томас Юнг

Дата рождения 13 июня 1773, - английский физик, врач, астроном и востоковед, один из создателей волновой теории света. Наиболее важные направления его работ - оптика, механика, физиология зрения. Высказал гипотезу о поперечности световых колебаний,разработал также теорию цветного зрения. Исследовал деформациию сдвига, ввёл числовую характеристику упругости при растяжении и сжатии - так называемый модуль Юнга. Он впервые рассмотрел механическую работу как величину, пропорциональную энергии (термин ввёл Юнг), под которой понимал величину, пропорциональную массе и квадрату скорости тела.

Майкл Фарадей

Дата рождения 22 сентября 1791 - английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, В 1832 году открыл электрохимические законы, которые легли в основу нового раздела науки - электрохимии, имеющего сегодня огромное количество технологических приложений. Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом. Он поставил задачу «Превратить магнетизм в электричество» и через 10 лет нашёл решение этой проблемы.

Физики начала 19 века

Джеймс Клерк Максвелл

Дата рождения 13 июня 1831 - британский физик и математик. Заложил основы современной классической электродинамики (уравнения Максвелла), ввёл в физику понятия тока смещения и электромагнитного поля, получил ряд следствий из своей теории (предсказание электромагнитных волн, электромагнитная природа света, давление света и другие). Один из основателей кинетической теории газов, получил ряд важных результатов в молекулярной физике и термодинамике. Пионер теории цветов и теории упругости.

Дмитрий Иванович Менделеев

Дата рождения 27 января 1834- русский учёный-энциклопедист: химик, физикохимик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог, метеоролог, педагог, воздухоплаватель, приборостроитель. Профессор Санкт-Петербургского университета; член-корреспондент по разряду «физический» Императорской Санкт-Петербургской Академии наук. Среди наиболее известных открытий - периодический закон химических элементов, один из фундаментальных законов мироздания, неотъемлемый для всего естествознания.

Антуан Анри Беккерель

Дата рождения 15 декабря 1852 - французский физик, В 1896 г. Беккерель случайно открыл радиоактивность во время работ по исследованию фосфоресценции в солях урана. В 1903 г. он получил совместно с Пьером и Марией Кюри Нобелевскую премию по физике «В знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности».

Генрих Рудольф Герц

Дата рождения - 22 февраля 1857 - немецкий физик. Основное достижение - экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света Джеймса Максвелла. Герц доказал существование электромагнитных волн. Исследовал отражение, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, доказал, что свет – это разновидность электромагнитных волн. Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта.

Физики второй половины 19 века

Константин Эдуардович Циолковский

Дата рождения 5 сентября 1857- российский и советский учёный-самоучка, исследователь, школьный учитель. Один из пионеров космонавтики. Обосновал вывод уравнения реактивного движения, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» - прототипов многоступенчатых ракет. Автор работ по аэродинамике, воздухоплаванию и другим наукам. Сторонник и пропагандист идей освоения космического пространства. Предлагал заселить космическое пространство с использованием орбитальных станций, выдвинул идею поездов на воздушной подушке

Александр Степанович Попов

• Дата рождения 4 марта 1859 - русский физик и электротехник, профессор, изобретатель радио.
• Впервые он представил своё изобретение 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества. С 1897 года Попов проводил опыты по радиотелеграфированию на кораблях Балтийского флота. Летом 1901 года Попов модифицировал свой приёмник, поставив вместо чувствительного реле телефонные трубки, после этого фирмой Дюкрете, уже выпускавшей в 1898 году приёмники его конструкции, был налажен выпуск телефонных приёмников.

Эрнест Резерфорд

Дата рождения 30 августа 1871- британский физик. Известен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Открыл альфа- и бета-излучение, короткоживущий изотоп радона и множество изотопов. Объяснил на основе свойств радона радиоактивность тория, открыл и объяснил радиоактивное превращение химических элементов, создал теорию радиоактивного распада, расщепил атом азота, обнаружил протон. Доказал, что альфа-частица - ядро гелия. вывел формулу Резерфорда. Первым открыл образование новых химических элементов при распаде тяжелых химических радиоактивных элементов.

Фредерик Содди

Дата рождения 2 сентября 1877 - английский радиохимик, член Лондонского королевского общества (1910), лауреат Нобелевской премии по химии (1921). Совместно с Резерфордом предложил теорию радиоактивного распада В 1903 Резерфорд и Содди установили, что радиоактивный распад протекает по закону, описывающему ход мономолекулярной реакции. Всего им было опубликовано более 70 статей по химии.

Физики начала 20 века

Альберт Эйнштейн

Эйнштейн - автор более 300 научных работ по физике. Он разработал несколько значительных физических теорий: Специальная теория относительности (1905), Общая теория относительности, Квантовая теория фотоэффекта, Квантовая теория теплоёмкости, Квантовая статистика Бозе - Эйнштейна, Статистическая теория броуновского движения, Теория индуцированного излучения, Теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде. Эйнштейн способствовал пересмотру понимания физической сущности пространства и времени и построению новой теории гравитации. Вместе с Планком, заложил основы квантовой теории.

Отто Ган

Дата рождения 8 марта 1879 - немецкий химик, учёный-новатор в области радиохимии, открывший ядерную изомерию (Уран Z) и расщепление урана. В 1920-х годах разработал метод применения радиоизотопов в химии, включая выращивание кристаллов и использование меченых атомов в химических реакциях и создал тем самым новую область химии - прикладную радиохимию. Решительно выступал против применения ядерной энергии в военных целях. Он считал такое использование его открытия злоупотреблением и даже преступлением.

Джеймс Чедвик

Дата рождения 20 октября 1891 - английский физик, известный по открытие нейтрона, Ученик Э.Резерфорда. В 1920 году экспериментально подтвердил равенство заряда ядра порядковому номеру элемента. Изучал искусственное превращение элементов под действием альфа-частиц (совместно с Резерфордом). В 1943-1945 гг. возглавлял группу английских учёных, работавших в Лос-Аламосской лаборатории (США) над проектом атомной бомбы.

Физики второй половины 20 века

Энрико Ферми

Дата рождения 29 сентября 1901 - итало-американский физик, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики, один из основоположников квантовой физики. Разработал статистику частиц с полуцелым спином (фермионов). Разработал правила квантования электромагнитного поля. Создал теорию бета-распада, прототип теории слабых взаимодействий элементарных частиц. Пришёл к выводу, что нейтроны должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов. Открыл более 60 изотопов и замедление нейтронов (эффект Ферми), селективное поглощение нейтронов.

Вернер Гейзенберг

Дата рождения 5 декабря 1901 - немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Автор ряда фундаментальных результатов в квантовой теории: заложил основы матричной механики, сформулировал соотношение неопределённостей, применил формализм квантовой механики к проблемам ферромагнетизма, аномального эффекта Зеемана и прочим. Участвовал в развитии квантовой электродинамики (теория Гейзенберга - Паули) и квантовой теории поля, предпринимал попытки создания единой теории поля. Ведущий теоретик немецкого ядерного проекта. Изучал физику космических лучей, теорию турбулентности.

Фриц Штрассман

Дата рождения 22 февраля 1902 - немецкий химик и физик. Изучал процессы ядерного деления, свойства радиоактивных изотопов урана и тория. В 1938 совместно с О. Ганом открыл деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами, химическими методами доказал факт деления.

Поль Адриен Морис Дирак

Дата рождения 8 августа 1902 - английский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Работы Дирака посвящены квантовой физике, теории элементарных частиц, общей теории относительности. Автор трудов по квантовой механике, квантовой электродинамике и квантовой теории поля. Предложил релятивистское уравнение электрона, что объяснило спин, Ввел представление об античастицах. К другим известным результатам Дирака относятся статистическое распределение для фермионов, концепция магнитного монополя, гипотеза больших чисел, гамильтонова формулировка теории гравитации.

Дата рождения 29 июля 1904 - советский физик-теоретик. Работы относятся к ядерной физике, теории поля, синхротронному излучению, единой теории поля, теории гравитации, истории физики. Большинство работ выполнены совместно с крупнейшими физиками первой половины XX-го века. С Г. Гамовым вывел уравнение Шредингера, исходя из модели 5-мерного пространства. С Ландау рассматривал уравнение Клейна - Гордона, статистику Ферми - Дирака и геометрию Иваненко - Ландау - Кэлера. Рассматривал теорию мировых констант, предложил протон-нейтронную модель ядра

Игорь Васильевич Курчатов

Дата рождения 12 января 1903 - русский советский физик, «отец» советской атомной бомбы. Основатель и первый директор Института атомной энергии, главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях. Под его руководством был произведён взрыв первой советской атомной бомбы, разработана первая в мире водородная бомба и термоядерная бомба АН602 (Царь-бомба) рекордной мощности 52 000 кт. Занимался проблемой управляемого термоядерного синтеза. Руководил разработкой и строительством первой в мире атомной электростанцией.

Сергей Павлович Королев

Дата рождения 12 января 1907 - советский учёный, конструктор и организатор производства ракетно-космической техники и ракетного оружия СССР, основоположник практической космонавтики. Крупнейшая фигура XX века в области космического ракетостроения и кораблестроения. Создатель советской ракетно-космической техники, обеспечившей стратегический паритет и сделавшей СССР передовой ракетно-космической державой, ключевая фигура в освоении человеком космоса, создатель практической космонавтики. Осуществил запуск первого искусственного спутника Земли и первого космонавта Юрия Гагарина.

(1885-1962)
Физик, лауреат Нобелевской премии за 1922 год
В МИКРОМИРЕ ИНЫЕ ЗАКОНЫ

Нильс Бор родился 7 ноября 1885 года в семье известного датского физиолога. Еще ребенком, наблюдая за многочисленными физическими экспериментами, проводимыми отцом, Нильс увлекся естественными науками. С 1903 по 1908 год Нильс Бор учится в Копенгагенском университете. Выдающиеся способности юноши замечены преподавателями, так что вскоре Нильс становится помощником ассистента на кафедре физики. В 1911 году молодой ученый защищает докторскую диссертацию, посвященную электронной теории металла. Уже в этой ранней работе Нильса Бора содержится вывод о том, что представления классической физики недостаточны для объяснения электронных и атомных процессов, как и явлений электромагнитного излучения.

После защиты диссертации Нильс Бор едет на стажировку в Англию, где работает сначала в Кембриджском университете, а затем Манчестере - в лаборатории Эрнеста Резерфорда, к тому времени уже знаменитого физика. Именно в те годы Резерфорд экспериментально доказал, что внутри атома находится некое массивное тело. Экспериментатор назвал его «ядром». В опубликованной в 1912 году статье «Рассеяние альфа- и бета-частиц в веществе и структура атома» Резерфорд уподобил атом миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг положительно заряженной «звезды»-ядра вращаются отрицательно заряженные «планеты» - электроны.

Поначалу ядерно-электронная модель атома не была принята всерьез научным миром. Ведь она шла вразрез с классическими канонами физики! Однако двадцатипятилетний Нильс Бор сразу поверил в атомную модель Резерфорда. Он понял, что исходя из этой «химерической» планетарной системы можно построить новую физику. Впоследствие она получила название «квантовая физика атома». Вот что писал Нильс Бор в своих Мемуарах: «Весной 1912 года я пришел к убеждению, что электронное строение атома Резерфорда управляется с помощью кванта действия». Рассуждал он примерно так: атом ничтожно мал, его диаметр не превышает стомиллионной доли сантиметра. При этом его частипы обладают электрическими зарядами строго определенной величины, а также определенной массой. Как, исходя из этих данных, «вывести» размер атома? Массы и заряды не позволяют получить величину, имеющую размерность длины. Значит, либо должны существовать некие, доселе неизвестные силы, действующие на расстояниях, соизмеримых с атомным радиусом, либо в расчеты должны быть введены некие константы, которые позволят вместе с зарядом и массой получить величину размерности длины. Такой константой могла стать только постоянная Планка.

1913 год. Именно в том году он опубликовал три фундаментальные работы, введя в науку свои знаменитые квантовые постулаты, определявшие строение атома, а также испускания и поглощения им электромагнитного излучения. На примере атома водорода ученый констатировал, что излучение электрона, который движется вокруг ядра, не представляет собой непрерывного спектра, а значит, не может быть описано законами классической электродинамики, согласно которым электроны вследствие своего ускорения должны были бы постепенно терять энергию и в конце концов упасть на ядро. Чтобы устранить возникшее противоречие, Бор предложил опереться на данные эксперимента, а не на классические постулаты, абсолютно бессильные, коль скоро речь заходит о столь малых заряженных объектах. Он выдвинул свои постулаты, в основе которых лежала, как уже говорилось, квантовая теория Макса Планка.

В соответствие с постулатами Бора, электрон в свободном атоме водорода вращается вокруг ядра не по произвольной орбите, а по такой траектории, прохождение которой не связано с излучением энергии. Образование линейчатого спектра, непонятного с точки зрения классической физики, объяснялось тем, что электрон, поглощая фотон, переходит на более высокую орбиту. Соответственно, при потере энергии, электрон переходит на более низкую орбиту.

Теория объясняла также потерю атомом электронов при образовании положительных ионов. Основные постулаты теории Бора были изложены в статье «О строении атомов и молекул», опубликованной 5 апреля 1913 года. Согласно этой теории:

а) электроны могут перемещаться только по строго определенным орбитам. Чем дальше находится электрон от ядра, тем слабее притяжение,
которое он испытывает, и тем проще его вырвать из атома;

б) при перемещении по одной и той же орбите электрон не излучает энергии;

в) при перескакивании с одной орбиты на другую электрон поглощает или излучает энергию: при переходе с более близкой на более дольнюю
орбиту - поглощает, так как при этом он преодолевает силу притяжения ядра, в случае обратного перехода - излучает.

Переход с одной орбиты на другую соответствует излучениям со строго определенными частотами, которые вычисляются с помощью постоянной Планка. Фотоны переносят энергию не непрерывно, а в виде квантов. Каждое тело, которому сообщается энергия (например, при нагреве), возвращает ее затем в виде излучения со строго определенной частотой, специфичной для данного вещества. Теория Бора стала подлинной революцией в физике. Она показала, что в микромире действуют законы, абсолютно непохожие на те, которыми описывается мир макрообъектов. Однако достаточно стройная модель атома Резерфорда-Бора не лишена была противоречий. Ведь новое представление о стационарных электронных орбитах опиралось на теорию Планка, тогда как расчет этих «планетарных» орбит производился по методам классической механики. Физик Генри Брэгг иронизировал на сей счет: «Мы как бы должны по понедельникам, средам и пятницам пользоваться классическими законами, а по вторникам, четвергам и субботам - квантовыми». Со временем наука пришла к выводу, что резерфордовско-боровская модель атома - лишь удобное приближение, тогда как реальный атом намного сложнее. Однако постулаты Бора не только устояли, но и легли в основу современной теоретической физики.

В 1920 году Нильс Бор становится во главе созданного им Института теоретической физики в Копенгагене, в 20-30-е годы по праву считающегося международным центром науки. Здесь ученый продолжает работу по изучению строения атома и атомного ядра. На заседании Физического общества 18 октября 1921 года он выступает с докладом «Строение атома и физические и химические свойства элементов», в котором объясняет глубинные причины периодического изменения свойств элементов. Бор связывает Периодическую систему Д. Менделеева с изменениями в строении электронных оболочек элементов. Вот как это формулируется в докладе: «Последовательность элементов распадается на различные периоды, внутри которых их химические свойства изменяются известным характерным образом. Для истолкования этой закономерности естественно предположить отчетливое распределение электронов в атоме таким образом, что расположение групп элементов в системе следует приписать постепенному образованию электронных групп в атоме по мере увеличения атомного ядра». Плодотворность предложенного датским физиком подхода вскоре была доказана фактом открытия гафния. Бор предположил, что неизвестный элемент с порядковым номером 72, хотя он и расположен в Периодической системе рядом с лантаноидами, может быть обнаружен не среди них, а вблизи циркония. Это предположение он сделал на основании того, что ряд лантаноидов заканчивается на элементе 71, электронная оболочка которого содержит максимальное число электронов - то есть полностью заполнена, из чего следует, что элемент с порядковым номером 72 относится уже к другой группе. В 1922 году Нильсу Бору была присуждена Нобелевская премия по физике «за заслуги в изучении строения атомов и испускаемого ими излучения»: В своей нобелевской лекции Бор сообщил о том, что двое его сотрудников обнаружили элемент с порядковым номером 72 именно в циркониевых минералах. Так блестяще подтвердилось предсказание великого ученого. В 30-е годы областью научных интересов датского естествоиспытателя становится ядерная физика. В 1936 году он предлагает свой механизм протекания ядерных реакций, согласно которому бомбардирующая частица и ядро «простреленного» атома образуют составное ядро, в котором мгновенно перераспределяется энергия. Через ничтожно малый промежуток времени один или несколько нуклонов приобретают энергию, достаточную для того, чтобы покинуть ядро. В 1939 году Бор выдвигает капельную модель ядра. Совместно с Д. Уилером он разрабатывает количественную теорию деления урана под действием нейтронов и, благодаря своей блестящей научной интуиции, предсказывает вероятность спонтанного деления ядер.

Во время Второй мировой войны Данию оккупируют немецкие войска. Утром 29 сентября 1943 года Бор получает секретное сообщение о том, что фашисты собираются насильственно вывезти его в Германию, поскольку руководство «Третьего рейха» решило привлечь великого датчанина к реализации гитлеровского атомного проекта. Благодаря связям с движением Сопротивления, Бору и его жене удается в последнюю минуту ускользнуть от германских спецслужб. Под покровом ночи тайно они покидают родину на рыбацком судне и переправляются в Швецию. Оттуда они вскоре летят в Англию на переполненном бомбардировщике. Место для ученого нашлось только в бомбовом отсеке. Кислородный шлем оказался Бору слишком мал, и, пока самолет шел на большой высоте, физик едва не погиб от удушья. Кроме того, как впоследствии выяснилось, летчики имели приказ в «крайнем» случае открыть бомбометательный люк: ученый ни в коем случае не должен был попасть в руки врага. К счастью, все обошлось. Из Англии Бор перебирается в США, где принимает участие в работах по созданию атомной бомбы. Одним из первых великий датчанин понял, какая опасность таится в открытиях физиков-ядерщиков. В июле 1944 года он обратился к президенту США Ф. Рузвельту с меморандумом, в котором высказался за полное запрещение производства и применения атомного оружия. Сын Нильса Бора продолжил дело отца. В 1975 году Оге Бор получил Нобелевскую премию по физике «за развитие теории структуры атомного ядра».

Тим Бернерс-Ли

(р. 1955)
¶Создатель глобальной компьютерной сети
¶ВСЕМИРНЫЙ ПАУК

Он родился в Англии в семье с крепкими патриархальными традициями. Читать полностью »

(р. 1922)¶Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год
¶МАЗЕР И ЛАЗЕР

Среди его научных трудов есть посвященные оптическим свойствам полупроводников и сверхпроводимости,
молекулярной плазме и синхротронному излучению, космическим лучам, пульсирующим нейтронам и даже проблемам общей теории относительности. Читать полностью »

(р. 1908)¶Физик, лауреат Нобелевских премий за 1956 и 1972 гг.
¶В ПОИСКАХ ТРАНЗИСТОРНОГО ЭФФЕКТА

Будущий дважды Нобелевский лауреат родился 23 мая 1908 года в городе Мэдисон, штат Висконсин, в семье профессора анатомии. Читать полностью »

Лев Андреевич Арцимович

(1909-1973)¶Физик
¶ВСЕ ОТРИЦАЮЩИЙ ДУХ

Академик Арцимович родился 25 февраля 1909 года в Москве. Читать полностью

Николай Николаевич Андреев

(1880-1970)¶Физик¶
ЧИСТОТА ЗВУКА

Основоположник российской акустической школы родился 15 июля 1880 года. Читать полностью »

Луис Альварес

(1911-1988)¶Физик, лауреат Нобелевской премии за 1968 год¶
И САМОЛЕТЫ, И ДИНОЗАВРЫ

Луис Уолтер Альварес родился 13 июня 1911 года в Сан-Франциско в семье университетского профессора. Читать полностью »

Анатолий Петрович Александров

(1903-1994)¶Физик¶
ОТ КИЕВА ДО ЧЕРНОБЫЛЯ

Академик Александров прожил долгую, интересную жизнь. Его творческую судьбу можно было бы назвать счастливой, если бы не авария, случившаяся в 1986 году на Чернобыльской АЭС на созданном им реакторе. Читать полностью »

Макс Фон Лауэ

(1879-1960)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1914 год
ЛУЧИ В ПЛЕНУ У КРИСТАЛЛА

Макс Теодор Феликс фон Лауэ родился 9 сентября 1879 года в Германии. Его отец в 1913 году получил потомственное дворянство и престижную приставку «фон» к фамилии. Читать полностью »

Лев Давидович Ландау

(1908-1968)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1962 год
ВЕЛИКИЙ УПРОСТИТЕЛЬ

Его называли лучшим физиком-теоретиком своего времени, а главным его качеством коллеги считали умение предельно ясно показывать фундаментальную простоту, присущую основным явлениям природы. Читать полностью »

Мария Кюри-Склодовская

(1867-1934)
Физик, химик, лауреат Нобелевских премий за 1903 и 1911 годы
ДОБЫЧА РАДИЯ - ТА ЖЕ ПОЭЗИЯ

Одна из самых великих женщин и ученых всех времен и народов, Мария Склодовская родилась 7 ноября 1867 года в Варшаве. Читать полностью »

Пьер Кюри

(1859-1906)
Физик, лауреат Нобелевской премии за 1903 год
СВЕТ БУДУЩЕГО

Пьер Кюри родился 15 мая 1859 года. Его отец Эжен Кюри был врачом, причем хорошим, однако после разгрома Парижской коммуны, участником которой был, он не имел богатых пациентов, а потому нуждался. Читать полностью »

Игорь Васильевич Курчатов

(1903-1960)
Физик
ВОИНСТВЕННЫЙ ATOM

Выдающийся физик Игорь Курчатов родился 12 января 1903 года в небольшом поселке Сим неподалеку от Уфы. Отец его, по образованию землемер, был в то время помощником лесничего. Читать полностью »

Вильгельм Рентген

(1845-1923)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1901 год
В СВЕТЕ ИКС-ЛУЧЕЙ

На фотопластинке проявляется контур изящной дамской руки с длинными пальцами. Снимок похож на негатив: отчетливо видны белые кости и более темные ткани вокруг них. Читать полностью »

Эрнест Резерфорд

(1871-1937)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1908 год
ПЛАНЕТА ПО ИМЕНИ АТОМ

Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года в Новой Зеландии в семье шотландского переселенца. Отец Эрнеста был не только хозяином деревообрабатывающего предприятия, но и мастером на все руки. Читать полностью »

Александр Михайлович Прохоров

(р. 1916)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год
НА РАДИОВОЛНЕ

Русский ученый Александр Прохоров родился в Австралии. Туда забросила судьба его родителей, беглых ссыльных Михаила и Марию. Читать полностью »

Макс Планк

(1858-1947)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1918 год
ЛЕГКИЕ ШАГИ ЭНЕРГИИ

Биографы Макса Карла Эрнста Людвига Планка утверждают, что великий физик состоял в родстве разной степени близости с философами Шеллингом и Гегелем, поэтами Шиллером и Гельдерлином. Читать полностью »

Вольфганг Паули

(1900-1958)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1945 год
ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ НАЛАГАЛ ЗАПРЕТЫ

Биограф австро-швейцарского физика Вольфганга Эрнста Паули, автор книги «В поисках. Физики и квантовая теория» Барбара Клайн писала: «Внешне он очень напоминал Будду, но Будду, в глазах которого светился ум. В научных спорах Паули был бесподобен. Читать полностью »

Энрико Ферми

(1901-1954)

АТОМЫ У НЕГО ДОМА

Читать полностью »

Ричард Филлипс Фейнман

(1918-1988)

ВАЛЬС ЛЕТАЮЩИХ ТАРЕЛОК

Читать полностью »

Джозеф Джон Томсон

(1856-1940)

ОТЦЫ И ДЕТИ

Читать полностью »

Игорь Евгеньевич Тамм

(1895-1971)

«УРОВНИ ТАММА»

Он родился 8 июля 1895 года на самом краю России - во Владивостоке. Вскоре семья переехала на Украину, в Елисаветград (позже Кировоград), где отец Игоря Евгеньевича Читать полностью »

Энрико Ферми

(1901-1954)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1938 год
АТОМЫ У НЕГО ДОМА

Как любой художник без запинки перечислит шедевры Рембрандта, так и рядовой физик с удовольствием расскажет о «шедеврах», автором которых является Энрико Ферми. Читать полностью »

Ричард Филлипс Фейнман

(1918-1988)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1965 год
ВАЛЬС ЛЕТАЮЩИХ ТАРЕЛОК

Он умел заставлять время течь вспять, разделял изотопы урана, описывал сверхтекучий газ и вычислял силы, с которыми взаимодействуют элементарные частицы. Читать полностью »

Джозеф Джон Томсон

(1856-1940)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1906 год
ОТЦЫ И ДЕТИ

Он подписывался Дж. Дж. Томсон, из-за чего коллеги дали ему прозвище Джи-Джи. Физику Джи-Джи выпало жить на водоразделе столетий. На склоне лет он так описывал начало своего пути: Читать полностью »

Игорь Евгеньевич Тамм

(1895-1971)
Физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1958 год
«УРОВНИ ТАММА»