uabooks.top

Введение.

Еще совсем недавно люди даже мечтать не могли о возможностях, которые имеют сейчас. Достижения в таких областях, как робототехника, искусственный интеллект, нанотехнологии, ЗD-печать, генетика, биотехнология, сегодня стремительно взаимодополняются. Созданные или создающиеся умные системы: дома, фабрики, фермы и даже города — помогут в решении самых разных проблем человечества. Разумеется, все это не может не влиять на формирование мировоззрения современного человека. При этом следует всегда помнить, что новые открытия — это не только прогресс, но и огромная ответственность.

В современном мире — бурном, противоречивом и одновременно взаимозависимом — важно осознание того, что мир познаваем, что случайности не только спутывают и нарушают наши планы, но и создают новые возможности, что существуют неизменные ориентиры-инварианты, что по мере накопления знаний происходит разрушение «рамок» наших представлений. Предвидим ваш вопрос: а при чем здесь естественные науки? Надеемся, в конце 11 класса вы сами сможете на него ответить. А сейчас только отметим, что все эти выводы вытекают из истин, открытых естественными науками, ведь их закономерности и принципы носят глобальный характер и поэтому выходят за рамки собственно наук.

1

Какие этапы прошла физика в своем развитии

История физики — это длинная история открытий, с каждым из которых углубляется понимание природы. За любым открытием стоит конкретный человек, а чаще группа людей, чьими усилиями физика как наука поднимается на новую ступень развития. Вы уже знаете немало имен людей, чья деятельность способствовала прогрессу физической науки. Попробуем систематизировать знания о естествоиспытателях и первооткрывателях неизвестного и проследим, как накапливались физические знания.

С конца XIX / начала XX в.

В общей теории относительности А. Эйнштейн установил связь свойств пространства-времени с энергией и импульсом материальных тел. Ученый обобщил результаты работ И. Ньютона в области гравитационного взаимодействия, увязав его с кривизной пространства-времени.

Фундамент квантовой механики в начале XX в. заложили М. Планк, А. Эйнштейн, Н. Бор, М. Борн.

С открытием А. Беккерелем радиоактивности началось развитие ядерной физики, что, в свою очередь, способствовало открытию новых источников энергии — атомной энергии и энергии ядерного синтеза. Открытия, сделанные при исследовании ядерных реакций, положили начало физике элементарных частиц.

Современные представления о Большом взрыве, черных дырах, расширении Вселенной с ускорением, о темной энергии связаны с трудами Э. Хаббла,

Р. Оппенгеймера, X. Снайдера,

Дж. Уилера, С. Хокинга и др.

С древних времен до конца XVI в.

Предыстория физики — это период накопления физических знаний, появления научных представлений о свойствах окружающего мира. Огромное влияние на формирование физических понятий оказали мыслители Древней Греции: Аристотель, Архимед, Аристарх Самосский, Демокрит, Левкипп, Пифагор, Птолемей, Эвклид.

Конец XVII в. — конец XIX / начало XX в.

Период начался построением первой физической (механической) картины мира {И. Ньютон) и продолжился бурным развитием области физики, связанной с использованием тепловых двигателей (Дж. Ватт, С. Карно). Изучение электрических и магнитных явлений {III. Кулон, А. Ампер, Г. Эрстед, М. Фарадей) завершается формулированием Дж. Максвеллом уравнений электромагнитного поля, ставших теоретической основой для современных электротехники и радиосвязи.

Начало XVII в. — 80-е гг. XVII в.

Развитие физики как науки связывают с именем Г. Галилея, эксперименты которого заложили фундамент классической механики. В этот период был создан барометр (Э. Торричелли), сформулирован газовый закон (Р. Бойль, Е. Мариотт), открыт закон преломления света (В. Снеллиус, Р. Декарт), были разграничены электрические и магнитные явления (У Гильберт).

2

Какие вопросы волнуют современных физиков

Практически каждый день появляются новая информация и новые знания об окружающем нас мире, причем их объем настолько значителен, что зачастую они устаревают раньше, чем мы успеваем о них узнать (рис. 1.1).

Рис. 1.1. По данным исследований, объем информации непрерывно растет. В наше время он удваивается каждые полтора года. Современный человек за месяц получает столько информации, сколько человек XVII в. получал в течение жизни. Чтобы двигаться в ногу со временем, нужно постоянно заниматься самообразованием

Несмотря на большой объем накопленных знаний, современная физика еще очень далека от объяснения всех явлений природы. По мнению британского физика Стивена Хокинга (1942-2018), «прогресс состоит не в замене неверной теории на верную, а в замене одной неверной теории на другую неверную, но уточненную».

Многие десятилетия ученые пытаются создать единую теорию, объяснящую устройство Вселенной, которая объединила бы теории фундаментальных взаимодействий — сильного, слабого, электромагнитного, гравитационного. Определенные успехи уже достигнуты: в физике элементарных частиц создана Стандартная модель — теория, объединяющая сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия элементарных частиц.

Сегодня Стандартная модель хорошо согласуется с экспериментами, и недавнее открытие

бозона Хиггса является тому ярким подтверждением. Однако физики пытаются выйти за рамки этой модели и узнать о том, что пока объяснить не могут, например почему в мире практически отсутствуют античастицы и антиматерия. Поэтому сейчас в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве активно проводят эксперименты по исследованию процессов, происходивших во время зарождения Вселенной. Так что ждем новых открытий!

Контрольные вопросы

1. Какие этапы развития прошла физика как наука? Какие идеи развивались на каждом из этапов? 2. На каких проблемах сосредоточена современная физика? 3. Назовите имена известных вам ученых-физиков. В какой области физики они работали? 4. Открытия в каких областях физики позволили создать бытовые устройства? Приведите примеры.

Упражнение № 1

1. В тексте § 1 было названо имя только одного философа Древней Греции, выдвинувшего гипотезу об атомарном строении вещества. Какие еще философы того времени высказывали такую же идею?

Чем прославился Архимед как инженер? Какие его изобретения сейчас можно увидеть даже на детских площадках?

3. Представьте, что вы SMM-менеджер образовательного заведения, и напишите убедительный пост на тему «Почему дизайнеру (или любому другому современному специалисту) необходимо изучать физику».

4. Из-за неправильного использования технологий погибли и еще могут погибнуть тысячи людей, изменились и могут измениться к худшему судьбы миллионов. Приведите примеры, подтверждающие или опровергающие данный тезис. Проведите с друзьями дискуссию на тему «Может ли научно-технический прогресс привести человечество к глобальной катастрофе». Сформулируйте и запишите основные результаты обсуждения.

5. Сталкивались ли вы с неправдивой информацией в Интернете? Если да, то что именно помогло вам понять, что информация не соответствует действительности? Сформулируйте свои советы по этому поводу.

Физика и техника в Украине

Институт теоретической физики имени Η. Н. Боголюбова НАНУ (Киев) — ведущий научный центр по фундаментальным проблемам теоретической, математической и вычислительной физики, созданный в 1966 г. Основателем института и его первым директором был всемирно известный физик-теоретик и математик, академик Николай Николаевич Боголюбов (1909-1992).

Тематика научных исследований института охватывает широкий круг проблем астрофизики и космологии, физики высоких энергий, теории ядерных систем, квантовой теории молекул и кристаллов. В институте работает Научно-образовательный центр для одаренных школьников и студентов.

Это материал учебника Физика 10 класс Барьяхтар, Довгий