Přestože historie fyziky jako samostatné vědy začala teprve v 17. století, její počátky sahají až do nejhlubšího starověku, kdy lidé začali systematizovat své první poznatky o světě kolem sebe. Až do novověku patřily k přírodní filozofii a zahrnovaly informace o mechanice, astronomii a fyziologii. Skutečná historie fyziky začala díky experimentům Galilea a jeho studentů. Také základy této disciplíny položil Newton.
V 18. a 19. století se objevily klíčové pojmy: energie, hmotnost, atomy, hybnost atd. Ve 20. století se ukázala omezení klasické fyziky (kromě ní kvantová fyzika, teorie se zrodila teorie relativity, teorie mikročástic atd. d.). Poznatky z přírodních věd se doplňují i dnes, protože výzkumníci čelí mnoha nevyřešeným problémům a otázkám o povaze našeho světa a celého vesmíru.
Starověk
Mnoho pohanských náboženství starověkého světa bylo založeno na astrologii a znalostech astrologů. Díky jejich studiím noční oblohy došlo ke vzniku optiky. Hromadění astronomických znalostí nemohlo ovlivnit vývoj matematiky. Nicméně teoreticky vysvětlit důvodypřírodní úkazy starověku nemohly. Kněží připisovali blesky a zatmění slunce božskému hněvu, který neměl nic společného s vědou.
Ve stejné době se staří Egypťané naučili měřit délku, váhu a úhel. Tyto znalosti byly nezbytné pro architekty při stavbě monumentálních pyramid a chrámů. Aplikovaná mechanika vyvinuta. Silní v něm byli i Babyloňané. Na základě svých astronomických znalostí začali používat den k měření času.
Starověká čínská historie fyziky začala v 7. století před naším letopočtem. E. Nashromážděné zkušenosti v řemeslech a stavebnictví byly podrobeny vědecké analýze, jejíž výsledky byly prezentovány ve filozofických spisech. Jejich nejznámějším autorem je Mo-tzu, který žil ve 4. století před naším letopočtem. E. Učinil první pokus formulovat základní zákon setrvačnosti. Již tehdy byli Číňané první, kdo vynalezl kompas. Objevili zákony geometrické optiky a věděli o existenci camery obscury. V Nebeské říši se objevily počátky teorie hudby a akustiky, které na Západě dlouho nebyly podezřelé.
Starověk
Starověká historie fyziky je nejznámější díky řeckým filozofům. Jejich výzkum byl založen na geometrických a algebraických znalostech. Například Pythagorejci byli první, kdo prohlásil, že příroda se řídí univerzálními zákony matematiky. Řekové viděli tento vzor v optice, astronomii, hudbě, mechanice a dalších disciplínách.
Historie vývoje fyziky se stěží prezentuje bez děl Aristotela, Platóna, Archiméda, LucretiaKara a Gerona. Jejich díla se do dnešních dob dochovala v celkem ucelené podobě. Řečtí filozofové se od současníků z jiných zemí lišili tím, že fyzikální zákony vysvětlovali nikoli mytickými pojmy, ale přísně z vědeckého hlediska. Ve stejné době udělali Heléni také velké chyby. Patří mezi ně mechanika Aristotela. Historie vývoje fyziky jako vědy vděčí za mnohé myslitelům Hellasu, už jen proto, že jejich přírodní filozofie zůstala základem mezinárodní vědy až do 17. století.
Příspěvek alexandrijských Řeků
Democritus formuloval teorii atomů, podle níž se všechna tělesa skládají z nedělitelných a drobných částic. Empedokles navrhl zákon zachování hmoty. Archimedes položil základy hydrostatiky a mechaniky, nastínil teorii páky a vypočítal velikost vztlakové síly tekutiny. Stal se také autorem termínu „těžiště“.
Heron Alexandrijský Řek je považován za jednoho z největších inženýrů v historii lidstva. Vytvořil parní turbínu, zobecnil poznatky o pružnosti vzduchu a stlačitelnosti plynů. Historie vývoje fyziky a optiky pokračovala díky Euklidovi, který studoval teorii zrcadel a zákony perspektivy.
Středověk
Po pádu Římské říše přišel kolaps starověké civilizace. Mnoho znalostí bylo zapomenuto. Evropa zastavila svůj vědecký vývoj na téměř tisíc let. Křesťanské kláštery se staly chrámy poznání a podařilo se jim uchovat některé spisy z minulosti. Pokroku však bránila sama církev. Pokořila filozofiiteologické nauce. Myslitelé, kteří se pokusili jít za to, byli prohlášeni za kacíře a tvrdě potrestáni inkvizicí.
Na tomto pozadí přešlo prvenství v přírodních vědách na muslimy. Historie vzniku fyziky mezi Araby je spojena s překladem děl starověkých řeckých vědců do jejich jazyka. Na jejich základě učinili myslitelé Východu několik vlastních důležitých objevů. Například vynálezce Al-Jaziri popsal první klikový hřídel.
Evropská stagnace trvala až do renesance. Během středověku byly ve Starém světě vynalezeny brýle a byl vysvětlen vzhled duhy. Německý filozof 15. století Nicholas Cusa byl první, kdo navrhl, že vesmír je nekonečný, a tak daleko před svou dobou. O několik desetiletí později se Leonardo da Vinci stal objevitelem fenoménu vzlínavosti a zákona tření. Pokusil se také vytvořit perpetum mobile, ale když se s tímto úkolem nevyrovnal, začal teoreticky dokazovat neproveditelnost takového projektu.
Renesance
V roce 1543 publikoval polský astronom Mikuláš Koperník hlavní dílo svého života „O rotaci nebeských těles“. V této knize byl poprvé v křesťanském Starém světě učiněn pokus obhajovat heliocentrický model světa, podle kterého se Země otáčí kolem Slunce, a ne naopak, jak byl ptolemaiovský geocentrický model přijat. církev navrhla. Mnoho fyziků a jejich objevy tvrdí, že jsou skvělé, ale právě výskyt knihy „O rotaci nebeských těles“je považován za počátek vědecké revoluce, po níž následovalvznik nejen moderní fyziky, ale moderní vědy jako celku.
Další slavný vědec moderní doby, Galileo Galilei, je nejlépe známý svým vynálezem dalekohledu (vynalezl také teploměr). Kromě toho formuloval zákon setrvačnosti a princip relativity. Díky objevům Galilea se zrodila zcela nová mechanika. Bez něj by se historie studia fyziky na dlouhou dobu zastavila. Galileo, stejně jako mnoho jeho velkorysých současníků, musel odolávat tlaku církve a snažil se z posledních sil bránit staré pořádky.
XVII století
Rostoucí zájem o vědu pokračoval až do 17. století. Německý mechanik a matematik Johannes Kepler se stal objevitelem zákonů pohybu planet ve sluneční soustavě (Keplerovy zákony). Své názory nastínil v knize „New Astronomy“, vydané v roce 1609. Kepler oponoval Ptolemaiovi a dospěl k závěru, že planety se pohybují po elipsách a ne po kruzích, jak se věřilo ve starověku. Tentýž vědec významně přispěl k rozvoji optiky. Zkoumal dalekozrakost a krátkozrakost, objasnil fyziologické funkce oční čočky. Kepler představil koncepty optické osy a ohniska, formuloval teorii čoček.
Francouz Rene Descartes vytvořil novou vědeckou disciplínu – analytickou geometrii. Navrhl také zákon lomu světla. Hlavním Descartovým dílem byla kniha „Principles of Philosophy“, vydaná v roce 1644.
Málokterý fyzik a jeho objevy jsou tak slavné jako Angličan Isaac Newton. VV roce 1687 napsal revoluční knihu The Mathematical Principles of Natural Philosophy. V něm badatel nastínil zákon univerzální gravitace a tři zákony mechaniky (známé také jako Newtonovy zákony). Tento vědec pracoval na teorii barev, optice, integrálním a diferenciálním počtu. Historie fyziky, historie zákonů mechaniky - to vše úzce souvisí s objevy Newtona.
Nové hranice
18. století dalo vědě mnoho vynikajících jmen. Mezi nimi vyniká Leonhard Euler. Tento švýcarský mechanik a matematik napsal více než 800 prací o fyzice a oddílech jako matematická analýza, nebeská mechanika, optika, hudební teorie, balistika atd. Petrohradská akademie věd ho uznala za svého akademika, a proto Euler strávil významnou část svého života v Rusku. Byl to tento výzkumník, kdo položil základy analytické mechaniky.
Je zajímavé, že historie předmětu fyziky se vyvíjela tak, jak ji známe, nejen díky profesionálním vědcům, ale i amatérským badatelům, kteří jsou mnohem slavnější ve zcela jiné funkci. Nejvýraznějším příkladem takového samouka byl americký politik Benjamin Franklin. Vynalezl hromosvod, významně přispěl ke studiu elektřiny a učinil předpoklad o její souvislosti s fenoménem magnetismu.
Na konci 18. století vytvořil Ital Alessandro Volta „voltaický sloup“. Jeho vynález byl první elektrickou baterií v historii lidstva. Toto století bylo také ve znamení vzhledu rtuťového teploměru, jehož tvůrcebyl Gabriel Fahrenheit. Dalším důležitým vynálezem byl vynález parního stroje, který se uskutečnil v roce 1784. To dalo vzniknout novým výrobním prostředkům a restrukturalizaci průmyslu.
Aplikované objevy
Pokud se historie počátku fyziky vyvíjela na základě toho, že věda musela vysvětlit příčinu přírodních jevů, pak se v 19. století situace výrazně změnila. Nyní má nové povolání. Od fyziky se začalo vyžadovat ovládání přírodních sil. V tomto ohledu se začala rychle rozvíjet nejen experimentální, ale i aplikovaná fyzika. André-Marie Ampère v „Newton of Electricity“představil nový koncept elektrického proudu. Michael Faraday pracoval ve stejné oblasti. Objevil fenomén elektromagnetické indukce, zákony elektrolýzy, diamagnetismus a stal se autorem takových pojmů jako anoda, katoda, dielektrikum, elektrolyt, paramagnetismus, diamagnetismus atd.
Objevily se nové oblasti vědy. Termodynamika, teorie pružnosti, statistická mechanika, statistická fyzika, radiofyzika, teorie pružnosti, seismologie, meteorologie – to vše vytvořilo jednotný moderní obraz světa.
V 19. století vznikly nové vědecké modely a koncepty. Thomas Young doložil zákon zachování energie, James Clerk Maxwell navrhl vlastní elektromagnetickou teorii. Autorem periodické soustavy prvků, která výrazně ovlivnila celou fyziku, se stal ruský chemik Dmitrij Mendělejev. Ve druhé polovině století se objevila elektrotechnika a spalovací motor. Staly se plody aplikované fyziky, zaměřené na řešení určitých problémů.technologické úkoly.
Rethinking Science
Ve 20. století se zkrátka dějiny fyziky posunuly do fáze, kdy začala krize již dobře zavedených klasických teoretických modelů. Staré vědecké vzorce začaly odporovat novým údajům. Vědci například zjistili, že rychlost světla nezávisí na zdánlivě neotřesitelné vztažné soustavě. Na přelomu století byly objeveny jevy, které vyžadovaly podrobné vysvětlení: elektrony, radioaktivita, rentgenové záření.
Vzhledem k nahromaděným záhadám došlo k revizi staré klasické fyziky. Klíčovou událostí této pravidelné vědecké revoluce bylo doložení teorie relativity. Jejím autorem byl Albert Einstein, který jako první světu řekl o hlubokém propojení prostoru a času. Vznikl nový obor teoretické fyziky – kvantová fyzika. Na jeho vzniku se podílelo několik světově proslulých vědců najednou: Max Planck, Max Bohn, Erwin Schrödinger, Paul Ehrenfest a další.
Moderní výzvy
V druhé polovině 20. století se historie vývoje fyziky, jejíž chronologie pokračuje dodnes, posunula do zásadně nové etapy. Toto období bylo poznamenáno rozkvětem průzkumu vesmíru. Astrofyzika udělala bezprecedentní skok. Objevily se vesmírné dalekohledy, meziplanetární sondy, detektory mimozemského záření. Začalo podrobné studium fyzických dat různých těles sluneční planety. S pomocí moderní technologie vědci objevili exoplanety a nová svítidla, včetněvčetně rádiových galaxií, pulsarů a kvasarů.
Vesmír je i nadále plný mnoha nevyřešených záhad. Studují se gravitační vlny, temná energie, temná hmota, zrychlení rozpínání Vesmíru a jeho struktura. Rozšíření o teorii velkého třesku. Data, která lze získat v pozemských podmínkách, jsou neúměrně malá ve srovnání s tím, kolik práce mají vědci ve vesmíru.
Klíčové problémy, kterým dnes fyzici čelí, zahrnují několik zásadních výzev: vývoj kvantové verze gravitační teorie, zobecnění kvantové mechaniky, sjednocení všech známých interakčních sil do jedné teorie, hledání „jemného ladění“vesmíru“, stejně jako přesná definice jevů temné energie a temné hmoty.
