Egy kis fizikatörténet

A fizika, mint tudomány nem mindig volt önálló mint ma. Ma már számtalan ágon folynak a kutatások és ennek rengeteg előzménye van. Dióhéjban erről lesz most szó.

Fizika az ókorban

A fizikában az egyik legkorábbi gondolkodó a milétoszi Thalész volt, akinek azt tulajdonítják, hogy “minden tele van istenekkel”. Úgy vélte, hogy a víz az alapvető elem, mert számos más anyaggá változhat. Elmélete előrevetítette azt a modern elképzelést, hogy az anyag apró, oszthatatlan részecskékből áll. Az egyik legkorábbi ember, aki feltételezte, hogy a Föld gömbhöz hasonlít, Szamoszi Arisztarchosz volt, aki úgy gondolta, hogy ez nem lehet lapos, mert nem lesz olyan hely a Földön, ahonnan minden részét látni lehetne. Arisztotelész és Ptolemaiosz két másik korai gondolkodó volt, akik meg voltak győződve arról, hogy a Föld kerek. Az ókori görögök azt hitték, hogy az anyag négy alapelemből áll: földből, levegőből, tűzből és vízből. Empedoklész a Kr.e. 5. században vezette be azt az elképzelést, hogy a különböző típusú anyagok kombinálásával új anyagot képezhetnek, és ez már valójában a kémia fele vezet. Mi most maradjunk csak kicsit a fizikánál. Empedoklész a fényt is ötödik elemnek látta. Azt az elméletet, miszerint öt alapelem létezik, később Arisztotelész dolgozta ki Empedoklész művének értelmezéséből.

Empedoklész a Kr.e. 5. században vezette be azt az elképzelést, hogy a különböző típusú anyagok kombinálásával új anyagot képezhetnek, és ez már valójában a kémia fele vezet. Mi most maradjunk csak kicsit a fizikánál. Empedoklész a fényt is ötödik elemnek látta. Azt az elméletet, miszerint öt alapelem létezik, később Arisztotelész dolgozta ki Empedoklész művének értelmezéséből. A klasszikus görög tudós, Anaximenes elmélete szerint minden vagy az anyag két alapvető típusának keveréke: a föld és a levegő. A görög filozófus, Thalész felvetette, hogy a víz minden dolog anyagi oka, és ő volt az első, aki az okoskodást használta az ismeretlen mennyiségek biztos előrejelzésére. Az elmélet szerint minden két alapvető anyagtípus keveréke – a föld és a levegő. Thalész görög filozófus javasolta, hogy a víz minden dolog anyagi oka, és ő volt az első és ő volt az első, aki az okoskodást használta az ismeretlen mennyiségek biztos előrejelzésére.

Fizika a középkorban

A középkor az inkvizíció brutális és aljas cselekedeteiről ismert. De van ennek az időszaknak egy másik oldala is, amit gyakran elfelejtünk. Ez volt az az idő, amikor az olyan emberek, mint Newton, Kopernikusz és még sokan mások lefektették a fizika mai megértésének alapjait. Az olyan törvényeket, mint a tehetetlenség, a lendület és a gravitáció, ezekben az időkben fedezték fel. A középkor a mélyreható tudományos és szellemi változások időszaka volt. Az i.sz. 400 és 1400 közötti időszak forradalmi változást hozott a kozmoszról, a Földről, az életről és a lélekről alkotott elképzelésekben. Sok tudós ma már úgy véli, hogy a középkori emberek kifinomultan megértették a természeti jelenségeket, amelyeket vallási meggyőződésükön keresztül fogalmaztak meg. A történészek évszázadok óta vitatják a középkori emberek tudományos és technológiai eredményeit. A tudományos fejlődést gyakran a középkori tudományos forradalomnak tulajdonítják, amely a 12. században kezdődött Európában. A középkor a nagy szellemi változások és újítások korszaka volt, számos olyan változással ebben az időszakban, amelyek vagy újak voltak, vagy minden korábbinál gyorsabb ütemben mentek végbe.

Azonban a középkor sötétsége, az inkvizíció és más tényezők súlyosan hátráltatták a tudomány fejlődését. Az embereknek ebben a sötét korban sanyarú sorsuk volt, sok értelmetlen törvény szerint kellett élniük. A gondolkodó emberek, vagy akik bármilyen módon megkérdőjelezték az akkori hatalmat, nagyon gyorsan egy máglyán, lángok közt, vagy a folyó mélyén találhatták magukat. Egyszerűen boszorkánysággal vádolták és kivégezték őket

Fizika az újkorban

A fizika tanulmányozása az 1600-as években kezdett igazán formát ölteni. Ennek kulcstényezője az volt, hogy az emberek új technológiákat kezdtek használni, például teleszkópokat és mikroszkópokat. Ezek pontosabb megfigyeléseket tettek lehetővé a természeti világgal kapcsolatban, ami új elméletek megalkotásához vezetett a fizikával kapcsolatban. Ezenkívül a logika és a matematika fejlődése segített a tudósoknak jobban megérteni, hogyan működik a természet mélyebb szinten. Például ezek a fejlesztések jelentős hatással voltak Newton egyetemes gravitáció elméletére 1687-től. Az első ilyen fejlesztés az optika tanulmányozása volt.1590 körül Johannes Kepler német fizikus publikálta az optikával és a színekkel kapcsolatos kutatásait. Ez a tanulmány segített megalapozni Newton munkásságát az 1600-as években, amely végül egy olyan elmélethez vezetett, amely szerint a színek a tárgyakról visszaverődő fényrészecskék eredménye, majd visszaverődnek a szemünkbe. Egy másik, igazán jelentős fejlődés az eszközök fejlesztése volt, amely lehetővé tette a tudósok számára, hogy minden eddiginél pontosabban megfigyeljék a természetet. Ez is benne volt a tudományos forradalomban.

A tudományos forradalom Európában zajlott le, és az 1700-as évek nagy részében tartott. A második tudományos forradalom az ipari forradalom volt. Ez a forradalom a mérnöki és gyártási fejlődésnek köszönhető, amely új anyagokat, gépeket és eszközöket hozott létre. Az ipari forradalom 1750 körül kezdődött, és elsősorban Európában és Észak-Amerikában zajlott le. Ez az időszak jelentősen hozzájárult a mai technikai fejlettségünkhöz. A mai, hétköznapokban használt gépeink elődei ebben a korban lendültek igazi fejlődésnek.

A modern fizika kialakulása és fejlődése

A modern fizika korai napjai, amikor a terület még gyerekcipőben járt, izgalmas idők voltak. Az atomelmélet, a kvantummechanika és a relativitáselmélet új fogalmainak feltárása számos fejleményhez vezetett ezen a területen.

Ez a kvantummechanika korai időszakának története. Azt az elképzelést, hogy a fény részecskékből áll, először 1803-ban Thomas Young (1773-1829) angol természetfilozófus javasolta, aki azt állította, hogy a fény apró, lövedékszerű részecskék folyamaként viselkedik.

Ezt az ötletet Heinrich Mie (1869-1946) német fizikus és Johannes Diderik van den Broek (1872-1950) holland fizikus dolgozta ki, de ez csak 1905-ben nyert érdemi teret, amikor Albert Einstein publikálta művét. a speciális relativitáselméletről.

A fény, mint részecskeáram gondolata közvetlenül kapcsolódott a fotoelektromos hatáshoz, amelyet Einstein 1905-ben írt le. A fotoelektromos hatás az anyagból kibocsátott elektronokra vonatkozik, amikor elektromágneses sugárzásnak, például napfénynek, röntgen- vagy gamma-sugárzásnak van kitéve. Ezt a jelenséget először Johann Wilhelm Hittorf (1802-65) német fizikus magyarázta meg 1864-ben, majd Alexandre Edmond Becquerel (1852) francia tudós dolgozta fel1895-ben.

A felfedezés azzal kezdődött, hogy Becquerel tanulmányozta a foszforeszcencia jelenségét, amely során fény keletkezik az anyag belsejében. Miután egy darab foszforeszkáló anyagot (egy urán nevű ásványt) helyezett egy fekete papírral bevont burokba, és lezárta, hogy megakadályozza a fénynek való kitettséget, felfedezte, hogy fény nélküli 9 óra elteltével az ásvány továbbra is fényt ad. Aztán rájött, hogy bármilyen anyag okozza ezt a fényt, spontán energiát és sugárzást bocsát ki .

Cousins azt feltételezte, hogy az ásvány elektronokat szabadít fel, amelyeket aztán a közeli molekulák elnyelnek, és fényt termelnek. További kutatásokkal felfedezte, hogy a rádium fotont bocsát ki, amikor elnyel egy elektront. Ez a ciklus megismétlődik, ahogy az ásványban lévő radioaktív atomok sugárzást bocsátanak ki, és miközben elektronokat vesznek fel, amíg az összes atom normális körülmények között stabil elemmé, például oxigénné vagy kénné bomlik. A radioaktív ásvány stabil elemekké bomlik, miközben az atomok sugárzást bocsátanak ki és elektronokat nyernek.

Max Planck felfedezte a fény természetét 1900-ban: rájött, hogy a fény kvantumoknak nevezett csomagokban érkezik. Ez a felfedezés megdöntötte a fénynek csak hullámként való évszázados felfogását. Egy évszázaddal később a tudósok még mindig megpróbálják összerakni, mihez vezetett Planck felfedezése. A kutatók például kimutatták, hogy az anyag hullámszerű tulajdonságai egyetlen egyenlettel, az úgynevezett Schroedinger-egyenlettel megérthetők. Ennek az egyenletnek azonban nincs megoldása az anyag részecskeszerű tulajdonságainak leírására.