Minulost fyziky
| Tabulka s obsahem |
| 1 minulost fyziky 2 starověk 3 středověk a islámské contibutions k vědám 4 16. století 5 17. století 6 18. století 7 19. století 8 20. století 9 vývojů od roku 1990 10 vývojů od roku 2000 |
Tento článek se měnil podstatně od jeho původní formy jak “směšně krátké minulosti fyziky” na hlavní Fyzikální strana. Nicméně, další práce je potřeboval vyplnit některé zřejmé mezery, a zahrnovat více detailu o vývoji fyziky (a, souběžně, astromomy a matematika) v non-evropské kultury. To je zamýšlel, že tento článek by měl začít být krátká ale úplná minulost fyziky. Historie na fyzikální stránce by měla zůstat jako shrnutí jen.
Tento článek je práce v průběhu: prosím přidejte více materiálu tady
Od starověku, lidi pokusili se rozumět chování záležitosti: proč nepodložené objekty klesnou do země, proč různé materiály mají různé vlastnosti, a tak dále. Také tajemství bylo charakter vesmíru, takový jako forma Země a chování nebeských objektů takový jako Slunce a Měsíc. Několik teorií bylo navrhováno, většina z nich byla špatná, ale toto je díl povahy vědeckého podnikání a dokonce moderní teorie kvantové mechaniky a relativnosti jsou zvažováni pouze jak “teorie, které se nezlomily přesto”. Fyzický teorie ve starověku byly velmi formulované v filozofických požadavkách, a zřídka ověřil systematickým experimentálním testováním.
Typicky chování a povaha světa byli vysvětleni tím, že se odvolá na akce gods. Asi 200 BC, mnoho Řeckých filozofů začalo navrhovat že svět mohl být dohodnutý jako výsledek přirozených procesů. Mnoho také napadal tradiční nápady představované v bájesloví, takový jako původ lidstva (očekávat myšlenky na Charlese Darwina), ačkoli toto se dostane do minulosti biologie, ne fyzika.
Náležitý k nepřítomnosti pokročilého experimentálního vybavení takový jako dalekohledy a přesný čas-držet zařízení, experimentální testování mnoho takových nápadů bylo nemožné nebo nepraktické. Tam byly výjimky a tam jsou anachronismy: například, Řecký myslitel Archimedes odvodil mnoho správných kvantitativních druhů mechaniky a také hydrostatics když, tak příběh se odehrává, on si všiml toho jeho vlastní tělo přemístilo objem vody, zatímco on se dostal do vany jeden den. Další podivuhodný příklad bylo to Eratosthenes, kdo dedukoval, že Země byla koule, a přesně spočítal jeho obvod kružnice používat stíny svislých států za mírou úhel mezi dvěma široce oddělenými body na zemi je povrch. Matematici Řeka také navrhli spočítat objem objektů jako koule a kuželů tím, že rozdělí je na velmi tenké disky a sečte objem každého disku - očekávat vynález integrálního počtu téměř dvěma tisíciletími.
Moderní znalost těchto časných nápadů ve fyzice a rozsahu ke kterému oni byli experimentálně testoval, je útržkovitý. Téměř celý přímý záznam těchto nápadů byl ztracen, když Knihovna Alexandrie byla zničena, asi 400 inzerátu. Snad nejvýznamnější nápad, o kterém my víme od této éry byl dedukce Aristarchus Samos že Země byla planeta, která cestovala po slunci jednou rok, a točil se kolem jeho osy jakmile den (odpovídat za období a cyklus dne a noci), a že hvězdy byly jiné, velmi vzdálená slunce, která také měla jejich vlastní průvodní planety (a možná, lifeforms na těch planetách).
Objev Antikythera mechanismu směřuje k detailnímu chápání pohybů těchto astronomických objektů, stejně jako použití výbavy- cvičí to antedatuje nějaké jiné známé civilizační použití rychlostí.
Politovánihodně, toto období vyšetření povahy světa bylo nakonec potlačeno tendencí přijímat myšlenky na významné filozofy, poněkud než zpochybňovat a testovat ty nápady. Nové objevy, takový jako Pythagoras' s dedukce existence iracionálních čísel, byl potlačen, a odborný poznatek byl otočen zvýšeně k vývoji pokročilých zbraní, poněkud než experimentální zkoumání přírody. Pro jeden tisíc roků po zničení Knihovny Alexandrie, Ptolemy' s (nebýt zmatený s egyptský Ptolemies) model země-vycentroval vesmír s planetami se pohybovat v dokonalých kruhových dráhách byl přijímán jako naprostá pravda.
- My bychom měli zmínit se o fyzice a astronomii u Evropy v této chvíli, obzvláště Mesoamerican, Babylonian, arabská a čínská astronomie. Japonec byl také velice velký na matematických hádankách - to není přesně fyzika, ale to by mohlo být hodnotný stranou, dělat tuto historii vyváženější. My také potřebujeme obsahovat hodně o středu-východní fyzika, tady je začátek... (sekční středověk)
Středověk a islámský contibutions k vědám
Když síla civilizace Řeka byla zastíněna Římskou Říší, mnoho doktorů Řeka začalo provozovat lékařství pro římskou elitu, ale smutně fyzikální vědy nebyly tak dobře podporované. Následovat zhroucení Římské Říše, Evropa vstoupila takzvaný Temná období, a téměř celý vědecký výzkum supěl k zastávce. Vzestup Křesťanství viděl potlačení a zničení většiny klasické řecké filozofie (spolu s řeckým a římským uměním, literaturou a náboženskými iconography) jak kacířský a pohan. Na Středním Východě, nicméně, mnoho řeckých přirozených filozofů bylo schopné nacházet podporu v nově vytvořeném Arabovi Caliphate (Říše) a islámští učenci stavěli na předchozí práci v lékařství, astronomii a matematice zatímco vyvine taková nová pole jako alchymie (chemie). Například, učenec Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi dal jeho jméno čemu my teď voláme algoritmusa slovo algebra je pocházel z al-jabr, začátek jména jednoho z jeho publikací ve kterém on vyvinul systém vyřešení kvadratických rovnic, tak začínat Ala-gebra.
To je někdy předpokládal, že islámská civilizace jednoduše chránila starší učení bez nějaké inovace. V astronomii, chemii a matematice, přinejmenším, toto je jistě ne pravdivý.
Mohl by někdo psát o jakých Arabech, Peršani a jiní vlastně oddělal fyzika? Arab Alchymie inspirovala oba Roger slanina a Isaac Newton.
Mnich Roger Bacon dělal pokusy do optiky, ačkoli hodně z toho byl podobný čemu byl dělán a bylo bytí dělané v době arabskými učenci. On přece dělal hlavní příspěvek k vývoji vědy ve středověké Evropě psaním ke papeži doporučovat studium přírodní vědy v kursech univerzity a kompilovat několik nahrávky hlasitostí stav vědeckého poznatku v mnoha polích v době. On popisoval možnou konstrukci dalekohledu, ale není tam žádné jeho silné svědectví mít vyrobený. On zaznamenal způsob ve kterém on dělal jeho pokusy v přesném detailu tak že jiní mohli množit a samostatně testovat jeho výsledky - základní kámen vědecké metody. Vztah tohoto k dříve islámská experimentální práce mít být prozkoumán tady.
Odvolání islámské říše od Evropy Středomoří (obzvláště Španělsko) v 15. století se shodoval se svítáním Renaissance. Toto “znovuzrození” Evropana kultura byla v části způsobené re-objev těch prvků starověkého Řeka, Inda, Číňanů a islámské kultury uchovaný a další vyvinutý Islamem od 8. k 15. stoletím, a překládal křesťanskými mnichy do latiny.
V 16. století Nicholas Copernicus oživil heliocentric model sluneční soustavy navržený Aristarchus (který přežije primárně v pomíjivé zmínce v písku Reckoner Archimedes). Když tento model byl vydáván na konci jeho života, to bylo s předmluvou Osiander to zbožně reprezentovalo to jak jediný matematická výhoda pro vypočítávat pozice planet, a ne popis opravdové povahy planetárních orbit.
V Anglii William Gilbert (1544-1603) studoval magnetismus a vydával vlivné dílo, De Magnete (1600), ve kterém on důkladně předložil jeho četné experimentální výsledky.
17. století
V brzy 17. století Kepler vytvořil model sluneční soustavy založené na pěti platonických pevných látkách, v pokusu vysvětlit to proč orbity planet měly relativní velikosti, které oni dělali. Jeho přístup k extrémně přesným astronomickým pozorováním Tycho Brahe umožnil jemu určovat, že jeho model byl neslučitelný s pozorovanými orbitama. Po hrdinný sedm-úsilí roku k více přesně modelovat pohyb planety Mars (během kterého on položil základy moderní integrální počet) on uzavřel, že planety následují ne kruhové dráhy, ale elipsovité orbity se sluncem u jednoho ohniska elipsy. Tento průlom převrátil tisíciletí dogmatu založeného na Ptolemy' s myšlenka na “dokonalé” kruhové dráhy pro “dokonalá” nebeská tělesa. Kepler pak pokračoval formulovat jeho tři práva planetárního pohybu. On také navrhoval první známý model planetárního pohybu ve kterém síla vyzařovat ze slunce vychýlí planety z jejich “přirozeného” pohybu, přimět je, aby následoval zakřivené orbity.
Během brzy 17. století, Galileo propagoval použití experimentu potvrdit fyzické teorie, který je nápad klíče v vědecké metodě. Galileo použití experimentu a trvání Galileo a Kepler že pozorovací výsledky musí vždy mít přednost přes teoretické výsledky (ve kterém oni řídili se rozkazy Aristotle jestliže ne jeho praxe), setřel přijetí dogmatu, a způsobil zrod k éře kde vědecké nápady byly otevřeně diskutoval a pečlivě testoval. Galileo připravoval a úspěšně testoval několik výsledků v dynamice, včetně správného práva zrychleného pohybu, parabolické trajektorie, relativnosti unaccelerated pohybu a časné formy práva Netečnosti.
V 1687, Isaac Newton publikoval Principia Mathematica, popisovat dvě úplné a úspěšné fyzické teorie: Newtonovy zákony pohybu, od kterého vyvstávat klasická mechanika; a Newtonův zákon gravitace, který popisuje základní sílu vážnosti. Obě teorie souhlasily dobře s experimentem. Klasická mechanika by byla podrobně prodloužená Lagrange, Hamilton, a jiní, kdo produkoval nové formulace, principy a výsledky. Gravitační zákon zavedl pole astrofyziky, který popisuje astronomické jevy používat fyzické teorie.
- My bychom měli zahrnovat něco tady o Huygens pozorováních prstenů Saturna a jeho debatách s Newtonem o zda světlo bylo vlna nebo částečka.
18. století
Od 18. století kupředu směřující, termodynamika byla vyvinuta Boyleem, Mladý, a mnoho jiní. V 1733, Daniel Bernoulli použité statistické hádky s klasickými mechaniky odvodit thermodynamic výsledky, zavádět pole statistické mechaniky. V 1798, Thompson demonstroval přeměnu mechanické práce do tepla.V 1847 Joule řekl právo zachování energie, ve formě tepla stejně jako mechanická energie. Nicméně, princip zachování energie byl navrhnutý nebo oznamoval v různých formách možná Němec tuctu, francouzský, britští a jiní vědci během první půle 19. století.
Chování elektřiny a magnetismu bylo studováno Faraday, Ohm, a jiní. Faraday, kdo začal jeho kariéru v chemii pracovat pod Humphreyem Davym u královské instituce, demonstroval to elektrostatické jevy, akce nově objevil elektrickou hromadu nebo baterie, electrochemical jevy a blesk byli všichni různé projevy elektrických jevů. Faraday dále objevil v 1821 ta elektřina může způsobit vířivý mechanický pohyb, a v 1831 objevil princip elektromagnetické indukce, kterými prostředky mechanický pohyb je přeměněn na elektřinu. Tak to bylo Faraday kdo položil základy pro jak elektrický motor tak elektrický generátor.
V 1855, Maxwell sjednotil dva jevy do jediné teorie elektromagnetismu, popsaný Maxwellovými rovnicemi. Předpověď této teorie byla to světlo je elektromagnetická vlna. Více důvtipná část Maxwellova odečtení byla že pozorovaná rychlost světla nezávisí na rychlosti pozorovatele, předtucha vývoje relativnosti speciality Einstein.
V 1887 Michelson-Morley experiment je řízen a to je interpertated jako protipól pro obecnou drženou teorii dne, že Země se pohybovala přes”aether luminiferous”. Vývoj čeho později se stal Einstein' s Zvláštní teorie relativity poskytovala úplné vysvětlení, které nevyžadovalo aether, a byl shodný s výsledky experimentu. Michelson a Morely není přesvědčen o non-existence aether. Morely pokračuje k experimentům řízení s Millerem.
V 1887, Tesla vyšetřuje Rentgeny užívat jeho vlastní přístroje stejně jako Crookes trubky. V 1895, Röntgen pozoruje to a analysies rentgeny, který dopadal být vysoký-frekvence elektromagnetické záření. Radioaktivita byla objevena v 1896 Henri Becquerel, a dále studoval Pierre Curie a Marie Curie a jiní. Toto zahájilo pole jaderné fyziky.
V 1897, Thomson studuje elektron, elementární částice, která nese elektrický proud v obvodech. On dedukuje, že rayss katody existovaly a byly záporně nabité”částečky”, který on volal”krvinky”.
20. století
Počátek 20. století přinesl start revoluce ve fyzice. Dlouho-držené teorie Newtona byly ukazovány nebýt korektní ve všech okolnostech. Ne jediný kvantová mechanika ukázala, že práva pohybu se nedržela malých měřítek, ale dokonce více znepokojivě, obecná relativnost ukazovala to fixované pozadí spacetime, na kterém jak Newtonian mechanici tak relativnost speciality záviseli, mohl ne existovat.
V 1904, Thomson navrhoval první model atomu, známý jako model vánočního pudinku. (existence atomu byla navrhoval v 1808 Dalton.)
V 1905, Einstein formuloval teorii relativnosti speciality, unifikovat prostor a čas do jediné entity, spacetime. Relativnost předepíše různou transformaci mezi vztažnými soustavami než klasická mechanika, vyžadovat vývoj relativistic mechaniky jako nahrazení pro klasickou mechaniku. Ve vládním systému minima (poměrné) rychlosti, dvě teorie souhlasí. V 1915, Einstein rozšířil relativnost speciality vysvětlit vážnost s obecnou teorií relativity, který nahradí Newtonův zákon gravitace. Ve vládním systému tichých mší a energiích, dvě teorie souhlasí.
V 1911, Rutherford dedukoval od experimentů rozptylu existence kompaktního atomového jádra, se pozitivně nabitými voliči daboval protony. Neutrony, neutrální nukleární voliči, byl objeven v 1932 Chadwick.
Začínat v 1900, Planck, Einstein, Bohr, a jiní rozpracovali kvantové teorie vysvětlit to různý neobvyklé experimentální výsledky tím, že představí jednotlivé energetické hladiny. V 1925, Heisenberg a Schrödinger formuloval kvantovou mechaniku, který vysvětlil předchozí kvantové teorie. V kvantové mechanice, výsledky fyzických měření jsou neodmyslitelně probabilistic. Teorie popisuje výpočet těchto pravděpodobností. To úspěšně popisuje chování záležitosti u malých vzdálenostních měřítek.
Kvantové mechaniky také poskytovaly teoretické prostředky k zhuštěné záležitostní fyzice, který zkoumá fyzické chování pevných látek a kapalin, včetně jevů takový jako krystalové struktury, semiconductivitya supravodivost. Průkopníci zhuštěné záležitostní fyziky zahrnují Blocha, kdo vytvořil quantum mechanický popis chování elektronů v krystalových soustavách v 1928.
V 1929, Edwin Hubble zveřejnil jeho objev to rychlost u kterého galaxie ustupují nesporně koreluje s jejich vzdáleností. Toto je východisko pro pochopení, že vesmír je rozšiřující se.
V 1937, Tesla napadá Einstein' s teorie relativity, oznamovat dynamická teorie vážnosti a argumentovat, že pole síly bylo lepší pojetí a se zbavovalo zakřivení prostoru. Bohužel teorie byla nikdy vydávána, ale Tesla může rozpracovali teorii o vlnách vážnosti.
Během Světová válka II, výzkum byl řízen každou stranou do jaderné fyziky, za účelem vytvářet atomovou bombu. Německé úsilí, vedl o Heisenberg, neuspěl, ale spřízněný Manhattan projekt dosáhl jeho cíle. V Americe, tým vedl o Fermi dosáhl první umělý nukleární řetězová reakce v 1942, a v 1945 svět je nejprve nukleární výbušný byl odpálen v Alamagordo, Nové Mexiko.
Kvantová polní teorie byla vytvořena aby rozšířil kvantovou mechaniku být shodný se zvláštní relativností. To dosáhlo jeho moderní tvar v pozdní čtyřicátá léta s prací Feynman, Schwinger, Tomonaga, a Dyson. Oni formulovali teorii kvantového electrodynamics, který popisuje elektromagnetické vzájemné ovlivňování.
Kvantová polní teorie poskytla rám pro moderní jaderná fyzika, který studuje základní síly a elementární částice. V 1954, Yang a Mills vyvinul třídu teorií měřidla, který poskytl rámec pro Standardní model. Standardní model, který byl dokončen v sedmdesátých létech, úspěšně popíše téměř všechny částice pozorovaly to doposud.
- my potřebujeme více na kosmologii, černé díry a Stephen odkašlávat si
Vývoje od roku 1990
Pokusy sjednotit kvantovou mechaniku a obecnou relativnost dělaly signficant pokrok během devadesátých lét. U konce století, Teorie všeho byla ještě ne v ruce, ale někteří jeho charakteristik nabyli tvar. Loop kvantová vážnost, teorie řetězce, a termodynamika černé díry všichni předpovídali quantized spacetime na Planck měřítku.
- prosím přidejte se k tomuto
Vývoje od roku 2000
Vážnost byla ukázaný množit u rychlosti světla, potvrzovat jednu předpověď smyčkové kvantové vážnosti.
- -- přidat látku na sbližování látky superstring k M-teorie