Perkenalan
Ciri-ciri umum penemuan ilmiah abad kedua puluh
Penemuan ilmiah paling terkenal abad kedua puluh di bidang fisika
Pentingnya fisika di dunia modern
Kesimpulan
Daftar literatur bekas
Kepribadian
Perkenalan
Relevansi topik penelitian ini disebabkan karena pada awal abad ke-20 masyarakat belum siap menerima beberapa penemuan yang sudah bisa masuk ke dunia ilmu pengetahuan, namun sayangnya ditakdirkan untuk masuk ke dunia hanya beberapa. beberapa dekade kemudian. Pada abad kedua puluh, banyak penemuan ilmiah dibuat, bahkan mungkin lebih banyak daripada masa-masa sebelumnya. Pengetahuan umat manusia terus berkembang setiap tahunnya, dan jika tren perkembangan ini terus berlanjut, bahkan mustahil untuk dibayangkan, namun masih menunggu kita.
Pada abad ke-20, penemuan-penemuan besar terjadi terutama di dua bidang: biologi dan fisika.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari penemuan-penemuan ilmiah utama dalam fisika abad kedua puluh.
Untuk mempelajari tujuan ini secara rinci, kami mengidentifikasi tugas-tugas berikut untuk mencakup topik:
-memberikan gambaran umum tentang penemuan ilmiah abad kedua puluh; pertimbangkan penemuan ilmiah paling menonjol abad kedua puluh di bidang fisika; mengidentifikasi pentingnya fisika di dunia modern; menarik kesimpulan. Struktur kerja. Karya ini terdiri dari pendahuluan, tiga bab, kesimpulan, daftar referensi, daftar istilah dan kepribadian. 1. Ciri-ciri umum penemuan ilmiah abad kedua puluh Salah satu penemuan terpenting di bidang ini adalah penemuan fisikawan terkenal Max Planck. Dia menemukan radiasi energi yang tidak merata. Berdasarkan penemuan ini, Einstein mulai mengembangkan teori terpenting tentang efek fotolistrik pada tahun 1905. Selanjutnya diusulkan model struktur atom, yang diasumsikan bahwa atom dibangun seperti tata surya, di mana benda-benda kecil (atom) berputar mengelilingi benda besar dan berat (inti). Namun penemuan revolusioner tidak berakhir di situ; Albert Einstein pada tahun 1916 menemukan teori relativitas, yang secara praktis membuka mata semua ilmuwan pada masa itu. Hasilnya, secara praktis terbukti bahwa gravitasi bukanlah pengaruh medan dan benda, melainkan kelengkungan ruang sementara. Ini menjelaskan keberadaan lubang hitam, serta asal usulnya. 1932, James Chadwick membuktikan keberadaan neutron. Meskipun penemuan ini menyebabkan ledakan bom di Nagasaki dan Hiroshima, Jepang, penemuan ini juga membantu pengembangan atom damai, yang sekarang secara aktif digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir. Misalnya, di Jerman, lebih dari 70% listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir; di dunia angkanya sekitar 20%. 16 Desember 1947, ilmuwan Brattain, Bardeen, Shockley menemukan bahan - semikonduktor, serta sifat-sifatnya, yang sekarang digunakan di semua perangkat elektronik. Dengan demikian, transistor ditemukan, penemuannya membantu mengembangkan sirkuit mikro yang, pada dasarnya, memungkinkan pemrograman sistem elektronik. Pada saat yang sama, DNA - dan meskipun ditemukan kembali pada tahun 1869 oleh ahli biologi Miescher, dia bahkan tidak membayangkan bahwa DNA menyimpan semua data tentang makhluk itu. Selain itu, DNA ditemukan pada semua makhluk hidup (dari tumbuhan hingga hewan apa pun). Dan Rosalyn Franklin menemukan struktur molekul DNA, yang tampak seperti tangga spiral. Gen juga ditemukan yang menunjukkan spesies masa depan, dan karakteristik setiap orang dan makhluk secara keseluruhan. Meskipun kehidupan kita membaik, hal ini menjadi semakin berbahaya setiap tahunnya, karena umat manusia sudah berhenti memikirkan keselamatan, dan hanya berharap keuntungan materi, berbagai bencana terjadi, bahkan bencana nuklir: Chernobyl, Fukushima. Peristiwa ini memaksa Jepang untuk memutuskan meninggalkan energi nuklir dalam waktu 7-8 tahun. 2. Penemuan ilmiah paling terkenal abad kedua puluh di bidang fisika Teori relativitas. Pada tahun 1905 terjadi revolusi dalam dunia ilmu pengetahuan, terjadilah penemuan besar. Seorang ilmuwan muda tak dikenal yang bekerja di kantor paten di kota Bern, Swiss, merumuskan teori revolusioner. Namanya Albert Einstein. Einstein pernah berkata bahwa semua teori harus dijelaskan kepada anak. Jika mereka tidak memahami penjelasannya, maka teori tersebut tidak ada artinya. Sebagai seorang anak, Einstein pernah membaca buku anak-anak tentang kelistrikan, ketika buku itu baru muncul, dan telegraf sederhana tampak seperti keajaiban. Buku ini ditulis oleh Bernstein tertentu, di mana dia mengajak pembacanya untuk membayangkan dirinya mengendarai kawat bersama dengan sinyal. Kita dapat mengatakan bahwa pada saat itulah teori revolusionernya lahir di kepala Einstein. Saat masih muda, terinspirasi oleh kesannya terhadap buku tersebut, Einstein membayangkan dirinya bergerak dengan seberkas cahaya. Ia merenungkan ide ini selama 10 tahun, memasukkan konsep cahaya, waktu dan ruang dalam pemikirannya. Ia menyadari bahwa teori Newton yang menyatakan waktu dan ruang adalah konstan adalah salah jika diterapkan pada kecepatan cahaya. Inilah awal mula perumusan apa yang disebutnya teori relativitas. Di dunia yang dijelaskan Newton, waktu dan ruang terpisah satu sama lain: ketika di Bumi jam 10 pagi, waktu yang sama terjadi di Venus, di Jupiter, dan di seluruh Alam Semesta. Waktu adalah sesuatu yang tidak pernah menyimpang atau berhenti. Namun Einstein memandang waktu secara berbeda. Waktu adalah sungai yang berkelok-kelok mengelilingi bintang-bintang, melambat dan semakin cepat. Dan jika ruang dan waktu dapat berubah, maka gagasan kita tentang atom, benda, dan Alam Semesta secara umum juga berubah! Einstein mendemonstrasikan teorinya menggunakan apa yang disebut eksperimen pemikiran. Yang paling terkenal adalah “paradoks kembar”. Jadi, kita punya dua anak kembar, salah satunya terbang ke luar angkasa dengan roket. Karena dia terbang hampir dengan kecepatan cahaya, waktu melambat di dalam dirinya. Setelah kembaran ini kembali ke Bumi, ternyata dia lebih muda dari kembaran yang tersisa di planet tersebut. Jadi, waktu bergerak berbeda di berbagai belahan alam semesta. Itu tergantung pada kecepatan: semakin cepat Anda bergerak, semakin lambat waktu berlalu bagi Anda. Eksperimen ini, sampai batas tertentu, dilakukan dengan astronot di orbit. Jika seseorang berada di luar angkasa, maka waktu berlalu lebih lambat baginya. Waktu bergerak lebih lambat di stasiun luar angkasa. Fenomena ini juga mempengaruhi satelit. Ambil contoh satelit GPS: mereka menunjukkan posisi Anda di planet ini dengan akurasi beberapa meter. Satelit bergerak mengelilingi bumi dengan kecepatan 29.000 km/jam, sehingga postulat teori relativitas berlaku untuk satelit tersebut. Hal ini harus diperhatikan, karena jika jam berjalan lebih lambat di luar angkasa, maka sinkronisasi dengan waktu bumi akan hilang dan sistem GPS tidak akan berfungsi. Beberapa bulan setelah menerbitkan teori relativitasnya, Einstein membuat penemuan besar berikutnya: persamaan paling terkenal sepanjang masa =mc2 Ini mungkin rumus paling terkenal di dunia. Dalam teori relativitas, Einstein membuktikan bahwa ketika kecepatan cahaya tercapai, kondisi suatu benda berubah dengan cara yang tidak terbayangkan: waktu melambat, ruang berkontraksi, dan massa bertambah. Semakin tinggi kecepatannya, semakin besar massa tubuhnya. Bayangkan saja, energi gerakan membuat Anda semakin berat. Massa bergantung pada kecepatan dan energi. Einstein membayangkan senter memancarkan seberkas cahaya. Diketahui secara pasti berapa besar energi yang keluar dari senter. Pada saat yang sama, ia menunjukkan bahwa senter menjadi lebih terang, yaitu. itu menjadi lebih ringan saat mulai memancarkan cahaya. Artinya E - energi senter bergantung pada m - massa dengan perbandingan sama dengan c2. Itu mudah. Rumus ini juga menunjukkan bahwa benda kecil dapat mengandung energi yang sangat besar. Bayangkan sebuah bola bisbol dilemparkan ke arah Anda dan Anda menangkapnya. Semakin keras dia dilempar, semakin banyak energi yang dimilikinya. Sekarang mengenai keadaan istirahat. Ketika Einstein memperoleh rumusnya, ia menemukan bahwa benda dalam keadaan diam pun mempunyai energi. Dengan menghitung nilai ini menggunakan rumus, Anda akan melihat bahwa energinya sungguh sangat besar. Penemuan Einstein merupakan lompatan ilmiah yang sangat besar. Ini adalah pandangan pertama tentang kekuatan atom. Sebelum para ilmuwan sempat memahami sepenuhnya penemuan ini, hal berikutnya terjadi, yang lagi-lagi mengejutkan semua orang. Teori kuantum. Lompatan kuantum adalah lompatan terkecil yang mungkin terjadi di alam, namun penemuannya merupakan terobosan terbesar dalam pemikiran ilmiah. Partikel subatom, seperti elektron, dapat berpindah dari satu titik ke titik lain tanpa menempati ruang di antara keduanya. Dalam makrokosmos kita, hal ini mustahil, namun pada tingkat atom, inilah hukumnya. Di dunia subatom, atom dan komponennya ada menurut hukum yang sangat berbeda dengan benda material besar. Ilmuwan Jerman Max Planck menggambarkan hukum-hukum ini dalam teori kuantumnya. Teori kuantum muncul pada awal abad ke-20, ketika terjadi krisis dalam fisika klasik. Banyak ditemukan fenomena yang bertentangan dengan hukum Newton. Madame Curie, misalnya, menemukan radium, yang bersinar dalam gelap; energi muncul entah dari mana, yang bertentangan dengan hukum kekekalan energi. Pada tahun 1900, orang percaya bahwa energi bersifat kontinu, dan listrik serta magnet dapat dibagi menjadi beberapa bagian tanpa batas waktu. Dan fisikawan besar Max Planck dengan berani menyatakan bahwa energi ada dalam volume tertentu - kuanta. Jika kita membayangkan bahwa cahaya hanya ada dalam volume ini, maka banyak fenomena bahkan pada tingkat atom menjadi jelas. Energi dilepaskan secara berurutan dan dalam jumlah tertentu, hal ini disebut efek kuantum dan artinya energi tersebut berbentuk gelombang. Kemudian mereka mengira bahwa Alam Semesta diciptakan dengan cara yang sangat berbeda. Atom dibayangkan sebagai sesuatu yang menyerupai bola bowling. Bagaimana sebuah bola bisa mempunyai sifat gelombang? Pada tahun 1925, fisikawan Austria Erwin Schrödinger akhirnya menemukan persamaan gelombang yang menggambarkan pergerakan elektron. Tiba-tiba menjadi mungkin untuk melihat ke dalam atom. Ternyata atom adalah gelombang dan partikel, namun pada saat yang sama tidak kekal. Max Born, rekan Einstein, segera mengambil langkah revolusioner: dia mengajukan pertanyaan - jika materi adalah gelombang, lalu apa yang berubah di dalamnya? Born mengemukakan bahwa kemungkinan menentukan posisi benda pada suatu titik tertentu berubah. Apakah mungkin untuk menghitung kemungkinan seseorang terpecah menjadi atom dan kemudian muncul di balik dinding? Kedengarannya tidak masuk akal. Bagaimana Anda bisa bangun di pagi hari dan menemukan diri Anda berada di Mars? Bagaimana Anda bisa tidur dan bangun di Jupiter? Ini tidak mungkin, tetapi kemungkinannya sangat mungkin untuk dihitung. Kemungkinan ini sangat rendah. Agar hal ini terjadi, seseorang perlu bertahan hidup di alam semesta, tetapi bagi elektron, hal ini terjadi setiap saat. Semua “keajaiban” modern seperti sinar laser dan microchip bekerja atas dasar bahwa sebuah elektron dapat berada di dua tempat sekaligus. Bagaimana ini mungkin? Anda tidak tahu di mana tepatnya benda itu berada. Hal ini menjadi kendala yang begitu sulit hingga Einstein pun berhenti mempelajari teori kuantum, ia mengatakan bahwa ia tidak percaya bahwa Tuhan bermain dadu di Alam Semesta. Terlepas dari semua keanehan dan ketidakpastian, teori kuantum tetap menjadi pemahaman terbaik kita tentang dunia subatom sejauh ini. neutron. Sebuah atom sangat kecil sehingga sulit untuk dibayangkan. Satu butir pasir mengandung 72 triliun atom. Penemuan atom membawa pada penemuan lain. Orang mengetahui keberadaan atom 100 tahun yang lalu. Mereka mengira elektron dan proton tersebar merata di dalamnya. Model ini disebut model "puding kismis" karena elektron dianggap terdistribusi di dalam atom seperti kismis di dalam puding. Pada awal abad kedua puluh, Ernest Rutherford melakukan eksperimen untuk mengeksplorasi lebih jauh struktur atom. Dia mengarahkan partikel alfa radioaktif ke kertas emas. Dia ingin tahu apa yang akan terjadi jika partikel alfa menghantam emas. Ilmuwan tersebut tidak mengharapkan sesuatu yang istimewa, karena menurutnya sebagian besar partikel alfa akan melewati emas tanpa dipantulkan atau berubah arah. Namun, hasilnya di luar dugaan. Menurutnya, hal itu sama dengan menembakkan peluru kaliber 380 mm pada suatu benda, dan peluru tersebut akan memantul. Beberapa partikel alfa segera memantul dari lapisan emas. Hal ini hanya dapat terjadi jika terdapat sejumlah kecil materi padat di dalam atom, tidak didistribusikan seperti kismis dalam puding. Rutherford menyebut sejumlah kecil materi ini sebagai inti. Berkat penemuan Rutherford, para ilmuwan mengetahui bahwa atom terdiri dari inti, proton, dan elektron. Gambar ini diselesaikan oleh James Chadwick, murid Rutherford. Dia menemukan neutron. Chadwick melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa inti atom terdiri dari proton dan neutron. Untuk melakukan ini, dia menggunakan metode pengenalan yang sangat cerdik. Untuk mencegat partikel yang keluar dari proses radioaktif, Chadwick menggunakan parafin padat. Penemuan neutron merupakan pencapaian ilmiah terbesar. Pada tahun 1939, sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Enrico Fermi menggunakan neutron untuk membelah atom, membuka pintu menuju era teknologi nuklir. Superkonduktor. Fermilab memiliki salah satu akselerator partikel terbesar di dunia. Ini adalah cincin bawah tanah sepanjang 7 km di mana partikel subatom dipercepat hingga hampir mencapai kecepatan cahaya dan kemudian bertabrakan. Ini menjadi mungkin hanya setelah munculnya superkonduktor. Superkonduktor ditemukan sekitar tahun 1909. Seorang fisikawan Belanda bernama Heike Kamerlingh Onnes adalah orang pertama yang menemukan cara mengubah helium dari gas menjadi cair. Setelah itu, dia dapat menggunakan helium sebagai cairan pembekuan, namun dia ingin mempelajari sifat-sifat material pada suhu yang sangat rendah. Pada saat itu, orang-orang tertarik pada bagaimana hambatan listrik suatu logam bergantung pada suhu - apakah naik atau turun. Dia menggunakan merkuri untuk eksperimen, yang dia tahu cara memurnikannya dengan baik. Dia menempatkannya di alat khusus, meneteskannya ke dalam helium cair di dalam freezer, menurunkan suhu dan mengukur hambatannya. Ia menemukan bahwa semakin rendah suhu, semakin rendah pula resistansinya, dan ketika suhu mencapai minus 268°C, resistansinya turun menjadi nol. Pada suhu ini, merkuri akan menghantarkan listrik tanpa kehilangan atau gangguan aliran. Ini disebut superkonduktivitas. Superkonduktor memungkinkan arus listrik bergerak tanpa kehilangan energi. Di Fermilab mereka digunakan untuk menciptakan medan magnet yang kuat. Magnet diperlukan agar proton dan antiproton dapat bergerak di dalam fasotron dan cincin besar tersebut. Kecepatan mereka hampir sama dengan kecepatan cahaya. Akselerator partikel di Fermilab membutuhkan daya yang luar biasa kuat. Setiap bulan, diperlukan biaya listrik sebesar satu juta dolar untuk mendinginkan superkonduktor hingga minus 270°C, ketika hambatannya menjadi nol. Sekarang tugas utamanya adalah menemukan superkonduktor yang dapat beroperasi pada suhu lebih tinggi dan membutuhkan biaya lebih sedikit. Pada awal 1980-an, sekelompok peneliti di IBM cabang Swiss menemukan superkonduktor jenis baru yang tidak memiliki resistansi pada suhu 100 °C lebih tinggi dari biasanya. Tentu saja, 100 derajat di atas nol mutlak tidak sama dengan suhu freezer Anda. Kita perlu menemukan bahan yang dapat menjadi superkonduktor pada suhu ruangan biasa. Ini akan menjadi terobosan terbesar yang akan menjadi revolusi dalam dunia ilmu pengetahuan. Segala sesuatu yang sekarang menggunakan arus listrik akan menjadi jauh lebih efisien. kuark. Penemuan ini merupakan pencarian partikel materi terkecil di alam semesta. Pertama elektron ditemukan, lalu proton, dan kemudian neutron. Sekarang sains memiliki model atom baru yang menyusun benda apa pun. Dengan berkembangnya akselerator yang dapat menghancurkan partikel-partikel subatom dengan kecepatan cahaya, manusia menjadi sadar akan keberadaan lusinan partikel lain yang menjadi bahan pemecahan atom. Fisikawan mulai menyebut semua ini sebagai “kebun binatang partikel”. Fisikawan Amerika Murray Gell-Man memperhatikan pola sejumlah partikel “kebun binatang” yang baru ditemukan. Dia membagi partikel menjadi beberapa kelompok sesuai dengan karakteristik umum. Dalam perjalanannya, ia mengisolasi komponen terkecil dari inti atom yang menyusun proton dan neutron itu sendiri. Dia berasumsi bahwa neutron atau proton bukanlah partikel elementer, seperti yang diperkirakan banyak orang, tetapi terdiri dari partikel yang lebih kecil lagi - quark - dengan sifat yang tidak biasa. Penemuan quark oleh Gell-Mann bagi partikel subatom sama dengan tabel periodik unsur kimia. Atas penemuannya pada tahun 1969, Murray Gell-Mann dianugerahi Hadiah Nobel Fisika. Klasifikasi partikel material terkecilnya mengurutkan seluruh “kebun binatang” mereka. Meskipun Gell-Manom yakin akan keberadaan quark, dia tidak menyangka ada orang yang benar-benar dapat mendeteksinya. Konfirmasi pertama kebenaran teorinya adalah eksperimen sukses rekan-rekannya yang dilakukan di akselerator linier Stanford. Di dalamnya, elektron dipisahkan dari proton, dan foto makro proton diambil. Ternyata ada tiga quark di dalamnya. Setelah penemuan Isaac Newton dan Michael Faraday, para ilmuwan percaya bahwa alam memiliki dua kekuatan utama: gravitasi dan elektromagnetisme. Namun pada abad kedua puluh, dua kekuatan lagi ditemukan, disatukan oleh satu konsep - energi atom. Dengan demikian, kekuatan alam menjadi empat. Setiap kekuatan beroperasi dalam spektrum tertentu. Gravitasi menghalangi kita terbang ke luar angkasa dengan kecepatan 1500 km/jam. Lalu kita memiliki gaya elektromagnetik - cahaya, radio, televisi, dll. Selain itu, ada dua kekuatan lagi, yang bidang aksinya sangat terbatas: ada tarikan nuklir, yang tidak memungkinkan inti hancur, dan ada energi nuklir, yang memancarkan radioaktivitas dan menginfeksi segalanya, dan juga melalui caranya, memanaskan pusat bumi, berkat pusat bumi kita Planet ini tidak mendingin selama beberapa miliar tahun - ini adalah efek radiasi pasif, yang berubah menjadi panas. Bagaimana cara mendeteksi radiasi pasif? Hal ini dimungkinkan berkat penghitung Geiger. Partikel-partikel yang dilepaskan ketika sebuah atom dipecah berpindah ke atom lain, menciptakan pelepasan listrik kecil yang dapat diukur. Ketika terdeteksi, penghitung Geiger berbunyi klik. Bagaimana cara mengukur daya tarik nuklir? Di sini situasinya lebih sulit, karena gaya inilah yang mencegah atom agar tidak hancur. Di sini kita membutuhkan pembagi atom. Anda benar-benar perlu memecah atom menjadi beberapa bagian, seseorang membandingkan proses ini dengan melempar piano ke bawah tangga untuk memahami prinsip pengoperasiannya dengan mendengarkan suara yang dihasilkan piano saat menyentuh tangga. Jadi, kita mempunyai empat gaya interaksi mendasar: gravitasi, elektromagnetisme, tarikan nuklir (gaya lemah), dan energi nuklir (gaya kuat). Dua gaya terakhir disebut gaya kuantum, dan deskripsinya dapat digabungkan menjadi sesuatu yang disebut model standar. Ini mungkin teori paling jelek dalam sejarah ilmu pengetahuan, namun hal ini memang mungkin terjadi pada tingkat subatom. Teori model standar mengklaim sebagai yang tertinggi, namun hal ini tidak menghentikannya dari kejelekan. Di sisi lain, kita memiliki gravitasi - sistem yang luar biasa dan menakjubkan, sangat indah sampai-sampai menangis - fisikawan benar-benar menangis ketika melihat rumus Einstein. Mereka berusaha menyatukan semua kekuatan alam ke dalam satu teori dan menyebutnya “teori segalanya”. Dia akan menggabungkan keempat kekuatan menjadi satu negara adidaya yang sudah ada sejak awal waktu. Tidak diketahui apakah kita akan mampu menemukan negara adidaya yang mencakup keempat kekuatan dasar Alam dan apakah kita akan mampu menciptakan teori fisika tentang Segalanya. Namun satu hal yang pasti: setiap penemuan mengarah pada penelitian baru, dan manusia - spesies paling penasaran di planet ini - tidak akan pernah berhenti berupaya untuk memahami, mencari, dan menemukan. Sifat gelombang elektron. Ketika pada tahun 1911 Bohr dan Rutherford mengusulkan model atom yang sangat mirip dengan tata surya, tampaknya kita telah mempelajari semua rahasia materi. Memang, atas dasar itu, dengan mempertimbangkan penambahan Einstein dan Planck tentang sifat cahaya, para ilmuwan mampu menghitung spektrum atom hidrogen. Namun, kesulitan telah muncul pada atom helium. Perhitungan teoritis berbeda secara signifikan dari data eksperimen. Fisikawan Jerman Heisenberg menemukan bahwa tidak mungkin menentukan lokasi dan kecepatan elektron secara bersamaan. Semakin akurat kita menentukan kecepatan sebuah elektron, semakin tidak pasti lokasinya. Hubungan ini disebut prinsip ketidakpastian Heisenberg. Namun, keanehan elektron tidak berhenti sampai di situ. Pada tahun dua puluhan, fisikawan telah mengetahui bahwa cahaya memiliki sifat gelombang dan partikel. Oleh karena itu, ilmuwan Perancis de Broglie pada tahun 1923 mengemukakan bahwa partikel elementer lainnya, khususnya elektron, mungkin memiliki sifat serupa. Ia berhasil melakukan serangkaian percobaan yang mengkonfirmasi sifat gelombang elektron. Divisi atom. Tahun tiga puluhan abad terakhir bisa disebut radioaktif. Semuanya dimulai pada tahun 1920, ketika Ernest Rutherford berhipotesis bahwa proton bermuatan positif ditahan di dalam inti atom oleh partikel tertentu yang bermuatan netral. Rutherford mengusulkan untuk menyebut partikel-partikel ini neutron. Asumsi ini telah dilupakan oleh para fisikawan selama bertahun-tahun. Hal ini baru diingat pada tahun 1930, ketika fisikawan Jerman Bothe dan Becker memperhatikan bahwa ketika boron atau berilium disinari dengan partikel alfa, radiasi yang tidak biasa muncul. Januari 1932 Frederic dan Irène Joliot-Curie mengarahkan radiasi Bothe-Becker pada atom berat. Ternyata, di bawah pengaruh radiasi ini, atom-atom menjadi radioaktif. Dengan demikian, radioaktivitas buatan ditemukan. James Chadwick mengulangi eksperimen pasangan Joliot-Curie dan menemukan bahwa partikel bermuatan netral tertentu dengan massa dekat dengan proton adalah penyebabnya. Netralitas listrik memungkinkan partikel-partikel ini dengan bebas menembus inti atom dan mengganggu kestabilannya. Penemuan ini memungkinkan terciptanya pembangkit listrik tenaga nuklir untuk tujuan damai dan senjata paling merusak - bom nuklir. Semikonduktor dan transistor. Pada tanggal 16 Desember 1947, insinyur dari perusahaan Amerika AT&T Bell Laboratories William Shockley, John Bardeen dan Walter Brattain mampu mengendalikan arus besar dengan menggunakan arus kecil. Pada hari ini, transistor ditemukan - sebuah perangkat kecil yang terdiri dari dua sambungan p-n yang diarahkan satu sama lain. Hal ini memungkinkan terciptanya perangkat yang dapat mengontrol arus. Transistor menggantikan tabung vakum, yang secara signifikan mengurangi berat peralatan dan listrik yang dikonsumsi oleh perangkat. Dia membuka jalan bagi chip logika, yang mengarah pada penciptaan mikroprosesor pertama pada tahun 1971. Perkembangan lebih lanjut dari mikroelektronika memungkinkan terciptanya prosesor modern untuk komputer. Eksplorasi luar angkasa. Pada tanggal 4 Oktober 1957, Uni Soviet meluncurkan satelit buatan pertama di dunia. Dan meskipun ukurannya sangat kecil dan praktis tidak memiliki peralatan ilmiah, sejak saat itulah umat manusia memasuki era luar angkasa. Kurang dari empat tahun telah berlalu sejak manusia terbang ke luar angkasa pada 12 April 1961. Dan lagi, Uni Soviet berhasil mengungguli Amerika Serikat dan mengirim kosmonot pertama, Yuri Gagarin, ke orbit mengelilingi planet kita sebelum orang lain. Peristiwa ini memacu kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Kedua kekuatan besar itu mulai berlomba menjelajahi luar angkasa. Tujuan selanjutnya adalah mendaratkan manusia di bulan. Untuk melaksanakan proyek ini, dibutuhkan banyak penemuan. Desainer Amerika telah merayakan kemenangan mereka di sini. Pada awalnya, luar angkasa hanyalah sebuah proyek mahal, dan keuntungannya sangat kecil. Namun, penjelajahan ruang angkasa secara bertahap telah memungkinkan umat manusia menciptakan sistem yang tanpanya kehidupan kita tidak lagi dapat dibayangkan. Kemajuan khusus telah dicapai dalam bidang prediksi cuaca, eksplorasi geologi, komunikasi dan penentuan posisi di permukaan planet. Hal ini memungkinkan peluncuran satelit luar angkasa menguntungkan secara komersial. Tabung nano karbon. Pada tahun 1985, peneliti Robert Curl, Heath O Brian, Harold Croteau, dan Richard Smalley mempelajari spektrum massa uap grafit yang dihasilkan oleh paparan laser. Dengan demikian, variasi karbon baru ditemukan, yang disebut “fullerene” (untuk menghormati insinyur Buckminster Fuller) dan “rugben” (karena molekulnya menyerupai bola rugby). Formasi unik ini memiliki sejumlah sifat fisik yang berguna, sehingga banyak digunakan di berbagai perangkat. Namun, ini bukanlah hal yang terpenting. Para ilmuwan telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi nanotube dari variasi lapisan grafit karbon yang dipelintir dan dihubungkan silang. Nanotube dengan panjang 1 sentimeter dan diameter 5-7 nanometer telah diperoleh! Selain itu, tabung nano tersebut memiliki beragam sifat fisik - dari semikonduktor hingga logam. Berdasarkan mereka, material baru untuk display dan komunikasi serat optik telah diperoleh. Selain itu, dalam pengobatan, nanotube digunakan untuk mengantarkan zat aktif biologis ke lokasi yang diinginkan di dalam tubuh. Berdasarkan hal tersebut, sel bahan bakar dan sensor kimia ultra-sensitif, serta banyak perangkat berguna lainnya, telah dikembangkan. Jadi, berbicara tentang peran fisika, kami menyoroti tiga poin utama. Pertama, fisika adalah sumber pengetahuan terpenting tentang dunia sekitar kita. Kedua, fisika, yang terus memperluas dan melipatgandakan kemampuan manusia, memastikan kemajuannya yang penuh percaya diri di sepanjang jalur kemajuan teknis. Ketiga, fisika memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan citra spiritual seseorang, membentuk pandangan dunianya, dan mengajarkannya untuk menavigasi skala nilai-nilai budaya. Oleh karena itu, kita akan membahas potensi ilmiah, teknis dan kemanusiaan dari fisika. Ketiga potensi ini selalu terkandung dalam ilmu fisika. Namun mereka memanifestasikan dirinya dengan sangat jelas dan kuat dalam fisika abad ke-20, yang telah menentukan peran yang sangat penting yang mulai dimainkan fisika di dunia modern. Fisika sebagai sumber pengetahuan terpenting tentang dunia sekitar kita. Seperti yang Anda ketahui, fisika mempelajari sifat-sifat paling umum dan bentuk gerak suatu materi. Dia mencari jawaban atas pertanyaan: bagaimana dunia di sekitar kita bekerja; Hukum apa yang dipatuhi oleh fenomena dan proses yang terjadi di dalamnya? Dalam upaya memahami “prinsip pertama segala sesuatu” dan “akar penyebab fenomena”, fisika dalam proses perkembangannya mula-mula membentuk gambaran mekanis dunia (abad XVIII - XIX), kemudian gambaran elektromagnetik ( paruh kedua abad ke-19 - awal abad ke-20) dan, akhirnya, gambaran fisik dunia modern (pertengahan abad ke-20). 3. Pentingnya fisika dalam dunia modern Dekade-dekade terakhir ini merupakan dekade yang paling miskin dalam hal penemuan dibandingkan sebelumnya dalam sejarah umat manusia. Praktis tidak ada hal baru yang muncul dalam bidang pengetahuan apa pun, hanya kelanjutan dari apa yang telah dilakukan, konsekuensi logis dari penemuan-penemuan lama. Dan, tentu saja, teknologi baru, sekali lagi, didasarkan pada fakta yang sama yang sudah diketahui. Fisika tingkat tinggi sedang berlibur, dan sebagian besar ilmuwan sedang mengerjakan masalah terapan. Pada awal mula ilmu pengetahuan, fisika merupakan bagian dari filsafat dan bukan merupakan ilmu “eksak”, seperti yang biasa disebut sekarang, melainkan ilmu deskriptif. Tidak ada bahasa “tepat” yang dapat membawa ilmu fisika ke persamaan dan mengurangi spekulatifnya. Artinya, tidak ada matematika yang sesuai dengan teori fisika. Namun, kurangnya matematika tidak menghalangi terciptanya teori atom Leucippus-Democritus, juga tidak menjadi kendala bagi Lucretius, yang mampu menyajikan teori ini secara detail dan dengan cara yang sangat mudah diakses. Namun menurut informasi yang sampai kepada kita, Democritus sama sekali bukan murid para filosof dan materialis terkenal pada masa itu. Sebaliknya, para penyihir dan Kasdim terlibat dalam pelatihannya. Dan dia mempelajari tidak hanya dua kali dua, tetapi teori levitasi, membaca pikiran dari jarak jauh, teleportasi, dan hal-hal luar biasa lainnya yang hampir sepenuhnya diabaikan oleh ilmu pengetahuan tradisional modern sebagai fantasi dongeng yang tidak ada. Namun, “fantasi” inilah yang memungkinkan terciptanya salah satu teori paling materialistis. Tampaknya luar biasa! Tapi, seperti yang Anda lihat, ini bukan hanya mungkin, tapi fakta yang sudah terjadi. Fisika modern, sebagai ilmu dasar, berada dalam kondisi krisis yang mendalam. Hal ini tidak diketahui hari ini. Hampir sejak awal abad kedua puluh, banyak ilmuwan telah mencoba untuk menarik perhatian pada fakta sederhana: fisika telah menemui jalan buntu; peralatan matematika, yang pada awalnya adalah bahasa fisika, telah menjadi begitu rumit sehingga tidak dapat berfungsi dengan baik mendeskripsikan fenomena fisik sebagai topeng esensinya. Terlebih lagi, peralatan matematika ini sudah ketinggalan zaman dan terbelakang; dengan bantuannya tidak mungkin untuk menggambarkan, apalagi menjelaskan, banyak fenomena yang diamati, hasil dan esensi dari percobaan yang dilakukan, dan sebagainya. Bagaimana bahasa muncul dan berkembang? Jika dilihat secara sederhana, maka kemunculan bahasa merupakan konsekuensi dari rumitnya kehidupan sehari-hari dan bertambahnya jumlah pengetahuan. Pada awal peradaban, komunikasi pendengaran hanya bersifat pelengkap; sangat mungkin dilakukan dengan bahasa gerak tubuh dan gerakan tubuh. Namun volume informasi terus meningkat, dan perlu menghabiskan terlalu banyak waktu untuk mendeskripsikan dan menyebarkannya menggunakan bahasa isyarat, dan keakuratan penyampaiannya masih jauh dari yang diinginkan (bayangkan sejenak bagaimana, misalnya, a orang cacat, yang dikunyah oleh harimau bertaring tajam saat berburu, dapat menjelaskan prinsip-prinsip baru perangkat perangkap - akan sangat sulit untuk memahaminya, karena kemampuan gerak tubuhnya terbatas). Namun transmisi informasi melalui pendengaran tidak memiliki kelemahan seperti itu dan mulai menyebar luas. Setiap objek mulai berhubungan dengan kata simbol tertentu. Jika umat manusia berhenti pada bahasa isyarat, kemungkinan besar, kehidupan yang relatif beradab bisa terbentuk, tetapi kita harus melupakan perkembangan ilmu pengetahuan. Pikirkan bagaimana Anda dapat mengekspresikan konsep sibernetika menggunakan gerak tubuh, bagaimana menjelaskan apa itu komputer? Sekali lagi, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi memerlukan evolusi bahasa yang sesuai. Bayangkan kata “komputer” tidak muncul, atau penggantinya yang lain. Bagaimana Anda harus menjelaskan apa yang sedang kita bicarakan? “Perangkat elektronik yang dapat menghitung dan memecahkan masalah logika, dilengkapi dengan layar persegi panjang dan seperangkat kunci”? Setuju, ini tidak hanya terdengar gila, tetapi juga sangat merepotkan pengguna. Jika setiap kali kita berbicara tentang komputer kita harus mendeskripsikannya dengan serangkaian simbol yang rumit, maka kita harus melupakan perkembangan sibernetika. Namun justru situasi inilah yang berkembang dalam fisika, yang bahasanya - matematika - tertinggal dan tidak mampu lagi menggambarkan fenomena yang diamati. Rumus yang rumit dan tidak dapat dicerna mengingatkan pada uraian di atas tentang komputer: rumus tersebut “nyaman” untuk bekerja dan “sepenuhnya” menggambarkan objek yang dilambangkannya. Akibatnya, ia tetap mengesampingkan upaya untuk memahami dunia lebih jauh - sampai matematika mulai mengatasinya... tidak, bukan tugas, misi; atau gunakan metode Democritus dan jelaskan fenomena menggunakan matematika minimal. Kesimpulan Jadi, kita dapat menyimpulkan bahwa pada awal abad ke-20, orang bahkan tidak dapat membayangkan apa itu mobil, televisi, atau komputer. Penemuan ilmiah pada abad ke-20 mempunyai dampak yang signifikan terhadap seluruh umat manusia. Lebih banyak penemuan ilmiah dibuat pada abad kedua puluh dibandingkan abad-abad sebelumnya. Pengetahuan manusia berkembang pesat, sehingga kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa jika tren ini terus berlanjut, maka di abad ke-21 akan semakin banyak penemuan ilmiah yang akan dilakukan, yang secara radikal dapat mengubah kehidupan manusia. Pada saat yang sama, tidak perlu dibuktikan bahwa pandangan dunia modern merupakan komponen penting dari kebudayaan manusia. Setiap orang yang berbudaya setidaknya harus memiliki gambaran umum tentang bagaimana dunia tempat dia tinggal bekerja. Hal ini diperlukan tidak hanya untuk pembangunan secara umum. Kecintaan terhadap alam mengandaikan penghormatan terhadap proses yang terjadi di dalamnya, dan untuk ini Anda perlu memahami hukum-hukum yang menyebabkan proses tersebut terjadi. Kita mempunyai banyak contoh instruktif ketika alam menghukum kita karena ketidaktahuan kita; Saatnya belajar untuk belajar dari ini. Juga tidak boleh dilupakan bahwa pengetahuan tentang hukum alam merupakan senjata efektif dalam melawan gagasan mistik, dan merupakan landasan pendidikan ateistik. Fisika modern memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan gaya berpikir baru, yang disebut pemikiran planet. Perjanjian ini membahas isu-isu yang sangat penting bagi semua negara dan masyarakat. Hal ini mencakup, misalnya, masalah hubungan matahari-terestrial terkait dengan dampak radiasi matahari terhadap magnetosfer, atmosfer, dan biosfer bumi; prakiraan gambaran fisik dunia setelah bencana nuklir, jika terjadi; masalah lingkungan global yang terkait dengan pencemaran Laut Dunia dan atmosfer bumi. Sebagai kesimpulan, kami mencatat bahwa dengan mempengaruhi sifat berpikir, membantu menavigasi skala nilai-nilai kehidupan, fisika pada akhirnya berkontribusi pada pengembangan sikap yang memadai terhadap dunia sekitar dan, khususnya, posisi hidup aktif. Penting bagi setiap orang untuk mengetahui bahwa dunia, pada prinsipnya, dapat diketahui, bahwa peluang tidak selalu merugikan, bahwa adalah perlu dan mungkin untuk menavigasi dan bekerja di dunia yang penuh dengan peluang, bahwa di dunia yang terus berubah ini tetap ada. “titik rujukan”, invarian (apa pun perubahannya, dan energinya dilestarikan), yang seiring dengan semakin dalamnya pengetahuan, gambarannya mau tidak mau menjadi lebih kompleks, menjadi lebih dialektis, sehingga “partisi” kemarin tidak lagi sesuai. Oleh karena itu, kami yakin bahwa fisika modern benar-benar mengandung potensi kemanusiaan yang kuat. Kata-kata fisikawan Amerika I. Rabi mungkin tidak terlalu dilebih-lebihkan: “Fisika merupakan inti dari pendidikan kemanusiaan di zaman kita.” penemuan ilmiah fisika Daftar literatur bekas 1.Ankin D.V. Masalah terkini dari teori pengetahuan. Ekaterinburg: Universitas Ural, 2013 - 69 hal. 2.Baturin VK. Dasar-dasar teori pengetahuan dan filsafat ilmu modern: monografi. Odintsovo: Institut Kemanusiaan Odintsovo, 2010 - 244 hal. .Illarionov S.V. Teori pengetahuan dan filsafat ilmu / S.V. Illarionov. Moskow: ROSSPEN, 2007 - 535 hal. .Kulikova O.B. Filsafat Pengetahuan: Analisis Masalah Pokok. Ciri-ciri umum metode pengetahuan ilmiah: Ivanovo: Universitas Negeri Ivanovo. Universitas Energi dinamai menurut namanya. DALAM DAN. Lenin, 2009 - 91 hal. .Kurashov V.I. Filsafat teoretis dan praktis dalam ringkasan sesingkat mungkin. Moskow: Universitas. Rumah Buku, 2007 - 131 hal. .Motroshilova N.V. Filsafat Rusia tahun 50-80an abad XX dan pemikiran Barat. Moskow: Acad. proyek, 2012 - 375 hal. .Orlov V.V. Sejarah kecerdasan manusia. Perm: Negara Bagian Perm. universitas, 2007 - 187 hal. .Starostin A.M. Pengetahuan sosial dan kemanusiaan dalam konteks inovasi filosofis. Rostov-on-Don: Donizdat, 2013-512 hal. .Tetyuev L.I. Filsafat teoretis: masalah pengetahuan: Diskusi modern seputar teori pengetahuan. Saratov: Sains, 2010 - 109 hal. 10.Shchedrina T.G. Filsafat pengetahuan. Moskow: ROSSPEN, 2010 - 663 hal. Ketentuan 1.BADAN HITAM MUTLAK adalah model benda yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang terjadi pada permukaannya. Perkiraan yang paling mendekati benda hitam adalah suatu alat yang terdiri dari rongga tertutup dengan bukaan yang dimensinya kecil dibandingkan dengan dimensi rongga itu sendiri. 2.ADATOM - atom pada permukaan kristal. .PENDEKATAN ADIABATIK - pendekatan dalam teori padatan, di mana pergerakan inti ion kisi kristal dianggap sebagai gangguan. .ACCEPTOR - pengotor dalam bahan semikonduktor yang menangkap elektron bebas. .PARTIKEL ALPHA (α- partikel) - inti atom helium. Berisi dua proton dan dua neutron. Berdasarkan emisi α- partikel disertai dengan salah satu transformasi radioaktif (peluruhan alfa inti) unsur kimia tertentu. .ANNIHILASI adalah salah satu jenis interkonversi partikel elementer, di mana sebuah partikel dan antipartikelnya diubah menjadi radiasi elektromagnetik. .ANTI-PARTIKEL adalah partikel elementer yang berbeda dari partikel sejenisnya dalam tanda muatan listrik, baryon dan lepton, serta beberapa karakteristik lainnya. .BIAYA BARYON (bilangan baryon) (b) - karakteristik partikel elementer, sama dengan +1 untuk baryon, -1 untuk antibaryon, dan 0 untuk semua partikel lainnya. .PARTIKEL BETA - elektron yang dipancarkan selama peluruhan beta. Aliran partikel beta adalah jenis radiasi radioaktif dengan daya tembus lebih besar dari partikel alfa, tetapi lebih kecil dari radiasi gamma. 10.PITA VALENSI - zona elektron valensi, pada suhu nol dalam semikonduktor intrinsik terisi penuh. 11.ATOM SEPERTI HIDROGEN - ion, seperti atom hidrogen, terdiri dari inti dan satu elektron. Ini termasuk ion unsur dengan nomor atom Z lebih besar atau sama dengan 2, yang telah kehilangan semua elektron kecuali satu: He+, Li2+, dll. .KEADAAN TERSUKAI sistem kuantum (atom, molekul, inti atom, dll.) adalah keadaan tidak stabil yang energinya melebihi energi keadaan dasar (nol). .KARAKTERISTIK VOLT-AMP - ketergantungan arus pada tegangan. Karakteristik utama untuk setiap perangkat semikonduktor. .RADIASI terstimulasi (radiasi terinduksi) adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh atom atau molekul yang tereksitasi di bawah pengaruh radiasi eksternal dengan frekuensi yang sama. Radiasi terstimulasi yang dipancarkan bertepatan dengan radiasi penggerak tidak hanya dalam frekuensi, tetapi juga dalam arah rambat, polarisasi dan fase, tanpa berbeda sama sekali. .GALLIUM adalah unsur dari kelompok kelima tabel periodik unsur. .EFEK GALVANOMAGNETIK - efek yang terkait dengan aksi medan magnet pada sifat listrik (galvanik) konduktor padat. .RADIASI GAMMA (gamma quanta) - radiasi elektromagnetik gelombang pendek dengan panjang gelombang kurang dari 2 × 10-10 m. .HIPERON adalah partikel elementer yang termasuk dalam golongan baryon bersama dengan nukleon (proton, neutron). Hiperon lebih masif daripada nukleon dan memiliki karakteristik partikel elementer bukan nol yang disebut keanehan. .ANGKA KUANTUM UTAMA (n) adalah bilangan bulat yang menentukan kemungkinan nilai energi keadaan stasioner atom hidrogen dan atom mirip hidrogen. .GAS ELEKTRON DUA DIMENSI - gas elektron yang terletak pada sumur potensial yang membatasi pergerakan sepanjang salah satu koordinat. .DEUTERIUM adalah isotop hidrogen berat dan stabil dengan nomor massa 2. Kandungan hidrogen alami adalah 0,156% (berdasarkan massa). .DEUTRON adalah inti atom deuterium. Terdiri dari satu proton dan satu neutron. .CACAT MASSA adalah selisih antara jumlah massa partikel (benda) yang membentuk suatu sistem yang terhubung dan massa keseluruhan sistem tersebut. .CACAT KRISTAL - setiap pelanggaran periodisitas kristal. .DIVACANCE - konglomerat cacat kristal, terdiri dari dua kekosongan. .DIODE adalah perangkat semikonduktor dengan dua elektroda. .DISLOKASI - cacat linier pada kristal. .DISLOKASI KESALAHAN adalah salah satu jenis cacat linier pada kristal ketika setengah bidang tambahan dimasukkan ke dalam kisi kristal. .DOSIS RADIASI adalah besaran fisis yang merupakan ukuran paparan radiasi organisme hidup terhadap radiasi radioaktif atau partikel berenergi tinggi. Bedakan antara dosis radiasi serap, dosis ekuivalen, dan dosis paparan. .DONOR - sejenis dopan yang memasok elektron bebas. .LUBANG - kuasipartikel dalam benda padat dengan muatan positif yang nilai absolutnya sama dengan muatan elektron. .KONDUKTIVITAS LUBANG - dalam semikonduktor dengan konduktivitas tipe-p, pembawa muatan mayoritas memberikan kontribusi utama terhadap konduktivitas. .SEMIKONDUKTOR LUBANG - semikonduktor dengan konduktivitas tipe p, pembawa arus utama adalah lubang. .HUKUM PURBUHAN RADIOAKTIF - Jumlah inti radioaktif yang tidak membusuk dalam suatu sampel berkurang setengahnya pada setiap interval waktu, yang disebut waktu paruh. .HUKUM PERGESERAN ANGGUR - dengan meningkatnya suhu, energi maksimum dalam spektrum radiasi benda yang benar-benar hitam bergeser ke arah gelombang yang lebih pendek dan, terlebih lagi, sedemikian rupa sehingga produk dari panjang gelombang di mana energi radiasi maksimum turun dan energi absolut suhu tubuh sama dengan nilai konstan. .HUKUM STEPHAN-BOLZMANN - energi yang dipancarkan per detik per satuan luas permukaan benda yang benar-benar hitam berbanding lurus dengan pangkat empat suhu absolutnya. .GATE - elektroda kontrol dalam transistor efek medan. .ZONA adalah istilah dari teori pita yang menunjukkan wilayah nilai energi yang diperbolehkan yang dapat diterima oleh elektron atau lubang. .TEORI BAND PADATAN - teori satu elektron untuk potensial periodik yang menjelaskan banyak sifat elektrofisika semikonduktor. Menggunakan pendekatan adiabatik. .REKOMBINASI RADIATIF - rekombinasi dengan emisi satu atau lebih foton setelah matinya pasangan lubang elektron; sumber radiasi pada LED dan dioda laser. .ISOTOP adalah varietas suatu unsur kimia tertentu, yang berbeda dalam jumlah massa intinya. Inti isotop dari unsur yang sama mengandung jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda. Memiliki struktur kulit elektron yang sama, isotop memiliki sifat kimia yang hampir sama. Namun, sifat fisik isotop dapat sangat berbeda. .INJEKSI adalah fenomena yang menyebabkan munculnya pembawa non-ekuilibrium dalam semikonduktor ketika arus listrik dilewatkan melalui sambungan p-n atau heterojungsi. .RADIASI IONISASI adalah radiasi yang interaksinya dengan suatu medium menyebabkan ionisasi atom dan molekulnya. Ini adalah radiasi sinar-X dan γ- radiasi, mengalir β- partikel, elektron, positron, proton, neutron, dll. Radiasi tampak dan ultraviolet tidak diklasifikasikan sebagai radiasi pengion. .SUMBER adalah istilah yang mengacu pada salah satu kontak dalam transistor efek medan. .KUANTUM CAHAYA (foton) - sebagian energi radiasi elektromagnetik, partikel elementer yang merupakan bagian radiasi elektromagnetik, pembawa interaksi elektromagnetik. .QUARKS adalah formasi tak berstruktur seperti titik yang terkait dengan partikel yang benar-benar elementer, yang diperkenalkan untuk mensistematisasikan banyak (lebih dari seratus) partikel elementer yang ditemukan pada abad ke-20 (elektron, proton, neutron, dll.). Ciri khas quark, yang tidak ditemukan pada partikel lain, adalah muatan listrik pecahan, kelipatan 1/3 muatan dasar. Upaya untuk mendeteksi quark dalam keadaan bebas belum membuahkan hasil. .DUALISME GELOMBANG TERTENTU adalah sifat universal alam, yang terdiri dari fakta bahwa fitur sel dan gelombang dimanifestasikan dalam perilaku objek mikro. .FAKTOR MULTIPLIKASI NEUTRON merupakan ciri dari proses berantai peluruhan inti radioaktif, sama dengan perbandingan jumlah neutron pada setiap generasi reaksi berantai dengan jumlah neutron yang menghasilkannya pada generasi sebelumnya. .BATAS MERAH EFEK FOTO adalah frekuensi minimum cahaya ν0 atau panjang gelombang maksimum λ0, dimana efek fotolistrik masih mungkin terjadi. .SILICON adalah semikonduktor, bahan utama industri semikonduktor modern. .CRYSTAL adalah model ideal benda padat dengan simetri translasi. .MASSA KRITIS adalah massa minimum bahan bakar nuklir yang memungkinkan terjadinya reaksi berantai fisi nuklir. .LASER (generator kuantum optik) adalah sumber cahaya yang beroperasi berdasarkan prinsip emisi terstimulasi. .SPECTRA GARIS adalah spektrum optik yang terdiri dari garis-garis spektral individu. Spektrum garis adalah karakteristik radiasi zat panas yang berada dalam keadaan atom gas (tetapi bukan molekul). .LUMINESCENCE adalah radiasi elektromagnetik suatu benda yang melebihi panas (cahaya dingin), yang disebabkan oleh pemboman suatu zat dengan elektron (katodoluminesensi), atau dengan melewatkan arus listrik melalui zat tersebut (elektroluminesensi), atau oleh tindakan semacam itu. penyinaran (photoluminescence). .LUMINOPHORS adalah zat padat dan cair yang mampu memancarkan cahaya di bawah pengaruh aliran elektron (cathodoluminophores), radiasi ultraviolet (photoluminophores), dll. .NOMOR MASSA adalah jumlah nukleon (proton dan neutron) dalam inti atom. Nomor massa sama dengan massa atom relatif suatu unsur, dibulatkan ke bilangan bulat terdekat. Untuk bilangan massa terdapat hukum kekekalan yang merupakan kasus khusus dari hukum kekekalan muatan baryon. .NEUTRINO adalah partikel netral elektrik ringan (mungkin tak bermassa) yang hanya berpartisipasi dalam interaksi lemah dan gravitasi. Ciri khas neutrino adalah kemampuan penetrasinya yang sangat besar. Partikel-partikel ini diyakini memenuhi seluruh ruang angkasa dengan kepadatan rata-rata sekitar 300 neutrino per 1 cm3. .NEUTRON adalah partikel netral secara listrik dengan massa 1839 kali massa elektron. Neutron bebas adalah partikel tidak stabil yang meluruh menjadi proton dan elektron. Neutron adalah salah satu nukleon (bersama dengan proton) dan merupakan bagian dari inti atom. .SPEKTRUM KONTINU (spektrum kontinu) adalah spektrum yang mengandung rangkaian kontinu semua frekuensi (atau panjang gelombang) radiasi elektromagnetik, yang bertransisi dengan lancar satu sama lain. .NULEOSINTESIS adalah rangkaian reaksi nuklir yang mengarah pada pembentukan inti atom yang semakin berat dari inti atom lain yang lebih ringan. .NUKLEO adalah nama umum untuk proton dan neutron - partikel yang membentuk inti atom. .TRANSISI OPTIK - transisi elektron dalam benda padat antara keadaan dengan energi berbeda dengan emisi atau penyerapan cahaya. .KEADAAN DASAR adalah keadaan atom, molekul, atau sistem kuantum lainnya dengan energi internal serendah mungkin. Berbeda dengan keadaan tereksitasi, keadaan dasar stabil. .PEMBAWA UTAMA - jenis pembawa muatan yang dominan dalam semikonduktor. .HALF-LIFE adalah periode waktu di mana rata-rata jumlah asli inti radioaktif berkurang setengahnya. Untuk elemen yang berbeda, diperlukan nilai mulai dari miliaran tahun hingga sepersekian detik. .POSITRON adalah partikel elementer yang bermuatan positif sama dengan muatan elektron, dan bermassa sama dengan massa elektron. Ini adalah antipartikel terhadap elektron. .SPECTRA BRIPPED adalah spektrum optik molekul dan kristal, terdiri dari pita spektral lebar, yang posisinya berbeda-beda untuk zat yang berbeda. .POSTULAT BOHR adalah prinsip dasar teori kuantum "lama" - teori atom, yang dikembangkan pada tahun 1913 oleh fisikawan Denmark Bohr. .PROTON adalah partikel elementer bermuatan positif dengan massa 1836 kali massa elektron; inti atom hidrogen. Proton (bersama dengan neutron) adalah salah satu nukleon dan merupakan bagian dari inti atom semua unsur kimia. .BEKERJA BEKERJA - Usaha minimum yang harus dilakukan untuk melepaskan elektron dari zat padat atau cair ke dalam ruang hampa. Fungsi kerja ditentukan oleh jenis zat dan keadaan permukaannya. .RADIOAKTIFITAS adalah kemampuan beberapa inti atom untuk secara spontan berubah menjadi inti lain, memancarkan berbagai partikel: Setiap peluruhan radioaktif spontan bersifat eksotermik, yaitu terjadi dengan pelepasan panas. .INTERAKSI KUAT adalah salah satu dari empat interaksi mendasar partikel elementer, yang manifestasi khususnya adalah gaya nuklir. .INTERAKSI LEMAH adalah salah satu dari empat interaksi mendasar partikel elementer, yang manifestasi khususnya adalah peluruhan beta inti atom. .HUBUNGAN KETIDAKPASTIAN adalah hubungan fundamental mekanika kuantum, yang menurutnya hasil kali ketidakpastian (“ketidakakuratan”) dalam koordinat dan proyeksi momentum partikel yang sesuai, dengan keakuratan pengukuran simultannya, tidak boleh kurang dari setengah konstanta Planck . .SPEKTRUM RADIASI adalah sekumpulan frekuensi atau panjang gelombang yang terkandung dalam radiasi suatu zat tertentu. .SPEKTRUM ABSORPSI adalah sekumpulan frekuensi (atau panjang gelombang) radiasi elektromagnetik yang diserap oleh suatu zat. .ANALISIS SPEKRAL adalah suatu metode untuk menentukan komposisi kimia suatu zat dari spektrumnya. .SPIN adalah momentum sudut intrinsik suatu partikel elementer. Ia memiliki sifat kuantum dan (tidak seperti momentum sudut benda biasa) tidak berhubungan dengan pergerakan partikel secara keseluruhan. .RADIASI TERMAL adalah radiasi elektromagnetik yang timbul dari energi internal zat yang memancarkannya. .REAKSI TERMONUKLIR adalah reaksi nuklir antara inti atom ringan yang terjadi pada suhu sangat tinggi (~108 K ke atas). .TRACK adalah jejak yang ditinggalkan oleh partikel bermuatan di dalam detektor. .TRITIUM merupakan isotop radioaktif hidrogen super berat dengan nomor massa 3. Rata-rata kandungan tritium di perairan alami adalah 1 atom per 1018 atom hidrogen. .PERSAMAAN EINSTEIN untuk efek fotolistrik adalah persamaan yang menyatakan hubungan antara energi foton yang ikut serta dalam efek fotolistrik, energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan suatu zat dan sifat logam yang terkena efek fotolistrik - fungsi kerja logam. .FOTON adalah partikel elementer yang merupakan kuantum radiasi elektromagnetik (dalam arti sempit - cahaya). .EFEK FOTO (efek foto eksternal) adalah emisi elektron oleh benda di bawah pengaruh cahaya. .AKSI KIMIA CAHAYA adalah aksi cahaya, yang mengakibatkan transformasi kimia - reaksi fotokimia - terjadi pada zat yang menyerap cahaya. .REAKSI RANTAI adalah reaksi fisi inti-inti berat yang berlangsung secara mandiri, di mana neutron terus-menerus diproduksi, membagi semakin banyak inti baru. .LUBANG HITAM adalah wilayah ruang yang di dalamnya terdapat medan gravitasi yang begitu kuat sehingga cahaya pun tidak dapat meninggalkan wilayah ini dan menuju tak terhingga. .PARTIKEL ELEMENTARY adalah nama konvensional untuk sekelompok besar benda mikro yang bukan atom atau inti atom (dengan pengecualian proton - inti atom hidrogen). .ENERGI PENGIKAT NUKLEUS ATOM adalah energi minimum yang diperlukan untuk pembelahan sempurna inti menjadi nukleon individu. .EFEK COMPTON adalah penurunan frekuensi radiasi elektromagnetik ketika dihamburkan oleh elektron bebas. .MODEL ATOM NUKLIR (PLANETARIS) - model struktur atom yang dikemukakan oleh fisikawan Inggris Rutherford, yang menyatakan bahwa atom sama kosongnya dengan Tata Surya. .REAKSI NUKLIR adalah transformasi inti atom sebagai akibat interaksi satu sama lain atau dengan partikel elementer apa pun. .GAYA NUKLIR adalah ukuran interaksi nukleon dalam inti atom. Gaya-gaya inilah yang menahan proton-proton yang bermuatan serupa di dalam inti, mencegahnya berhamburan di bawah pengaruh gaya tolak-menolak listrik. .FOTOEMULSI NUKLIR adalah fotoemulsi yang digunakan untuk merekam jejak partikel bermuatan. Saat mempelajari partikel berenergi tinggi, emulsi fotografi ini ditumpuk dalam beberapa ratus lapisan. .REAKTOR NUKLIR adalah perangkat di mana reaksi berantai fisi nuklir terkontrol dilakukan. Bagian utama reaktor nuklir adalah zona aktif tempat terjadinya reaksi berantai dan pelepasan energi nuklir. 100.INTI (atom) adalah bagian tengah atom yang bermuatan positif, di mana 99,96% massanya terkonsentrasi. Jari-jari inti atom adalah ~10-15 m, yang kira-kira seratus ribu kali lebih kecil dari jari-jari seluruh atom, ditentukan oleh ukuran kulit elektronnya. Kepribadian 1.ABDUS SALAM. Kontribusi terhadap teori terpadu interaksi lemah dan elektromagnetik antara partikel elementer, termasuk prediksi arus netral lemah. 2.IVOR JAYEVER. Penemuan eksperimental fenomena terowongan di semikonduktor dan superkonduktor. .ALEXANDER GRIGORIEVICH STOLETOV (1839-1896). Alexander Grigorievich Stoletov lahir pada 10 Agustus 1839 di keluarga pedagang Vladimir yang miskin. Ayahnya, Grigory Mikhailovich, memiliki toko kelontong kecil dan bengkel kulit. .ALBERT EINSTEIN (1879-1955). Namanya sering terdengar dalam bahasa sehari-hari. “Tidak ada bau Einstein di sini”; “Wah Einstein”; “Ya, ini jelas bukan Einstein!” Di zamannya, ketika sains mendominasi lebih dari sebelumnya, ia berdiri terpisah, seperti simbol kekuatan intelektual. Kadang-kadang bahkan muncul pemikiran bahwa umat manusia terbagi menjadi dua bagian - Albert Einstein dan seluruh dunia. .ALFRED CASTLER. Penemuan dan pengembangan metode optik untuk mempelajari resonansi Hertz dalam atom. .AMEDEO AVOGADRO (1776-1856). Avogadro memasuki sejarah fisika sebagai penulis salah satu hukum terpenting fisika molekuler. Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto lahir pada tanggal 9 Agustus 1776 di Turin, ibu kota provinsi Piedmont Italia, dalam keluarga pegawai pengadilan, Filippo Avogadro. Amedeo adalah anak ketiga dari delapan bersaudara. .ANDRE MARIE AMPERE (1775-1836). Ilmuwan Perancis Ampere dikenal dalam sejarah ilmu pengetahuan terutama sebagai pendiri elektrodinamika. Sementara itu, ia adalah seorang ilmuwan universal, dengan prestasi di bidang matematika, kimia, biologi, bahkan linguistik dan filsafat. Dia adalah seorang pemikir cemerlang yang membuat kagum semua orang yang mengenalnya secara dekat dengan pengetahuan ensiklopedisnya.
Latar belakang fisika. Pengamatan fisik fenomena yang terjadi pada zaman dahulu kala. Pada saat itu, proses pengumpulan pengetahuan faktual belum dapat dibedakan: konsep fisika, geometri, dan astronomi berkembang bersama.
Akumulasi fakta secara sistematis dan upaya untuk menjelaskan dan menggeneralisasikannya, yang mendahului penciptaan fisika (dalam pengertian modern), terjadi secara intensif terutama di era kebudayaan Yunani-Romawi(abad ke-6 SM – abad ke-2 M). Pada era ini, ide awal tentang struktur atom suatu materi(Democritus, Epicurus, Lucretius), sistem geosentris dunia diciptakan (Ptolemy), permulaan sistem heliosentris muncul (Aristarchus dari Samos), beberapa yang sederhana hukum statika(aturan leverage, pusat gravitasi), hasil pertama diperoleh optik terapan(cermin dibuat, hukum pemantulan cahaya ditemukan, fenomena pembiasan ditemukan), prinsip paling sederhana ditemukan hidrostatika(Hukum Archimedes). Fenomena magnet dan listrik yang paling sederhana telah diketahui pada zaman kuno.
Pengajaran Aristoteles (389 – 322 SM) merangkum pengetahuan periode sebelumnya 1. Ajaran Aristoteles, yang dikanonisasi oleh gereja, menjadi penghambat perkembangan ilmu fisika lebih lanjut. Setelah ribuan tahun mengalami stagnasi dan kemandulan, fisika baru bangkit kembali pada abad ke-15 dan ke-16. dalam perjuangan melawan filsafat skolastik. Kebangkitan ilmu pengetahuan terutama ditentukan oleh kebutuhan produksi selama masa produksi. Penemuan-penemuan geografis yang hebat, khususnya penemuan Amerika, berkontribusi pada akumulasi banyak pengamatan baru dan penyingkiran prasangka lama. Perkembangan kerajinan tangan, pelayaran dan artileri menciptakan insentif untuk penelitian ilmiah. Pemikiran ilmiah terfokus pada masalah konstruksi, hidrolika dan balistik, dan minat terhadap matematika meningkat. Perkembangan teknologi telah menciptakan peluang untuk bereksperimen. Leonardo da Vinci mengajukan serangkaian pertanyaan fisik dan mencoba menyelesaikannya melalui eksperimen. Pepatah itu miliknya: “pengalaman tidak pernah menipu, hanya penilaian kita yang menipu” .
Namun, pada abad ke 15-16, observasi fisik individu dan studi eksperimental dilakukan sifat acak. Barulah abad ke-17 dimulai penerapan sistematis metode eksperimen dalam fisika dan pertumbuhan berkelanjutan dalam pengetahuan fisika sejak saat itu.
Periode pertama perkembangan fisika , disebut klasik, dimulai dengan karya Galileo Galilei (1564 – 1642) . Tepat Galileo adalah pencipta metode eksperimen dalam fisika. Eksperimen yang dipikirkan dengan cermat, pemisahan faktor sekunder dari faktor utama dalam fenomena yang diteliti, keinginan untuk membangun hubungan kuantitatif yang tepat antara parameter fenomena - inilah metode Galileo. Dengan menggunakan metode ini, Galileo meletakkan fondasi awal pembicara. Galileo membantah pernyataan mekanika Aristoteles yang salah: dia, khususnya, mampu menunjukkan bahwa bukan kecepatan, tetapi percepatan yang merupakan konsekuensi dari pengaruh eksternal pada tubuh. Dalam pekerjaan saya “Percakapan dan pembuktian matematis mengenai dua cabang ilmu pengetahuan baru…” (1638) Galileo dengan meyakinkan mendukung kesimpulan ini, yang mewakili rumusan pertama hukum inersia, menghilangkan kontradiksi yang terlihat. Dia membuktikannya melalui pengalaman percepatan jatuh bebas suatu benda tidak bergantung pada massa jenis dan massanya. Mengingat gerak benda yang dilempar, Galileo menemukan hukum penjumlahan gerak dan pada dasarnya mengungkapkan posisi tentang independensi aksi kekuatan. “Percakapan” juga memberikan informasi tentang kekuatan tubuh. Ia pun merumuskan gagasan tentang relativitas gerak(prinsip relativitas), pergerakan benda sepanjang bidang miring ( sebenarnya, dia menemukan dua hukum pertama Newton).
Dalam karya Galileo dan Blaise Pascal fondasinya telah diletakkan hidrostatika. Galileo membuat penemuan penting di bidang fisika lainnya. Untuk pertama kalinya, ia secara eksperimental mengkonfirmasi fenomena tegangan permukaan, yang dipelajari jauh kemudian. Galileo memperkaya optik terapan teleskopnya, dan termometernya mengarah ke studi kuantitatif fenomena termal.
Pada paruh pertama abad ke-17, doktrin fisika tentang gas muncul, yang memiliki signifikansi praktis yang besar. murid Galileo E.Torricelli menemukan keberadaan tekanan udara dan menciptakan yang pertama barometer. O.Guericke menciptakan pompa udara dan akhirnya membantah pernyataan Aristoteles tentang “takut akan kekosongan”. R.Boyle dan beberapa saat kemudian E.Marriott Mereka mempelajari elastisitas gas dan menemukan hukum yang dikenal dengan namanya. V.Snellius (Belanda) dan R.Descartes (Perancis) menemukan hukum pembiasan cahaya. Penciptaan mikroskop dimulai pada waktu yang sama. Pengamatan pada magnet (dalam navigasi kapal) dan elektrifikasi selama gesekan memberikan informasi berharga di bidang elektrostatika dan magnetostatika, yang pencetusnya harus diakui sebagai naturalis Inggris. W.Gilbert .
Paruh kedua abad ke-17 bahkan lebih kaya akan berbagai peristiwa. "Percakapan" Galileo meletakkan dasar bagi penelitian dasar-dasar mekanika. Studi tentang gerak lengkung ( X.Huygens ) menyiapkan pembukaan hukum dasar mekanika- hubungan antara gaya, massa dan percepatan, dirumuskan terlebih dahulu I.Newton dalam miliknya "Prinsip Matematika Filsafat Alam" (1687) . Newton juga menetapkan hukum dasar dinamika sistem (persamaan aksi dan reaksi), di mana penelitian sebelumnya tentang dampak benda (H. Huygens) menemukan generalisasinya. Untuk pertama kalinya, konsep dasar fisika terkristalisasi -- konsep ruang dan waktu.
Berdasarkan hukum gerak planet yang ditetapkan oleh Kepler, Newton pertama kali merumuskannya dalam Principia-nya hukum gravitasi universal, yang coba ditemukan oleh banyak ilmuwan abad ke-17. Newton membenarkan hukum ini dengan menghitung percepatan Bulan pada orbitnya berdasarkan nilai percepatan gravitasi yang diukur pada tahun 70-an abad ke-17. Ia juga menjelaskan tentang gangguan pergerakan Bulan dan penyebab pasang surut air laut. Pentingnya penemuan Newton ini tidak bisa dilebih-lebihkan. Ini menunjukkan kepada orang-orang sezaman tentang kekuatan sains. Dia mengubah seluruh gambaran alam semesta sebelumnya.
Pada saat yang sama, X. Huygens dan G.Leibniz merumuskan hukum kekekalan momentum ( sebelumnya diungkapkan oleh Descartes dalam bentuk yang tidak akurat) dan hukum kekekalan tenaga hidup. Huygens menciptakan teori pendulum fisik dan membuat jam dengan pendulum. Salah satu ilmuwan serba bisa abad ke-17 R. Hooke (Inggris) dibuka dikenal dengan namanya hukum elastisitas. M. Mersenne (Prancis) meletakkan fondasinya akustik fisik; dia mempelajari bunyi senar dan mengukur kecepatan bunyi di udara.
Selama tahun-tahun ini, karena meningkatnya penggunaan spotting scope, optik geometris berkembang pesat dan dasar-dasar optik fisik. F. Grimaldi (Italia) pada tahun 1665 menemukan difraksi cahaya. Newton mengembangkan teorinya tentang dispersi dan interferensi cahaya. Dia mengajukan hipotesis sel darah ringan. Spektroskopi berasal dari studi optik Newton. O.Roemer (Denmark) pada tahun 1672 mengukur kecepatan cahaya. Huygens sezaman dengan Newton mengembangkan yang asli dasar-dasar optik gelombang, merumuskan prinsip rambat gelombang (cahaya), yang dikenal dengan namanya, mengeksplorasi dan menjelaskan fenomena pembiasan ganda pada kristal 2.
Dengan demikian, pada abad ke-17 dasar-dasar mekanika diciptakan dan penelitian dimulai di bidang fisika yang paling penting - dalam studi listrik dan magnet, panas, optik fisik, dan akustik.
Pada abad ke-18 Perkembangan lebih lanjut di semua bidang fisika terus berlanjut. Mekanika Newton menjadi suatu sistem pengetahuan yang luas, mencakup hukum gerak benda-benda bumi dan langit. Melalui kerja keras L.Euler , Perancis ilmuwan A. Clairaut dll sedang dibuat mekanika angkasa, dibawa ke kesempurnaan yang tinggi P.Laplace. Dalam bentuknya yang berkembang, mekanika menjadi dasar teknologi mesin pada masa itu, khususnya hidrolika.
Di cabang fisika lain pada abad ke-18, akumulasi data eksperimen lebih lanjut terjadi, dan hukum paling sederhana dirumuskan. V. Franklin merumuskan hukum kekekalan muatan. Pada pertengahan abad ke-18, ia diciptakan kapasitor listrik pertama(Leyden jar karya P. Muschenbroek di Belanda), yang memungkinkan terakumulasinya muatan listrik dalam jumlah besar, yang memfasilitasi studi tentang hukum interaksinya. Hukum ini, yang menjadi dasar elektrostatika, ditemukan secara independen G.Cavendish Dan J. Priestley (Inggris) dan SH.Liontin (Perancis). Bangkit doktrin listrik atmosfer. W. Franklin pada tahun 1752 dan setahun kemudian M.V.Lomonosov Dan G.V. Richman mempelajari pelepasan petir dan membuktikan sifat listrik petir.
Fotometri mulai diciptakan di bidang optik: ilmuwan Inggris V.Herschel Dan W.Wollaston dibuka sinar inframerah, dan ilmuwan Jerman I. Ritter - ultraungu. Perkembangan kimia dan metalurgi mendorong perkembangan tersebut ajaran tentang panas: konsep kapasitas panas dirumuskan, kapasitas panas berbagai zat diukur, dan kalorimetri didirikan. Lomonosov meramalkan adanya nol mutlak. Penelitian dimulai pada konduktivitas termal dan radiasi termal, dan studi tentang ekspansi termal suatu benda. Pada periode yang sama, ia diciptakan dan mulai ditingkatkan Mesin uap.
Benar, panas dibayangkan dalam bentuk cairan khusus yang tidak berbobot - Kalori Dengan cara yang sama, elektrifikasi benda dijelaskan dengan menggunakan hipotesis fluida listrik, dan fenomena magnetik - dengan cairan magnetik. Secara umum, selama abad ke-18, model fluida yang tak terbayangkan merambah semua cabang fisika. Sebagian besar peneliti tidak meragukan keberadaan mereka! Hal ini merupakan konsekuensi dari keyakinan bahwa berbagai fenomena fisik - termal, listrik, magnet, optik - tidak berhubungan satu sama lain, tidak bergantung satu sama lain. Diyakini bahwa setiap fenomena memiliki “pembawa” sendiri, yaitu zat khusus. Hanya beberapa pemikir progresif, termasuk Euler dan Lomonosov, yang menyangkal keberadaan materi tak berbobot dan melihat fenomena termal dan sifat-sifat gas sebagai pergerakan partikel terkecil yang tersembunyi namun tak henti-hentinya. Dalam perbedaan pendapat ini terdapat perbedaan “gambar dunia” secara fisik - Newton Dan Kartesius, yang muncul pada abad ke-17.
Para pengikut Descartes (Cartesius) menganggap semua fenomena fisik sebagai berbagai gerakan dari materi primer yang sama, sifat-sifatnya hanya ekstensi dan inersia. Ia percaya bahwa sebagai akibat dari berbagai gerakan dan tumbukan bagian-bagian materi primer, partikel-partikel materi (sel darah) dengan berbagai volume dan bentuk terbentuk, di antaranya partikel-partikel dari bentuk materi yang paling halus - eter - bergerak. Para pengikut Descartes melihat tugas fisika di dalamnya menciptakan model fenomena yang murni mekanis. Gravitasi universal, interaksi listrik dan magnet, reaksi kimia - semuanya dijelaskan oleh berbagai pusaran di eter, yang menghubungkan atau memisahkan partikel materi.
Namun, gambaran dunia ini mendapat penolakan sejak pertengahan abad ke-17. Ketidakpuasannya ditunjukkan dengan paling meyakinkan oleh Newton dalam Principia. Newton membuktikan bahwa penjelasan gravitasi universal yang diberikan oleh Cartesian bertentangan dengan fakta: pusaran dalam eter, yang menurut Descartes, memenuhi seluruh tata surya dan membawa planet-planet bersamanya, mengecualikan kemungkinan lewatnya komet secara bebas melalui tata surya. tata surya tanpa kehilangan pergerakannya.
Gambaran Newton tentang dunia didasarkan pada gagasan tentang atom-atom yang dipisahkan oleh kekosongan dan langsung berinteraksi melalui kekosongan dengan gaya tarik-menarik atau tolak-menolak (aksi jarak jauh). Kekuatan, menurut Newton, adalah sifat utama dan asli dari jenis partikel tertentu; Gaya seperti gravitasi merupakan karakteristik semua partikel materi. Berbeda dengan Cartesian, Newton menganggap gerak mekanis tidak dapat dilestarikan di alam. Newton melihat tugas utama fisika adalah menemukan gaya interaksi antar benda. Ia tidak mengesampingkan keberadaan eter, namun menganggapnya sebagai gas elastis tipis yang mengisi pori-pori benda dan berinteraksi dengan materi.
Pertarungan antara gagasan Newton dan Cartesian berlangsung selama hampir dua abad. Hukum alam yang sama ditafsirkan secara berbeda oleh para pendukung kedua arah ini. Pada abad ke-18 Pandangan Newton berjaya dalam fisika dan memiliki pengaruh besar pada perkembangan selanjutnya. Mereka berkontribusi penerapan metode matematika dalam fisika. Pada saat yang sama, mereka menguat selama 100 tahun gagasan tindakan jangka panjang. Kecenderungan Cartesian bangkit kembali pada paruh kedua abad ke-19, setelah terciptanya teori gelombang cahaya, ditemukannya medan elektromagnetik dan hukum kekekalan energi.
Periode kedua sejarah fisika dimulai pada dekade pertama abad ke-19. Pada abad ke-19, penemuan-penemuan paling penting dan generalisasi teoritis dibuat, yang memberikan karakter fisika ilmu holistik tunggal. Kesatuan berbagai proses fisik dinyatakan dalam hukum kekekalan energi. Peran yang menentukan dalam persiapan eksperimental undang-undang ini dimainkan oleh pembukaan arus listrik dan studi tentang beragam tindakannya, serta studi tentang transformasi timbal balik antara panas dan kerja mekanis. Pada tahun 1820 H.K.Ørsted (Denmark) menemukan aksi arus listrik pada jarum magnet. Pengalaman Oersted menjadi pendorong penelitian A. Ampera, D. Arago dll. Dasarnya adalah hukum interaksi dua arus listrik yang ditemukan oleh Ampere elektrodinamika. Dengan partisipasi aktif dari peneliti lain, Ampere segera mengetahuinya hubungan antara fenomena magnetik dan fenomena listrik, pada akhirnya mengurangi sifat magnet terhadap aksi arus. Jadi gagasan tentang cairan magnetik tidak ada lagi. Pada tahun 1831, Faraday menemukan induksi elektromagnetik, sehingga mewujudkan rencananya: “mengubah magnet menjadi listrik.”
Pada tahap perkembangan ini pengaruh timbal balik antara fisika dan teknologi telah meningkat secara signifikan. Perkembangan teknologi uap menimbulkan banyak permasalahan bagi fisika. Studi fisika tentang transformasi timbal balik energi mekanik dan panas, yang mencapai puncaknya penciptaan termodinamika, berfungsi sebagai dasar untuk meningkatkan mesin panas. Setelah ditemukannya arus listrik dan hukum-hukumnya, terjadilah perkembangan teknik elektro(penemuan telegraf, electroforming, dinamo), yang pada gilirannya berkontribusi pada kemajuan elektrodinamika.
Pada paruh pertama abad ke-19 gagasan tentang zat tak berbobot runtuh. Proses ini dilakukan secara perlahan dan dengan susah payah. Lubang pertama dalam pandangan dunia fisik yang dominan dibuat oleh teori gelombang cahaya(Ilmuwan Inggris T.Jung , Perancis ilmuwan O. Fresnel dan D. Arago ) 3 . Seluruh rangkaian fenomena interferensi, difraksi dan polarisasi cahaya, khususnya fenomena interferensi sinar terpolarisasi, tidak dapat ditafsirkan secara teoritis dari sudut pandang sel dan sekaligus mendapat penjelasan lengkap dalam teori gelombang, menurutnya. dimana cahaya merupakan gelombang transversal yang merambat dalam suatu medium (di udara). Dengan demikian, materi ringan sudah ditolak sejak dekade kedua abad ke-19.
Lebih tahan lama, dibandingkan dengan materi ringan dan cairan magnetik, ternyata ide kalori. Meskipun percobaan B.Rumford , yang membuktikan kemungkinan memperoleh panas dalam jumlah tak terbatas melalui kerja mekanis, jelas bertentangan dengan gagasan tentang zat termal khusus, yang terakhir ini bertahan hingga pertengahan abad ini; tampaknya hanya dengan bantuannya panas laten peleburan dan penguapan dapat dijelaskan. Penghargaan atas penciptaan teori kinetik, yang permulaannya dimulai pada zaman Lomonosov dan D. Bernoulli, adalah milik para ilmuwan Inggris J.Joule, W.Thomson (Kelvin) dan ilmuwan Jerman R.Klausius .
Jadi, sebagai hasil dari eksperimen banyak sisi dan panjang, dalam kondisi perjuangan yang sulit melawan ide-ide yang sudah ketinggalan zaman, saling berubah-ubahnya berbagai proses fisik dan dengan demikian kesatuan semua fenomena fisik yang diketahui pada saat itu terbukti.
Langsung bukti kekekalan energi untuk setiap transformasi fisik dan kimia diberikan dalam karya Yu.Mayer (Jerman), J.Joule Dan G.Helmholtz . Setelah hukum kekekalan energi mendapat pengakuan universal (pada tahun 50-an abad ke-19), hukum ini menjadi landasan ilmu pengetahuan alam modern. Hukum kekekalan energi dan prinsip perubahan entropi [R. Clausius, W. Thomson (Kelvin)] menjadi dasarnya termodinamika; mereka biasanya dirumuskan sebagai hukum pertama dan kedua termodinamika.
Bukti kesetaraan panas dan kerja membenarkan pandangan tersebut panas sebagai pergerakan atom dan molekul yang tidak teratur. Melalui karya Joule, Clausius, Maxwell, Boltzmann dan lain-lain, terciptalah teori kinetik gas. Sudah pada tahap pertama pengembangan teori ini, ketika molekul masih dianggap sebagai bola elastis padat, makna kinetik dari besaran termodinamika seperti suhu dan tekanan dapat diungkapkan. Teori kinetik gas memungkinkan untuk menghitung jarak tempuh rata-rata molekul, ukuran molekul, dan jumlahnya per satuan volume.
Gagasan tentang kesatuan semua proses fisik menyebabkan pada paruh kedua abad ke-19 terjadi restrukturisasi radikal seluruh fisika, hingga penyatuannya menjadi dua bagian besar- fisika materi Dan fisika lapangan. Yang pertama didasarkan pada teori kinetik, yang kedua adalah doktrin medan elektromagnetik.
Teori kinetik beroperasi dengan nilai rata-rata, untuk pertama kalinya memperkenalkan metode teori probabilitas ke dalam fisika. Ini berfungsi sebagai titik awal fisika statistik- salah satu teori fisika paling umum. Dasar-dasar fisika statistik sudah disistematisasikan pada ambang abad ke-20 oleh ilmuwan Amerika J.Gibbs .
Yang sama pentingnya adalah penemuan medan elektromagnetik dan hukum-hukumnya. Pencipta doktrin medan elektromagnetik adalah M.Faraday . Dia adalah orang pertama yang mengungkapkan gagasan bahwa efek listrik dan magnet tidak ditransfer secara langsung dari satu muatan ke muatan lainnya, namun merambat melalui media perantara. Pandangan Faraday di lapangan adalah dikembangkan secara matematis oleh Maxwell pada tahun 60-an abad ke-19, yang berhasil memberikan sistem persamaan medan elektromagnetik yang lengkap. Teori medan menjadi sama konsistennya dengan mekanika Newton.
Teori medan elektromagnetik mengarah ke gagasan tentang kecepatan propagasi aksi elektromagnetik yang terbatas, diungkapkan oleh Maxwell (diantisipasi lebih awal oleh Faraday). Ide ini memungkinkan Maxwell memprediksi keberadaannya gelombang elektromagnetik. Maxwell juga menyimpulkan hal itu sifat elektromagnetik cahaya. Teori elektromagnetik cahaya menggabungkan elektromagnetisme dan optik.
Namun, teori medan elektromagnetik baru diterima secara umum setelah fisikawan Jerman G.Hertz secara eksperimental menemukan gelombang elektromagnetik dan membuktikan bahwa gelombang tersebut mengikuti hukum pembiasan, pemantulan, dan interferensi yang sama seperti gelombang cahaya.
Pada paruh kedua abad ke-19, peran fisika dalam teknologi meningkat secara signifikan. Listrik telah diterapkan tidak hanya sebagai alat komunikasi (telegraf, telepon), tetapi juga sebagai metode transmisi dan distribusi energi serta sebagai sumber penerangan. Pada akhir abad ke-19, gelombang elektromagnetik digunakan untuk komunikasi nirkabel ( A.S. Popov, Marconi ), yang menandai dimulainya komunikasi radio. Termodinamika teknis berkontribusi pada pengembangan mesin pembakaran internal. Bangkit teknologi suhu rendah. Pada abad ke-19, semua gas dicairkan, kecuali helium, yang baru diperoleh dalam keadaan cair pada tahun 1908 (fisikawan Belanda G.Kammerling-Onnes ).
Fisika pada akhir abad ke-19 tampaknya hampir lengkap bagi orang-orang sezamannya. Konsepnya telah ditetapkan determinisme mekanistik Laplace, berdasarkan pada kemungkinan untuk secara jelas menentukan perilaku suatu sistem pada suatu titik waktu, jika kondisi awalnya diketahui. Tampaknya bagi banyak orang bahwa fenomena fisik dapat direduksi menjadi mekanika molekul dan eter, karena menjelaskan fenomena fisik pada saat itu berarti mereduksinya menjadi model mekanis, yang mudah diakses berdasarkan pengalaman sehari-hari. Teori mekanik tentang panas, eter elastis (atau pusaran) sebagai model fenomena elektromagnetik - seperti inilah gambarannya hingga akhir abad ke-19 gambaran fisik dunia. Eter tampak mirip dengan materi dalam beberapa sifat-sifatnya, tetapi, tidak seperti materi, ia tidak berbobot atau hampir tidak berbobot (beberapa perhitungan mengarah pada berat bola eter, yang volumenya sama dengan Bumi, pada 13 kg).
Namun, model mekanis menghadapi kontradiksi yang lebih besar jika model tersebut dikembangkan dan diterapkan secara lebih rinci. Model tabung pusaran halus yang dibuat untuk menjelaskan medan bolak-balik tidak cocok untuk menjelaskan medan listrik konstan. Sebaliknya, berbagai model medan konstan tidak menjelaskan kemungkinan perambatan gelombang elektromagnetik. Akhirnya, tidak ada satu pun model eter yang mampu menjelaskan dengan jelas hubungan medan dengan muatan diskrit. Berbagai model mekanis atom dan molekul (misalnya model pusaran atom yang dikemukakan oleh W. Thomson) juga ternyata kurang memuaskan.
Ketidakmungkinan mereduksi semua proses fisik menjadi proses mekanis memunculkan keinginan di kalangan sebagian fisikawan dan kimiawan pada umumnya menolak mengakui realitas atom dan molekul, menolak realitas medan elektromagnetik. E.Mach menyatakan tugas fisika sebagai “deskripsi murni” fenomena. Ilmuwan Jerman V.Ostwald menentang teori kinetik dan atomisme demi apa yang disebut energi -- termodinamika yang universal dan murni fenomenologis, sebagai satu-satunya teori fenomena fisik yang mungkin.
Periode ketiga (modern) dalam sejarah fisika , dijuluki non-klasik atau fisika relativistik kuantum, dimulai pada tahun-tahun terakhir abad ke-19. Ini periode ini ditandai dengan arah pemikiran penelitian jauh ke dalam materi, hingga struktur mikronya. Era baru dalam sejarah fisika dimulai dengan deteksi elektron dan penelitian tentang tindakan dan sifat-sifatnya (Ilmuwan Inggris J.Thomson , ilmuwan Belanda G.Lorenz ).
Peran paling penting dimainkan oleh studi tentang pelepasan listrik dalam gas. Ternyata elektron adalah partikel elementer dengan massa tertentu, yang mempunyai muatan listrik terkecil dan merupakan bagian dari atom suatu unsur kimia. Ini berarti itu atom bukanlah unsur dasar, tetapi merupakan sistem yang kompleks. Telah dibuktikan bahwa jumlah elektron dalam suatu atom dan distribusinya antar lapisan dan golongan menentukan sifat listrik, optik, magnet, dan kimia atom; Polarisabilitas suatu atom, momen magnetnya, spektrum optik dan sinar-X, serta valensinya bergantung pada struktur kulit elektron.
Dinamika elektron dan interaksinya dengan medan radiasi dikaitkan dengan penciptaan teori fisika modern yang paling umum - teori relativitas dan mekanika kuantum.
Studi tentang pergerakan elektron cepat dalam medan listrik dan magnet mengarah pada kesimpulan bahwa mekanika Newton klasik tidak dapat diterapkan pada keduanya. Atribut mendasar suatu partikel material seperti massa ternyata tidak konstan, tetapi bervariasi, bergantung pada keadaan gerak elektron. Dulu runtuhnya konsep gerak dan sifat partikel yang berakar pada fisika.
Jalan keluar dari kontradiksi telah ditemukan A.Einstein , yang menciptakan (pada tahun 1905) teori fisika baru tentang ruang dan waktu, teori relativitas. Kemudian diciptakan oleh Einstein (tahun 1916) teori relativitas umum, yang mengubah doktrin lama tentang gravitasi
Generalisasi fakta dan hukum fisik yang sama pentingnya dan efektif adalah mekanika kuantum, diciptakan pada akhir kuartal pertama abad ke-20 sebagai hasil studi tentang interaksi radiasi dengan partikel materi dan studi tentang keadaan elektron intra-atom. Ide awal mekanika kuantum adalah itu semua mikropartikel memiliki sifat gelombang partikel ganda.
Ide-ide baru yang radikal tentang mikropartikel ini telah terbukti sangat bermanfaat dan kuat. Teori kuantum mampu menjelaskan sifat-sifat atom dan proses yang terjadi di dalamnya, pembentukan dan sifat molekul, sifat-sifat benda padat, serta pola radiasi elektromagnetik.
Abad ke duapuluh. dirayakan dalam fisika perkembangan yang kuat metode penelitian eksperimental Dan teknologi pengukuran. Deteksi dan penghitungan elektron individu, partikel nuklir dan kosmik, penentuan susunan atom dan kerapatan elektron dalam kristal dan molekul individu, pengukuran interval waktu orde 10 -10 detik, pengamatan pergerakan atom radioaktif dalam penting - semua ini menjadi ciri lompatan dalam teknologi pengukuran dalam beberapa dekade terakhir.
Penelitian dan produksi ditujukan untuk mencapai kekuatan dan skala yang belum pernah terjadi sebelumnya studi tentang proses nuklir. 25 tahun terakhir fisika nuklir, yang berhubungan erat dengan sinar kosmik, dan kemudian dengan penciptaan akselerator yang kuat, telah mengarah pada revolusi teknis dan menciptakan metode penelitian baru yang sangat halus tidak hanya dalam fisika, tetapi juga dalam kimia, biologi, geologi. , dan dalam berbagai bidang teknologi dan pertanian.
Sejalan dengan itu, dengan pertumbuhan penelitian fisik dan pengaruhnya yang semakin besar terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi alam lainnya, terjadi peningkatan yang tajam jumlah jurnal dan buku fisika meningkat. Pada akhir abad ke-19, di Jerman, Inggris, Amerika Serikat dan Rusia, selain jurnal akademis, hanya satu jurnal fisika yang diterbitkan. Saat ini, lebih dari dua lusin majalah diterbitkan di Rusia, Amerika Serikat, Inggris, dan Jerman (di setiap negara).
Terlebih lagi jumlah lembaga penelitian dan ilmuwan meningkat. Jika pada abad ke-19 penelitian ilmiah dilakukan terutama oleh jurusan fisika di universitas-universitas, maka pada abad ke-20 di semua negara muncul dan mulai bertambah jumlah dan skalanya. lembaga penelitian fisika atau ke arah masing-masing. Beberapa lembaga, khususnya di bidang fisika nuklir, memiliki peralatan yang skala dan biayanya melebihi skala dan biaya pabrik.
Ilmu pengetahuan muncul pada zaman dahulu sebagai upaya untuk memahami fenomena sekitar, hubungan antara alam dan manusia. Pada awalnya tidak terbagi menjadi beberapa arah seperti sekarang, tetapi disatukan menjadi satu ilmu umum - filsafat. Astronomi menjadi disiplin ilmu tersendiri sebelum fisika dan, bersama dengan matematika dan mekanika, merupakan salah satu ilmu paling kuno. Belakangan, ilmu pengetahuan alam juga menjadi disiplin ilmu yang mandiri. Ilmuwan dan filsuf Yunani kuno Aristoteles menyebut salah satu karyanya fisika.
Salah satu tugas utama fisika adalah menjelaskan struktur dunia sekitar dan proses yang terjadi di dalamnya, memahami sifat fenomena yang diamati. Tugas penting lainnya adalah mengidentifikasi dan memahami hukum yang mengatur dunia di sekitar kita. Saat memahami dunia, manusia menggunakan hukum alam. Semua teknologi modern didasarkan pada penerapan hukum yang ditemukan oleh para ilmuwan.
Dengan penemuan pada tahun 1780-an. Mesin uap memulai revolusi industri. Mesin uap pertama ditemukan oleh ilmuwan Inggris Thomas Newcomen pada tahun 1712. Mesin uap yang cocok untuk digunakan dalam industri pertama kali diciptakan pada tahun 1766 oleh penemu Rusia Ivan Polzunov (1728-1766) Orang Skotlandia James Watt memperbaiki desainnya. Mesin uap dua langkah yang ia ciptakan pada tahun 1782 menggerakkan mesin dan mekanisme di pabrik.
Tenaga uap menggerakkan pompa, kereta api, kapal uap, alat tenun, dan banyak mesin lainnya. Dorongan kuat bagi perkembangan teknologi adalah penciptaan motor listrik pertama oleh fisikawan Inggris “jenius otodidak” Michael Faraday pada tahun 1821. Penciptaan pada tahun 1876 Mesin pembakaran internal empat langkah milik insinyur Jerman Nikolaus Otto membuka era manufaktur mobil, memungkinkan keberadaan dan meluasnya penggunaan mobil, lokomotif diesel, kapal laut, dan objek teknis lainnya.
Apa yang sebelumnya dianggap fiksi ilmiah kini menjadi kehidupan nyata, yang tidak dapat kita bayangkan lagi tanpa perlengkapan audio dan video, komputer pribadi, telepon seluler, dan Internet. Kemunculan mereka disebabkan oleh penemuan-penemuan yang dilakukan di berbagai bidang fisika.
Namun perkembangan teknologi juga memberikan kontribusi terhadap kemajuan ilmu pengetahuan. Penciptaan mikroskop elektron memungkinkan untuk melihat ke dalam suatu zat. Penciptaan alat ukur yang presisi memungkinkan analisis hasil eksperimen menjadi lebih akurat. Sebuah terobosan besar di bidang eksplorasi ruang angkasa justru dikaitkan dengan munculnya instrumen dan perangkat teknis baru yang modern.
Oleh karena itu, fisika sebagai ilmu mempunyai peranan yang sangat besar dalam perkembangan peradaban. Dia membalikkan gagasan paling mendasar manusia - gagasan tentang ruang, waktu, struktur Alam Semesta, yang memungkinkan umat manusia membuat lompatan kualitatif dalam perkembangannya. Kemajuan ilmu fisika telah memungkinkan terjadinya sejumlah penemuan mendasar dalam ilmu alam lainnya, khususnya biologi. Perkembangan fisika sebagian besar menjamin kemajuan pesat kedokteran.
Keberhasilan fisika juga dikaitkan dengan harapan para ilmuwan untuk menyediakan sumber energi alternatif yang tidak ada habisnya bagi umat manusia, yang penggunaannya akan membantu memecahkan banyak masalah lingkungan yang serius. Fisika modern dirancang untuk memberikan pemahaman tentang fondasi terdalam alam semesta, kemunculan dan perkembangan Alam Semesta kita, serta masa depan peradaban manusia.
Asal usul dan perkembangan fisika sebagai ilmu. Fisika adalah salah satu ilmu alam tertua. Fisikawan pertama adalah pemikir Yunani yang berusaha menjelaskan fenomena alam yang diamati. Pemikir kuno terbesar adalah Aristoteles (384-322 hal. SM), yang menciptakan kata "<{>ya?,” (“fusis”)
Apa arti alam dalam bahasa Yunani? Namun jangan mengira bahwa Fisika Aristoteles sama sekali mirip dengan buku teks fisika modern. TIDAK! Di dalamnya Anda tidak akan menemukan satu pun deskripsi eksperimen atau perangkat, tidak ada satu gambar atau gambar pun, tidak ada satu rumus pun. Berisi renungan filosofis tentang benda, tentang waktu, tentang gerak secara umum. Semua karya para pemikir ilmiah pada zaman kuno adalah sama. Beginilah cara penyair Romawi Lucretius (c. 99-55 hal. SM) menggambarkan pergerakan partikel debu dalam sinar matahari dalam puisi filosofis “On the Nature of Things”: Dari filsuf Yunani kuno Thales (624-547 hal. SM ) pengetahuan kita tentang listrik dan magnet berasal, Democritus (460-370 hal. SM) adalah pendiri doktrin struktur materi, dialah yang mengemukakan bahwa semua benda terdiri dari partikel terkecil - atom, Euclid (III abad SM . M) melakukan penelitian penting di bidang optik - dia adalah orang pertama yang merumuskan hukum dasar optik geometris (hukum rambat cahaya bujursangkar dan hukum pemantulan), dan menjelaskan aksi datar dan bola cermin.
Di antara ilmuwan dan penemu terkemuka pada periode ini, Archimedes (287-212 hal. SM) menempati posisi pertama. Dari karyanya “On the Equilibrium of Planes”, “On Floating Bodies”, “On Levers”, cabang-cabang fisika seperti mekanika dan hidrostatika mulai berkembang. Bakat teknik Archimedes yang cemerlang terlihat jelas pada perangkat mekanis yang dirancangnya.
Sejak pertengahan abad ke-16. Tahap kualitatif baru dalam perkembangan fisika telah dimulai - eksperimen dan eksperimen mulai digunakan dalam fisika. Salah satunya adalah pengalaman Galileo melempar bola meriam dan peluru dari Menara Miring Pisa. Eksperimen ini menjadi terkenal karena dianggap sebagai “hari lahir” fisika sebagai ilmu eksperimental.
Karya-karya ilmiah Isaac Newton menjadi pendorong yang kuat bagi terbentuknya fisika sebagai ilmu. Dalam karyanya “Prinsip Matematika Filsafat Alam” (1684), ia mengembangkan peralatan matematika untuk menjelaskan dan mendeskripsikan fenomena fisik. Apa yang disebut mekanika klasik (Newtonian) dibangun berdasarkan hukum yang dirumuskannya.
Kemajuan pesat dalam studi tentang alam, penemuan fenomena baru dan hukum alam memberikan kontribusi terhadap perkembangan masyarakat. Sejak akhir abad ke-18, perkembangan ilmu fisika menyebabkan pesatnya perkembangan teknologi. Pada saat ini, mesin uap muncul dan ditingkatkan. Karena penggunaannya yang luas dalam produksi dan transportasi, periode waktu ini disebut “usia pasangan”. Pada saat yang sama, proses termal dipelajari secara mendalam, dan bagian baru dalam fisika dibedakan - termodinamika. Kontribusi terbesar dalam studi fenomena termal adalah milik S. Carnot, R. Clausius, D. Joule, D. Mendeleev, D. Kelvin dan banyak lainnya.
Mari kita kembalikan pikiran kita ke seratus tahun yang lalu dan coba bayangkan seperti apa situasi ilmu pengetahuan pada saat itu. Sebuah revolusi besar kemudian terjadi dalam fisika, yang disebabkan oleh penemuan-penemuan menakjubkan di akhir abad lalu dan awal abad terakhir. Penemuan-penemuan cemerlang terjadi satu demi satu, mengingat materi tampak berbeda dari apa yang dibayangkan para ilmuwan akhir-akhir ini. Kemudian ditemukan sinar-X (1895), radioaktivitas (Wecquerel, 1896), elektron (Thomson, 1897), radium (the Curies, 1899), dan terciptalah teori peluruhan radioaktif atom (Rutherford dan Sodley, 1902). . Elektron muncul tidak hanya sebagai partikel terkecil dari listrik negatif, tetapi juga sebagai komponen umum semua atom, sebagai bahan penyusun semua bangunan atom. Sejak saat itu, gagasan tentang atom yang tidak berubah dan tidak dapat dibagi, gagasan tentang unsur-unsur kimia abadi yang tidak berubah satu sama lain, yang telah mendominasi pikiran para ilmuwan selama berabad-abad, tiba-tiba runtuh, sepenuhnya dan tidak dapat ditarik kembali.
Pada saat yang sama, penemuan di bidang fenomena cahaya dimulai. Pada tahun 1900, dua penemuan luar biasa di bidang optik terjadi. Planck menemukan sifat radiasi yang diskrit (atom) dan memperkenalkan konsep aksi; Lebedev mengukur (dan karenanya secara eksperimental menemukan) tekanan cahaya. Secara logis, cahaya pasti mempunyai massa.
Beberapa tahun kemudian (pada tahun 1905), Einstein menciptakan teori relativitas (prinsip khususnya) dan menurunkan hukum dasar fisika modern - hukum hubungan antara massa dan energi. Pada saat yang sama, ia mengemukakan konsep foton (atau “atom cahaya”).
Pergantian abad ke-19 dan ke-20 merupakan periode gangguan besar terhadap konsep-konsep fisika lama. Seluruh gambaran dunia yang lama, yang pada dasarnya bersifat mekanistik, sedang runtuh. Tidak hanya konsep atom dan unsur yang dilanggar, tetapi juga konsep massa dan energi, materi dan cahaya, ruang dan waktu, gerak dan aksi. Konsep massa konstan, yang tidak bergantung pada kecepatan gerak suatu benda, digantikan oleh konsep massa yang ukurannya bervariasi bergantung pada kecepatan gerak benda. Konsep gerakan dan tindakan yang berkelanjutan digantikan oleh gagasan tentang sifat kuantumnya yang terpisah. Jika fenomena energi sebelumnya dideskripsikan secara matematis dengan fungsi kontinu, kini perlu diperkenalkan kuantitas yang berubah secara diskontinu untuk mendeskripsikannya.
Ruang dan waktu muncul bukan sebagai bentuk eksistensi eksternal dalam kaitannya dengan materi, gerakan, dan satu sama lain, namun sebagai sesuatu yang bergantung pada keduanya dan satu sama lain. Materi dan cahaya, yang sebelumnya dipisahkan oleh partisi absolut, menemukan kesamaan sifat-sifatnya (keberadaan massa, meskipun berbeda secara kualitatif) dan strukturnya (karakter diskrit dan granular).
Namun masa itu tidak hanya ditandai dengan runtuhnya ide-ide yang sudah ketinggalan zaman: di atas reruntuhan prinsip-prinsip lama, yang telah mengalami kekalahan umum (dalam kata-kata L. Poincaré), bangunan-bangunan teoretis pertama mulai didirikan di sana-sini, tetapi mereka belum tercakup dalam rencana umum, belum disatukan ke dalam ansambel arsitektur umum ide-ide ilmiah.
“Kita telah menjauh dari atom,” yang berarti bahwa kita telah berhenti, dengan cara lama, menganggap atom sebagai batas pengetahuan, partikel materi terakhir, yang melampauinya tidak mungkin untuk dipindahkan, tidak ada tempat untuk bergerak. pergi. “Kita belum mencapai elektron,” artinya kita belum menciptakan gagasan baru tentang struktur atom dari elektron (termasuk gagasan tentang muatan positif dalam atom).
Penciptaan teori elektronik baru tentang struktur materi telah menjadi tugas utama fisikawan. Untuk mengatasi masalah ini, pertama-tama perlu dijawab empat pertanyaan berikut.
Pertanyaan pertama. Bagaimana muatan listrik positif didistribusikan atau terkonsentrasi di dalam atom? Beberapa fisikawan percaya bahwa ia didistribusikan secara merata ke seluruh atom, yang lain percaya bahwa ia terletak di pusat atom, seperti “bintang netral” dari miniatur yang mereka asumsikan sebagai atom.
Pertanyaan kedua. Bagaimana perilaku elektron di dalam atom? Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa elektron terikat erat di dalam atom, seolah-olah diselingi dengannya, dan membentuk sistem statis, sementara yang lain, sebaliknya, berasumsi bahwa elektron bergerak dengan kecepatan luar biasa di dalam atom dalam orbit tertentu.
Pertanyaan ketiga. Berapa banyak elektron yang dapat terdapat dalam atom suatu unsur kimia tertentu? Bahkan jawaban sementara pun tidak diberikan untuk pertanyaan ini.
Pertanyaan keempat. Bagaimana elektron didistribusikan di dalam atom: berlapis-lapis atau dalam bentuk gerombolan yang kacau? Tidak ada jawaban yang dapat diberikan terhadap pertanyaan ini, setidaknya selama jumlah elektron dalam sebuah atom masih belum diketahui.
Jawaban atas pertanyaan pertama diterima pada tahun 1911. Dengan membombardir atom dengan partikel alfa bermuatan positif, Rutherford menemukan bahwa partikel alfa dengan bebas menembus atom ke segala arah dan ke seluruh bagiannya kecuali pusatnya. Di dekat pusat, partikel-partikel tersebut jelas-jelas menyimpang dari jalur lurusnya, seolah-olah sedang mengalami gaya tolak menolak yang berasal dari pusat atom. Ketika partikel diarahkan langsung ke pusat atom, mereka memantul kembali, seolah-olah ada butiran keras dan sangat kuat di tengahnya. Hal ini menunjukkan bahwa muatan positif atom memang terkonsentrasi pada inti atom, begitu pula hampir seluruh massa atom. Rutherford menghitung, berdasarkan data eksperimen yang diperolehnya, bahwa ukuran inti atom seratus ribu kali lebih kecil dari atom itu sendiri. (Diameter atom sekitar 10 cm, diameter inti sekitar 10-13 cm.)
Tetapi jika demikian, maka elektron tidak dapat berada dalam keadaan diam di dalam atom: tidak ada yang dapat menempatkannya di satu tempat. Sebaliknya, mereka harus bergerak mengelilingi inti, sama seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi Matahari.
Ini adalah jawaban untuk pertanyaan kedua. Namun, tidak mungkin mendapatkan jawaban akhir dengan segera. Faktanya adalah, menurut konsep elektrodinamika klasik, benda bermuatan listrik yang bergerak dalam medan elektromagnetik harus terus menerus kehilangan energinya. Akibatnya, elektron harus perlahan-lahan mendekati inti dan akhirnya jatuh ke atasnya. Kenyataannya, hal seperti ini tidak terjadi; atom berperilaku seperti sistem yang sepenuhnya stabil.
Karena tidak mengetahui bagaimana memecahkan kesulitan yang mereka hadapi, fisikawan tidak dapat memberikan jawaban pasti atas pertanyaan kedua. Namun saat pencarian jawaban atas pertanyaan kedua terus berlanjut, jawaban atas pertanyaan ketiga tiba-tiba datang.
...Pada akhir abad ke-19, bagi banyak ilmuwan tampaknya jawaban atas pertanyaan tentang struktur materi akan diberikan oleh hukum periodik unsur kimia. D.I.Mendeleev sendiri berpikir demikian. Penemuan fisik yang dilakukan pada pergantian abad ke-19 dan ke-20, tampaknya, sama sekali tidak ada hubungannya dengan hukum ini dan terpisah darinya.
Akibatnya, muncullah dua jalur perkembangan ilmu pengetahuan yang independen, yang terisolasi satu sama lain: yang satu sudah tua, yang dimulai pada tahun 1869 (ketika hukum periodik ditemukan) dan berlanjut pada abad ke-20 (bisa dikatakan, merupakan ilmu kimia. garis), yang lainnya - baru, yang muncul pada tahun 1895, ketika “revolusi terbaru dalam ilmu pengetahuan alam” dimulai (garis fisik).
Keterputusan antara kedua jalur perkembangan ilmu pengetahuan ini semakin diperparah oleh fakta bahwa banyak ahli kimia membayangkan sistem periodik Mendeleev sebagai penafsiran kekekalan unsur-unsur kimia. Fisika baru, sebaliknya, berangkat sepenuhnya dari gagasan tentang transformasi dan keruntuhan unsur-unsur.
Lompatan besar ke depan ilmu pengetahuan alam menjadi mungkin, pertama-tama, karena fakta bahwa dua jalur perkembangan ilmu pengetahuan - "kimia" (berasal dari hukum periodik) dan "fisik" (berasal dari sinar-X, radioaktivitas, elektron dan kuantum) - menyatu, saling memperkaya satu sama lain.
Pada tahun 1912, fisikawan muda Moseley muncul di laboratorium Rutherford. Dia mengemukakan temanya sendiri, yang disetujui dengan hangat oleh Rutherford. Moseley ingin mengetahui hubungan antara tempat unsur-unsur (yang kita bicarakan) dalam tabel periodik Mendeleev dan karakteristik spektrum sinar-X dari unsur yang sama. Di sini idenya sendiri, konsep karya yang disusun, untuk menghubungkan hukum periodik dengan data eksperimen analisis sinar-X sangatlah brilian. Seperti yang sering terjadi dalam sains, rumusan masalah yang tepat langsung memberikan kunci pemecahannya.
Pada tahun 1913, Moseley menemukan solusi untuk masalah tersebut. Dari data spektrum sinar-X suatu unsur kimia tertentu yang diproses secara matematis, dengan menggunakan operasi sederhana, ia memperoleh bilangan bulat spesifik untuk setiap unsur. Setelah menomori ulang semua unsur menurut urutan letaknya dalam tabel periodik, Moseley melihat bahwa bilangan N yang ditemukan dari data eksperimen sama dengan nomor urut unsur dalam sistem Mendeleev. Ini adalah langkah yang menentukan untuk menjawab pertanyaan ketiga.
Memang. Apa arti fisis dari bilangan N? Hampir bersamaan, beberapa fisikawan menjawab sebagai berikut: “Angka N menunjukkan besarnya muatan positif inti atom (Z), dan juga jumlah elektron dalam kulit atom netral suatu unsur.” Jawaban ini diberikan oleh Niels Vore, Moseley dan fisikawan Belanda van den Broek.
Dengan demikian, serangan langsung dimulai terhadap salah satu benteng alam terpenting, yang belum ditaklukkan oleh pikiran manusia - struktur elektronik atom. Keberhasilan serangan ini dipastikan oleh munculnya kesatuan ide-ide ahli kimia dan fisikawan, dan interaksi khusus dari berbagai “lengan”.
Sementara Moseley menemukan hukum yang sekarang menyandang namanya, dukungan kuat untuk detasemen ilmiah yang menyerbu benteng tersebut datang dari para ilmuwan yang mempelajari fenomena radioaktif. Tiga penemuan penting telah dibuat di bidang ini.
Pertama, berbagai jenis peluruhan radioaktif ditemukan: peluruhan alfa, di mana partikel alfa - inti helium - dipancarkan dari inti: peluruhan beta (elektron dipancarkan dari inti) dan peluruhan gamma (inti memancarkan radiasi elektromagnetik keras). Kedua, ternyata ada tiga deret radioaktif yang berbeda: , thorium dan aktinium. Ketiga, ditemukan bahwa pada berat atom yang berbeda, beberapa anggota dari satu deret ternyata secara kimia tidak dapat dibedakan dan tidak dapat dipisahkan dari anggota deret lainnya.
Semua fenomena ini memerlukan penjelasan, dan hal itu diberikan pada tahun penting yang sama, yaitu 1913. Namun baca tentang ini di artikel kami berikutnya.
P.S. Apa lagi yang dibicarakan oleh para ilmuwan Inggris: bahwa untuk pemahaman yang lebih baik tentang banyak penemuan fisik, akan sangat bagus jika membaca karya para ilmuwan perintis dalam versi aslinya - dalam bahasa Inggris. Untuk itu, mungkin hal-hal seperti Bahasa Inggris untuk anak di Istra tidak boleh diabaikan, karena bahasa tersebut perlu dipelajari sejak dini, apalagi jika Anda berencana untuk membaca karya ilmiah yang serius di kemudian hari.
