Ученые физики первой половины 20 века. Великие научные открытия первой половины XX в

Подведем теперь итоги сложного и бурного, поистине революционного" развития физики в двадцатом столетии. Накануне нового столетия у физиков было чувство некоторой самоуспокоенности. Им казалось, что физика покоится на прочных основаниях, что основные факты физического мира уже открыты и предстоит только некоторое уточнение "за пределами шестого десятичного знака". У. Томсон (Кельвин) указывал, что на этом общем благополучном фоне есть только два легких облачка: опыт Майкельсона и проблема теплового излучения. Достаточно только справиться с этими в общем незначительными затруднениями - и физика достигнет полного благополучия, картина мира будет полностью ясна и понятна. А "понимание" физики в общем совпадало с "пониманием" в обычном житейском смысле этого слова. Еще в 1909 г. О. Лодж писал: "Под физическим "объяснением" понимают ясное определение факта или закона при помощи чего-либо такого, с чем нас познакомила повседневная жизнь" (курсив мой.- П. К.).

Он продолжает: "Все мы ближе всего знакомы, с самого юного возраста, с двумя, по-видимому, простыми вещами, с движением и силой. (Разрядка Лоджа.) Для каждой из этих вещей у нас есть непосредственное чувство... Движение и сила - это первые объекты нашего опыта и сознания; и посредством их все другие, менее знакомые вещи, с которыми нам приходится сталкиваться, могут быть понятно определены и охвачены. Всякий раз, когда вещь может быть таким способом ясно и определенно установлена, про нее говорят, что она объяснена или понятна (разрядка Лоджа), и считают, что мы обладаем "динамической теорией" ее... Динамическая теория признается в одно и то же время необходимой и достаточной" (разрядка моя.- П. К.).

Итак, понимание физики XIX столетия - это механическое понимание. Оно требует принципиальной наглядности физической теории, ее совпадения с чувственными образами, создаваемыми нашим сознанием в процессе повседневного опыта.

Первый итог равития физики XX столетия состоит в том, что она покончила с этим представлением о механическом миропонимании. В том же 1909 г., когда Лодж писал эти строки, В. И. Ленин в своей книге "Материализм и эмпириокритицизм" убедительно показал, что механический материализм является для физики пройденным этапом, что она вступила в новую, высшую фазу диалектико-материалистического понимания природы.

Ленин указывал, что новая физика лежит в родах диалектико-материалистического мировоззрения. Он первым увидел, что физика вступила в новую эпоху неисчерпаемого атома и электрона и переживает подлинную революцию, сопровождающуюся кризисом старого мировоззрения физиков!

История физики XX столетия - это история небывалой по своим масштабам научной революции.

Первый подготовительный этап этой революции приходится на начало века. В 1901-1917 гг. внешний ход развития физики, каким он рисуется по журнальной литературе того времени, еще сравнительно спокоен. Физика развивается темпами XIX столетия, физические работы классифицируются по разделам, установленным еще в этом столетии. Знаменитая работа Эйнштейна "К электродинамике движущихся сред" идет в реферативных журналах под рубрикой "Электромагнитная индукция". Но в этой привычной картине плавного хода физической науки и сказывалась революция.

В этот период создается специальная и общая теория относительности, опрокинувшая представления о пространстве, времени, тяготении, укоренившиеся со времен Ньютона. Вместе с тем эта теория завершала построение здания макроскопической классической физики. "Теорию относительности,- писал известный физик XX столетия М. Борн,- справедливо можно рассматривать как кульминационный пункт физики XIX столетия. Но она является также главной движущей силой современной физики, так как отвергает традиционные метафизические аксиомы, предположенные Ньютоном о природе пространства и времени, и утверждает право ученого строить свои идеи, включая философские концепции, согласно эмпирической ситуации. Таким образом, новая эра физической науки началась актом освобождения, подобным тому, который подорвал авторитет Платона и Аристотеля со времен Ренессанса".

Следующий революционный шаг этого периода - проникновение в мир атома. В 1911 г. Э. Резерфорд открыл ядерную структуру атома, в 1912 г. Лауэ, отец и сын Брегги доказали волновую природу рентгеновских лучей и открыли метод рентгенографического анализа структуры кристаллов. В 1913 г. Бор дал квантовую теорию атома водорода и нашел ключ к расшифровке таинственных спектральных закономерностей. Революционные идеи Бора о существовании квантованных уровней энергии в атоме были подтверждены в 1914 г. опытами Франка и Герца. В 1915 г. Зоммерфельд обобщил правила квантования Бора на эллиптические орбиты и с помощью идеи пространственного квантования истолковал эффект Зеемана. В 1917 г. Эйнштейн дал замечательный вывод формулы Планка, основанный на идее квантовых переходов, и окончательно остановился на квантовой теории света.

Создание теории относительности и квантовой модели атома - важнейшие итоги развития физики в начале XX столетия, определившие дальнейший ход ее истории.

К достижениям в области классической физики следует прибавить замечательные итоги экспериментальной физики.

Развитие физики низких температур отмечается открытием нового термодинамического закона Нернстом (1907) и открытием сверхпроводимости Камерлинг-Оннесом в 1911 г. Атомная и электронная физика также обогатились новыми достижениями, из которых прежде всего следует отметить классические опыты Милликена по определению заряда электрона (1909), изобретение счетчика Гейгера (1908), камеры Вильсона (1911), метода парабол Томсона (1913). Электронная лампа диод была изобретена Флемингом в 1904 г., триод - де Форестом в 1907 г. Катодный генератор незатухающих колебаний был изобретен Мейсснером в 1913 г. Наступала революция в физическом эксперименте, связанная с широким внедрением электроники.

Затем следует кратковременный период 1918-1925 гг. Это был период восстановления нормальной научной работы, нарушенной войной, восстановления международных научных связей, период становления советской физики. Внутренняя жизнь физики характеризуется дальнейшим прогрессом квантовой теории. Установление Бором принципа соответствия (1918) имело важное значение для всего последующего развития этой теории. Истолкование тонкой структуры спектральных линий и аномального эффекта Зеемана было дано в 1921 г. Ланде на основе формальной векторной модели. В этом же 1921 г. Штерн и Герлах провели свой замечательный опыт с молекулярными пучками по доказательству наличия магнитного момента у атомов. В эти же годы Бор разрабатывал теорию периодической системы и показал теоретически, что за группой редкоземельных элементов должен быть новый элемент. Этот элемент - гафний - был открыт в 1922 г. Хевеши и Костером.

В 1923 г. Комптон открыл эффект, носящий его имя, который получил наглядное теоретическое истолкование им самим и Дебаем с помощью идеи о фотоне как частице с определенной энергией и импульсом. Это открытие укрепило позиции квантовой теории света, но вместе с тем с еще большей остротой поставило вопрос о сочетании волновых и корпускулярных свойств света. В 1924 г. Де Бройль выдвинул идею о существовании волн материи. В том же 1924 г. Паули ввел новое квантовое "внутреннее" число, которое после введения в 1925 г. Юленбеком и Гаудсмитом гипотезы о вращающемся электроне получило значение "спинового" квантового числа. 1924 г. был также годом рождения новой квантовой статистики Бозе-Эйнштейна

Не менее важные события происходили в ядерной физике. В 1919 г. Резерфорд открывает первую ядерную реакцию. В том же году Астон, продолжая в Кембридже прерванные войной исследования, с помощью своего масс-спектрографа открывает изотопы стабильных элементов. Бомбардируя α-частицами легкие элементы, Резерфорд и Чедвик в 1921-1924 гг. получили реакции с ядрами всех элементов от бора до калия, за исключением углерода и кислорода. Все эти реакции были типа (α, р), т. е. ядра бомбардируемых атомов поглощали α-частицу и испускали протон. В ходе этих исследований Резерфорд пришел к выводу о существовании нейтрона и тяжелого водорода. Он полагал, что если бы удалось получить в массовом количестве частицы, обладающие энергией, сравнимой с энергией α-частиц или превосходящей ее, то дело расщепления ядер атома, "новая алхимия", как назвал ее Резерфорд, двинулось бы небывалыми темпами.

Крупные успехи выпали на долю радиоэлектроники. В 1918 г. Армстронг изобрел супергетеродин. Радиотехника начала осваивать коротковолновый диапазон. Триод стал ведущим прибором в электронной радиофизике. Теория этого прибора успешно разрабатывалась Баркгаузеном, Лэнгмюром, Иккльсоми другими в 1918-1920 гг.

С 1918 г. в России развивается электронная радиотехника. Большую роль при этом сыграла организованная в 1918 г. по указанию В. И. Ленина Нижегородская лаборатория. Здесь работали организаторы советской радиотехники - М. А. Бонч-Бруевич, Д. А. Рожанский, В. К. Лебединский, А. Ф. Шорин и другие. М. А. Бонч-Бруевич, применив водяное охлаждение анода, создал в 1920 г. мощные лампы. Мощность ламп повышалась из года в год и к 1923 г. составила 30 квт . В 1924 г. началось советское радиовещание.

Период 1918-1925 гг. был в полной мере периодом накопления сил перед решающим штурмом. Мировая физика пополнилась новым мощным отрядом советских физиков.

В полную силу работали такие физики, как Резерфорд, Бор, Эйнштейн, Планк, Зоммерфельд, Эренфест, Лауэ, Ланжевен, А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественский, на плечи которых лег переход к новой физике. В науку пришли молодые силы: Паули, Гейзенберг, Дирак, которые наряду с физиками более старшего возраста: Де Бройлем, Шредингером, Борном и в особенности Бором - совершили переворот в физическом мировоззрении.

Период 1926-1939 гг. был особенно важным в истории научной революции XX в. Уже в 1925 г. появилась первая работа Гейзенберга по новой квантовой механике и работа Дирака. В 1926 г. появились новые работы Гейзенберга и Дирака, первые статьи Шредингера, работы Борна и Иордана по разработке математического аппарата новой механики. Затем последовала работа по физическому осмысливанию квантовой механики. В результате были открыты статистическая интерпретация волновой функции Борном, принцип неопределенности Гейзенбергом и принцип дополнительности Бором.

Осенью 1927 г. на Сольвеевском конгрессе состоялась дискуссия тю основным проблемам квантовой механики. Оппонентами копенгагенской теории были Лорентц и Эйнштейн. Особенно острой была дискуссия между Бором и Эйнштейном. Эти дискуссии отражали тот факт, что в физику вторгалось новое мышление, в корне противоположное классическому миропониманию. И не удивительно, что такие представители классической физики, как Лорентц и Эйнштейн, не могли принять новых воззрений, в которых представители новой физики видели огромное достижение человеческой мысли. "Открытие принципа неопределенности,- говорил академик Л. Д. Ландау,- является, как мне кажется, одним из величайших триумфов человеческого ума. Этот принцип противоречит всему тому, во что мы привыкли верить на основании своих ощущений, к чему мы привыкли с раннего детства. Мы привыкли к большим масштабам - атома же никто из нас не видел своими глазами. Поэтому мы не можем ощутить своим внутренним чутьем, как происходит движение в атоме, и тем не менее изучить это движение научными методами оказывается возможным. Открытие принципа неопределенности показало, что человек в процессе познания природы может оторваться от своего воображения, он может открыть и осознать даже то, что ему не под силу представить. В этом - величайшая заслуга принципа неопределенности".

Вот как далеко ушла физика от лоджевского идеала понимания!

Приведем еще одно из высказываний Бора по поводу перемены в теоретических воззрениях физиков:

"Как известно,- пишет Бор,- поразительное развитие искусства физического экспериментирования не только устранило последние следы старого представления о том, что грубость наших чувств будто бы навсегда лишает нас возможности получить непосредственную информацию об индивидуальных атомах, но и достигло большего. Эти опыты показали, что сами атомы состоят из еще более мелких частиц, которые можно изолировать и чьи свойства можно исследовать в отдельности. В этом захватывающем поле исследований мы в то же время научились, однако, и тому, что известные до сих пор законы природы, составляющие великое здание классической физики, годятся, только если мы имеем дело с телами, состоящими из практически бесконечного числа атомов..."

"Насколько радикальна вызванная этим развитием физики перемена в наших взглядах на описание природы, видно яснее всего из того факта, что даже принцип причинности, до сих пор считавшийся непременной основой для всех толкований явлений природы, оказался слишком узким для того, чтобы охватить своеобразные закономерности, управляющие индивидуальными атомными процессами".

Бор указывает на ограниченность механического понимания причинности, такого, которое было дано еще Лапласом и которое, как правильно указывает Бор, считалось непременной основой объяснения природы, как его понимал, скажем, Лодж.

Атомные закономерности подчиняются другим причинным связям, существенно отличающимся от механической причинности. Представление о мире как гигантской машине, ход которой определен раз и навсегда, рухнуло и заменилось новым, неизмеримо более сложным пониманием мира, в котором статистическая закономерность играет основную роль.

На новом пути физика достигла огромных успехов. Полное описание спектральных закономерностей, прогресс в квантовой теории твердого тела, теории магнетизма, понимании химических связей и т. д. стали возможными только на основе квантовой механики. Замечательным достижением была теория электрона Дирака (1928), давшая теоретическое истолкование спина и постоянной тонкой структуры, содержащее в себе, как оказалось, предсказание существования античастиц. Дирак развил также теорию испускания, поглощения и рассеяния электромагнитного излучения. Отсюда началась квантовая электродинамика, первый этап которой связан с именами Ферми, Гейзенберга, Паули, Венцеля и других. Вместе с Ферми Дирак развил новую, квантовую статистику для частиц с полуцелым спином (1926). Новая теория экспериментально подтверждалась не только в известных уже явлениях (спектры атомов и молекул, дисперсия, электропроводность металлов, ферромагнетизм, α-распад и т. д.), но и в открытии новых фактов. К числу таких фактов относится открытие дифракции микрочастиц. Дифракция электронов была открыта в 1927-1928 гг. (Дэвиссон и Джермер в США, Д. П. Томпсон в Англии, П. С. Тартаковский в СССР), дифракция атомов гелия, атомов и молекул водорода - О. Штерном в 1929 г. и Джонсоном в 1931 г. На этой почве возникла электронная микроскопия (Кноль и Руска, 1931). Первые промышленные микроскопы появились в 1939 г.

Новый оптический эффект - комбинационное рассеяние света - был открыт Раманом в Индии и Мандельштамом и Ландсбергом в СССР в 1928 г. Другое явление - эффект Черепкова-Вавилова было открыто в лаборатории академика С. И. Вавилова в 1934 г. Период 1926-1939 гг. был периодом становления не только квантовой механики, но и ядерной физики. До 1932 г. процессы, происходящие в ядре, описывались на основе протонно-электронной модели Резерфорда - М. Кюри. Исходя из этой модели, Гамов, Кондон и Гэрни в 1928 г. дали теорию α-распада, основанную на применении "туннельного эффекта" квантовой механики. Теория α-распада удовлетворительно объяснила эмпирическое правило Гейгера-Нуттола (1912), связавшего длину пробега, а следовательно, и энергию α-частиц с периодом полураспада. Однако β-распад представлял непреодолимые трудности для протонно-электронной модели. Это прежде всего трудности с моделью ядра азота, которая должна быть нечетной по существующей теории, в то время как эксперимент показывает ее четность ("азотная катастрофа"). Другая трудность - сплошной спектр γ-частиц, не удовлетворяющий закону сохранения энергии. Для преодоления этой трудности Паули предложил гипотезу нейтрино, на основе которой Ферми в 1934 г. развил теорию β-распада.

1930 г. был годом создания ускорителей. В этом году Кокрофт и Уолтон, используя идею умножения напряжения, предложенную Грейнахером в 1920 г., построили каскадный генератор. С протонами, ускоренными на этом ускорителе, они получили в этом году замечательную реакцию по расщеплению ядра лития. В этом же году Лоуренс нашел принцип циклотрона, первая модель которого была построена Лоуренсом и Ливингстоном в 1931 г. В 1931 г. был создан и ускоритель Ван-дер-Граафа. В 1928 г. Видероэ построил линейный ускоритель. Таким образом, тридцатые годы были годами возникновения техники ускорителей.

Но пока еще принципиальные открытия делались со старой техникой. В 1930 г. Боте и Беккер открыли проникающее излучение бериллия, возникающее при бомбардировке его α-частицами. Исследование этого явления супругами Ирэн и Фредериком Жолио-Кюри показало, что это излучение способно выбивать из водородосодержащих веществ протоны высокой энергии. Правильную интерпретацию этих опытов дал Чедвик, показавший, что это проникающее излучение представляет собой нейтроны (1932).

В том же, 1932 г. Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра, ставшую прочной базой ядерной физики.

В 1932 г. была открыта и первая античастица - позитрон. Она была открыта Андерсоном в США с помощью метода, предложенного Д. В. Скобельцыным: космические частицы фотографировались в камере Вильсона, помещенной в магнитном поле. В том же году Блэкстт и Оккиалини, применив камеру, автоматически действующую с помощью счетчиков, работающих по методу совпадений, не только подтвердили открытие Андерсона, но и зарегистрировали образование электронно-позитронных пар и ливней космических частиц.

Очень важным для развития ядерной физики оказался 1934 г. В этом году супруги Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, а Ферми начал свои знаменитые опыты по бомбардировке тяжелых элементов, и прежде всего урана нейтронами. В этом же году И. Е. Тамм и Д. Д. Иваненко предложили обменную теорию ядерных сил. Расчеты И. Е. Тамма показали, что обмен электронами не обеспечивает необходимой величины сил. В следующем году Юкава ввел гипотезу мезонного поля, предположив, что ядерные силы обусловлены обменом частицами с массой, промежуточной между массой электрона и протона. В 1937 г. Андерсон и Неддермейер открыли в космических лучах "μ-мезоны. Следует отметить, что со времен открытия позитрона до открытия антипротона в 1955 г. источником открытий новых частиц были космические лучи.

В 1936 г. появилась фундаментальная работа Б о р а о захвате нуклона ядром. Вместе с тем шло интенсивное обсуждение противоречивых результатов опытов Ферми по бомбардировке тяжелых ядер нейтронами. Дискуссия вокруг открытия так называемых "заурановых элементов" завершилась открытием в 1938-1939 гг. Ганом и Штрассманом деления урана. Начиналась эпоха атомной энергии.

Итак, в 1930-1939 гг. в ядерной физике произошли крупнейшие события. Были открыты нейтрон, позитрон, мезон, утвердилась гипотеза нейтрино. Были созданы первые ускорители частиц, открыта искусственная радиоактивность, деление урана. Были сделаны первые шаги в построении теории ядерных сил, создана капельная модель ядра, на основе которой было объяснено деление урана. Наука подошла вплотную к практическому использованию ядерной энергии.

Расцвет квантовой и ядерной физики не означает, что классическая физика перестала интенсивно развиваться. На базе успехов радиотехники сложилась и развилась новая отрасль классической физики - теория нелинейных колебаний. Работы А. М. Ляпунова по устойчивости движения и А. Пуанкаре по качественной теории дифференциальных уравнений получили новое мощное развитие. Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси, А. А. Андронов и другие советские физики и математики создали теорию нелинейных колебаний, ставшую прочной теоретической базой радиотехники и автоматики. Развивались и такие старые отрасли физики, как акустика, магнетизм, оптика. Существенную роль в их развитии сыграли новые экспериментальные средства электроники и такие новые отрасли науки и техники, как звуковое кино. Новая физика начала свой выход в технику. Звуковое кино, телевидение, фотоэлементы, фотоумножители, генераторы высокочастотных колебаний возникли в этот период.

В этот период с особенной силой выявилось общественное значение физики. Физические теории: теория относительности и квантовая механика - стали предметом широких философских дискуссий. В Советском Союзе шла напряженная работа по философскому осмысливанию результатов новой физики с позиций диалектического материализма. В фашистской Германии реакционеры типа Ленарда и Штарка объявили новую физику "неарийской". Таким образом, новая физика сделалась предметом острой идеологической борьбы. Особую роль в истории мировой физики играла советская физика. В годы первых пятилеток в СССР шло интенсивное строительство физических институтов и университетов. Реорганизованная Академия наук превратилась в штаб советской науки. Советская физика стала наукой сплошного фронта и уверенно вышла на передовые позиции. Работы А. Ф. Иоффе, П. Л. Капицы, И. В. Курчатова, Д. С. Рождественского, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельштама, И. Е. Тамма, С. И. Вавилова и многих других получили мировое признание. Таким образом, период 1926-1934 гг. был периодом создания квантовой механики, периодом становления ядерной физики, интенсивного развития классической (макроскопической) физики. Вместе с тем это был период повышения общественного значения физики, усиления ее роли в техническом прогрессе и в идеологии.

Следующий период, 1940-1955 гг., характеризуется прежде всего событиями второй мировой войны, оказавшей огромное влияние на ход мировой истории и на научно-технический прогресс. Во время мировой войны решилась проблема использования энергии деления урана и плутония. Вся работа по ядерной физике велась в обстановке строгой секретности, и это наложило отпечаток на всю историю военной и послевоенной физики. Только в 1955 г. на первой Женевской международной конференции по мирному использованию атомной энергии были рассекречены некоторые проблемы ядерной физики и техники. Таким образом, период 1940-1955 гг.- это период развития науки в обстановке секретности, отсутствия исчерпывающей международной научной информации, в обстановке милитаризации науки.

Вторая особенность этого периода - переход к индустриальным методам в развитии ядерной физики и физики элементарных частиц. В этот период были созданы исследовательские реакторы и мощные ускорители. Первый реактор мощностью 200 вт , работающий на естественном уране с графитовым замедлителем, был пущен группой Ферми в Чикаго в 1942 г. В 1943 г. были построены реакторы в Чикаго и Ок-Ридже. Советский реактор мощностью 350-600 квт был пущен в 1949 г. Во Франции Жолио-Кюри создал реактор "ЗОЭ" в 1948 г. В том же году в Английском атомном центре в Хэруэлле был пущен реактор на 4000 квт с графитовым замедлителем и воздушным охлаждением. К 1955 г. в мире работало уже около 50 реакторов исследовательского типа. В 1954 г. в СССР была построена первая электростанция, работающая на ядерном горючем, которая стала своеобразной исследовательской лабораторией для разработки реакторов.

Наряду с реакторами в экспериментальную технику вводились машины для получения частиц высоких энергий: электронные синхротроны и бетатроны, синхроциклотроны и синхрофазотроны. В 1946 г. был пущен синхрофазотрон в Калифорнийском университете в Беркли, ускоряющий протоны до 350 Мэв. В 1949 г. вступил в строй советский синхроциклотрон (ныне синхроциклотрон Объединенного института ядерных исследований в Дубне), ускоряющий протоны до 680 Мэв. Это была крупнейшая машина такого типа. К 1955 г. в мире работало 20 синхроциклотронов и 10 электронных синхротронов. В 1952 г. вступил в строй Бринзавенский синхрофазотрон (космотрон),ускоряющий протоны до 3 Бэв (миллиардов электроновольт). В 1954 г. вступил в строй синхрофазотрон Калифорнийского университета, ускоряющий протоны до 6,2 Бэв. На этом синхрофазотроне в 1955 г. были получены антипротоны. Советский синхрофазотрон на 10 Бэв вступил в строй в 1957 г. Посетив Дубну в 1961 г., Н. Бор в следующих словах выразил свое впечатление от перехода старой, "ремесленной" физики к новой, "индустриальной":

"Это было действительно настоящим событием, что, я смог 50 лет назад наблюдать зарождение ядерной физики. Мне посчастливилось тогда присоединиться к группе вдохновляемых Резерфордом молодых ученых из многих стран. Я приехал в Манчестер спустя всего несколько месяцев после открытия атомного ядра.

Почти невозможно рассказать о той разнице, которая существует между физической наукой тех времен и наукой наших дней. Там, где раньше работали с очень примитивными приборами, теперь вследствие развития техники созданы такие сложные установки, какие есть в вашем большом институте. Удивительно видеть, как вместо очень простых теоретических средств в наши дни возникла замечательная математическая техника, позволившая накопить столь большие знания".

Оценивая гигантские ускорительные установки в Дубне, Бор сказал:

"Особенно глубокое впечатление произвели на меня замечательные гигантские установки. Их проектирование и строительство потребовали проникновения в самую суть вещей и, я бы даже сказал,- мужества".

В приведенном выше высказывании Бор упоминает о математической технике. Индустриализация проникла в такую, казалось бы, отвлеченную область, как математика. Электронные счетные машины, выполняющие логические операции, возникли из военных потребностей. Необходимо было разработать быстродействующие устройства, ведущие управление огнем зенитной артиллерии. Вследствие больших скоростей самолетов старые методы управления не годились. Американский математик Норберт Винер сформулировал в 1940 г. условия, которым должны удовлетворять такие машины:

1. Эти машины должны быть цифровыми, как в обычном арифмометре.
2. Эти устройства должны состоять не из механических частей, а электронных ламп. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточно быстрое действие.
3. В них должна использоваться двоичная, а не десятичная система счисления.
4. Последовательность действия должна планироваться самой машиной так, чтобы человек не вмешивался в процесс решения задачи, с момента введения исходных данных до съема окончательных результатов. Все логические операции, необходимые для этого, должна выполнять сама машина.
5. Машина должна содержать устройство для записывания данных. Это устройство должно быстро их записывать, надежно хранить до стирания, быстро считывать, быстро стирать их и немедленно подготавливать к записыванию нового материала.

Во время войны Пенсильванский университет в Филадельфии построил первую электронную вычислительную машину "Эниак" для вооруженных сил. Она была впервые публично продемонстрирована после войны в феврале 1946 г. Пенсильванский университет построил и вторую электронную вычислительную машину "ЭДВАК".

В 1948 г. вышла книга Винера, содержащая основы новой научной дисциплины,- кибернетики, выросшей из проблем, возникающих при устройстве "думающих" машин.

Работа над радиолокаторами ("радар") во время войны и электронными счетными машинами привела к полному перевороту в электронике. Уже к 1939 г. были построены генераторы колебаний сверхвысокой частоты: клистроны и магнетроны.

Применение сверхвысокой частоты потребовало разработки теории волноводов и новых типов антенн. На этой базе возникли радиоастрономия и радиоспектроскопия. Наконец, большое распространение получили полупроводниковые приборы.

На основе этих технических достижений появились успехи и в теоретической науке. Были открыты новые частицы π-мезоны, χ-мезоны, гипероны. Возникла новая отрасль физики - физика элементарных частиц. Открытие сдвига уровней в водородном спектре и дополнительного магнитного момента электрона стимулировали развитие квантовой электродинамики. Создание ускорителей вызвало к жизни физику высоких энергий, выдвинувшую проблемы структуры нуклонов и множественности рождения частиц. В конце периода возникла квантовая радиофизика. Поток новых открытий в науке и технике не оставлял сомнений в том, что мир вступил в полосу небывалой по своему размаху и социальным последствиям научно-технической революции. Важнейшее достижение этого периода - начало космической эры.

Дальнейшее развитие получила ядерная физика. Разработка проблемы управляемой термоядерной реакции привела к возникновению новых отраслей физики - физики плазмы и магнитной гидродинамики. Интенсивно развивается физика элементарных частиц.

Открытие несохранения четности было одним из фундаментальных открытий последнего периода. Но физиков не оставляет предчувствие, что они находятся еще только на пороге фундаментальных открытий. Существующие теории еще не в состоянии справиться с лавиной новых экспериментальных фактов.

Колоссально выросло общественное значение физики. Она превращается в могучую производительную силу. Ее достижения могут принести человечеству процветание, но они способны и уничтожить человечество. Человечество стоит перед дилеммой: идти по пути прогресса и процветания или погибнуть.

Люди науки лучше всех понимают грозную опасность, возникшую в связи с грандиозными открытиями физики. Отвечая на новогоднюю анкету журнала "Техника - молодежи", Э. Шредингер писал за несколько дней до своей смерти:

"Для меня существует сейчас только одна величайшая "проблема человечества": как сохранить мир и помешать новому применению адского оружия" ("Техника-молодежи", № 1, 1961). Н. Бор также отвечал в "Технике-молодежи" в августе 1961 г. на вопрос о проблеме № 1: "Наиболее важная проблема современности - это проблема исключения войны из взаимоотношений между людьми. С древних времен люди пытались войной решать свои судьбы. Мы пришли к такому положению, когда все главные проблемы могут и должны решаться мирно". И далее в своей статье "Единство человеческого знания" Бор писал: "Быстрый прогресс науки и техники в наши дни, представляющий одновременно и благо и угрозу общей безопасности, поставил перед человечеством новые проблемы. Всякое достижение в науке и технике увеличивает ответственность, но в настоящий момент, когда судьбы всех народов неразрывно связаны, сотрудничество и взаимопонимание необходимы более чем когда-либо в истории человечества".

Коммунистическая партия Советского Союза ведет неутомимую борьбу за мир, за исключение войны из жизни общества, за мирное сосуществование между народами. Эта политика отвечает чаяниям всего человечества.

Открытие электрона, явления радиоактивности, атомного ядра явилось результатом изучения строения вещества, достигнутым физикой в конце XIX века. Исследования электрических явлений в жидкостях и газах, оптических спектров атомов, рентгеновских лучей, фотоэффекта показали, что вещество имеет сложную структуру. Классическая физика оказалась несостоятельной в объяснении новых экспериментальных фактов. Уменьшение временных и пространствен­ных масштабов, в которых разыгрываются физические явления, привели к «новой физике», столь непохожей на привычную традици­онную классическую физику. Развитие физики в начале XX века привело к полному пересмотру классических представлений. В основе «новой физики» лежат две фундаментальные теории:

• теория относительности
• квантовая теория.

Теория относительности и квантовая теория являются фундаментом, на котором построено описание явлений микромира.

Создание А. Эйнштейном в 1905 году теории относительности привело к радикальному пересмотру представлений о свойствах пространства и времени, электромагнитного поля. Стало ясно, что невозможно создание механических моделей для всех физических явлений.
В основу теории относительности положены две физические концепции.

• Согласно принципу относительности равномерное и прямолинейное движение тел не влияет на происходящие в них процессы
• Существует предельная скорость распространения взаимодействия - скорость света в пустоте. Скорость света является фундаментальной константой современной теории. Существование предельной скорости распространения взаимодействия означает, что существует связь между пространственными и временными интервалами.

Математической основой специальной теории относительности являются преобразования Лоренца.

Инерциальная система отсчета − система отсчета, покоящаяся или движущаяся равномерно и прямолинейно. Система, отчета, движущаяся с постоянной скоростью относительно любой инерциальной системы отсчета также является инерциальной.

Принципы относительности Галилея

1. Если законы механики справедливы в одной системе отсчета, то они справедливы и в любой другой системе отсчета, движущейся равномерно и прямолинейно относительно первой.
2. Время одинаково во всех инерциальных системах отсчета.
3. Нет никакого способа обнаружить равномерное прямолинейное движение.

Постулаты специальной теории относительности

1. Законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
2. Скорость света в вакууме равна постоянной величине с независимо от скорости движения источника или приемника.

Преобразования Лоренца. Координаты материальной точки массы покоя m в инерциальной системе отсчета S определяются как (t ,) = (t ,x ,y ,z ), а скорость u = ||. Координаты той же точки в другой инерциальной системе отсчета S" (t" ,x" ,y" ,z" ), движущейся относительно S с постоянной скоростью , связаны с координатами в системе S преобразованием Лоренца (рис. 1).
В случае, если координатные оси систем z и z" сонаправлены с вектором и в начальный момент времени t = t" = 0 начала координат обеих систем совпадали, то преобразования Лоренца даются соотношениями

x" = x ; y = y "; z" = γ(z − βct ); ct" = γ(ct − βz ),

где β = v/c , v − скорость системы отсчета в единицах с (0 ≤ β ≤ 1), γ − лоренц-фактор.

Рис. 1. Штрихованная система S" движется относительно системы S со скоростью v вдоль оси z .

Компоненты скорости частицы в системе S" u" x , u" y , u" z связаны с компонентами скорости в системе S u x , u y , u z соотношениями

Обратные преобразования Лоренца получаются взаимной заменой координат r i ↔ r" i , u i ↔ u" i и заменой v → −v .

x = x" ; y = y" ; z = γ(z" − βct" ); ct = γ(ct" − βz" ).

При малых скоростях v преобразования Лоренца совпадают с нерелятивистскими преобразованиями Галилея

x" = x ; y" = y ; z" = z − vt" ; t = t" .

Относительность пространственных расстояний (сокращение Лоренца-Фитцджеральда): l" = l/ γ .
Относительность промежутков времени между событиями (релятивистское замедление времени): Δt" = γ Δt .
Относительность одновременности событий. Если в системе S для событий А и В t A = t B и
x A ≠ x B , то в системе S" t" A = t" B + γ v /c 2 (x B − x A).

Полная энергия E и импульс p частицы определяются соотношениями

E = mc 2 γ ,

(1)

где E , р и m − полная энергия, импульс и масса частицы, c = 3·10 10 см·сек -1 − скорость света в вакууме,
Полная энергия и импульс частицы зависят от системы отсчета. Масса частицы не изменяется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Она является лоренцевым инвариантом. Полная энергия E , импульс p и масса m частицы связаны соотношением

Из соотношений (1) и (2) следует, что если энергия E и импульс p измеряются в двух различных системах движущихся друг относительно друга со скоростью v , то энергия и импульс будут иметь в этих системах различные значения. Однако величина E 2 − p 2 c 2 , которая называется релятивистский инвариант , будет в этих системах одинаковой.

При нагревании твердого тела оно раскаляется и начинает излучать в непрерывной области спектра. Это излучение называется излучением абсолютно черного тела. Было сделано много попыток описать форму спектра абсолютно черного тела, основываясь на законах классической электромагнитной теории. Сравнение экспериментальных данных с расчетами Рэлея-Джинса (рис. 2.) показывает, что они согласуются только в длинноволновой области спектра. Различие в области коротких длин волн было названо ультрафиолетовой катастрофой .

Рис. 2. Распределение энергии спектра теплового излучения.
Точками показаны экспериментальные результаты.

В 1900 г. была опубликована работа М. Планка, посвященная проблеме теплового излучения тел. М. Планк моделировал вещество как совокупность гармонических осцилляторов различной частоты. Предположив, что излучение происходит не непрерывно, а порциями - квантами, он получил формулу для распределения энергии по спектру теплового излучения, которая хорошо согласовывалась с опытными данными

где h − постоянная Планка, k − постоянная Больцмана, T − температура, ν − частота излучения.

h = 6.58·10 -22 МэВ∙сек,
k = 8.62·10 -11 МэВ∙К –1 .

Часто используется величина ћ = h /2π .

Так, впервые в физике появилась новая фундаментальная константа − постоянная Планка h . Гипотеза Планка о квантовой природе теплового излучения противоречит основам классической физики и показывает границы ее применимости.
Через пять лет А. Эйнштейн, обобщив идею М. Планка, показал, что квантованность является общим свойством электромагнитного излучения. Согласно идеям А. Эйнштейна электромагнитное излучение состоит из квантов, названных позднее фотонами. Каждый фотон имеет определенную энергию E и импульс p :

E = h ν ,

где λ и ν − длина волны и частота фотона, − единичный вектор в направлении распространения волны.
Представления о квантованности электромагнитного излучения позволили объяснить закономерности фотоэффекта, исследованные экспериментально Г. Герцем и А. Столетовым. На основе квантовой теории А. Комптоном в 1922 году было объяснено явление упругого рассеяния электромагнитного излучения на свободных электронах, сопровождающееся увеличением длины волны электромагнитного излучения.

где λ и λ" − длины волн падающего и рассеянного фотонов, m − масса электрона, θ − угол рассеяния фотона, h/mc = 2.4·10 -10 см = 0.024 Å − комптоновская длина волны электрона.

Рис. 3. Эффект Комптона − упругое рассеяние фотона на электроне.

Открытие двойственной природы электромагнитного излучения − корпускулярно-волнового дуализма оказало значительное влияние на развитие квантовой физики, объяснение природы материи. В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой гипотезе не только фотоны, но и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами. Соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц те же, что были установлены ранее для фотонов

λ − длина волны, которую можно сопоставить с частицей. Волновой вектор ориентирован по направлению движения частицы. Прямыми опытами, подтверждающими идею корпускулярно-волнового дуализма, были опыты, выполненные в 1927 году К. Дэвиссоном и Л. Джермером по дифракции электронов на монокристалле никеля. Позднее наблюдалась дифракция и других микрочастиц. Метод дифракции частиц в настоящее время широко используется в изучении строения и свойств вещества.

В. Гейзенберг (1901–1976)

Экспериментальное подтверждение идеи корпускулярно-волнового дуализма привело к пересмотру привычных представлений о движении частиц и способа описания частиц. Для классических материальных точек характерно движение по определенным траекториям, так, что их координаты и импульсы в любой момент времени точно известны. Для квантовых частиц это утверждение неприемлемо, так как для квантовой частицы импульс частицы связан с ее длиной волны, а говорить о длине волны в данной точке пространства бессмысленно. Поэтому для квантовой частицы нельзя одновременно точно определить значения ее координат и импульса. Если частица занимает точно определенное положение в пространст­ве, то ее импульс полностью не определен и наоборот, частица с определенным импульсом имеет полностью неопределенную координату. Неопределенность в значении координаты частицы Δx и неопределенность в значении компоненты импульса частицы Δp x связаны соотношением неопределенности, установленным В. Гейзенбергом в 1927 году

Δx ·Δp x ≈ ћ .

Из соотношения неопределенности следует, что в области квантовых явлений неправомерна постановка некоторых вопросов, вполне естественных для классической физики. Так, например, не имеет смысла говорить о движении частицы по определенной траектории. Необходим принципиально новый подход к описанию физических систем. Не все физические величины, характеризующие систему, могут быть измерены одновременно. В частности, если неопределенность времени жизни некоторого квантового состояния равна Δt , то неопределенность величины энергии этого состояния ΔE не может быть меньше ћ /Δt , т. е.

ΔE ·Δt ≈ ћ .

Э. Шредингер (1887–1961)

К середине 20-х годов стало очевидно, что полуклассическая теория атома Н. Бора не может дать полного описания свойств атома. В 1925–1926 гг. в работах В. Гейзенберга и Э. Шредингера был разработан общий подход описания квантовых явлений − квантовая теория. Эволюция квантовой системы в нерелятивистском случае описывается волновой функцией, удовлетворяющей уравнению Шредингера

Введение……………………………………………………………………..3

Исследования микромира …………………………………………….…….4

Исследования макро- и мегамира ……………………………………….…5

Нобелевские премии по физике ……………………………………………7

Практическое задание ……………………………………………………...15

а) задание № 1: Таблица научных открытий …………………………......15

б) задание № 2: Основные научные итоги этапов развития науки …...…15

в) задание № 3: Вопрос – ответ к этапам развития ………………………16

г) задание № 4: Теория относительности А.Эйнштейна ………………...16

Заключение ………………………………………………………….…..…..21

Список используемой литературы ………………………………...……....22

Введение

В современной науке в основе представлений о строении мате­риального мира лежит системный подход, согласно которому лю­бой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образова­ние, включающее в себя составные части, организованные в цело­стность. Для обозначения целостности объектов в науке было вы­работано понятие системы.

Естественные науки, начав изучение материального мира с наиболее простых непосредственно воспринимаемых человеком ма­териальных объектов, переходят далее к изучению сложнейших объектов глубинных структур материи, выходящих за пределы че­ловеческого восприятия и несоизмеримых с объектами повседнев­ного опыта.

Применяя системный подход, естествознание не просто выде­ляет типы материальных систем, а раскрывает их связь и соот­ношение.

В науке выделяются три уровня строения материи.

Макромир - мир макрообъектов, размерность которых со­относима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километ­рах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

Микромир - мир предельно малых, непосредственно не на­блюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность ко­торых исчисляется от 10 -8 до 10 -16 см, а время жизни - от бес­конечности до 10 -24 сек.

Мегамир - мир огромных космических масштабов и скоро­стей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и мил­лиардами лет.

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические зако­номерности, микро-, макро- и мегамиры теснейшим образом взаи­мосвязаны.

Исследования микромира

Вконце XIX- началеXXвв. физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого кон­цептуальные построения классической физики оказались не­пригодными.

В результате научных открытий были опровергнуты пред­ставления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи.

История исследования строения атома началась в 1895 г. благодаря открытию Дж. Дж. Томсоном электрона - отрица­тельно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположе­ние о наличии помимо электрона и положительно заряженной частицы. Опыты английского физика Э. Резерфорда с альфа-частицами привели его к выводу о том, что в атомах существу­ют ядра - положительно заряженные микрочастицы

Кроме того, было обнаружено, что атомы одних элементов могут превращаться в атомы других в результате радиоактивно­сти, впервые открытой французским физиком А. А. Беккерелем.

Вопросы радиоактивности различных элементов изучались французскими физиками Пьером и Марией Кюри. Ими были открыты новые элементы - полоний и радий

Открытие сложной структуры атома стало крупнейшим со­бытием в физике, поскольку оказались опровергнутыми представления классической физики об атомах как твердых и неделимых структурных единицах вещества.

При переходе к исследованию микромира оказались разрушенными и представления классической физики о веществе и поле как двух качественно своеобразных видах материи. Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадок­сальной, с точки зрения классической науки, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпуску­лярные свойства.

Исследования макро- и мегамира

В истории изучения природы можно выделить два этапа: донаучный и научный.

Донаучный, или натурфилософский, охватывает период от античности до становления экспериментального естествозна­ния в XVI-XVII вв. В этот период учения о природе носили чисто натурфилософский характер: наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских принципов.

Наиболее значимой для последующего развития естествен­ных наук была концепция дискретного строения материи - атомизм, согласно которому все тела состоят" из атомов - мельчайших в мире частиц.

Сущность протекания природных процессов объяснялась на основе механического взаимодействия атомов, их притяже­ния и отталкивания. Механическая программа описания при­роды, впервые выдвинутая в античном атомизме, наиболее полно реализовалась в классической механике, со становления которой начинается научный этап изучения природы.

Поскольку современные научные представления о струк­турных уровнях организации материи были выработаны в ходе критического переосмысления представлений классической науки, применимых только к объектам макроуровня, то начи­нать исследование нужно с концепций классической физики.

И Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небес­ных тел, и движение земных объектов одними и теми же зако­нами. Природа рассматривалась как сложная механическая система.

В рамках механической картины мира, разработанной И. Ньютоном и его последователями, сложилась дискретная (кор­пускулярная) модель реальности. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц - атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.

Философское обоснование механическому пониманию природы дал Р. Декарт с его концепцией абсолютной дуальности (независимости) мышления и материи, из которой следовало, что мир можно описать совершенно объективно, без учета чело­века-наблюдателя.

Итогом ньютоновской картины мира явился образ Все­ленной как гигантского и полностью детерминированного механизма, где события и процессы являют собой цепь взаимозависимых причин и следствий.

Механистический подход к описанию природы оказался не­обычайно плодотворным. Вслед за ньютоновской механикой были созданы гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других, в русле которых физика достигла огромных успехов. Однако были две области - оптических и электромагнитных явлений, которые не могли быть полностью объяснены в рам­ках механистической картины мира.

Разрабатывая оптику, Л. Ньютон, следуя логике своего учения, считал свет потоком материальных частиц - кор­пускул.

Эксперименты английского естествоиспытателя М. Фарядея итеоретические работы английского физика Дж.К. Максвелла окончательно разрушили представления ньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира.

Явление электромагнетизма открыл датский естествоис­пытатель Х.К. Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов. Продолжая исследования в этом направлении, М.Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток, он ввел понятие "силовые ли­нии"

К концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля.

Материя во Вселенной представлена сконденсировавшими­ся космическими телами и диффузной материей. Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также более плотных образований - гигантских облаков пыли и газа - газово-пылевых туманностей. Значительную долю ма­терии во Вселенной, наряду с диффузными образованиями, за­нимает материя в виде излучения. Следовательно, космическое межзвездное пространство никоим образом не пусто.

На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звездном состоя­нии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многих, если не у большинства других галактик, "звездная субстанция" составляет более чем 99,9% их массы.

Огромное значение имеет исследование взаимосвязи между звездами и межзвездной средой, включающие проблему непре­рывного образования звезд из конденсирующейся диффузной материи.

Нобелевские премии по физике

Жорес АЛФЁРОВ, 2000 г.Исследованиями Жореса Алфёрова фактически сформировано новое направление – физика гетероструктур, электроника и оптоэлектроника.

Луис У. АЛЬВАРЕС, 1968 г.За открытие большого числа резонансов, что стало возможно благодаря разработанной им технике с использованием водородной пузырьковой камеры и оригинальному анализу данных.

Ханнес АЛЬФВЕН, 1970 г.За фундаментальные работы и открытия в магнитной гидродинамике и плодотворные приложения их в различных областях физики плазмы. Он разделил эту премию с Луи Неелем, награжденным за вклад в теорию магнетизма.

Карл Д. АНДЕРСОН, 1936 г.За открытие позитрона. Он разделил ее с Виктором Ф. Гессом. Им удалось найти один из строительных кирпичей Вселенной – положительный электрон. Андерсону принадлежит открытие частицы, ныне известной как мюон.

Филип У. АНДЕРСОН, 1977 г.За фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем.

Джон БАРДИН, 1956 г., 1972 г.Премия 1956 г. за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта, в 1972 г. премия за создание теории сверхпроводимости, обычно называемой БКШ-теорией.

Чарлз Г. БАРКЛА, 1917 г.За открытие характеристического рентгеновского излучения элементов.

Николай БАСОВ, 1964 г.За фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе. Б. разделил премию с Александром ПрохоровымиЧарлзом Х. Таунсом.

Анри БЕККЕРЕЛЬ, 1903 г.Беккерель удостоен премии совместно с Мари КюрииПьером Кюри. Сам Б. был особо упомянут в знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности.

Ханс А. БЕТЕ, 1967 г.За открытия, касающиеся источников энергии звезд.

Герд БИННИНГ, 1986 г.Герд Биннинг и Рорерразделили половину премии за изобретение сканирующего туннелирующего микроскопа. Другую половину премии получилЭрнст Русказа работу над электронным микроскопом.

Николас БЛОМБЕРГЕН, 1981 г.За вклад в развитие лазерной спектроскопии Бломберген и Шавловразделили между собой половину премии. Другой половиной был награжденКай Сигбанза электронную спектроскопию с помощью рентгеновских лучей.

Феликс БЛОХ, 1952 г.За развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия.

П.М.С. БЛЭККЕТ, 1948 г.За усовершенствование метода камеры Вильсона и сделанные в связи с этим открытия в области ядерной физики и космической радиации.

Нильс БОР, 1922 г.Нильс Бор за заслуги в исследовании строения атомов и испускаемого ими излучения награжден премией.

Оге БОР, 1975 г.За открытие взаимосвязи между коллективным движением и движением отдельной частицы в атомном ядре и развитие теории строения атомного ядра, базирующейся на этой взаимосвязи.

Макс БОРН, 1954 г.За фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за его статистическую интерпретацию волновой функции.

Вальтер БОТЕ, 1954 г.За метод совпадений для обнаружения космических лучей и сделанные в связи с этим открытия Боте разделил премию с Максом Борном, который был награжден за вклад в квантовую механику.

Уолтер БРАТТТЕЙН, 1956 г.За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта.

Фердинанд БРАУН, 1909 г.Браун и Маркони получили премию в знак признания их вклада в создание беспроволочной телеграфии.

Перси Уильямс БРИДЖМЕН, 1946 г.За изобретение прибора, позволяющего создавать сверхвысокие давления.

Луи де БРОЙЛЬ, 1929 г.За открытие волновой природы электронов.

Уильям Генри БРЭГГ, 1915 г.За заслуги в исследовании структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей был удостоен премии.

Уильям Лоренс БРЭГГ, 1915 г.За заслуги в исследовании структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей.

Стивен ВАЙНБЕРГ, 1979 г.За вклад в объединенную теорию слабых и электромагнитных взаимодействий между элементарными частицами.

Джон X. ВАН ФЛЕК, 1977 г.За фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем.

Ян Дидерик ВАН-ДЕР-ВААЛЬС,1910 г.За работу над уравнением состояния газов.

Эуген П. ВИГНЕР, 1963 г.За вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц.

Кеннет Г. ВИЛЬСОН, 1982 г.За теорию критических явлений в связи с фазовыми переходами.

Роберт В. ВИЛЬСОН, 1978 г.половину премии за открытие микроволнового реликтового излучения. Другую половину премии получил Петр Капица.

Ч.Т.Р. ВИЛЬСОН, 1927 г.За метод визуального обнаружения траекторий электрически заряженных частиц с помощью конденсации пара.

Вильгельм ВИН,1911 г.За открытия в области законов, управляющих тепловым излучением.

Деннис ГАБОР, 1971 г.За изобретение и разработку голографического метода.

Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ, 1932 г.За создание квантовой механики.

Марри ГЕЛЛ-МАНН, 1969 г.За открытия, связанные с классификацией элементарных частиц и их взаимодействий.

Мария ГЁППЕРТ-МАЙЕР, 1963 г.За открытие оболочечной структуры ядра, что убедительно доказало всю важность оболочечной модели для систематизации накопленного материала и предсказания новых явлений, связанных с основным состоянием и низко лежащими возбужденными состояниями ядер.

Густав ГЕРЦ, 1925 г.За открытие законов соударения электрона с атомом.

Виктор Ф. ГЕСС, 1936 г.За открытие космических лучей Гесс удостоен премии.

Шарль ГИЛЬОМ, 1920 г.В знак признания его заслуг перед точными измерениями в физике – открытия аномалий в никелевых стальных сплавах Шарль Гильом был удостоен премии. Изобрел сплав элинвар.

Доналд А. ГЛАЗЕР, 1960 г.За изобретение пузырьковой камеры.

Шелдон Л. ГЛЭШОУ, 1979 г.Новаторские теоретические идеи, за которые Глэшоу был удостоен премии, привели к объединению электромагнетизма и слабого взаимодействия.

Нильс ДАЛЕН, 1912 г.За изобретение автоматических регуляторов, использующихся в сочетании с газовыми аккумуляторами для источников света на маяках.

Айвар ДЖАЙЕВЕР, 1973 г.За экспериментальные открытия явлений туннелирования в полупроводниках и сверхпроводниках.

Брайан Д. ДЖОЗЕФСОН, 1973 г.За теоретические предсказания свойств тока, проходящего через туннельный барьер, в частности явлений, общеизвестных ныне под названием эффектов Джозефсона.

Поль А. Морис ДИРАК, 1933 г.За открытие новых продуктивных форм атомной теории.

Клинтон Дж. ДЭВИССОН, 1937 г.За экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах.

Пьер Жиль де ЖЕН, 1991 г.За обнаружение того, что методы, развитые для изучения явлений упорядоченности в простых системах, могут быть обобщены на жидкие кристаллы и полимеры.

Питер ЗЕЕМАН, 1902 г.Магнитное расщепление спектральных линий, известное как эффект Зеемана, – это важный инструмент исследования природы атома, он полезен и при определении магнитных полей звезд.

Йоханнес Ханс Д. ЙЕНСЕН, 1963 г.Йоханнес Ханс Даниель Йенсен и Мария Гёпперт-Майербыли удостоены премии за открытие оболочечной структуры ядра.

Хейке КАМЕРЛИНГ-ОННЕС, 1913 г. За исследования свойств вещества при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия.

Петр КАПИЦА, 1978 г.За фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур получил премию.

Альфред КАСТЛЕР, 1966 г.За открытие и разработку оптических методов исследования резонансов Герца в атомах.

Клаус фон КЛИТЦИНГ, 1985 г.За открытие квантового эффекта Холла.

Джон КОКРОФТ, 1951 г.За работы по трансмутации атомных ядер с помощью искусственно ускоренных атомных частиц.

Артур КОМПТОН, 1927 г.За открытие эффекта, названного его именем. Разделив рассеянные рентгеновские лучи по компонентам с соответствующими длинами волн продемонстрировал, что рентгеновские лучи ведут себя аналогично свету.

Джеймс У. КРОНИН, 1980 г.За открытие нарушений фундаментальных принципов симметрии при распаде нейтральных K -мезонов.

Леон КУПЕР, 1972 г.За создание теории сверхпроводимости, обычно называемой БКШ-теорией.

Поликарп КУШ, 1955 г.За точное определение магнитного момента электрона.

Пьер КЮРИ, 1903 г. в знак признания их совместных исследований явлений радиации.

Лев ЛАНДАУ, 1962 г.За основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия.

Макс фон ЛАУЭ, 1914 г.За открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах, которое Эйнштейн назвал «одним из наиболее красивых в физике».

Филипп фон ЛЕНАРД, 1905 г.За работы по катодным лучам.

Цзундао ЛИ, 1957 г.За проницательное исследование так называемых законов сохранения.

Габриель ЛИПМАН, 1908 г.Габриель Липман продемонстрировал метод получения невыцветающих цветных фотографий. За создание метода фотографического воспроизведения цветов на основе явления интерференции.

Хендрик ЛОРЕНЦ, 1902 г.Хендрик Лоренц первым выдвинул гипотезу о том, что вещество состоит из микроскопических частиц, называемых электронами, которые являются носителями вполне определенных зарядов.

Эрнест O. ЛОУРЕНС, 1939 г.За изобретение и создание циклотрона, за достигнутые с его помощью результаты, особенно получение искусственных радиоактивных элементов.

Уиллис Ю. ЛЭМБ, 1955 г.За открытия, связанные с тонкой структурой спектра водорода.

Альберт А. МАЙКЕЛЬСОН, 1907 г.Он измерил скорость света с точностью, невиданной ранее, пользуясь приборами, обошедшимися немногим дороже десяти долларов.

Гульельмо МАРКОНИ, 1909 г.Гулельмо Маркони передал первый беспроволочный сигнал через Атлантику с запада на восток, открыл первую трансатлантическую службу беспроволочной связи.

Симон ван дер МЕР, 1984 г.Симон ван дер Мер за решающий вклад в большой проект, осуществление которого привело к открытию полевых частиц W и Z , переносчиков слабого взаимодействия, удостоен премии.

Рудольф Л. МЁССБАУЭР, 1961 г.Явление упругого ядерного резонансного поглощения гамма-излучения ныне носит название эффекта Мёссбауэра и позволяет получить информацию о магнитных и электрических свойствах ядер и окружающих их электронов.

Роберт МИЛЛИКЕН, 1923 г.За эксперименты по определению элементарного электрического заряда и фотоэлектрическому эффекту он был удостоен премии.

Невилл МОТТ, 1977 г.За фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем.

Бенжамин Р. МОТТЕЛЬСОН, 1975 г.За открытие связи между коллективным движением и движением одной частицы в атомных ядрах и создание на основе этой связи теории строения атомного ядра был удостоен премии.

Луи НЕЕЛЬ, 1970 г.Работа Луи Нееля по палеомагнетизму помогла объяснить «магнитную память» скальных пород в процессе изменения магнитного поля Земли и решающим образом способствовала подтверждению теории дрейфа континентов и теории тектонических плит.

Вольфганг ПАУЛИ, 1945 г.За открытие принципа запрета Паули удостоен премии.

Сесил Ф. ПАУЭЛЛ, 1950 г.За разработку фотографического метода исследования ядерных процессов и открытие мезонов, осуществленное с помощью этого метода.

Арно А. ПЕНЗИАС, 1978 г.За открытие космического микроволнового фонового излучения.

Жан ПЕРРЕН, 1926 г.За работу по дискретной природе материи и в особенности за открытие седиментационного равновесия.

Эдуард М. ПЁРСЕЛЛ, 1952 г.За создание новых точных методов ядерных магнитных измерений.

Макс ПЛАНК, 1918 г.За открытие квантов энергии Макс Планк удостоен премии, его вклад в современную физику не исчерпывается открытием кванта и постоянной.

Александр ПРОХОРОВ, 1964 г.За фундаментальные работы в области квантовой электроники.

Изидор Айзек РАБИ, 1944 г.За резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер.

Мартин РАЙЛ, 1974 г.За новаторские исследования в радиоастрофизике.

Венката РАМАН, 1930 г.За работы по рассеянию света и за открытие эффекта.

Джеймс РЕЙНУОТЕР, 1975 г.За открытие связи между коллективным движением и движением частиц в атомных ядрах.

Вильгельм РЕНТГЕН, 1901 г.в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей.

Бертон РИХТЕР, 1976 г.За новаторские работы по открытию тяжелой элементарной частицы нового типа.

Оуэн У. РИЧАРДСОН, 1928 г.За работы по термионным исследованиям, и особенно за открытие закона, носящего его имя.

Гейнрих РОРЕР, 1986 г.За создание сканирующего туннелирующего микроскопа Гейнрих Рорер и Герд Биннигбыли удостоены половины премии.

Карло РУББИА, 1984 г.за решающий вклад в большой проект, который привел к открытию квантов поля W - и Z -частиц, переносчиков слабого взаимодействия.

Эрнст РУСКА, 1986 г.За фундаментальные работы по электронной оптике и создание первого электронного микроскопа Эрнст Руска был награжден премией.

Абдус САЛАМ, 1979 г.Новые теоретические идеи, за которые Салам, Шелдон Л. ГлэшоуиСтивен Вайнбергбыли удостоены Нобелевской премии, привели к построению теории, объединившей электромагнетизм и слабое взаимодействие.

Эмилио СЕГРЕ, 1959 г.За открытие антипротона.

Кай СИГБАН, 1981 г.За вклад в развитие электронной спектроскопии высокого разрешения.

Манне СИГБАН, 1924 г.За открытия и исследования в области рентгеновской спектроскопии.

Мари СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ, 1903 г., 1911 г.в знак признания совместных исследований явлений радиации, открытых профессором Анри Беккерелем. Вторую премию она получила за открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента.

Джон У. CTPETT, лорд Рэлей, 1904 г.За исследования плотностей наиболее распространенных газов и за открытие аргона в ходе этих исследований.

Игорь ТАММ, 1958 г.За открытие и истолкование эффекта Черенкова.

Чарлз Х. ТАУНС, 1964 г.Фундаментальная работа Таунса в области квантовой электроники привела к созданию осцилляторов и усилителей.

Сэмюэл Ч. Ч. ТИНГ, 1976 г.За изыскательскую работу по открытию тяжелой элементарной частицы нового типа.

Синъитиро ТОМОНАГА, 1965 г.За изобретение математической процедуры перенормировки для исключения бесконечных масс и зарядов.

Дж. Дж. ТОМСОН, 1906 г.в знак признания заслуг в области теоретических и экспериментальных исследований проводимости электричества в газах.

Дж. П. ТОМСОН, 1937 г.Джордж Паджет Томсон и Клинтон Дж Дэвиссонразделили премию за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах.

Эрнест УОЛТОН, 1951 г.За исследовательскую работу по превращению атомных ядер с помощью искусственно ускоряемых атомных частиц.

Уильям ФАУЛЕР, 1983 г.За теоретическое и экспериментальное исследование ядерных реакций, имеющих важное значение для образования химических элементов.

Ричард Ф. ФЕЙНМАН, 1965 г.За фундаментальные работы по квантовой электродинамике, имевшие глубокие последствия для физики элементарных частиц.

Энрико ФЕРМИ, 1938 г.За доказательства существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами.

Вал Л. ФИТЧ, 1980 г.За открытие нарушений фундаментальных принципов в распаде нейтральных K -мезонов.

Джеймс ФРАНК, 1925 г.За открытие законов соударений электронов с атомами.

Илья ФРАНК, 1958 г.Открытие и истолкование эффекта Черенковапослужило основанием для присуждения премии русскому учёному Илье Франку.

Роберт ХОФСТЕДТЕР, 1961 г.За основополагающие исследования по рассеянию электронов на атомных ядрах и связанных с ними открытий в области структуры нуклонов.

Энтони ХЬЮИШ, 1974 г.За пионерские исследования в области радиофизики.

Фриц ЦЕРНИКЕ, 1953 г.За обоснование фазово-контрастного метода, особенно за изобретение фазово-контрастного микроскопа. Премия за вклад в классическую физику.

Субрахманьян ЧАНДРАСЕКАР, 1983 г.За теоретические исследования физических процессов, играющих важную роль в строении и эволюции звезд был удостоен премии.

Джеймс ЧЕДВИК, 1935 г.За открытие нейтрона.

Оуэн ЧЕМБЕРЛЕН, 1959 г.За открытие антипротона.

Павел ЧЕРЕНКОВ, 1958 г.Черенков обнаружил, что гамма-лучи, испускаемые радием, дают слабое голубое свечение, и убедительно показал, что свечение представляет собой нечто экстраординарное.

Артур Л. ШАВЛОВ, 1981 г.За вклад в развитие лазерной спектроскопии.

Джулиус С. ШВИНГЕР, 1965 г.Выдающиеся достижения в теоретической физике, за которые ему была присуждена премия, закладывались, когда он проявил интерес к фундаментальной природе материи.

Уильям ШОКЛИ, 1956 г.За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта был удостоен премии.

Эрвин ШРЕДИНГЕР, 1933 г.Открытие новых продуктивных форм атомной теории.

Джон ШРИФФЕР, 1972 г.За созданную теорию сверхпроводимости, обычно называемую теорией БКШ.

Хотя история физики как самостоятельной науки началась только в XVII веке, ее истоки относятся к самой глубокой древности, когда люди начали систематизировать первые свои знания об окружающем их мире. До Нового времени они относились к натуральной философии и включали в себя сведения о механике, астрономии и физиологии. Настоящая же история физики началась благодаря опытам Галилея и его учеников. Также фундамент этой дисциплины был заложен Ньютоном.

В XVIII и XIX столетии появились ключевые понятия: энергия, масса, атомы, импульс и т. д. В XX веке стала ясной ограниченность классической физики (помимо нее, зародилась квантовая физика, теория относительности, теория микрочастиц и т. д.). Естественнонаучные знания дополняются и сегодня, так как перед исследователями остается множество нерешенных проблем и вопросов о природе нашего мира и всей вселенной.

Древность

Многие языческие религии Древнего мира основывались на астрологии и знаниях звездочетов. Благодаря их исследованиям ночного неба произошло становление оптики. Накопление астрономических знаний не могло не повлиять на развитие математики. Однако теоретически объяснить причины природных явлений древние не могли. Жрецы приписывали молнии и солнечные затмения божественному гневу, что не имело ничего общего с наукой.

В то же время в Древнем Египте научились измерять длину, вес и угол. Эти знания были необходимы архитекторам при строительстве монументальных пирамид и храмов. Развивалась прикладная механика. Сильны в ней были и вавилоняне. Они же, основываясь на своих астрономических знаниях, стали использовать сутки для измерения времени.

Древнекитайская история физики началась в VII веке до н. э. Накопленный опыт в ремеслах и строительстве был подвергнут научному анализу, результаты которого были изложены в философских сочинениях. Самым известным их автором считается Мо-цзы, живший в IV столетии до н. э. Он предпринял первую попытку сформулировать основополагающий закон инерции. Уже тогда китайцы первыми изобрели компас. Они открыли законы геометрической оптики и знали о существовании камеры-обскуры. В Поднебесной появились зачатки теории музыки и акустики, о которых еще долгое время не подозревали на Западе.

Античность

Античная история физики больше всего известна благодаря греческим философам. Их исследования основывались на геометрических и алгебраических познаниях. Например, пифагорейцы первыми объявили о том, что природа подчиняется универсальным законам математики. Эту закономерность греки видели в оптике, астрономии, музыке, механике и других дисциплинах.

История развития физики с трудом представляется без трудов Аристотеля, Платона, Архимеда, Лукреция Кара и Герона. Их сочинения сохранились до наших времен в достаточно целостном виде. Греческие философы отличались от современников из других стран тем, что они объясняли физические законы не мифическими понятиями, а строго с научной точки зрения. В то же время у эллинов случались и крупные ошибки. К ним можно отнести механику Аристотеля. История развития физики как науки многим обязана мыслителям Эллады уже хотя бы тем, что их натурфилософия оставалась основой международной науки до XVII столетия.

Вклад александрийских греков

Демокрит сформулировал теорию атомов, согласно которой все тела состоят из неделимых и крохотных частиц. Эмпедокл предложил закон сохранения материи. Архимед заложил основы гидростатики и механики, изложив теорию рычага и подсчитав величину выталкивающей силы жидкости. Он же стал автором термина «центр тяжести».

Александрийский грек Герон считается одним из величайших инженеров в человеческой истории. Он создал паровую турбину, обобщил знания об упругости воздуха и сжимаемости газов. История развития физики и оптики продолжилась благодаря Евклиду, исследовавшему теорию зеркал и законы перспективы.

Средневековье

После падения Римской империи настал крах античной цивилизации. Многие знания были преданы забвению. Европа почти на тысячу лет остановилась в своем научном развитии. Храмами знаний стали христианские монастыри, которым удалось сохранить некоторые сочинения прошлого. Однако прогресс тормозила сама церковь. Она подчинила философию богословской доктрине. Мыслители, пытавшиеся выйти за ее пределы объявлялись еретиками и жестоко наказывались инквизицией.

На этом фоне первенство в естественных науках перешло к мусульманам. История возникновения физики у арабов связана с переводом на их язык трудов античных греческих ученых. На их основе мыслители востока сделали несколько собственных важных открытий. К примеру, изобретатель Аль-Джазири описал первый коленчатый вал.

Европейский застой продлился вплоть до Ренессанса. За Средние века в Старом Свете изобрели очки и объяснили возникновение радуги. Немецкий философ XV века Николай Кузанский первым предположил, что Вселенная бесконечна, и тем самым далеко опередил свое время. Через несколько десятилетий Леонардо да Винчи стал первооткрывателем явления капиллярности и закона трения. Также он пытался создать вечный двигатель, но не справившись с этой задачей, начал теоретически доказывать неосуществимость подобного проекта.

Ренессанс

В 1543 году польский астроном Николай Коперник опубликовал главный труд всей своей жизни «О вращении небесных тел». В этой книге впервые в христианском Старом Свете была произведена попытка защитить гелиоцентрическую модель мира, согласно которой Земля крутится вокруг Солнца, а не наоборот, как предполагала принятая церковью геоцентрическая модель Птолемея. Многие ученые физики и их открытия претендуют на звание великих, однако именно появление книги «О вращении небесных тел» считается началом научной революции, за которой последовало возникновение не только современной физики, но и современной науки в целом.

Другой знаменитый ученый Нового времени Галилео Галилей больше всего прославился изобретением телескопа (также ему принадлежит изобретение термометра). Кроме того, он сформулировал закон инерции и принцип относительности. Благодаря открытиям Галилея зародилась совершенно новая механика. Без него история изучения физики застопорилась бы еще на долгое время. Галилею, как и многим его широко мыслившим современникам, пришлось сопротивляться давлению церкви, из последних сил пытавшейся защитить старый порядок.

XVII столетие

Набравший ход рост интереса к науке продолжился и в XVII веке. Немецкий механик и математик стал первооткрывателем в Солнечной системе Свои взгляды он изложил в книге «Новая астрономия», изданной в 1609 году. Кеплер оппонировал Птолемею, заключив, что планеты движутся по эллипсам, а не по окружностям, как считалось еще в античности. Этот же ученый внес значительный вклад в развитие оптики. Он исследовал дальнозоркость и близорукость, выяснив физиологические функции хрусталика глаза. Кеплер ввел понятия оптической оси и фокуса, сформулировал теорию линз.

Француз Рене Декарт создал новую научную дисциплину - аналитическую геометрию. Также он предложил Главным трудом Декарта стала книга «Начала философии», изданная в 1644 году.

Немногие ученые-физики и их открытия известны так, как англичанин Исаак Ньютон. В 1687 году он написал революционную книгу «Математические начала натуральной философии». В ней исследователь изложил закон всемирного тяготения и три закона механики (также ставшие известными как Этот ученый работал над теорией цвета, оптикой, интегральными и дифференциальными исчислениями. История физики, история законов механики - все это тесно связано с открытиями Ньютона.

Новые рубежи

XVIII век подарил науке множество выдающихся имен. Особенно выделяется среди них Леонард Эйлер. Этот швейцарский механик и математик написал более 800 работ по физике и таким разделам, как математический анализ, небесная механика, оптика, теория музыки, баллистика и т. д. Петербургская академия наук признала его своим академиком, из-за чего Эйлер значительную часть жизни провел в России. Именно этот исследователь положил начало аналитической механике.

Интересно что история предмета физика сложилась такой, какой мы ее знаем, благодаря не только профессиональным ученым, но и исследователям-любителям, гораздо больше известным в совершенно другом качестве. Самым ярким примером такого самоучки стал американский политик Бенджамин Франклин. Он изобрел громоотвод, внес большой вклад в изучение электричества и сделал предположение о его связи с явлением магнетизма.

В конце XVIII столетия итальянец Алессандро Вольта создал «вольтов столб». Его изобретение стало первой электрической батарей в истории человечества. Этот век также ознаменовался появлением ртутного термометра, создателем которого был Габриэль Фаренгейт. Другим важным событием изобретательства оказалось изобретение паровой машины, произошедшее в 1784 году. Оно породило новые средства производства и перестройку промышленности.

Прикладные открытия

Если история начала физики развивалась исходя из того, что наука должна была объяснить причину природных явлений, то в XIX веке ситуация значительно изменилась. Теперь у нее появилось новое призвание. От физики стали требовать управления природными силами. В связи с этим стала ускоренно развиваться не только экспериментальная, но и прикладная физика. «Ньютон электричества» Андре-Мари Ампер ввел новое понятие электрического тока. В этой же области работал Майкл Фарадей. Он открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза, диамагнетизм и стал автором таких терминов, как анод, катод, диэлектрик, электролит, парамагнетизм, диамагнетизм и т. д.

Сложились новые разделы науки. Термодинамика, теория упругости, статистическая механика, статистическая физика, радиофизика, теория упругости, сейсмология, метеорология - все они формировали единую современную картину мира.

В XIX столетии возникли новые научные модели и понятия. обосновал закон сохранения энергии, Джеймс Клерк Максвелл предложил собственную электромагнитную теорию. Дмитрий Менделеев стал автором значительно повлиявшей на всю физику периодической системы элементов. Во второй половине века появилась электротехника и двигатель внутреннего сгорания. Они стали плодами прикладной физики, ориентированной на решение определенных технологических задач.

Переосмысление науки

В XX веке история физики, кратко говоря, перешла к тому этапу, когда наступил кризис уже устоявшихся классических теоретических моделей. Старые научные формулы начали противоречить новым данным. К примеру, исследователи выяснили, что скорость света не зависит от, казалось бы, незыблемой системы отсчета. На рубеже столетий были открыты требовавшие подробного объяснения явления: электроны, радиоактивность, рентгеновские лучи.

Вследствие накопившихся загадок произошел пересмотр старой классической физики. Ключевым событием в этой очередной научной революции стало обоснование теории относительности. Ее автором был Альберт Эйнштейн, впервые поведывавший миру о глубинной связи пространства и времени. Возник новый раздел теоретической физики - квантовая физика. В ее становлении приняли участие сразу несколько ученых с мировым именем: Макс Планк, Макс Бон, Пауль Эренфест и другие.

Современные вызовы

Во второй половине XX века история развития физики, хронология которой продолжается и сегодня, перешла на принципиально новый этап. Этот период ознаменовался расцветом исследования космоса. Небывалый скачок сделала астрофизика. Появились космические телескопы, межпланетные зонды, детекторы внеземных излучений. Началось детальное изучение физических данных различных тел Солнечной планеты. С помощью современной техники ученые обнаружили экзопланеты и новые светила, в том числе радиогалактики, пульсары и квазары.

Космос продолжает таить в себе множество неразгаданных загадок. Изучаются темная энергия, темная материя, ускорение расширения Вселенной и ее структура. Дополняется теория Большого взрыва. Данные, которые можно получить в земных условиях, несоизмеримо малы по сравнению с тем, сколько работы у ученых есть в космосе.

Ключевые проблемы, стоящие перед физиками сегодня, включают в себя несколько фундаментальных вызовов: разработку квантового варианта гравитационной теории, обобщение квантовой механики, объединение в одну теорию всех известных сил взаимодействия, поиск «тонкой настройки Вселенной», а также точное определение явления темной энергии и темной материи.

МАРРИ ГЕЛЛ-МАНН (род. в 1929 г.)

Марри Гелл-Манн родился 15 сентября 1929 года в Нью-Йорке и был младшим сыном эмигрантов из Австрии Артура и Полин (Райхштайн) Гелл-Манн. В возрасте пятнадцати лет Марри поступил в Йельский университет. Он окончил его в 1948 году с дипломом бакалавра наук. Последующие годы он провел в аспирантуре Массачусетсского технологического института. Здесь в 1951 году Гелл-Манн получил докторскую степень по физике.

ЛЕВ ДАВИДОВИЧ ЛАНДАУ (1908—1968)

Лев Давидович Ландау родился 22 января 1908 года в семье Давида Любови Ландау в Баку. Его отец был известным инженером-нефтяником,! работавшим на местных нефтепромыслах, а мать — врачом. Она занималась физиологическими исследованиями. Старшая сестра Ландау стала инженером-химиком.

ИГОРЬ ВАСИЛЬЕВИЧ КУРЧАТОВ (1903—1960)

Игорь Васильевич Курчатов родился 12 января 1903 года в семье помощника лесничего в Башкирии В 1909 году семья переехала в Симбирск В 1912 году Курчатовы перебираются в Симферополь Здесь мальчик поступает в первый класс гимназии.

ПОЛЬ ДИРАК (1902—1984)

Английский физик Поль Адриен Морис Дирак родился 8 августа 1902 года в Бристоле, в семье уроженца Швеции Чарлза Адриена Ладислава Дирака, учителя французского языка в частной школе, и англичанки Флоренс Ханны (Холтен) Дирак.

ВЕРНЕР ГЕЙЗЕНБЕРГ (1901—1976)

Вернер Гейзенберг был одним из самых молодых ученых, получивших Нобелевскую премию. Целеустремленность и сильный дух соперничества воодушевили его на открытие одного из наиболее известных принципов науки — принципа неопределенности.

ЭНРИКО ФЕРМИ (1901—1954)

«Великий итальянский физик Энрико Ферми, — писал Бруно Понтекорво, — занимает особое место среди современных ученых: в наше время, когда узкая специализация в научных исследованиях стала типичной, трудно указать столь же универсального физика, которым был Ферми. Можно даже сказать, что появление на ученой арене XX века человека, который внес такой громадный вклад в развитие теоретической физики, и экспериментальной физики, и астрономии, и технической физики, ~ явление скорее уникальное, чем редкое».

НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕМЕНОВ (1896—1986)

Николай Николаевич Семенов родился 15 апреля 1896 года в Саратове, в семье Николая Александровича и Елены Дмитриевны Семеновых. Окончив в 1913 году реальную школу в Самаре, он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, где, занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе, проявил себя активным студентом.

ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ ТАММ (1895—1971)

Игорь Евгеньевич родился 8 июля 1895 года во Владивостоке в семье Ольги (урожденной Давыдовой) Тамм и Евгения Тамма, инженера-строителя. Евгений Федорович работал на строительстве Транссибирской железной дороги. Отец Игоря был не только разносторонним инженером, но и исключительно мужественным человеком. Во время еврейского погрома в Елизаветграде он один пошел на толпу черносотенцев с тростью и разогнал ее. Возвращаясь из дальних краев с трехлетним Игорем, семья совершила путешествие морем через Японию в Одессу.

ПЕТР ЛЕОНИДОВИЧ КАПИЦА (1894—1984)

Петр Леонидович Капица родился 9 июля 1894 года в Кронштадте в семье военного инженера, генерала Леонида Петровича Капицы, строителя кронштадтских укреплений. Это был образованный интеллигентный человек, одаренный инженер, сыгравший важную роль в развитии русских вооруженных сил. Мать, Ольга Иеронимовна, урожденная Стебницкая, была образованной женщиной. Она занималась литературой, педагогической и общественной деятельностью, оставив след в истории русской культуры.

ЭРВИН ШРЁДИНГЕР (1887—1961)

Австрийский физик Эрвин Шредингер родился 12 августа 1887 года в Вене Его отец, Рудольф Шредингер, был владельцем фабрики по производству клеенки, увлекался живописью и питал интерес к ботанике Единственный ребенок в семье, Эрвин получил начальное образование дома Его первым учителем был отец, о котором впоследствии Шредингер отзывался как о «друге, учителе и не ведающем усталости собеседнике» В 1898 году Шредингер поступил в Академическую гимназию, где был первым учеником по греческому языку, латыни, классической литературе, математике и физике В гимназические годы у Шредингера возникла любовь к театру.

НИЛЬС БОР (1885—1962)

Эйнштейн сказал однажды: «Что удивительно привлекает в Боре как ученом-мыслителе, так это редкий сплав смелости и осторожности; мало кто обладал такой способностью интуитивно схватывать суть скрытых вещей, сочетая это с обостренным критицизмом. Он, без сомнения, является одним из величайших научных умов нашего века».

МАКС БОРН (1882—1970)

Его имя ставят в один ряд с такими именами, как Планк и Эйнштейн, Бор, Гейзенберг. Борн по праву считается одним из основателей квантовой механики. Ему принадлежат многие основополагающие работы в области теории строения атома, квантовой механики и теории относительности.

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН (1879—1955)

Его имя часто на слуху в самом обычном просторечии. «Эйнштейном здесь и не пахнет»; «Ничего себе Эйнштейн»; «Да, это точно не Эйнштейн!». В его век, когда доминировала как никогда ранее наука, он стоит особняком, словно некий символ интеллектуальной мощи Иной раз даже как бы возникает мысль" человечество делится на две части — Альберт Эйнштейн и весь остальной мир.

ЭРНЕСТ РЕЗЕРФОРД (1871—1937)

Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года вблизи города Нелсон (Новая Зеландия) в семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из двенадцати детей. Мать его работала сельской учительницей. Отец будущего ученого организовал деревообрабатывающее предприятие. Под руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в мастерской, что впоследствии помогло ему при конструировании и постройке научной аппаратуры.

МАРИЯ КЮРИ-СКЛОДОВСКА (1867—1934)

Мария Склодовска родилась 7 ноября 1867 года в Варшаве Она была младшей из пяти детей в семье Владислава и Брониславы Склодовских. Мария воспитывалась в семье, где занятия наукой пользовались уважением. Ее отец преподавал физику в гимназии, а мать, пока не заболела туберкулезом, была директором гимназии. Мать Марии умерла, когда девочке было одиннадцать лет.

ПЕТР НИКОЛАЕВИЧ ЛЕБЕДЕВ (1866—1912)
Петр Николаевич Лебедев родился 8 марта 1866 года в Москве, в купеческой семье Его отец работал доверенным приказчиком и относился к своей работе с настоящим энтузиазмом В его глазах торговое дело было окружено ореолом значимости и романтики Это же отношение он прививал своему единственному сыну, и поначалу успешно В первом письме восьмилетний мальчик пишет отцу «Милый папа, здоров ли ты и хорошо ли торгуешь?»

МАКС ПЛАНК (1858—1947)

Немецкий физик Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился 23 апреля 1858 года в прусском городе Киле, в семье профессора гражданского права Иоганна Юлиуса Вильгельма фон Планка, профессора гражданского права, и Эммы (в девичестве Патциг) Планк. В детстве мальчик учился играть на фортепиано и органе, обнаруживая незаурядные музыкальные способности. В 1867 году семья переехала в Мюнхен, и там Планк поступил в Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию, где превосходный преподаватель математики впервые пробудил в нем интерес к естественным и точным наукам.

ГЕНРИХ РУДОЛЬФ ГЕРЦ (1857—1894)

В истории науки не так много открытий, с которыми приходится соприкасаться каждый день. Но без того, что сделал Генрих Герц, современную жизнь представить уже невозможно, поскольку радио и телевидение являются необходимой частью нашего быта, а он сделал открытие именно в этой области.

ДЖОЗЕФ ТОМСОН (1856—1940)

Английский физик Джозеф Томсон вошел в историю науки как человек, открывший электрон. Однажды он сказал: «Открытия обязаны остроте и силе наблюдательности, интуиции, непоколебимому энтузиазму до окончательного разрешения всех противоречий, сопутствующих пионерской работе».

ГЕНДРИК ЛОРЕНЦ (1853—1928)

В историю физики Лоренц вошел как создатель электронной теории, в которой синтезировал идеи теории поля и атомистики.Гендрик Антон Лоренц родился 15 июля 1853 года в голландском городе Арнхеме. Шести лет он пошел в школу. В 1866 году, окончив школу лучшим учеником, Гендрик поступил в третий класс высшей гражданской школы, примерно соответствующей гимназии. Его любимыми предметами стали физика и математика, иностранные языки. Для изучения французского и немецкого языков Лоренц ходил в церкви и слушал на этих языках проповеди, хотя в бога не верил с детства.

ВИЛЬГЕЛЬМ РЕНТГЕН (1845—1923)

В январе 1896 года над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена. Казалось не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген, жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства открытых им лучей. Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности.

ЛЮДВИГ БОЛЬЦМАН (1844—1906)

Людвиг Больцман, без сомнения, был величайшим ученым и мыслителем, которого дала миру Австрия. Еще при жизни Больцман, несмотря на положение изгоя в научных кругах, был признан великим ученым, его приглашали читать лекции во многие страны. И, тем не менее, некоторые его идеи остаются загадкой даже в наше время. Сам Больцман писал о себе: «Идеей, заполняющей мой разум и деятельность, является развитие теории». А Макс Лауэ позднее эту мысль уточнит так: «Его идеал заключался в том, чтобы соединить все физические теории в единой картине мира».

АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ СТОЛЕТОВ (1839—1896)

Александр Григорьевич Столетов родился 10 августа 1839 года в семье небогатого владимирского купца. Его отец, Григорий Михайлович, владел небольшой бакалейной лавкой и мастерской по выделке кож. В доме была неплохая библиотека, и Саша, научившись читать в четырехлетнем возрасте, стал рано ею пользоваться. В пять лет он уже читал совершенно свободно.

УИЛЛАРД ГИББС (1839—1903)

Загадка Гиббса заключается не в том, был ли он неправильно понятым или неоцененным гением. Загадка Гиббса состоит в другом: как случилось, что прагматическая Америка в годы царствования практицизма произвела на свет великого теоретика? До него в Америке не было ни одного теоретика. Впрочем, как почти не было теоретиков и после. Подавляющее большинство американских ученых — экспериментаторы.

ДЖЕЙМС МАКСВЕЛЛ (1831—1879)

Джеймс Максвелл родился в Эдинбурге 13 июня 1831 года. Вскоре после рождения мальчика родители увезли его в свое имение Гленлэр. С этого времени «берлога в узком ущелье» прочно вошла в жизнь Максвелла. Здесь жили и умерли его родители, здесь подолгу жил и похоронен он сам.

ГЕРМАН ГЕЛЬМГОЛЬЦ (1821—1894)

Герман Гельмгольц — один из величайших ученых XIX века. Физика, физиология, анатомия, психология, математика... В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу.

ЭМИЛИЙ ХРИСТИАНОВИЧ ЛЕНЦ (1804—1865)

С именем Ленца связаны фундаментальные открытия в области электродинамики. Наряду с этим ученый по праву считается одним из основоположников русской географии.Эмилий Христианович Ленц родился 24 февраля 1804 года в Дерпте (ныне Тарту). В 1820 году он окончил гимназию и поступил в Дерптский университет. Самостоятельную научную деятельность Ленц начал в качестве физика в кругосветной экспедиции на шлюпе «Предприятие» (1823— 1826), в состав которой был включен по рекомендации профессоров университета. В очень короткий срок он совместно с ректором Е.И. Парротом создал уникальные приборы для глубоководных океанографических наблюдений — лебедку-глубомер и батометр. В плавании Ленц провел океанографические, метеорологические и геофизические наблюдения в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. В 1827 году он выполнил обработку полученных данных и проанализировал их.

МАЙКЛ ФАРАДЕЙ (1791—1867)

олько открытий, что их хватило бы доброму десятку ученых, чтобы обессмертить свое имя.Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Лондоне, в одном из беднейших его кварталов. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Квартира, в которой появился на свет и провел первые годы своей жизни великий ученый, находилась на заднем дворе и помещалась над конюшнями.

ГЕОРГ ОМ (1787—1854)

О значении исследований Ома хорошо сказал профессор физики Мюнхенского университета Е. Ломмель при открытии памятника ученому в 1895 году: «Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал) единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты! только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы, Ом вырвал у природы так долго скрываемую ею тайну и передал ее в руки современников».

ГАНС ЭРСТЕД (1777—1851)

«Ученый датский физик, профессор, — писал Ампер, — своим великим открытием проложил физикам новый путь исследований. Эти исследования не остались бесплодными; они привлекли к открытию множества фактов, достойных внимания всех, кто интересуется прогрессом».

АМЕДЕО АВОГАДРО (1776—1856)

В историю физики Авогадро вошел как автор одного из важнейших законов молекулярной физики.Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето родился 9 августа 1776 года в Турине — столице итальянской провинции Пьемонт в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро. Амедео был третьим из восьми детей. Предки его с XII века состояли на службе католической церкви адвокатами и по традиции того времени их профессии и должности передавались по наследству. Когда пришла пора выбирать профессию, Амедео также занялся юриспруденцией. В этой науке он быстро преуспел и уже в двадцать лет получил ученую степень доктора церковного права.

АНДРЕ МАРИ АМПЕР (1775—1836)

Французский ученый Ампер в истории науки известен, главным образом, как основоположник электродинамики. Между тем он был универсальным ученым, имеющим заслуги и в области математики, химии, биологии и даже в лингвистике и философии. Это был блестящий ум, поражавший своими энциклопедическими знаниями всех близко знавших его людей.

ШАРЛЬ КУЛОН (1736—1806)
Для измерения сил, действующих между электрическими зарядами. Кулон использовал изобретенные им крутильные весы.Французский физик и инженер Шарль Кулон достиг блестящих научных результатов. Закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики, закон взаимодействия магнитных полюсов — все это вошло в золотой фонд науки. «Кулоновское поле», «кулоновский потенциал», наконец, название единицы электрического заряда «кулон» прочно закрепились в физической терминологии.

ИСААК НЬЮТОН (1642—1726)

Исаак Ньютон родился в день Рождественского праздника 1642 года в деревушке Вульсторп в Линкольншире Отец его умер еще до рождения сына Мать Ньютона, урожденная Айскоф, вскоре после смерти мужа преждевременно родила, и новорожденный Исаак был поразительно мал и хил Думали, что младенец не выживет Ньютон, однако, дожил до глубокой старости и всегда, за исключением кратковременных расстройств и одной серьезной болезни, отличался хорошим здоровьем.

ХРИСТИАН ГЮЙГЕНС (1629—1695)

Принцип действия анкерного спускового механизма.Ходовое колесо (1) раскручивается пружиной (на рисунке не показана}. Анкер (2), связанный с маятником (3), входит левой палетой (4) между зубьями колеса. Маятник отклоняется в другую сторону, анкер освобождает колесо. Оно успевает повернуться только на один зуб, и в зацепление входит правая полета (5). Потом все повторяется в обратной последовательности.

БЛЕЗ ПАСКАЛЬ (1623—1662)

Блез Паскаль, сын Этьена Паскаля и Антуанетты, урожденной Бегон, родился в Клермоне 19 июня 1623 года. Вся семья Паскалей отличалась выдающимися способностями. Что касается самого Блеза, он с раннего детства обнаруживал признаки необыкновенного умственного развития.В 1631 году, когда маленькому Паскалю было восемь лет, его отец переселился со всеми детьми в Париж, продав по тогдашнему обычаю свою должность и вложив значительную часть своего небольшого капитала в Отель де-Билль.

АРХИМЕД (287 — 212 до н. э.)

Архимед родился в 287 году до нашей эры в греческом городе Сиракузы, где и прожил почти всю свою жизнь. Отцом его был Фидий, придворный астроном правителя города Гиерона. Учился Архимед, как и многие другие древнегреческие ученые, в Александрии, где правители Египта Птолемеи собрали лучших греческих ученых и мыслителей, а также основали знаменитую, самую большую в мире библиотеку.