История развития физики и математики Выполнили ученицы

История развития физики и математики { Выполнили: ученицы 10 кл Круду Диана Петрук Алена

Что такое физика? Фи зика (от др. -греч. фюзис «природа» ) — область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Физика – наука о строении материи и о простейших формах её движения и взаимодействия.

Крестный отец физики Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимичны, поскольку обе дисциплины пытаются объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика выделилась в отдельное научное направление. В русский язык слово «физика» было введено Михаилом Васильевичем Ломоносовым, когда он издал первый в России учебник физики в переводе с немецкого языка.

ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ И ЭТАПЫ В РАЗВИТИИ ФИЗИКИ ПРЕДЫСТОРИЯ ФИЗИКИ (от древнейших времен до ХVII в. ) • Эпоха античности (VI в. до н. э. –Vв. Н. э. ). • Средние века (VI – ХIV вв. ). • Эпоха Возрождения (ХV – ХVI вв. ). ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИКИ КАК НАУКИ • Начало ХVII в. – 80 -е гг. ХVII в. ПЕРИОД КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ (конец XVII в. – начало ХХ в. ) • Первый этап (конец ХVII в. – 60 -е гг. ХIХ в. ). • Второй этап (60 -е гг. ХIХ в. – 1894 г. ). • Третий этап (1895 – 1904). ПЕРИОД СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ (с 1905) • Первый этап (1905 – 1931). • Второй этап (1932 -1954). • Третий этап (с 1955).

Предыстория физики Период от древнейших времен до начала ХVII в. – это предыстория физики, период накопления физических знаний об отдельных явлениях природы, возникновения отдельных учений. В соответствии с этапами развития общества в нем выделяют эпоху античности, средние века, эпоху Возрождения. Физика как наука берет начало от Г. Галилея – основоположника точного естествознания. Период от Г. Галилея до И. Ньютона представляет начальную фазу физики, период ее становления.

Период классической физики Последующий период начинается И. Ньютоном, заложившим основы той совокупности законов природы, которая дает возможность понять закономерности большого круга явлений. И. Ньютон построил первую физическую картину мира (механическую картину природы) как завершенную систему механики. Возведенная И. Ньютоном и его последователями, Л. Эйлером, Ж. Даламбером, Ж. Лагранжем, П. Лапласом и другими, грандиозная система классической физики просуществовала незыблемо два века и только в конце ХIХ в. начала рушиться под напором новых фактов, не укладывающихся в ее рамки. Правда, первый ощутимый удар по физике Ньютона нанесла еще в 60 -х годах ХIХ в. теория электромагнитного поля Максвелла – вторая после ньютоновской механики великая физическая теория, дальнейшее развитие которой углубило ее противоречия с классической механикой и привело к революционным изменениям в физике. Поэтому период классической физики в принятой схеме делится на три этапа: от И. Ньютона до Дж. Максвелла (1687 – 1859), от Дж. Максвелла до В. Рентгена (1860 – 1894) и от В. Рентгена до А. Эйнштейна (1895 – 1904).

Первый этап проходит под знаком полного господства механики Ньютона, его механическая картина мира совершенствуется и уточняется, физика представляется уже целостной наукой. Второй этап начинается с создания в 1860 - 1865 гг. Дж. Максвеллом общей строгой теории электромагнитных процессов. Используя концепцию поля М. Фарадея, он дал точные пространственно-временные законы электромагнитных явлений в виде системы известных уравнений – уравнений Максвелла для электромагнитного поля. Теория Максвелла получила дальнейшее развитие в трудах Г. Герца и Х. Лоренца, в результате чего была создана электродинамическая картина мира.

Переход от классической физики к современной Этап с 1895 по 1904 гг. является периодом революционных открытий и изменений в физике, когда последняя переживала процесс своего преобразования, обновления, периодом перехода к новой, современной физике, фундамент которой заложили специальная теория относительности и квантовая теория. Начало ее целесообразно отнести к 1905 г. – году создания А. Эйнштейном специальной теории относительности и превращения идеи кванта М. Планка в теорию квантов света, которые ярко продемонстрировали отход от классических представлений и понятий и положили начало созданию новой физической картины мира – квантово-релятивистской. При этом переход от классической физики к современной характеризовался не только возникновением новых идей, открытием новых неожиданных фактов и явлений, но и преобразованием ее духа в целом, возникновением нового способа физического мышления, глубоким изменением методологических принципов физики.

Современной физика В периоде современной физики целесообразно выделить три этапа: первый этап (1905 – 1931), который характеризуется широким использованием идей релятивизма и квантов и завершается созданием и становлением квантовой механики – четвертой после И. Ньютона фундаментальной физической теории; второй этап – этап субатомной физики (1932 - 1954), когда физики проникли на новый уровень материи, в мир атомного ядра, и, наконец, третий этап – этап субъядерной физики и физики космоса, – отличительной особенностью которого является изучение явлений в новых пространственновременных масштабах. При этом за начало отсчета условно можно взять 1955 г. , когда физики начали исследовать структуру нуклона, что знаменовало проникновение в новую область пространственновременных масштабов, на субъядерный уровень. Этот этап совпал во времени с развернувшейся научно-технической революцией, начало ему дали новый уровень производительных сил, новые условия развития человеческого общества.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Открытия в области физики III – II тыс. до н. э. – Создание солнечных и водяных часов. Возникновение методов измерения веса и линейных размеров тел, появление простейших весов в виде равноплечного коромысла с подвешенными чашками (рычажные весы). V в до н. э. – Зарождение элементов механики. Рассмотрение прямолинейных и криволинейных механических движений. Установление правила сложения перемещений, перпендикулярных другу, правила равновесия рычага (Аристотель). – Правильное представление о распространении звука в воздухе (звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха). Объяснение эха отражением звука от препятствий. Известно явление преломления света (Аристотель). IV – II в. до н. э. – Возникновение первой модели мироздания – геоцентрической системы мира (Эвдокс Книдский, Аристотель, Гиппарх). VI в. (конец) – Первое упоминание о механических часах, Изобретение их приписывают Пацификусу из Вероны (нач. IХ в. ). Достоверно известно, что простейшие механические часы (башенные) построены в 1335 в Милане. ХIII в. – Р. Бэкон измеряет фокусное расстояние сферического зеркала (ему известен главный фокус вогнутого зеркала) и открывает сферическую аберрацию, выдвигает идею зрительной трубы, один из первых рассматривает линзы как научные приборы, основу познания усматривает в опыте. Является предвестником экспериментального метода. 1575 – Н. Монардес наблюдает флюоресценцию. 1583 – Открытие Г. Галилеем изохронности колебаний маятника

1585 – Опубликован трактат Дж. Бенедетти “Различные математические и физические рассуждения”, где содержатся принцип инерции, применяемый для объяснения ускорения движения тела, догадка о центробежной силе, доказательство гидростатического парадокса. 1590 – Появилась итальянская модель микроскопа. В 1604 микроскоп построил Захария Янсен. В 1610 – 14 микроскопы конструирует Г. Галилей. 1643 – Открытие атмосферного давления (Э. Торричелли). Первый барометрический опыт, доказывающий существование атмосферного давления, выполнил В. Вивиани по указанию Торричелли, объяснен Торричелли в 1644. 1655 – Изобретение ртутного термометра. 1699 – Г. Амонтон открыл законы внешнего трения твердых тел. 1706 – Построена первая стеклянная электрическая машина (Ф. Гауксби). – Начало исследований разрядов в газах (Ф. Гауксби). 175 б – Открытие М. В. Ломоносовым закона сохранения массы вещества в химических реакциях. Этот же закон установил также А. Лавуазье в 1774. 1809 – Измерение скорости звука в твердых телах (Ж. Био).

Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий.

Что такое математика? Матема тика (от др. -греч. μάθημα — изучение, наука) — наука о структурах, порядке и отношениях, которая исторически сложилась на основе операций подсчёта, измерения и описания форм реальных объектов.

Цели и методы Математика изучает воображаемые, идеальные объекты и соотношения между ними, используя формальный язык. Однако все исследуемые математикой объекты имеют прообразы в реальном мире, более или менее похожие на свои математические модели. Данное утверждение не относится к абстрактным математическим понятиям, оперирующим такими бесконечно малыми или бесконечно большими величинами, которые многократно превышают соотношения между реальными объектами, например, между размерами элементарных частиц и мыслимыми размерами расширяющейся Вселенной. Модель объекта учитывает не все его черты, а только отдельные или самые необходимые для целей изучения. Например, изучая физические свойства апельсина, мы можем абстрагироваться от его цвета и вкуса и представить его (пусть не идеально точно) шаром или точкой.

Если же нам надо понять, сколько апельсинов получится, если мы их сложим вместе (два и три), — то можно абстрагироваться и от формы, оставив у модели только одну характеристику — количество. Абстракция и установление связей между реальными или математическими объектами в самом общем виде — цель, к которой стремится математика. Изучение объектов в математике происходит при помощи метода гипотез или аксиоматического метода: сначала для исследуемых объектов формулируется список аксиом и вводятся необходимые определения или формируются некоторые гипотезы, а затем из аксиом или гипотез, которые не фальсифицируются, а подтверждаются, с помощью правил вывода получают ценные теоремы или следствия.

Периоды развития науки Период зарождения математики, на протяжении которого был накоплен достаточно большой фактический материал; Период элементарной математики, начинающийся в VI—V вв. до н. э. и завершающийся в конце XVI в. ( «Запас понятий, с которыми имела дело математика до начала XVII в. , составляет и до настоящего времени основу „элементарной математики“, преподаваемой в начальной и средней школе» ); Период математики переменных величин, охватывающий XVII—XVIII вв. , «который можно условно назвать также периодом „высшей математики“» ; Период современной математики — математики XIX— XX вв. , в ходе которого математикам пришлось «отнестись к процессу расширения предмета математических исследований сознательно, поставив перед собой задачу систематического изучения с достаточно общей точки зрения возможных типов количественных отношений и пространственных форм» . Развитие математики началось вместе с тем, как человек стал использовать абстракции сколько-нибудь высокого уровня.

Развитие математики началось вместе с тем, как человек стал использовать абстракции сколько-нибудь высокого уровня. Простая абстракция — числа; осмысление того, что два яблока и два апельсина, несмотря на все их различия, имеют что-то общее, а именно занимают обе руки одного человека, — качественное достижение мышления человека. Кроме того, что древние люди узнали, как считать конкретные объекты, они также поняли, как вычислять и абстрактные количества, такие, как время: дни, сезоны, годы. Из элементарного счёта естественным образом начала развиваться арифметика: сложение, вычитание, умножение и деление чисел. Развитие математики опирается на письменность и умение записывать числа. Наверное, древние люди сначала выражали количество путём рисования чёрточек на земле или выцарапывали их на древесине. Древние инки, не имея иной системы письменности, представляли и сохраняли числовые данные, используя сложную систему верёвочных узлов, так называемые кипу. Исторически основные математические дисциплины появились под воздействием необходимости вести расчёты в коммерческой сфере, при измерении земель и для предсказания астрономических явлений. Каждая из этих сфер играет большую роль в широком развитии математики, заключающемся в изучении структур, пространств и изменений.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ! 1. Существует математический закон Бенфорда, который гласит, что распределение первых цифр в числах каких-либо наборов данных из реального мира неравномерно. Цифры от 1 до 4 в таких наборах (а именно статистика рождаемости или смертности, номера домов и т. п. ) на первой позиции встречаются гораздо чаще, чем цифры от 5 до 9. Практическое применение этого закона заключается в том, что по нему можно проверять на достоверность бухгалтерские и финансовые данные, результаты выборов и многое другое. В некоторых штатах США несоответствие данных закону Бенфорда даже является формальной уликой в суде. 2. Английский математик Абрахам де Муавр в престарелом возрасте однажды обнаружил, что продолжительность его сна растёт на 15 минут в день. Составив арифметическую прогрессию, он определил дату, когда она достигла бы 24 часов — 27 ноября 1754 года. В этот день он и умер. 3. У числа Пи есть два неофициальных праздника. Первый — 14 марта, потому что этот день в Америке записывается как 3. 14. Второй — 22 июля, которое в европейском формате записывается 22/7, а значение такой дроби является достаточно популярным приближённым значением числа Пи.

Великие математики

Спасибо за внимание!