Сообщение на тему величайшие открытия физики
Обновлено: 02.07.2024
В самые известные физики Истории получили это признание благодаря великолепному вкладу, внесенному их исследованиями и теориями, без которых мир не был бы таким, каким мы его знаем сегодня.
Эйнштейн, Хокинг, Вольта или Кюри, возможно, наиболее известны широкой публике, но есть и другие, которые имели и продолжают иметь фундаментальное значение для физики и всего, что из нее вытекает.
Физик - это ученый, который специализируется на своих знаниях в области физики и исследований взаимодействия материи и энергии во Вселенной. Изучение и практика в этой области знаний основаны на интеллектуальной лестнице, которая идет от древних времен до наших дней.
Конечно, многие из этих физиков считаются одними из лучших ученых в истории.
Самые признанные физики в истории
Исаак Ньютон
Исаак Ньютон родился 25 декабря 1642 года и умер 20 марта 1727 года. Он был английским математиком, астрономом и физиком, который был признан одним из самых влиятельных ученых во время научной революции.
Ваша книга Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Математические основы естественной философии), опубликованная в 1687 г., заложила основы классической механики.
Сформулированные там принципы законов движения и всемирного тяготения доминировали в научном ландшафте в течение трех столетий после его смерти.
Возможно, вас заинтересуют лучшие фразы Исаака Ньютона.
Альберт Эйнштейн
Он родился 14 марта 1879 года и умер 18 апреля 1955 года. Он был физиком-теоретиком немецкого происхождения. Он получил признание за разработку общей теории относительности, которая составляет основу современной физики наряду с квантовой механикой.
Самым популярным его достижением является формула эквивалентности массы и энергии (E = mc2). В 1921 г. он был удостоен Нобелевской премии по физике за заслуги перед теоретической физикой, в частности за открытие закона фотоэлектрического эффекта.
Возможно, вас заинтересуют лучшие цитаты Альберта Эйнштейна.
Галилео Галилей
Галилей родился 15 февраля 1564 года и умер 8 января 1642 года. Он был итальянским мудрецом, чьи работы охватывали астрономию, физику, философию и математику.
Он сыграл ключевую роль в научной революции 17 века. Его самый важный вклад - развитие концепции гелиоцентризма в противовес геоцентризму, который царил в то время.
Возможно, вас заинтересуют лучшие фразы Галилео Галилея.
Стивен Хокинг
Родился 8 января 1942 г., английский физик-теоретик и космолог. В настоящее время он является директором по исследованиям в Центре теоретической космологии Кембриджского университета.
Одна из самых известных его работ - предсказание излучения черных дыр, часто известного как излучение Хокинса.
Возможно, вас заинтересуют лучшие фразы Стивена Хокинга.
Мюррей Гелл-Манн
Он родился 15 сентября 1929 года в Нью-Йорке. Он американский физик, получивший в 1969 году Нобелевскую премию по физике за свои работы по теории элементарных частиц.
Он получил степень физика в Йельском университете в 1948 году и докторскую степень в 1951 году в Массачусетском технологическом институте (MIT).
Джон коккрофт
Он родился 27 мая 1897 года и умер 18 сентября 1967 года. Он был британским физиком, который разделил Нобелевскую премию по физике 1951 года с Эрнестом Уолтоном за разделение атомного ядра и его роль в развитии ядерной энергии.
J.J. Томсон
Он родился 18 декабря 1856 года и умер 30 августа 1940 года. Он был британским физиком. Он был избран членом Лондонского королевского общества и профессором экспериментальной физики в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в 1884 году.
В 1897 году Томсон показал, что катодные лучи состоят из отрицательно заряженных частиц, которые имеют меньший вес, чем атомы.
Гульельмо Маркони
Первый маркиз Маркони, родившийся 25 апреля 1874 года и умерший 20 июля 1937 года, был итальянским изобретателем и инженером-электриком, известным своей работой в области передачи радиоволн на большие расстояния и разработкой закона Маркони. и радиотелеграфная система.
В 1909 году он разделил Нобелевскую премию по физике с Карлом Фердинандом Брауном за их вклад в развитие беспроводного телеграфирования.
Фрэнсис Крик
Он родился 8 июня 1916 года и умер 28 июля 2004 года. Он был британским биологом, биофизиком и нейробиологом, известным своим открытием вместе с Джеймсом Уотсоном в 1953 году структуры молекулы ДНК.
В 1962 году вместе с Уотсоном и Морисом Уилкинсом он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия в области молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живом материале.
РЕЗЮМЕ. Раман
Он родился 7 ноября 1888 года и умер 21 ноября 1970 года. Он был индийским физиком, родившимся в провинции Тамил Наду.
Его революционная работа в области рассеяния света принесла ему Нобелевскую премию по физике 1930 г. Он обнаружил, что, когда свет проходит через прозрачный материал, часть проходящего света меняет длину волны.
Артур Комптон
Он родился 10 сентября 1892 года и умер 15 марта 1962 года. Он был американским физиком, получившим Нобелевскую премию по физике в 1927 году за открытие в 1923 году эффекта Комптона, который продемонстрировал частичную природу электромагнитного излучения.
Эрнест Уолтон
Он родился 6 октября 1903 года и умер 25 июня 1995 года. Он был ирландским физиком, получившим Нобелевскую премию по физике 1951 года за свою работу с Джоном Кокрофтом, став первым человеком в истории, который искусственно разорвал атом.
Макс родился
Он родился 11 декабря 1882 года и умер 5 января 1970 года. Он был немецким математиком и физиком, сыгравшим фундаментальную роль в развитии квантовой механики. Он также внес заметный вклад в физику твердого тела и в области оптики.
В 1954 году он получил Нобелевскую премию по физике за фундаментальный вклад в развитие квантовой механики, особенно в статистической интерпретации волновой функции.
Алессандро Вольта
Вольта родился 18 февраля 1745 года и умер 5 марта 1827 года. Он был итальянским химиком и физиком, пионером в исследованиях электричества и энергии. Он считается изобретателем электрической батареи и первооткрывателем метана.
Он изобрел вольтовскую груду в 1799 году и сообщил о ее результатах Лондонскому Королевскому обществу развития естествознания.
Архимед
Архимед родился в 287 году до нашей эры и умер в 212 году до нашей эры. Он был греческим математиком, физиком, инженером, изобретателем и астрономом. Он известен как один из ведущих ученых античности.
Он был в состоянии предвосхитить понятия современного исчисления и анализа, применяя понятия бесконечно малых и исчерпывающий метод для доказательства ряда различных геометрических теорем. Одним из наиболее известных его вкладов в физику является принцип Архимеда.
Возможно, вас заинтересуют лучшие фразы Архимеда.
Николас Тесла
Тесла родился 10 июля 1856 года и умер 7 января 1943 года. Он был сербско-американским изобретателем, инженером-электриком, инженером-механиком, физиком и футуристом. Он известен своим вкладом в разработку современной системы электропитания переменного тока.
Мари Кюри
Она родилась 7 ноября 1867 года и умерла 4 июля 1934 года. Она была натурализованным польским французским физиком и химиком, известной своими работами в области радиоактивности.
Она была первой женщиной, получившей Нобелевскую премию, первой, кто выиграл ее дважды, и единственным человеком, получившим Нобелевскую премию в двух разных категориях (по физике и химии).
Майкл Фарадей
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года и умер 25 августа 1867 года. Он был английским ученым, внесшим свой вклад в изучение электромагнетизма и электрохимии.
Его достижения включают принципы электромагнитной индукции, диамагнетизма и электролиза.
Нильс Бор
Он родился 7 октября 1885 года и умер 18 ноября 1962 года. Он был датским физиком, внесшим фундаментальный вклад в понимание структуры атома и квантовой теории.
Бор разработал модель атома Бора, в которой электроны расположены на энергетических уровнях как орбиты вокруг ядра. В 1922 г. ему была присуждена Нобелевская премия по физике.
Энрико Ферми
Он родился 29 сентября 1901 года и умер 28 ноября 1954 года. Он был итальянским физиком, создателем первого ядерного реактора Chicago Pile-1.
В 1938 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике за его работу по радиоактивности, вызванной бомбардировкой нейтронами, и за открытие трансурановых элементов.
Генрих Герц
Родившийся 22 февраля 1857 года и умерший 1 января 1894 года, он был немецким физиком, которому удалось окончательно доказать существование электромагнитных волн, которые теоретизировались электромагнитной теорией света Джеймса Клерка Максвелла.
Джеймс Чедвик
Он родился 20 октября 1891 года и умер 24 июля 1974 года. Он был английским физиком, получившим Нобелевскую премию по физике за открытие нейтрона в 1932 году.
Поль Дирак
Он родился 8 августа 1902 года и умер 20 октября 1984 года. Он был английским физиком-теоретиком, проводившим исследования, которые способствовали раннему развитию квантовой механики и электродинамики.
Дирак разделил Нобелевскую премию по физике 1933 года с Эрвином Шредингером за открытие новых продуктивных форм атомной теории.
Вернер Гейзенберг
Он родился 5 декабря 1901 года и умер 1 февраля 1976 года. Он был немецким физиком-теоретиком и одним из разработчиков квантовой механики.
В 1927 году он опубликовал Начало неопределенности продукция, которой он наиболее известен. В 1932 г. он был удостоен Нобелевской премии по физике за создание квантовой механики.
Джеймс Клерк Максвелл
Он родился 13 июня 1831 года и умер 5 ноября 1879 года. Он был шотландским ученым, развившим свои работы в области физико-математических наук. Его самая известная работа - это формулировка теории электромагнитного излучения.
Макс планк
Он родился 23 апреля 1858 года и умер 4 октября 1947 года. Он был немецким физиком-теоретиком, работа которого в области квантовой теории произвела революцию в понимании атомных и субатомных процессов. В 1918 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.
Эрнест Резерфорд
Он родился 30 августа 1871 года и умер 19 октября 1937 года. Он был новозеландским физиком, которого считают отцом ядерной физики.
Он открыл концепцию радиоактивного периода полураспада, за основу которой он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1908 году.
Эрвин Шредингер
Он родился 12 августа 1887 года и умер 4 января 1961 года. Он был австрийским физиком, работа которого в области квантовой теории лежит в основе волновой механики. Он известен своим экспериментальным подходом, известным как Кот Шредингера. В 1933 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.
Ричард Фейнман
Он родился 11 мая 1918 года и умер 15 февраля 1988 года. Он был американским физиком-теоретиком, чья работа была сосредоточена на формулировке интегралов по траекториям в квантовой механике и физике сверхтекучего жидкого гелия, среди многих других.
В 1965 году вместе с Джулианом Швингером и Синичуро Томонага он был удостоен Нобелевской премии по физике.
Галилео Галилей опроверг почти 2000 летнее аристотелевское убеждение, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, доказав, что все тела падают с одинаковой скоростью.
2. Закон всемирного тяготения (1666)
Исаак Ньютон приходит к выводу, что все объекты во Вселенной, от яблок до планет оказывают гравитационное притяжение (воздействие) друг на друга.
3. Законы движения (1687)
Исаак Ньютон меняет наше представление о Вселенной, сформулировав три закона для описания движения объектов.
1. Движущийся объект остается в движении, если внешняя сила воздействует на него.
2. Соотношение между массой объекта (m), ускорение (а) и приложенной силой (F) F = mа.
3. Для каждого действия есть равная и противоположная реакция (противодействие).
4. Второй закон термодинамики (1824 - 1850)
Ученые, работающие над повышением эффективности паровых машин, развили теорию понимания преобразование тепла в работу. Они доказали, что поток тепла от более высоких к более низким температурам, заставляет паровоз (или иной механизм) двигаться, уподобляя процессу потока воды, который вращает мельничное колесо.
Их работа приводит к трем принципам: тепловые потоки необратимы от горячего к холодному телу, тепло не может быть полностью преобразовано в другие формы энергии, а также системы становятся все более неорганизованными с течением времени.
5. Электромагнетизм (1807 - 1873)
Ханс Кристиан Эстед
Новаторские эксперименты выявили связь между электричеством и магнетизмом и систематизированы в системе уравнений, которые выражают их основные законы.
В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед говорит студентам о возможности того, что электричество и магнетизм связаны между собой. Во время лекции, эксперимент показывает правдивость его теории перед всем классом.
6. Специальная теория относительности (1905)
Альберт Эйнштейн отвергает основные предположения о времени и пространстве, описывая, что часы идут медленнее и расстояние искажается, если скорость приближаются к скорости света.
Или энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света. Знаменитая формула Альберта Эйнштейна доказывает, что масса и энергия являются различными проявлениями одного и того же, и, что очень небольшое количество массы может быть преобразовано в очень большое количество энергии. Самый глубокий смысл этого открытия является то, что ни один объект с любой массой, отличной от 0 никогда не может двигаться быстрее скорости света.
8. Закон Квантового Скачка (1900 - 1935)
Закон, для описания поведения субатомных частиц, описали Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер. Квантовый скачок определяется как изменение электрона в атоме из одного энергетического состояния в другое. Это изменение происходит сразу, а не постепенно.
9. Природа света (1704 - 1905)
Результаты экспериментов Исаака Ньютона, Томаса Янга и Альберта Эйнштейна приводит к пониманию того, что такое свет, как он себя ведет, и как он передается. Ньютон использует призму для разделения белого света на составляющие цвета, а другая призма смешивала цветной свет в белый, доказывая, что цветной свет, смешиваясь, образует белый свет. Было установлено, что свет представляет собой волну, и что длина волны определяет цвет. Наконец, Эйнштейн признает, что свет всегда движется с постоянной скоростью, независимо от скорости измерителя.
10. Открытие нейтрона (1935)
Джеймс Чедвик обнаружил нейтроны, которые вместе с протонами и электронами составляют атом вещества. Это открытие существенно изменило модель атома и ускорило ряд других открытий в атомной физике.
11. Открытие сверхпроводников (1911 - 1986)
Неожиданное открытие, что некоторые материалы не имеют никакого сопротивления электрическому току при низких температурах, обещали революцию в промышленности и технике. Сверхпроводимость возникает в самых разнообразных материалах при низких температурах, включая простые элементы, такие как олово и алюминий, различные металлические сплавы и некоторые керамические соединения.
12. Открытие кварков (1962)
Мюррей Гелл-Манн предположил существование элементарных частиц, которые в совокупности образуют составные объекты, такие как протоны и нейтроны. Кварк имеет свой заряд. Протоны и нейтроны содержат три кварка.
13. Открытие ядерных сил (1666 - 1957)
Открытия основной силы, действующие на субатомном уровне, привело к пониманию, что все взаимодействия во Вселенной являются результатом четырех фундаментальных сил природы - сильных и слабых ядерных сил, электромагнитных сил и гравитации.
Все эти открытия сделаны учеными, которые посвятили свою жизнь науке. В то время диплом MBA на заказ передать на написание кому-то было невозможно, только систематический труд, упорство, наслаждение своим стремлением - позволило им стать знаменитыми.
С древних времен люди видели физические явления, но не имели возможности объяснить почему, например, тяжелый предмет падает на землю быстрее легкого.
Великий ученый опытным путем приводил доказательства физических явлений. Именно Галилео Галилей создал в 1609 году первый телескоп и доказал, что Земля вращается вокруг солнца.
В 1665 году Исаак Ньютон уехал в родной Вулстроп из-за эпидемии чумы, и углубился в науку. За два последующих года он совершил большее количество своих значимых открытий. Например, Закон всемирного тяготения.
Именно Ньютон доказал с помощью стеклянной призмы, что белый луч света состоит из всех цветов радуги и открыл три закона движения.
Альберта Энштейна можно с уверенностью назвать ученым – теоретиком. Свою Теорию относительности он опубликовал в 1905 году.
Через несколько месяцев Энштейн позволил по-другому посмотреть на мощность атома, выведя свою, пожалуй, самую известную формулу E=mc 2.
Эта формула являлась доказательством присутствия огромной энергии в любом предмете. Даже в том, который находится в состоянии покоя.
Эрнест Резерфорд в начале XX века проводил научные эксперименты с атомом, считая его пока мельчайшей частицей. В результате экспериментов с золотой фольгой, ученый доказал, что атом не проходит сквозь фольгу и не меняет направление, что позволяет утверждать о наличии твердого вещества внутри атома, которое Резерфорд назвал ядром.
Эрнесту Резерфорду принадлежит открытие и других составляющих атома – протонов и нейтронов.
Дело его завершил ученик Джеймс Чедвик, открывший составляющие самого ядра – протоны и нейтроны.
Макс Планк, немецкий ученый-теоретик описал законы, по которым существуют мельчайшие частицы – атомы, протоны, нейтроны, в субатомном мире, в Квантовой теории.
Опираясь на опыты мадам Кюри, открывшей радий, Планк доказал, что энергия существует в определенном объеме. Единица этого объема энергии была им названа Квантом.
Еще один немецкий ученый определил Второй закон термодинамики. Этот закон стал настоящим прорывом в промышленности.
Закон объяснял ограниченную эффективность энергии, например, в паровых двигателях. Только часть энергии расходуется на то, чтобы приводить в движение предмет, остальная часть тратиться на нагрев воздуха и деталей самого двигателя.
Голландский опытный физик-практик в 1909 году открыл сверхпроводники.
В своих опытах он использовал ртуть при низких температурах, помещая ее в жидкий гелий и измеряя сопротивление. Выяснилось, что при температуре минус 268 °С, сила сопротивления равна нулю. Это и назвалось сверхпроводимостью.
Своей теорией Константин Эдуардович занимался с 1896 года. Основываясь на своей теории, ученый изобрел целый ряд схем ракет, способных преодолевать огромные расстояния.
Циолковский первый обосновал теорию многоступенчатых ракет и их движения в гравитационном поле.
Майкл Фарадей в 1831 году стал первым ученым, запустившим процесс электромагнита в обратном направлении, и использовал магнитное поле для создания электричества, а не наоборот.
Первый электрогенератор, это проволока между двух полюсов магнита. Фарадей первым обнаружил ток, проходящий по проволоке, когда она находится на близком расстоянии от магнита.
Нельзя перечислить в одной статье все великие достижения гениальных физиков мира и их открытий, приведших общество к современной жизни. Но отдать дань их гениальным открытиям люди просто обязаны и каждая фамилия должна быть на слуху у современников:
Вильгельм Рентген – рентгеновские лучи;
Александр Степанович Попов – изобретатель радио;
Мария Склодовская-Кюри – выделение чистого металлического радия;
Алессандро Вольта-закон напряжения, атмосферное электричество.
И многие-многие другие ученые, для перечисления которых понадобится целая книга.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Величайшие открытия физики
Групповой проект
Выполнили: ученики 11 класса
Руководитель: учитель физики Полевая Н.И.
Величайшие открытия физики
1.1.Джозеф Джон Томсон
1.2. Эрнест Резерфорд
2.Влияние открытий ученных на развитие физики
Список литературы
Физика – одна из величайших и важнейших наук, изучаемых человеком. Ее наличие видно в любых сферах жизни. Не редко открытия в физике меняют историю. Поэтому великие ученые и их открытия, по прошествии лет все также интересны, значимы для людей. Но в последние годы, к сожалению, заметно упал престиж ученых. Современная молодежь очень мало знает о науке: практически никто не может назвать имена известных ученых— хотя они выдающиеся.
Важно знать таких великих ученых как Джозефа Джона Томсона, Эрнеста Резерфорда, Нильса Бора, и других ученых.
Объект исследования: Атом
Предмет исследования : взгляды ученых на строение и природу атома
Цель исследования : раскрыть развитие взглядов на строение и природу атома
Для достижения поставленной цели выдвинуты следующие задачи:
1. Изучить источники информации о истории изучения атома.
2. Познакомиться с биографией и с открытиями учёных Дж.Томсона, Эрнеста Резерфорда.
3. Изучить влияние открытий учёных на развитие науки.
Новизнаисследования в том, что был систематизирован материал на строение и природу атома.
Гипотеза: предположение о том, что открытия ученных о строении и природе атома являются величайшими.
Практическая значимость проекта заключается в том, что данный проект можно использовать на уроках физики, во внеурочной деятельностив школе и за ее пределами. Таким образом, будет подниматься престиж науки среди молодежи.
ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ
ЗАДАЧИ: определение темы, уточнение целей, постановка задач, актуальность проблемы, определение источников информации, изучение методов и форм работы по уроку, выбор критериев оценки результатов.
УЧАСТНИКИ: (ученики): уточняют информацию, обсуждают задание, формируют задачи и способы взаимодействия, выбирают и обосновывают свои критерии успеха.
КООРДИНАТОР: (учитель физики): мотивирует участников проекта, объясняет цели проекта, обсуждает методы и формы проведения урока, помогает в анализе, оговаривает сроки проведения выполнения заданий, наблюдает.
ЗАДАЧИ: сбор и уточнение информации, обсуждение альтернатив, выбор оптимального варианта, уточнение планов деятельности, выполнение проекта.
УЧАСТНИКИ: (ученики): самостоятельная работа над заданием / индивидуальная, групповая, парная /, исследовательская деятельность, работа над проектом.
КООРДИНАТОР: координирует деятельность учащихся, выясняет круг людей, способных оказать методическую и техническую помощь в организации проекта.
ЗАДАЧИ: выполнение проекта, обсуждение достигнутых результатов.
УЧАСТНИКИ: (ученики): работа над проектом.
КООРДИНАТОР: координирует деятельность учащихся.
ЗАДАЧИ: анализ выполнения проекта, обсуждение достигнутых результатов, анализ полноты достижения поставленной цели.
УЧАСТНИКИ: (ученики): участвуют в коллективном самоанализе проекта, демонстрация проделанной самостоятельной работы.
КООРДИНАТОР: обсуждает презентацию проекта, формы показа, последовательность выступления, участников выступления, устанавливает регламент.
ЗАДАЧИ: Коллективная защита проекта
КООРДИНАТОР: наблюдает за ходом проведения урока, направляет ход урока.
КООРДИНАТОР: участвует в коллективном анализе и оценке результатов проекта. Для себя делает вывод, что при этом методе развиваются диалектическое и системное мышление учащихся, гибкость ума, умение переносить и обобщать знания из разных предметов.
УЧАСТНИКИ: анализируют и оценивают результаты проекта. Делают вывод, что такие уроки, на которых используются межпредметные связи, нравятся учащимся.
1.Величайшие открытия физики
Первые представления о том, что вещество состоит из отдельных неделимых частиц, появилось в глубокой древности
Демокри т жил в (460-370 гг. до н.э.). Основные элементы его картины природы таковы:
-Все тела состоят из атомов, которые неделимы и имеют неизменную форму.
-Число атомов бесконечно, число различных типов атомов тоже бесконечно.
-Атомы обладают различными выступами, углублениями и крючками, позволяющими им сцепляться друг с другом и тем самым образовывать устойчивые соединения.
Древнегреческий ученый Аристотель писал, что причинами всех вещей являются определенные различия в атомах, а именно: форма, порядок и положение.
В России идеи о мельчайших частицах вещества развивал Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765).Различая два вида частиц материи, он дает им названия “элементы” (равные понятию “атом”) и “корпускулы” (равные понятию “молекула”). По Ломоносову, “элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших частиц”, а “корпускула есть собрание элементов в одну небольшую массу”.
Однако, к концу 19-го века появляются неопровержимые факты, свидетельствующие о сложном строении атома. Наиболее серьезный удар по привычным представлениям об атомах нанесло открытие электрона – частицы, входящей в состав атома. Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону.
Учитель: Однако, к концу 19-го века появляются неопровержимые факты, свидетельствующие о сложном строении атома. Наиболее серьезный удар по привычным представлениям об атомах нанесло открытие электрона – частицы, входящей в состав атома. Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону.
1.1.Джозеф Джон Томсон
18 декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г.
Английский физик Джозеф Джон Томсон родился в пригороде Манчестера, в семье Джозефа Джеймса и Эммы Томсон. Поскольку отец, книготорговец, хотел, чтобы мальчик стал инженером, его в возрасте четырнадцати лет послали в Оуэнс-колледж (ныне Манчестерский университет). Однако через два года отец умер, оставив сына без средств. Тем не менее он продолжил обучение благодаря финансовой поддержке своей матери и стипендиальному фонду.
Получив в Оуэнсе в 1876 г. звание инженера, Томсон поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. Здесь он изучал математику и ее приложения к задачам теоретической физики. Степень бакалавра по математике он получил в 1880 г. На следующий год он был избран членом ученого совета Тринити-колледжа и начал работать в Кавендишской лаборатории в Кембридже.
В 1884 г. Томсон возглавляет Кавендишскую лабораторию, несмотря даже на то, что ему было тогда всего двадцать семь лет и он не добился еще сколько-нибудь заметных успехов в экспериментальной физике. Однако его очень ценили как математика и физика, он активно применял максвелловскую теорию электромагнетизма, что и сочли достаточным при рекомендации его на этот пост.
Приступив к своим новым обязанностям в лаборатории, Томсон решил, что главным направлением его исследований должно стать изучение электрической проводимости газов. Особенно его интересовали эффекты, возникающие при прохождении электрического разряда между электродами, помещенными в противоположных концах стеклянной трубки, из которой выкачан почти весь воздух. Ряд исследователей, обратили внимание на одно любопытное явление, возникающее в таких газоразрядных трубках. Когда газ становится достаточно разреженным, стеклянные стенки трубки, расположенные на конце, противоположном катоду (отрицательному электроду), начинают флуоресцировать зеленоватым светом, что, по всей видимости, происходило под воздействием излучения, возникающего на катоде.
Катодные лучи вызвали в научной среде огромный интерес, а относительно их природы высказывались самые разноречивые мнения. Британские физики в большинстве своем полагали, что эти лучи представляют собой поток заряженных частиц. Были и другие мнения.
Исследования катодных лучей и связанных с ними явлений оживились в связи с открытием Вильгельмом Рентгеном в 1895 г. рентгеновских лучей.
После открытия в 1897 году электрона, входящего в состав атома, был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена Томсоном. Согласно этой модели вещество в атоме несет положительный заряд и равномерно заполняет весь объем атома. Электроны “вкраплены” в атом, словно изюм в булку.
. В начале XX в. он выдвинул гипотезу, что атом представляет собой размытую сферу, несущую положительный электрический заряд, в которой распределены отрицательно заряженные электроны (как в конце концов стали называть его корпускулы). Эта модель, хотя она и была вскоре вытеснена ядерной моделью атома, предложенной Резерфордом, обладала чертами, ценными для ученых того времени и стимулировавшими их поиски.
Между 1906 и 1914 гг. у Томсона начался второй и последний большой период экспериментальной деятельности. Он изучал канальные лучи, которые движутся по направлению к катоду в разрядной трубке. Открывает изотопы неона.
Во время первой мировой войны Томсон работал в Управлении исследований и изобретений и был советником правительства. В 1918 г. он возглавил Тринити-колледж. Год спустя Резерфорд сменил его на посту профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории. После 1919 г. деятельность Томсона сводилась к выполнению обязанностей главы Тринити-колледжа, дополнительным исследованиям в Кавендишской лаборатории и выгодным вложениям денег. Ему нравилось работать в саду, и он часто совершал дальние прогулки в поисках необычных растений.
Томсон женился на Розе Паджет в 1890 г.; у них были сын и дочь. Его сын, Дж. П. Томсон, получил Нобелевскую премию по физике за 1937 г.
Томсон умер 30 августа 1940 г. и был похоронен в Вестминстерском аббатстве в Лондоне. Томсон оказал влияние на физику не только результатами своих блестящих экспериментальных исследований, но и как превосходный преподаватель и прекрасный руководитель Кавендишской лаборатории. Привлеченные этими его качествами, сотни наиболее талантливых молодых физиков со всего мира выбирали местом обучения Кембридж. Из тех, кто работал в Кавендише под руководством Томсона, семеро стали в свое время лауреатами Нобелевской премии.
Вывод: В 1897 году Дж. Томсон открыл электрон и измерил отношение е/m заряда электрона к массе. Опыты Томсона подтвердили вывод о том, что электроны входят в состав атомов.)
Возникал вопрос о том, как электроны распределены в атоме? Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Марсденом и Гейгером в 1909-1911 годах.
1.2. Эрнест Резерфорд
Резерфорд Эрнест (1871—1937), английский физик, один из создателей учения о радиоактивности и строении атома, основатель научной школы.
Родился 30 августа 1871 г. в городе Спринг – Броув (Новая Зеландия) в семье шотландских эмигрантов. Отец работал механиком и фермером-льноводом, мать — учительницей. Эрнест был четвёртым из 12 детей Резерфордов и самым талантливым.
Уже при окончании начальной школы, как первый ученик, он получил премию в 50 фунтов стерлингов для продолжения образования. Благодаря этому Резерфорд поступил в колледж в Нельсоне (Новая Зеландия). После окончания колледжа юноша сдал экзамены в Кентерберийский университет и здесь серьёзно занялся физикой и химией.
Правда, через 12 лет Резерфорд доказал свою правоту. После окончания университета Эрнест стал учителем средней школы, но это занятие было ему явно не по душе. К счастью, Резерфорду — лучшему выпускнику года — присудили стипендию, и он отправился в Кембридж — научный центр Англии — для продолжения занятий.
В Кавендишской лаборатории Резерфорд создал передатчик для радиосвязи в радиусе 3 км, но отдал приоритет на его изобретение итальянскому инженеру Г. Маркони, а сам приступил к изучению ионизации газов и воздуха. Учёный заметил, что урановое излучение имеет две составляющие — альфа- и бета-лучи. Это было открытием.
Через 5 лет после помолвки с Мэри Джорджиной Ньютон Эрнест Резерфорд женился на ней. Эта девушка была дочерью хозяйки пансиона в Крайстчерче, где он когда-то жил. В 1901 году, 30 марта, появилась на свет единственная дочь в семействе Резерфордов. Это событие практически совпало по времени с рождением в физической науке новой главы - физики ядра. А через 2 года Резерфорд стал членом Лондонского королевского общества, а с 1925 по 1930 г. занимал пост его президента.
Продолжая опыты Резерфорд убеждается в том,что большинство альфа-частиц, почти не отклоняясь, пронизывало фольгу, и только у некоторых наблюдалось отклонение, порой существенное. Этим очень заинтересовался Эрнест Резерфорд. И тогда вновь проявилась интуиция Резерфорда и умение этого ученого понимать язык природы. Эрнест решительно отказался от предложенной Томсоном модели атома. Опыты Резерфорда привели к тому, что он выдвинул свою, получившую название планетарной. Согласно ей, в центре атома находится ядро, в котором сосредоточена вся масса данного атома, несмотря на его довольно малые размеры. А вокруг ядра, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца, движутся электроны.
В 1908 г. Резерфорд стал нобелевским лауреатом за исследования радиоактивных элементов. Руководитель физической лаборатории в Манчестерском университете, Резерфорд создал школу физиков-ядерщиков, своих учеников.
Учениками Резерфорда были Чедвик, Бор, из советских физиков – Петр Капица, Юлий Харитон и другие.
Вывод: И так, было известно, что электроны входят в состав всех атомов. Но атом, как известно, электрически нейтрален, из этого следовало, что в его состав должна была входить ещё одна составная часть, уравновешивавшая сумму отрицательных зарядов электронов.
Для выяснения структуры атома Резерфорд поставил эксперимент (1909 г.) по бомбардировке мишени из множества атомов α-частицами.
Изучать физику значит изучать Вселенную. Точнее, как работает Вселенная. Вне всяких сомнений, физика — самая интересная ветвь науки, поскольку Вселенная куда сложнее, чем кажется, и она вмещает в себя все сущее. Иногда мир ведет себя очень странно, и возможно, вы должны быть настоящим энтузиастом, чтобы разделить с нами радость по поводу этого списка. Перед вами десять самых удивительных открытий в новейшей физике, которые заставили многих и многих ученых ломать головы не годами — десятилетиями.
На скорости света время останавливается
Выходит, если двигаться со скоростью света, время вообще застынет на месте? Это так. Но прежде чем вы попытаетесь стать бессмертным, учтите, что двигаться со скоростью света невозможно, если вам не повезло родиться светом. С технической точки зрения движение со скоростью света потребует бесконечного количества энергии.
Квантовая запутанность
Только что мы пришли к выводу, что ничто не может двигаться быстрее, чем со скоростью света. Что ж… и да, и нет. Хотя технически это остается верным, в теории существует лазейка, которую нашли в самой невероятной ветви физики — в квантовой механике.
Квантовая механика, по сути, это изучение физики на микроскопических масштабах, таких как поведение субатомных частиц. Эти типы частиц невероятно малы, но крайне важны, поскольку именно они образуют строительные блоки всего во Вселенной. Можете представить их как крошечные вращающиеся электрически заряженные шарики. Без лишних сложностей.
Итак, у нас есть два электрона (субатомных частиц с отрицательным зарядом). Квантовая запутанность — это особый процесс, который связывает эти частицы таким образом, что они становятся идентичными (обладают одинаковым спином и зарядом). Когда это происходит, с этого момента электроны становятся идентичными. Это означает, что если вы измените один из них — скажем, измените спин — второй отреагирует незамедлительно. Вне зависимости от того, где он находится. Даже если вы его не будете трогать. Влияние этого процесса потрясающее — вы понимаете, что в теории эту информацию (в данном случае, направление спина) можно телепортировать куда угодно во вселенной.
Гравитация влияет на свет
Вернемся к свету и поговорим об общей теории относительности (тоже за авторством Эйнштейна). В эту теорию входит понятие, известное как отклонение света — путь света не всегда может быть прямым.
Как бы это странно ни звучало, это было доказано неоднократно. Хотя у света нет никакой массы, его путь зависит от вещей, у которых эта масса есть — вроде солнца. Поэтому если свет от далекой звезды пройдет достаточно близко к другой звезде, он обогнет ее. Как это касается нас? Да просто: возможно, те звезды, которые мы видим, находятся совсем в других местах. Помните, когда в следующий раз будете смотреть на звезды: все это может быть просто игра света.
Темная материя
Благодаря некоторым теориям, которые мы уже обсудили, у физиков есть довольно точные способы измерения общей массы, присутствующей во Вселенной. Также у них есть довольно точные способы измерения общей массы, которую мы можем наблюдать — но вот незадача, два этих числа не совпадают.
На самом деле, объем общей массы во Вселенной значительно больше, чем общая масса, которую мы можем посчитать. Физикам пришлось искать объяснение этому, и в результате появилась теория, включающая темную материю — таинственное вещество, которое не испускает света и берет на себя примерно 95% массы во Вселенной. Хотя существование темной материи формально не доказано (потому что мы не можем ее наблюдать), в пользу темной материи говорит масса свидетельств, и она должна существовать в той или иной форме.
Наша Вселенная быстро расширяется
Понятия усложняются, и чтобы понять почему, нам нужно вернуться к теории Большого Взрыва. До того как стать популярным телешоу, теория Большого Взрыва была важным объяснением происхождения нашей Вселенной. Если проще: наша вселенная началась со взрыва. Обломки (планеты, звезды и прочее) распространились во всех направлениях, движимые огромной энергией взрыва. Поскольку обломки достаточно тяжелые, мы ожидали, что это взрывное распространение должно замедлиться со временем.
Но этого не произошло. На самом деле, расширение нашей Вселенной происходит все быстрее и быстрее с течением времени. И это странно. Это означает, что космос постоянно растет. Единственный возможный способ объяснить это — темная материя, а точнее темная энергия, которая и вызывает это постоянное ускорение. А что такое темная энергия? Вам лучше не знать.
Любая материя — это энергия
Материя и энергия — это просто две стороны одной медали. На самом деле, вы всегда это знали, если когда-нибудь видели формулу E = mc 2 . E — это энергия, а m — масса. Количество энергии, содержащейся в конкретном количестве массы, определяется умножением массы на квадрат скорости света.
Объяснение этого явления весьма захватывает и связано с тем, что масса объекта возрастает по мере приближения к скорости света (даже если время замедлится). Доказательство довольно сложное, поэтому можете просто поверить на слово. Посмотрите на атомные бомбы, которые преобразуют довольно небольшие объемы материи в мощные выбросы энергии.
Корпускулярно-волновой дуализм
Некоторые вещи не так однозначны, какими кажутся. На первый взгляд, частицы (например, электрон) и волны (например, свет) кажутся совершенно разными. Первые — твердые куски материи, вторые — пучки излучаемой энергии, или что-то типа того. Как яблоки и апельсины. Оказывается, вещи вроде света и электронов не ограничиваются лишь одним состоянием — они могут быть и частицами, и волнами одновременно, в зависимости от того, кто на них смотрит.
Серьезно. Звучит смешно, но существуют конкретные доказательства того, что свет — это волна, и свет — это частица. Свет — это и то, и другое. Одновременно. Не какой-то посредник между двумя состояниями, а именно и то и другое. Мы вернулись в область квантовой механики, а в квантовой механике Вселенная любит именно так, а не иначе.
Все объекты падают с одинаковой скоростью
Многим может показаться, что тяжелые объекты падают быстрее, чем легкие — это звучит здраво. Наверняка, шар для боулинга падает быстрее, чем перышко. Это действительно так, но не по вине гравитации — единственная причина, по которой получается так, в том, что земная атмосфера обеспечивает сопротивление. Еще 400 лет назад Галилей впервые понял, что гравитация работает одинаково на всех объектах, вне зависимости от их масс. Если бы вы повторили эксперимент с шаром для боулинга и пером на Луне (на которой нет атмосферы), они упали бы одновременно.
Квантовая пена
Эксперимент с двойной щелью
Выше мы отмечали, что все может быть и частицей, и волной одновременно. Но вот в чем загвоздка: если в руке лежит яблоко, мы точно знаем, какой оно формы. Это яблоко, а не какая-нибудь яблочная волна. Что же определяет состояние частицы? Ответ: мы.
Эксперимент с двумя щелями — это просто невероятно простой и загадочный эксперимент. Вот в чем он заключается. Ученые размещают экран с двумя щелями напротив стены и выстреливают пучком света через щель, чтобы мы могли видеть, где он будет падать на стену. Поскольку свет — это волна, он создаст определенную дифракционную картину, и вы увидите полоски света, рассыпанные по всей стене. Хотя щели было две.
Но частицы должны реагировать иначе — пролетая через две щели, они должны оставлять две полоски на стене строго напротив щелей. И если свет — это частица, почему же он не демонстрирует такое поведение? Ответ заключается в том, что свет будет демонстрировать такое поведение — но только если мы захотим. Будучи волной, свет пролетает через обе щели одновременно, но будучи частицей, он будет пролетать только через одну. Все, что нам нужно, чтобы превратить свет в частицу — измерять каждую частицу света (фотон), пролетающую сквозь щель. Представьте себе камеру, которая фотографирует каждый фотон, пролетающий через щель. Этот же фотон не может пролетать через другую щель, не будучи волной. Интерференционная картина на стене будет простой: две полоски света. Мы физически меняем результаты события, просто измеряя их, наблюдая за ними.
Читайте также: