Становление и развитие статистической физики

ВВЕДЕНИЕ

СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

РОДОНАЧАНИКИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

История физики – предмет, позволяющий изучать историю возникновения и развития физики, как науки, а также выявлять основные события и тенденции развития физических явлений. Изучая историю физики, можно проследить эволюцию физических понятий и представлений, узнать о выдающихся ученых и их взглядов на природу явлений. История физики отражает наиболее передовые взгляды на окружающий мир, рассматривается совместно с историей общества и выполняет некоторую роль в движении прогресса. Наука оказывает значительное влияние на интеллектуальное, нравственное и психологическое состояние общества.
Появление физики замечено еще до н.э. совместно с механикой, наукой о Земле, астрономией и философией, все эти науки объединялись в натурфилософию. Греческие философы, жившие до н.э., предполагали, что все существующее – земля, воздух, вода, огонь, животные и тело человека – состоят из мельчайших частиц, атомов [1].
В XVII в. физика стала самостоятельной наукой, характерной опытами и открытиями Галилея (рис. 1), который стал известным благодаря изобретению телескопа. Кроме этого Галилео Галилей выдвинул основы теоретической механики, такие как закон инерции, принцип относительности, квадратично-ускоренный закон падения. Галилей доказал, что брошенное тело под углом к горизонту совершает полет по траектории параболы. Также он изобрел микроскоп и термометр, оценил плотность воздуха. Ученик Галилея, Торричелли, сформулировал принцип движения центров тяжести. В это время интерес к науке возрастает в основных странах Европы, что влечет за собой появление первых Академий наук и научных журналов. Возникают новые научные идеи и усовершенствуются измерительные приборы. Большую роль в истории физики сыграло изобретение зрительной трубы, родоначальника последующих оптических приборов. А в конце XVII в. была основана классическая физика, теоретический фундамент которой заложил Исаак Ньютон (рис. 2) и др. ученые [1]. В классической физике изучение объектов и явлений основывается на следующих представлениях.
– Объекты подразделяются на два вида – тело (вещество) и поле. При этом основным признаком вещества является дискретность, а поля – сплошность.
– Корпускулы вещества имеют инертную массу и обладают электрическим зарядом.
– По законам классической физики можно однозначно определить состояние объектов во времени по состоянию на данный момент времени.
В это время Исаак Ньютон ввел понятие массы, выдвинул три закона механики и закон всемирного тяготения. Кроме этого он сформулировал основы гидродинамики, оптики, небесной механики и открыл математический анализ.
Изобретение паровой машины в 1784 году стало главным достижением XVIII века, повлекшее изменение многих промышленных технологий и средств производства. В этот период престиж науки повышается, развивается механика и учение о теплоте, а также начинается изучение электричества и магнетизма. В 1703 году французский физик Гийом Амонтон сделал вывод, что существует абсолютный нуль температуры, значение которого он принял равным −239,5 °C. Однако Ламберт получил более точное значение, равное -270 °C. Кроме этого он дал понятие яркости и освещенности. В первой половине XVIII века Стивен Грей открыл электростатическую индукцию. М. В. Ломоносов был первым ученым, который высказался о кинетической природе тепла. В это же время швейцарский математик Даниил Бернулли вывел формулу для давления газа, и показал, что давление газа равно 2/3 от кинетической энергии атомов. Французский учёный Шарль Франсуа Дюфе доказал, что электричество бывает положительное или отрицательное и изобрел громоотвод. Де Меран и д’Аламбер обосновали закон сохранения энергии и закон сохранения импульса. Разнообразные движения жидкостей и газов исследовал Бернулли, после чего выдвинул фундаментальный закон Бернулли и ввел понятие механической работы. В конце XVIII века был сформулирован закон Кулона и изобретена электрическая батарея [2].
В XIX веке появились точные измерительные приборы, и была разработана математическая теория погрешностей измерения, благодаря которой оценивалась достоверность физических величин. В течение века возникает волновая теория света, электромагнитная теория Максвелла, кинетическая теория тепла и периодическая система элементов. Было введено понятие химического элемента и химического соединения. В начале XIX века были сделаны следующие открытия: первый электродвигатель, изобретенный Фарадеем (рис. 3), термоэлемент, гальванометр величины тока, а также установлен закон Ома. Френель объяснил прямолинейность распространения световой волны, а опыт Физо показал, что скорость света в воде на ¼ меньше, чем в воздухе. Рудольф Клаузиус опубликовал работу «О природе движения, которое мы называем теплом», в которой он утверждает, что тепловая энергия – это кинетическая энергия движения молекул. Кроме этого Р. Клаузиус дал понятие таким явлениям, как теплопроводность и внутреннее трение. Работы этого ученого вызвали огромный интерес у английского физика Джемса Кларка Максвелла. В середине XIX века возникла теория Максвелла. В 1855-1856 годах Максвелл выдвинул ряд уравнений для электромагнитного поля в интегральной форме. Эти уравнения описывают электромагнитные явления во всех средах и в вакууме. В последующих работах он записывает уравнения в дифференциальной форме. Максвелл доказал существование электромагнитных волн, скорость которых равна скорости света. Немецкий физик Герман Гельмгольц сформулировал первое начало термодинамики, заключающееся в эквивалентности работы и теплоты. После чего Р. Клаузиус и независимо от него В. Кельвин установили второе начало термодинамики, которое привело к понятию энтропии системы. В 1887 году был построен первый радиопередатчик, разработанный Герцем. Также Герц ознаменовался открытием фотоэффекта. В 1890 году Бранли изобрел когерер, чувствительный приемник радиоволн. Спустя некоторое время Попов и Маркони, соединив когерер с электрозвонком, создали прибор для радиосвязи. В 1895-1896 годах были открыты рентгеновские лучи Рентгеном и радиоактивность урана Беккерель. В XIX веке появились новые разделы физики, такие как термодинамика, статистическая физика, теория упругости, метеорология и радиофизика [2].
Данная работа посвящена изучению возникновения статистической физики и родоначальников ее создания.