WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 16 | 17 || 19 | 20 |   ...   | 34 |

«Смирнов С. Г. С50 Лекции по истории науки: пособие для курсов повышения квалификации и переподготовки учителей математики. М.: МИОО, 2006. 196 с.: ил. ISBN ...»

-- [ Страница 18 ] --

Юношеские годы Фарадея были отмечены грохотом первых паровозов по рельсам железной дороги. Его старость отмечена уверенными победами паровых броненосцев над деревянными парусниками (1862). Корабельную броню ковали паровые молоты; орудийные стволы сверлили станки, приводимые в движение электромоторами; вести о начале войн разносились по всему свету посредством электрического телеграфа.

Его изобрели в конце 1830-х годов американцы: Томас Генри и Уэйн Морзе. Тут же родилась мечта о прокладке телеграфного кабеля поперёк Американского континента или поперёк Атлантического океана!

За энергетической революцией могла (и должна была) последовать информационная революция 19 века, сравнимая с изобретением книгопечатания 400 лет тому назад.

Каких ещё научных открытий нехватало для новой технической революции? Оказалось, что нужно научиться рассчитывать две новые вещи: Энергию и Симметрию. Первая ветвь новых расчётов породила Термодинамику, а вторая Теорию Поля.

Глава 26. Развитие Термодинамики в 18–19 веках Ещё в 1760-е годы химик Джозеф Блэк научился различать такие характеристики нагретого тела, как Температура, Количество Теплоты и Теплоёмкость. Он же измерил и оценил большую разницу между удельной теплотой нагрева воды до кипения и удельной теплотой её замерзания, либо испарения. Таким путём Блэк рассчитал основу водно-паровой энергетики меж тем, как первые изобретатели паровых насосов (Ньюкомен и Сэвери) не размышляли о том, почему их машины работают столь эффективно, и каковы пределы их эффективности. Первым учеником Блэка (профессора в Эдинбурге) стал его друг механик того же университета Джемс Уатт. Из бесед с Блэком он понял главное: что можно заставить горячий водяной пар совершать любую механическую работу при расширении и охлаждении пара!

В 1770-е годы Уатт изобретает и совершенствует свою машину; с 1781 года в Англии началось серийное производство универсальных машин, приводящих в движение любой аппарат от парового молота или токарного станка до парохода или паровоза. Два последних изобретения потребовали немалого труда умных механиков: Фултона, Стефенсона и других. Но Уатт сделал главный шаг в паровой энергетике как Галилей сделал главный шаг в телескопной астрономии.

Не удивительно, что друг Блэка и Уатта Джемс Хаттон вдохновился их успехами и попытался представить в качестве тепловой машины всю Землю с её вулканизмом, землетрясениями и прочей энергетикой. Хаттон первый задался вопросом о том источнике энергии, который скрыт внутри Земли и нагревает её недра. Может ли это быть горение угля, или иного топлива? Если да, то может ли тот же источник объяснить свечение Солнца на протяжении всей истории Земли?

Ответить на эти вопросы Хаттон не сумел, поскольку не смог точно измерить термические параметры Земли особенно тепловой поток из её недр, заметный в глубоких угольных шахтах. Рассчитать теплоёмкость земного шара, оценить реальный срок его остывания от тысяч градусов до холодного камня эти задачи стали посильны физикам лишь в середине 19 века. Тогда Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал, что горячая Земля остыла бы за 50–100 миллионов лет. Тогда же Герман Гельмгольц рассчитал максимальный срок горения Солнца, будь это химическое горение водорода или разогрев за счёт гравитационного сжатия. Его оценка была такой же: менее ста миллионов лет!

Этот срок огромен, в сравнении с гипотезами богословов но он был уже слишком мал для геологов середины 19 века. Ещё в 1800-е годы геодезист Смит открыл то, что мы теперь именуем Каменной Летописью Земли: устойчивую смену различных слоёв в горных породах, каждый из которых отмечен своим набором окаменелостей. Преемник Смита геолог Ляйел в 1830-е годы сравнил наблюдаемый в последние тысячелетия темп отложения осадков в пустынях или водоёмах Земли с толщей известных геологических горизонтов. Итог сравнения был поразителен: возраст земной коры составляет сотни миллионов лет!

Биологи приняли этот результат с облегчением. Если эволюция от первых червей и водорослей заняла 300–500 миллионов лет, то огромная сложность такой эволюции перестаёт казаться чудом! Но физикам было хуже: они не могли предложить удачный механизм свечения Солнца в течение сотен миллионов лет вплоть до 1930-х годов до открытий Резерфорда, Эддингтона и Бете в области ядерной энергии.

Основу теоретической термодинамики заложил в 1824 году Сад и Карно сын Лазара Карно, организатора побед Французской республики. Карно-младший изучил работу паровой машины с позиций сохранения полной энергии и нашёл, что КПД такой машины более всего зависит от разности температур рабочего тела на входе и на выходе из системы. Для водяного пара эта разность порядка 100–200 градусов; но для газов продуктов быстрого сгорания нефти она может быть в 3–5 раз больше. Вывод Сади Карно: нужно изобретать двигатели Внутреннего Сгорания, где рабочее тело является одновременно топливом!

Этот проект удалось воплотить Никласу Отто в 1870-е годы; после этого открылся путь к созданию автомобилей, самолетов, подводных лодок и иных технических чудес 20 века.

Глава 27. Триумф Электромагнетизма На плечах у двух великих экспериментаторов Томаса Юнга и Майкла Фарадея могла уместиться дюжина удачливых теоретиков. Но их понадобилось меньше: трое французов (Араго, Пуассон и Френель) и один гениальный шотландец Максвелл. Огюстен Френель выяснил в 1820-е годы максимум того, что можно было извлечь из опытов Юнга с волнами и с поляризацией света в кристаллах турмалина либо исландского шпата: что свет состоит из поперечных волн и что его скорость в прозрачном веществе меньше, чем в вакууме: отношение этих скоростей равно коэффициенту преломления вещества. Тем временем неутомимый старик Фарадей заметил, что магнитное поле слегка поворачивает плоскость поляризации света; позднее молодой Пастер наблюдал тот же эффект в растворах органических кислот.



Значит, свет как-то связан с магнитным полем! Нужно облечь эту связь в математическую форму! Всё это сделал Джемс Максвелл в 1860-е годы. Этот гений прожил недолго (1831–1879), но успел сделать очень многое. Попав в Кембридж в 1850 году, юный Максвелл был поражён двумя новинками: законом сохранения полной энергии при переходе работы в тепло (его проверили Майер и Джоуль) и новой ролью многомерной геометрии в описании физических процессов (её открыл Вильям Гамильтон).

Первым математическим увлечением Максвелла стала теория колец Сатурна: он строго доказал давнюю гипотезу Гюйгенса, что эти кольца не могут быть ни твёрдыми, ни жидкими, но состоят из пыли, снега и мелких камней. Решив эту проблему в 1857 году, Максвелл перешёл к следующему объекту того же сорта: совокупности молекул газа в данном объёме. Их ведь можно считать пылинками, применить к каждой из них законы Ньютона, а ко всей их совокупности законы вероятностей, открытые Якобом Бернулли и Симоном Лапласом! Можно ли вывести таким путём все известные газовые законы: Бойля-Мариотта, Шарля и т. д.? Оказалось: да, можно! Вся физика газов математически выводится из механики частиц.

После этого успеха Максвелл приступил к геометрическому моделированию электрического и магнитного полей. Как связать изменения их напряжённостей с движением заряженных частиц? Можно ли объяснить явление магнетизма в металле с помощью кольцевых электрических токов? Чтобы понять эти чудеса, Максвелл придумал очень сложный механизм из крошечных колесиков, заполняющий собою весь Вакуум и передающий круговое возмущение от любой точки к любой другой согласно принципу Гюйгенса. Модель была уродлива: сам Максвелл это чувствовал. Но она позволила связать векторы электрической и магнитной напряжённости поля системой из красивых дифференциальных уравнений вроде тех, которыми Лагранж и Гамильтон связали координаты и импульсы частиц в механике.

Максвеллу также удалось получить удачное выражение энергии единого Электромагнитного поля. Наконец, Максвелл рассчитал скорость движения этого поля в вакууме (по данным экспериментов Фарадея): она примерно равна скорости света, измеренной Рёмером и Брэдли. Значит, Свет это разновидность Поля, воспринимаемая человеческим глазом! Та самая разновидность, которую поглощают или излучают атомы химических элементов, как недавно (1858) выяснили Кирхгоф и Бунзен! Итак, весь физический мир заполнен атомами, которые говорят между собой на электромагнитном языке ! Притом, подслушанный Кирхгофом и Бунзеном электромагнитный разговор гораздо громче гравитационного разговора тех же атомов, замеченного Ньютоном...

Это ясно из сравнения гравитационной постоянной (её измерил Кевендиш в конце 18 века) и электрической постоянной; её измерил Кулон в те же годы. Вероятно, молекулы веществ это тесные коллективы атомов, сплочённые электромагнитной силой! И, быть может, сами атомы тоже электромагнитные коллективы из мелких заряженных частиц, чьи заряды сбалансированы так, что атом снаружи выглядит электрически нейтральным, а светиться он начинает лишь при сильном нагреве или ударе?

Так Максвелл распахнул для физиков двери второй (электромагнитной) Вселенной через 200 лет (1667–1873) после того, как Ньютон распахнул двери первой, механической Вселенной. Теперь промежуточная механическая модель Вакуума (заполненного сцепленными колёсиками) стала никому не нужна. Нужна новая модель, которая соединит механику Ньютона (для массивных тел) с электродинамикой Максвелла (для волн Поля). Для начала нужно понять главное: как колебание электрического заряда порождает электромагнитную волну?

Затем нужно отыскать в Природе источники электромагнитных волн иной длины много длиннее или гораздо короче волн видимого света.

И ещё: пора проверить галилеев закон сложения скоростей для скорости света! Как связаны между собой скорости световых волн, излучаемых покоящимся либо движущимся телом?

Ответы на два последних вопроса были получены одновременно.

В 1887 году Альберт Майкельсон и Морли измерили скорость света вперёд и назад по движению Земли; она оказалась одинаковой! Генрих Герц построил простой колебательный контур на основе электрической цепи и получил электромагнитные волны длиною в 1 метр, которые вскоре назвали радиоволнами. Между тем в год смерти Максвелла (1879) родился Альберт Эйнштейн подобно тому, как Исаак Ньютон родился в год смерти Галилея.

Глава 28. Математические новинки 19 века:

от Фурье до Шёнфлиса Развитие Математического Анализа Функций в 17–18 веках происходило под большим давлением запросов практики. Сначала инженерам и астрономам понадобилось вычислить площадь, ограниченную заданной кривой: для этого были изобретены Интегралы. Потом потребовалось быстро найти точки максимума гладкой функции по её формуле: в ответ математики придумали исчисление Производных, которое неожиданно связалось с исчислением Интегралов. Затем в 18 веке важнейшей прикладной задачей стало решение дифференциальных уравнений разного сорта. В этом искусстве Эйлер и его современники достигли такого мастерства, что их успехов хватило на весь 19 век. Ни Гамильтону в механике, ни Максвеллу в электродинамике не встретились уравнения, которые были бы не под силу математикам той поры. Единственное неожиданное открытие в решении дифференциальных уравнений сделал в начале 19 века Жозеф Фурье первый питомец Нормальной школы в Париже, спутник Наполеона в Египте. Он заметил, что любую периодическую функцию можно и полезно разлагать не только в степенной ряд (как делали Ньютон и Тейлор), но также в тригонометрический ряд из синусов и косинусов как делал Эйлер.



Pages:     | 1 |   ...   | 16 | 17 || 19 | 20 |   ...   | 34 |
 



Похожие работы:

«ИССЛЕДОВАНИЯ ПОГРЕБАЛЬНЫХ ПАМЯТНИКОВ НА ЗАПАДЕ СРЕДНЕВЕКОВОЙ НОВГОРОДСКОЙ ЗЕМЛИ Нестор-История Санкт-Петербург 2010 УДК 902.2 ББК 63.4(2Рoc) И 88 Печатается по решению Редакционно-издательского совета Факультета социологии Санкт-Петербургского государственного университета Рецензенты: доктор ист. наук Н.В. Хвощинская (ИИМК РАН) канд. ист. наук И.И. Еремеев (ИИМК РАН) Исследования погребальных памятников на западе средневековой НовгоИ 88 родской земли: Сборник научных статей / Отв. ред. Е.Р....»

«Экология и основы природопользования Современное состояние особо охраняемых природных территорий Пермской области Г.А. Воронов, С.П. Стенно © Состояние особо охраняемых природных территорий Пермской области (ООПТ) было скрупулезно проанализировано нами в статье Охраняемые природные территории Пермской области почти 10 лет назад [1, с. 84-102]. За этот период в области была произведена инвентаризация ООПТ силами ученых Пермского университета, Пермского педагогического университета и ряда научных...»

«Издание вышло в свет благодаря поддержке и участию главы администрации нос. Мга Соколовского Станислава Казимировнча Издательство благодарит Центральный архив Министерства обороны. Центральный архив кинофотодокументов Санкт-Петербурга, Совет ветеранов 2-й ударной армии и музей 37-й железнодорожной школы пос. Мга за предоставленные материалы Составитель И. А. Иванова С38 Синявино, осень сорок второго: Сборник воспоминаний участников Синявинской наступательной операции. — СПб., 2005. —364 е.: ил....»

«А.А. Нелюбин Ведущий научный сотрудник Института социологии РАН, кандидат исторических наук, доцент Социальное государство – неотъемлемая часть современной цивилизации, многие страны мира идут по пути его создания или совершенствования. Идеи социального государства стали разрабатываться в середине ХХ века, а затем получили законодательное закрепление в правовых системах многих европейских стран. Чтобы осмыслить возможность их реализации в современной России важно определить само понятие...»

«Положение исследователя Поводом к этой работе стала необычная интеллектуальная ситуация, в которую я попал не так давно в качестве автора статьи Остров Россия (1). Вынесенную в ее заглавие геополитическую метафору я сам рассматривал как авторское изобретение, умственный конструкт, позволяющий заостренно, модельно отобразить особенности положения России в Евро-Азии XIX–XX вв., — особенности, не вполне осознаваемые историками и политиками, хотя явно преломившиеся в наших исторических судьбах....»

«Разделы ББК ББК 60.841 Петерс, И. А. П-29 Деловые коммуникации : учеб.-метод. пособие для подготовки бакалавров по напр. 080200.62 Менеджмент профиль 25 Производственный менеджмент. - Волгоград : Изд-во ВолгогрГАУ, 2012. - 64 с. - 40,00. 63.3 История ББК 63.3(2) История : учеб. пособие / А. Н. Демидова [и др.] ; ФГБОУ ВПО И-90 Волгогр. ГАУ. - Волгоград : Изд-во ВолгогрГАУ, 2012. - 188 с. - ISBN 25 978-5-85536-661-7 : 110,45. ББК 63.3(2) Коханов, А. П. К-75 История казачества России : учеб....»

«65 ЛЕТИЕ НЮРНБЕРГСКОГО ПРОЦЕССА И ОЦЕНКИ ЕГО ИТОГОВ В СТРАНАХ СНГ Материалы заседания Экспертного совета Комитета Совета Федерации по делам Содружества Независимых Государств 23 ноября 2010 года ИЗДАНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЦИИ СОДЕРЖАНИЕ С.М. Миронов. Акт высшей справедливости..... 5 Выступления участников заседания Экспертного совета В.С. Бабичев....................... 15 В.А. Михайлов....................... 18 К.К. Провалов................»

«Введение Миновало несколько лет со времени издания этого исследования, и у автора было достаточно времени подумать над предложениями и критикой, которые дошли до него от различных источников. Он надеется, что раздел в конце этого занятия Новое осмысление херувимов несколько ослабит тревогу, хотя он придерживается точки зрения Иезекииля, изложенной в первой части предыдущего издания, и считает ее достаточно убедительной. Значительное количество материала появилось первоначально на страницах...»

«Программа вступительного испытания (устный экзамен) по дисциплинам Общая психология, Психология личности, Социальная психология, Психологи труда, Основы экономической психологии для поступающих на направление подготовки магистратуры 37.04.01 – Психология Общая характеристика психологии как науки. Понятие предмета и объекта науки. Значение психических явлений в жизни человека. Связь психологии с другими науками. Характеристика основных отраслей психологии. Особенности психологии как науки....»

«Слава Вам, братья, славян просветители! Методико-библиографическое пособие Самара 2011 УДК 002.2 (091) (47+57) ББК 76.1 (2 Рос) С 47 Составитель И. Ю. Пудовкина Слава Вам, братья, славян просветители! : методико-библиогр. пособие / СГАКИ, Науч. б-ка ; сост. И. Ю. Пудовкина. - Самара, 2011. - 30 с. Представлены материалы, посвященные святым Кириллу и Мефодию, просветителям славянских народов, а также празднованию Дня славянской письменности. 2 От составителя В начале XXI столетия немыслимо...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.