Лебедєв Петро Миколайович

В одній з наступних праць— «Про кулю і циліндр» — дав методи обчислення поверхні та об'єму кулі, кульового сегмента і циліндра, запропонував геометричне розв'язання кубічного рівняння. У праці «Про спіралі» розглянув так звану «Архімедову спіраль» і дав її кінематичне означення; у цьому самому творі знайшов суму квадратів послі­довних натуральних чисел. Важливою віхою була його праця «Про вимірювання круга», в якій він довів зіставленням периметрів описаного і вписаного 96-кутників, що відношення кола будь-якого круга до його діаметра, тобто число π, менше від 3 1/7 і більше від 3 10/71у, чим установив досить точні межі для цього числа і вперше в науці дав оцінку похибки й визначення ступеня точності результату. Ґрунтовні дослідження здійснив у галузі астрономії'. Згідно з його вимірюваннями, верхня межа видимого діаметра Сонця дорівнює 33′, що дуже близько до сучасної величини — 31′59″. Він побудував свою славнозвісну «сферу», тобто небесний глобус (з водяним двигуном), на якому можна було спостерігати фази Місяця, рух планет тощо.

Визначною працею Архімеда був його твір «Про плаваючі тіла», в якому описав відкритий ним основний закон гідростатики — закон Архімеда, який сформулював так: а) тверді тіла, легші від рідини, будучи занурені в рідину, виштовхуються вгору із силою, яка дорівнює перевищенню ваги рідини, взятої в об'ємі цих тіл, над вагою самих тіл; б) тіла, важчі від рідини, опущені в рідину, занурюються дедалі глибше, поки не досягають дна, і, пере­буваючи в рідині, втрачають у своїй вазі стільки, скільки важить рідина, взята в об'ємі цих тіл. У цій самій праці розглянув умови рів­новаги тіл, що плавають у рідині. Його численні відкриття і винаходи, зокрема гвинт, система важелів, блоків, поліспастів для підняття великих вантажів, різні метальні та інші військові машини, були предметом особливого подиву людства. Збереглися легенди, що Архімед під час оборони рідного міста Сіракуз від нападу римлян використовував не тільки сконструйовані ним військові машини, а й застосував проти рим­ського флоту угнуті дзер­кала, запалюючи кораблі сфокусованими сонячними променями.

Архімед — вершина науко­вої думки стародавнього світу, видатний інженерний геній, чиє ім'я навічно занесене в історію фізики.

Ще студентом у Відні Больцман опублікував перші праці «Про рух електрики в кривих поверхнях» (1865) і «Про механічне трактуван­ня другого начала теорії теплоти» (1866). Другою працею розпочався великий цикл його досліджень із з'ясування зв'язку між термодинамікою і механікою, із створення статистичної механіки і статистичного обґрунтування другого начала термодинаміки. У 24 роки опублікував працю «Дослідження рівноваги живих сил рухомих матеріальних точок» (1868), в якій відкрив закон розподілу, що названо тепер його ім'ям. Як відомо, цей закон є узагальненням розподілу Дж. Максвелла. У 1872 р., застосовуючи ста­тистичні методи до кінетич­ної теорії ідеальних газів, Больцман вивів основне кі­нетичне рівняння газів. У цей самий період сформу­лював відому теорему про рівномірний розподіл кіне­тичної енергії за ступенями вільності молекули, що лежить в основі класичної те­орії теплоємностей. Протягом багатьох років велику увагу приділяв статистично­му обгрунтуванню другого начала термодинаміки, роз­в'язку однієї з фундамен­тальних проблем про зв'язок ентропії фізичної системи з імовірністю її стану. Основна праця, в якій Больцман сформулював свою славнозвісну «Н-теорему», що виражає зв'язок між ентропією і ймовірністю даного стану системи, була опублікована під назвою «Дальше дослідження теплової рівноваги газових молекул» (1872). Згодом у статті «Про зв'язки другого начала механічної теорії теплоти з обчисленням ймовірностей» детально розвинув свій статистичний метод і вказав, що зв'язок між другим началом термодинаміки і обчисленням імовірності проявляється насамперед у тому, що аналітичне доведення другого начала неможливе ніякими іншими засобами, крім тих, які запозичуються з теорії ймовірностей. Класичними дослідженнями з кінетичної теорії газів і статистичного обгрунтування другого начала термодинаміки, своєю «Н-теоремою» вперше в історії довів псевдонауковий характер гіпотези про так звану «теплову смерть» Всесвіту. Ґрунтовні дослідження Больцман виконав у галузі термодинаміки випроміню­вання. На основі гіпотези Дж. Максвелла про світловий тиск, у 1884 р. теоретично відкрив закон, який увійшов у науку під назвою закону Стефана—Больцмана. Цей закон, установлений також експериментально у 1879 р. австрійським фізиком Й. Стефаном, відіграв важливу роль у розвитку термодинаміки випромінювання, а зрештою, і квантової фізики. Больцман здійснив також дослідження в галузі механіки, оптики, теорії електромагнітного поля. Вів активну боротьбу з енерге­тизмом, з махізмом. Його філософські погляди позитивно оцінював В. І. Ліній у праці «Матеріалізм і емпіріокритицизм». Був обраний членом багатьох академій наук, у тому числі членом-кореспондентом Петербурзької Академії наук.

У 1769 р. А. Вольта опублікував працю про лейденську банку, а в 1775 р.— про винайдений ним смоляний електрофор — прилад, що став прообразом елекгрофорної машини. У 1781 р. побудував чутливий електроскоп із соломинками і за­провадив його в практику вимірювань. Після опублікування Л. Гальвані у 1791 р. «Трактату про сили електрики при мускульному русі» А, Вольта повторив і розвинув ці досліди й спостереження. Спочатку він повністю підтримав погляд Гальвані про існування так званої тваринної електрики. Але в результаті численних власних експериментів, проведених у 1792—1794 рр., прийшов до висновку, що спостережувані Гальвані явища пов'язані з наявністю кола з двох різнорідних металів і рідини, тобто при­чиною скорочення м'язів препарованої жаби € Не тваринна електрика, як твердив Гальвані, а контакт різнорідних металів. Природно, що між Гальвані й Вольта розгорілася полеміка. Щоб довести свою правоту, Вольта повністю виключив фізіологічні об'єкти, замінивши лапку жаби своїм електрометром. Так було уперше здійснено замкнене коло електричного струму. Відкрив контактну різницю потенціалів і записав знаменитий ряд Вольта в такому порядку: цинк, олово, свинець, залізо, латунь, мідь, платина, золото, срібло, ртуть. У 1799 р. після тривалих дослідів для збільшення ефектів, що виникають при з'єднанні різнорідних провідників, прийшов до відкриття першого джерела електричного струму — так званого «вольтового стовпа», що складався з 20 пар мідних і цинкових кружеч­ків, розділених суконними кружечками, змоченими солоною водою. Про це від­криття Вольта вперше по­відомив президента Лондонського королівського товариства Дж. Бенкса у березні 1800 р. Винайдений «вольтів стовп» дав змогу провести багато дослідів і виявив великий вплив не тільки на розвиток науки про електрику, а й на історію людської цивілізації. І в цьому безсмертна заслуга А. Вольта в історії науки. Значні дослідження виконав у галузі хімії, зокрема відкрив так званий болотний газ і вивчив його властивості (горючість тощо). У галузі фізіології вперше показав, що нерви тварин мають велику електричну збуджуваність, уперше відкрив властивість електричної збуджуваності органів чуття людини. Ці роботи мають велике значення в історії методів фізіологічних експериментів.

Г. Галілей — засновник екс­периментального методу в науці, поклав початок фізики як науки. Сформулював два принципи механіки, які відіграли значну роль у розвитку всієї фізики. Зокрема, у 1636 р. встановив принцип відносності для прямолінійного і рівномірного руху та принцип сталості прискорення сили тяжіння (всі тіла, що падають на Землю в пустоті, мають однакове прискорення). Досліджуючи падіння різноманітних тіл, він відкинув хибне твердження Арістотеля про пропорційну залежність швидкості падіння тіл від їхньої ваги, доповнив і далі розвинув вчення Арістотеля про рух, поклав початок розвитку динаміки. Поряд з встановленням закону інерції, законів вільного падіння тіл дослідив рух тіла по похилій площині, рух тіла, кинутого під кутом по горизонту, і довів, що максимальна дальність польоту буде при куті кидання в 45°, відкрив закон додавання рухів.

Галілей здійснив фундаментальні дослідження в галузі астрономії, яку він один з перших перетворив у дослідну науку. Виготовивши самостійно у 1609 р. підзорну трубу (першу підзорну трубу виготовили у 1608 р. голландські вчені Г, Ліпперсгей, Я. Меціус і 3. Янсен), використав її для ви­вчення небесних тіл. За її допомогою встановив існування гір і западин на Мі­сяці (факт, що суперечив ученню Арістотеля та його послідовників, за якими по­верхня небесного тіла по­винна бути абсолютно гладенькою). На початку січня 1610 р. відкрив існування супутників Юпітере — наочну модель системи Коперника, що демонструвала, як планети із своїми супутниками рухаються навколо Сонця Незабаром відкрив фази Венери, існування сонячних плям, установив, що Молочний Шлях — це скупчення зір. Усі ці відкриття підтверджували правильність системи Коперника. В опублікованому в 1610 р. творі «Зоряний вісник» не тільки описав свої астрономічні відкриття, а й уперше підкреслив, що сонячні плями характеризують зміни на самому Сонці, крім того, доводять обертання Сонця навколо своєї осі.

Блискуча аргументація Галілея на користь нового світогляду, на користь системи Коперника викликала озлоблення церковників, і за автором «Зо­ряного вісника» до кінця життя було встановлено постійний нагляд інквізиції. Церква дедалі більше переконувалась у несумісності вчення Коперника з догмами священного письма. Саме тому й спроба Галі-лея, коли він у 1616 р. поїхав у Рим для легалізації вчення Коперника, закінчи­лася тим, що священна конгрегація своєю постановою від 5 березня 1616 р. оголосила вчення Коперника єретизмом, а прихильників цього вчення — єретиками. І тому Галілей змушений був перейти на нелегальне становище у бо­ротьбі з церквою за утвердження системи Коперника.

У 1632 р. випустив у Флоренції свою славнозвісну книгу «Діалог про дві системи світу — птолемеївську і коперникову», в якій виклав філософські й фізичні аргументи на користь учення Коперника, зокрема здійснені ним астрономічні відкриття, сформульовані фізичні закони. У цій праці Галілей виступає як матеріаліст, глибоко перекона­ний в об'єктивності світу, в можливості пізнання об'єктивної реальності. Він під­креслює, що справжнє завдання науки, джерелом якої повинен бути дослід, практика, життєві спостереження, полягає в розкритті основних причин і внутрішніх закономірностей явищ природи. Книга Галілея викликала велику сенсацію в на­укових колах і шалену бу­рю гніву серед церковників. Папа Урбан VIII нака­зав почати процес проти Галілея. Тяжко хворого, його доставляють наприкінці 1632 р. до Рима і ув'язнюють у тюрму інквізиції. І тільки те, що він у перед­мові до своєї книги передбачливо зазначив, що вчення Коперника суперечить святій вірі, що воно заборонене і він не є його прихильником, дало змогу Га-лілею відкинути звинувачення інквізиції в порушенні постанови про заборону вчення Коперника і зберегти собі життя.

Повернувшись до Флорен­ції, Галілей, незважаючи на пильний нагляд інквізиції, успішно продовжував нау­кові дослідження і в 1638 р. видав нову велику працю, яка вважається верши­ною його наукової творчо­сті,— «Бесіди і математичні докази про дві нові галу­зі науки». У ній він оста­точно відкидає вчення Арістотеля про дві субстанції— небесну і земну, роз­вінчує його положення про «матеріальність» форми й викладає основи механіки, акустики, вчення про опір матеріалів, учення про теплоту. Тут Галілей формулює класичний принцип віднос­ності, дає класифікацію рухів, означення рівномірного руху, миттєвої швидкості, формулює поняття прискорення й рівномірноприскореного руху, описує закони балістики, викладає теорію маятника і висвітлює такі ви­ди деформацій, як розтяг і згин. Тут же він уперше висловив думку, що повітря має вагу, розробив методи­ку визначення питомої ва­ги повітря й визначив її, вперше висловив ідею про те, що повітря своєю вагою повинне створювати тиск, ідею, яка стала відправним пунктом при відкритті атмосферного тиску. Йому ж належить одна з перших ідей про скінченність швидкості поширення світла й постановка перших експериментів з її визначення. Відіграв вирішальну роль в утвердженні системи Коперника і нового світогляду. Заклав основи нового уявлення про природу та її закономірності, про матерію і рух; розробив і взяв за основу науки експериментальний метод, що стало початком нового періоду в розвитку природознавства — періоду, в якому фізика оформилася в самостійну науку.

Виконав основоположні до­слідження в галузі вивчення властивостей газів і пари, теплового розширення. У 1802 р., незалежно від англійського хіміка й фізика Дж. Дальтона, відкрив один з основних газових законів, що нині носить його ім'я, закон однакового розширення газів і пари при однаковому підвищенні температури. Довів, що коефіцієнт розширення всіх газів однаковий, і визначив його значення: а = 0,00375 (сучасне значення а=0,00367). Під час польотів на повітряній кулі у 1804 р. довів, що інтен­сивність земного магнетизму на висоті понад 7км не змінюється і Що повітря на такій висоті має такий са­мий склад, як і біля поверх­ні Землі.

У 1805 р. Гей-Люссак разом з німецьким природодослідником О. Гумбольдтом розпочав досліди, в результаті яких у 1808 р. емпірично прийшов до відкриття закону, згідно з яким усі прості гази сполучаються один з одним у простих кратних відношеннях, або об'єм газоподібної сполуки перебуває в простому кратному відношенні до об'ємів компонентів. Проте він не зміг теоретично пояснити цей закон і розглядав його як дослідний факт. У 1811 р. італійський фізик А. Авогадро і незалежно від нього у 1814 р. французький фізик А. Ампер розкрили фізичну природу відкритого Гей-Люссаком закону і показали, що він стосується не атомів, а молекул, які складаються з двох чи кіль­кох атомів.

У результаті виконаних у 1807 р. дослідів Гей-Люссак уперше прийшов до висновку про зниження температури повітря внаслідок його розширення при відсутності теплообміну та підвищення температури повітря при стисканні.

Гей-Люссак разом з Л. Тенаром у 1808 р. розробив спосіб добування лужних металів —натрію і калію — сильним нагріванням їдкого калію чи їдкого натрію із залізними ошурками. Вперше запровадив назву «хлор», а в 1811 р. добув чисту синильну кислоту. Довів, що йод — хімічний елемент, подібний до хлору, і добув ряд його сполук, зокрема йодистий водень. У 1815 р. нагріванням ціаністої ртуті добув ціан, а відкрите ним тоді ж утворення хлористого ціану при дії хлору на синильну кислоту було одним з перших фактів, що привів до виникнення теорії заміщення.

У 1824—1832 рр. Гей-Люссак виконав важливі роботи, що поклали початок об'ємному аналізу. Сконструював кілька приладів, зокрема барометр, спиртометр, термометр та ін., які дістали широке практичне застосування. Багато уваги приділяв видавничій справі, зокрема в 1815—1850 рр. він разом з Ф. Араго редагував один з провідних французьких журналів «Аннали хімії й фізики», який виходить і нині. Автор численних наукових праць. Був обраний членом ряду зарубіжних академій і наукових товариств, зокрема членом Петербурзької Академії наук.