Лебедєв Петро Миколайович

Берлінського університету. З 1888 р. очолював Державний фізико-технічний інститут у Берліні. Гельмгольц виконав основоположні дослідження в галузі теплоти, електромагнетизму, оптики, акустики. Перші наукові дослідження були присвячені проблемам фізіології. Зокрема, в 1843 р. уперше довів існування цілісних структурних елементів нервової тканини, які згодом дістали назву нейронів. У 1847 р. у першому томі ««Fortschritte der Physik»» («Успіхи фізики»), який вийшов у Берліні, опублікував велику оглядову працю з теорії фізіологічних теплових процесів. На базі цього дослідження 23 липня 1847 р. зробив на засіданні Берлінського фізичного товариства доповідь «Про збереження сили», в якій прийшов до встановлення закону збереження енер­гій, зазначив його загальний характер, показавши, що цьому закону підлягають механічні, теплові, електричні, фізіологічні та інші процеси. Доведення ним того факту, що процеси, які відбуваються в живих організмах, підлягають закону збереження енергії, було найвагомішим аргументом проти ідеалістичної концепції віталізму — особливої «життєвої сили», що немовби керує живими організмами.

Гельмгольц дав перший математичний вираз закону збереження енергії, при цьому звернувши особливу увагу лише на кількісний бік цього закону, знехтувавши важливий якісний його бік. Причиною цього була метафізичність його уявлень про матерію, що він розглядав її як якісно однорідну сукупність незмінних частинок, між якими діють центральні сили, що залежать тільки від відстані. Ф. Енгельс, який уперше науково обгрунтував діалектичний характер закону збереження і перетворення енергії, піддав різкій критиці в «Діалектиці природи» цю метафізичну концепцію Гельмгольца. Він писав: «...кількісна незмінність величини роботи заважає йому бачити те, що основною умовою всякої фізичної роботи є якісна зміна, зміна форми». Гельмгольц розробив термо­динамічну теорію хімічних процесів, зокрема застосував у 1882 р. друге начало термодинаміки до дослідження хімічних процесів, що стало одним з основних положень фізичної хімії. Запровадив поняття вільної та зв'язаної енергій. Виконав важливі дослідження з теорії вихрового руху рідин, з теорії розривних рухів. У 1873 р. виступив з де­якими теоретичними положеннями керованого повітроплавання.

Вперше в 1847 р. вказав на коливальний характер розряду лейденської банки, а згодом у 1869 р. відмітив, що подібні коливання виникають в індукційній котушці, з'єднаній з обкладинками конденсатора, здійснив перші спроби по визначенню швидкості поширення електромагнітних збурень. 5 квітня 1881 р. у доповіді на урочистому засіданні Лондонського хімічного товариства, присвяченого пам'яті Фарадея, вперше, на основі законів електролізу Фарадея, прийшов до ідеї атомарної будови електрики.

Значних результатів досягнув Гельмгольц у фізіологічній оптиці, зокрема з фізіології зору. Підсумком цих досліджень стала його славнозвісна книга «Фізіологічна оптика», перший випуск якої вийшов у 1856 р., а третій — у 1867 р. Виконав класичні дослідження з швидкості поширення нервового збудження, з проблем акустики. Результати цих досліджень опублікував у праці «Вчення про звукові відчуття як фізіологічна основа акустики» (1863 р.). Автор численних праць. Його праці «Швидкість по­ширення нервового збудження», «Сили природи та їх взаємодія», «Про збереження сили» перекладені і були видані в нашій країні відповідно у 1923 р., 1925 і

1934 рр. Був обраний членом багатьох академій і наукових товариств, зокрема членом-кореспондентом Петербурзької Академії наук.

За пропозицією Гельмгольца, Герц приступив до дослідження проблем електродинаміки і згодом здійснив свої відомі експериментальні дослідження. Будучи прибічником матеріалістичних поглядів М.Фарадея і Дж. Максвелла, які відкидали дію на відстані, Герц, експериментуючи з двома індук­ційними котушками, на ос­нові рівнянь Максвелла вперше розробив теорію відкритого вібратора, що випромінює електромагнітні хвилі. У 1887 р. у статті «Про дуже швидкі електрич­ні коливання» Герц описав спосіб генерування коливань за допомогою сконструйо­ваного ним вібратора. Він показав, що коливальний розряд збуджує в просторі хвилі, що складаються з двох коливань — електрич­ного і магнітного, поляри­зованих перпендикулярно одне до одного. Пізніше встановив відбиття, заломлення, інтерференцію і по­ляризацію цих хвиль і по­казав, що ці дослідні факти повністю пояснюються теорією Максвелла. Зазначи­мо, що в наступній праці «Про вплив ультрафіолето­вого світла на електричний розряд» (1887 р.) описав відкрите ним явище: елек­тричний розряд між двома електродами відбувається сильніше, коли іскровий проміжок освітлювати уль­трафіолетовим промінням. Як відомо, це явище пізніше було названо зовнішнім фотоефектом.

Герц розробив класичний спосіб вимірювання швидкості хвиль у прямолінійному провіднику і першим за­стосував вектор Умова — Пойнтінга для обчислення потоку енергії, що випромінює­ться диполем у навколишній простір. Це були відправні міркування теорії антен і початки теоретичних основ радіотехніки. Про важливість дослідних результатів сам Г. Герц сказав так: «Метою цих дослідів була перевірка основних гіпотез Фарадея—Максвелла, а результати дослідів € підтвердженням основних гіпотез цієї теорії». У 1938 р. у нашій країні були видані його вибрані статті під назвою «50 років хвиль Герца».

Демокріт

Демокріт (бл. 460—370 до н. є.) — старогрецький учений, філософ-матеріаліст, засновник школи атомістів. Народився у м. Абдера. Був учнем засновника старогрецької атомістики Левкіппа. Збереглися відомості про те, що він багато подорожував, був у Єгипті, Вавілоні, Персії, написав ба­гато праць з різних галузей науки, які, на жаль, не дійшли до нашого часу і про них відомо тільки з книжок інших авторів, за фрагментами, наведеними цими ав­торами. За свої праці здо­був звання головного представника стародавньої ато­містики, основоположника атом/стичного вчення. Він перший пояснив з матеріа­лістичних позицій, що всі тіла складаються з иайдрібніших матеріальних частинок— атомів, завдяки з'єднанню і роз'єднанню яких утворюється вся безмежна різноманітність існуючих речей та їх властивостей. За Демокрітом, атоми безмежні за кількістю і безмежно різноманітні за формою, відмінність між речами пояснюється різними факторами: кількістю, величиною, формою і порядком атомів. Атоми вічні й незмінні, а всі складні тіла, які з них виникають, мінливі й минущі. Поряд з матерією — буттям — Демокріт визнавав самостійне існування порожнього простору — небуття. Існування порожнього простору вважав неодмінною умовою руху атомів і утворення складних тіл. За його вченням, атоми «самі собою» вічно рухаються в порожньому просторі. Зводив усі форми руху матерії до механічного переміщення атомів і вважав, що все відбувається з необхідності, відкидаючи випадковість.

Атом/стичне вчення про­йшло через століття, витримало жорстоку боротьбу з ідеалізмом і попівщиною (відомо, що ще Платон наказував своїм учням знищувати твори Демокріта) і, розвиваючись, стало основою всього сучасного природознавства.

Демокріт висловив цікаві думки, що у Всесвіті поряд з нашим існує безліч світів, які виникають, розвиваються й гинуть. Він один з пер­ших зауважив, що Молочний Шлях — це безліч густо розташованих малих зір. За­лишив фундаментальні дослідження в галузі матема­тики, зокрема довів, що об'єм піраміди дорівнює одній третині об'єму циліндра. В математичних доведеннях базувався на атомі­стиці. Зокрема, атомами лінії вважав точки, атомами поверхні — лінії, атомами об'ємів — тонкі листки. Передові для свого часу філософські й природничо-наукові погляди Демокріта мали велике позитивне значення для дальшого роз­витку матеріалізму й ато­містики. У нашій країні в 1935 р. видано книгу «Демокріт у його фрагментах і свідоцтвах давнини».

Джоуль Джеймс Прескотт

Джоуль Джеймс Прескотт —англійський фізик, член Лондонського королівського то­вариства. Народився у Солфорді, здобув домашню ос­віту. Уроки з фізики давав йому Дж. Дальтон, під впли­вом якого він почав експе­риментальні дослідження в галузі електромагнетизму, теплоти тощо. Одночасно займався конструюванням електричних приладів. Джоуль виконав основоположні роботи в галузі електромагнетизму і теплоти, у ствердженні закону збереження енергії. У 1843 р. у праці «Про теп­ловий ефект електромагне­тизму і механічне значення теплоти» описав свої дослі­ди, проведені з 1841 р., незалежно і паралельно з Е. X. Ленцем, які привели до встановлення закону теп­лової дії електричного стру­му: кількість теплоти, що виділяється при проходжен­ні струму в провіднику, пропорційна квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження струму. Закон Джоуля—Ленца відіграв істотну роль у вста­новленні закону збереження й перетворення енергії, і нині з успіхом застосовує­ться в багатьох практичних розрахунках.

Протягом 1843—1850 рр. учений провів класичні експерименти на встановлення взаємозв'язку між переда­ною теплотою і виконаною механічною роботою, і в 1850 р. знайшов значення механічного еквівалента те­плоти 424 —, У 1853— ккал

1854 рр. разом з англійським фізиком У. Томсоном провів знаменитий дослід, що привів до відкриття ефекту, який названо ефектом Джоуля—Томсона. Відкрите ними явище охолодження газу при його адіабатичному розширенні було пізніше успішно використане для скраплення газів. У доповіді «Деякі зауваження щодо теплоти і будови пружних рідин», виголошеній у Манчестерському літературному і філософському товаристві в жовтні 1848 р., Д. Джоуль далі розвинув учення М.В.Ломоносова про теплоту як рух частинок. У 60—70-х ро­ках, будучи прихильником кінетичної теорії теплоти і одним з основоположників кінетичної теорії газів, пояснив тиск газу на стінки посудини, обчислив швидкість руху газових молекул і встановив її залежність від температури та експе­риментально дослідив ряд інших важливих проблем. Зокрема, встановив явище магнітного насичення, обчислив термодинамічну температурну шкалу тощо, його праця «Деякі зауваження щодо теплоти і будови пружних рідин» була видана у нашій країні у 1934 р. у збірнику «Засновники кінетичної теорії матерії».

Ейнштейн Альберт

Ейнштейн Альберт — фізик-теоретик, основоположник теорії відносності. Народив­ся в Ульмі (тепер ФРН), У 14 років разом із сім'єю переїхав у Цюріх. У 1900 р. закінчив педагогічний фа­культет Цюріхської Вищої політехнічної школи. Якийсь час викладав математику в технікумі м. Вінтертура. Тоді ж опублікував свою першу працю «Висновки з явищ капілярності». У 1902—1909 рр. працював експертом у патентному бюро в Берні. Саме тут, у Берні, Ейнштейн — скромний службо­вець бюро патентів — став видатним ученим. У 1909— 1911 рр. працював профе­сором Цюріхського універ­ситету, в 1911—1914 рр. він — професор Вищої тех­нічної школи у Цюріху. З 1914 р., з часу обрання йо­го членом Прусської Ака­демії наук у Берліні, пра­цював професором Берлінського університету, а з 1933 р. (після встановлення влади фашистів) залишив Німеччину і до кінця життя працював у Прінстонському інституті вищих досліджень (США).

У 1905 р. у 17-му томі «Annalen der Physik» опуб­лікував три фундаментальні статті, кожної з яких було б достатньо, щоб зробити безсмертним ім'я їх автора. Перша стаття «Нове визначення розмірів молекул» була підсумком його досліджень проблем молекулярної фізики і термодинаміки, в процесі яких Ейнштейн створив молекулярно-статистичну теорію броунівського руху. Ця стаття стала основою його докторської дисертації, яку він захистив у січні 1906 р. За­уважимо, що Ейнштейн у 1924 р. разом з індійським фізиком Ш. Бозе створив квантову статистику частинок з цілим спіном, яка діста­ла назву статистики Бозе— Ейнштейна.

Друга стаття «Про одну евристичну точку зору, що стосується виникнення і перетворення світла» була присвячена дослідженням квантових властивостей світла. У цій статті учений не тільки вперше звернув увагу на ідею про кванти, запропоновану в 1900 р. М.Планком, а й розвинув її, сформулювавши основи квантової теорії. Разом з цим він застосував ідеї про кванти для пояснення явища фотоефекту й показав, що всі закони фотоефекту, встановлені О. Г. Столєтовим та іншим і вченими, безпосередньо пояснюються, якщо припустити, що світло вбирається такими самими порціями, якими, згідно з теорією М.Планка, воно випромінюється. Ейнштейн вивів також рівняння фотоефекту, згідно з яким енергія фотона, що вбирається при вириванні з металу одного електрона, затрачається на роботу виходу електрона і на надання йому кінетичної енергії. Здійснена згодом експериментальна перевірка цього рівняння, в результаті якої було знайдено значення сталої Планка її, яке збіглося з іншими визначеннями цієї сталої, блискуче підтвердило правильність квантової теорії. Розвиваючи квантову теорію і базуючись на ній, Ейнштейн глибоко пояснив явище фотоефекту, закон Стокса для флюоресценції, фотоіо­нізації, а в 1907 р., поширивши ідеї квантової теорії на фізичні процеси, не зв'яза­ні безпосередньо із світлом, сформулював квантову теорію теплоємностей. У 1912 р. встановив основний закон фотохімії, за яким кожний увібраний фотон викликає одну елементарну реакцію, а в 1916 р. відкрив явище індукованого випромінювання, описуючи термодинамічну рівновагу між полем і атомами, і вивів формулу Планка для рівноважного випромінювання на основі постулатів Бора. Підкреслимо, що за видатні фізико-математичні дослідження, особливо за дослідження фотоефекту, йому в 1922 р. було присуджено Нобелівську премію.

Третя стаття «До електродинаміки рухомих середовищ» була присвячена формулюванню спеціальної теорії відносності. Ця теорія прийшла на зміну класичним поглядам на простір і час, які вже очевидно суперечили фактам, коли розвиток фізики привів до вивчення рухів, в яких швидкістю тіл уже не можна було нехтувати порівняно з швидкістю світла. Ейнштейн повністю переглянув просторово-часові уявлення, виходячи із загальних властивостей простору й часу, і сформулював два основних постулати (принципи). Відповідно до принципу відносності всі фізичні процеси в інерціальній системі не залежать від швидкості її руху відносно інших тіл або систем. Згідно з дру­гим принципом, швидкість світла у вакуумі с стала і не залежить від швидкості руху джерела світла. Ці два постулати є основою спеціальної теорії відносності, в якій А. Ейнштейн сформулював нові закони руху, що узагальнюють закони руху Ньютона і зводяться до них лише у ви­падку настільки малих швидкостей тіл, що відношен­ням можна нехту­вати.

Праця Карно відіграла важ­ливу роль у розвитку на­укових основ теплотехніки. Вона допомогла зрозуміти, що для підвищення ККД теплових машин треба розширювати температурні ме­жі, між якими проходить цикл робочого тіла, а замі­на одного робочого тіла іншим не може дати ні­якої користі. Важливо під­креслити, що на початку 30-х років Карно відмовив­ся від теорії теплецю, ви­знав взаємну перетворюваність теплоти і механічної роботи, наближено обчислив механічний еквівалент теплоти і висловив у загальній формі закон збережен­ня руху. Оцінюючи його діяльність, Ф. Енгельс писав: «Саді Карно перший серйозно... вивчив парову машину, проаналізував її, знайшов, що в ній основний процес не виступає в чистому вигляді, а заслонений всякого роду побічними процесами, усунув ці бай­дужі для головного проце­су побічні обставини і сконструював ідеальну па­рову машину (або газову машину), яку, правда, так само не можна здійснити, як не можна, наприклад, здійснити геометричну лінію або геометричну площину, але яка робить, по-своєму, такі самі послуги, як ці математичні абстракції: вона подає розглядуваний про­цес у чистому, незалежно­му, неспотвореному вигляді. І він носом наткнувся на механічний еквівалент теп­лоти, ...якого він не міг відкрити й побачити лише тому, що вірив у теплець. Це є також доказом шкідливості хибних теорій». Працю С. Карно гідно оці­нив і продовжив у 1834 р. французький учений П. Клапейрон, який уперше в на­уці застосував графічний метод — метод індикаторних діаграм для графічного зоб­раження робочих циклів. Праця С. Карно «Міркування про рушійну силу вогню та про машини, здатні розвивати цю силу» була видана російською мовою вперше в 1923 р., а потім у збірнику «Другий закон термодинаміки» (1934).

Твір Коперника складається з шести частин. У першій, головній, частині він описав нову геліоцентричну систему, в другій — виклав сферичну астрономію і дав каталог зір, інші частини присвятив розгляду руху планет. Землі, Місяця на основі запропонованої ним геліоцентричної системи світу. Вперше висловив важливу ідею про наявність у планет супутників і першим довів, що Місяць — супутник Землі. Пізніше це відкриття дало змогу виявити супутники також в інших планет. Показав, що Земля здійснює шлях по орбіті навколо Сонця за рік, а добове обертання навколо своєї осі — за 24 години. Для нього лишилася загадкою незмінність напряму земної осі. Причиною цього було те, що, намагаючись кінематично описати рух небесних світил, він у своє­му творі не торкався питань динаміки, тобто не досліджував зв'язку між рухами тіл і причинами, які викликають ці рухи. Хибним у нього було також поло­ження, що планети рухаються по колових орбітах.

Помилковість філософських поглядів Коперника виявилася також у тому, що Всесвіт він обмежив сферою нерухомих зір, але разом з тим відзначив, що Всесвіт має дуже великі розміри. Проте всі ці неточно­сті не применшують великої заслуги Коперника, вони були виправлені наступним розвитком науки, а на си­стемі Коперника ще й тепер грунтуються наші уявлення про сонячну систе­му. Запропонована і обгрунтована ним геліоцентрична система була рево­люційним актом відкритої боротьби природознавства з теологією, схоластикою, і навколо цієї системи роз­горнулася боротьба за новий світогляд і нову науку. У 1964 р. видавництво «Наука» опублікувало твір М. Коперника «Про обертання небесних сфер». Велика частина цієї праці була також опублікована в книзі «Міколай Коперник» (збірник статей).

Кулон Шарль Огюстен