Кудрявцев Павел Степанович Курс истории физики
 Скачать 7.55 Mb.
|
ЗаключениеВторая мировая война принесла человечеству неисчислимые бедствия. Десятки миллионов жизней, тысячи разрушенных городов и сел, сотни миллионов искалеченных людей, вдов и сирот –таков итог этой разрушительной войны. Но за ней встал грозный призрак новой, еще более чудовищной и ужасной атомной войны. Сотни тысяч людей, погибших при атомной бомбардировке Хиросимы и Нагасаки, показали миру, что несет людям атомная война. Перед прогрессивными людьми мира встала задача борьбы с войной, борьбы за мир. И лучшие люди атомной науки включились в эту борьбу. Таким борцом за мир был создатель первого французского атомного реактора Фредерик Жолио-Кюри, таким горячим сторонником мира был и И В. Курчатов, гражданин Страны Советов, стоящей в авангарде борьбы за мир. Вторая мировая война родила ракеты, радиолокаторы, атомную бомбу. Достижения военной науки и техники определили основные направления нь чно-технического прогресса, приведшего к подлинной научно-технической революции. Однако корни этих основных достижений лежали глубоко в довоенной науке и технике. Еще до революции гениальный самоучка, калужский учитель К. Э. Циолковский начал интенсивно работать над проблемами космонавтики. В 1883 г. он разработал принцип полета в свободное пространство с помощью реакции газовой струи, вылетающей из отверстия. В 1897 г. К. Э. Циолковский вывел знаменитую формулу, определяющую скорость полета ракеты по отношению полной массы к массе выгоревшего топлива. Опубликованная в 1903 г. работа Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» содержала первую теорию космического полета с помощью ракет. Циолковский первым в мире разработал проект жидкостного реактивного двигателя. В 1926 г. К. Э. Циолковский выдвинул идею двухступенчатой ракеты, а в 1929 г. в брошюре «Космические ракетные поезда» разработал проект многоступенчатых ракет. К. Э. Циолковский подробно обосновал теорию космических межпланетных полетов. Он разрабатывал проекты обитаемых спутников и межпланетных станций, всесторонне обсуждая проблемы жизнеобеспечения в длительных космических полетах. К. Э. Циолковский стал зачинателем космической эры. Его идеи вдохновляли изобретателей, ученых и инженеров, разрабатывавших коне грукции ракет в довоенные и военные годы. Широкое применение ракет в военные годы подготовило почву для бурного развития ракетной техники после войны. Космическую эру открыл Советский Союз. Под руководством Главного конструктора, дважды Героя Социалистического Труда академика Сергея Павловича Королева (1906–1966) 4 октября 1958 г. в Советском Союзе был запущен первый искусственный спутник Земли, а 12 апреля 1961 г. советский гражданин Юрий Алексеевич Гагарин на корабле «Восток» совершил первый в мире космический полет. Началась эпоха освоения космоса, человек вышел за пределы Земли. Атомная энергия и космические полеты были бы невозможны без первоклассной электроники и автоматики. Противовоздушная оборона потребовала новых методов локаций скоростных самолетов и новых методов управления зенитным огнем. Так родилась радиолокация, в которой впервые были применены счетно-решающие устройства. Один из основоположников кибернетики – Норберт Винер (1894–1964), рассказывая в своей книге «Кибернетика» историю возникновения новой науки, писал: «Уже до войны стало ясно, что возрастающая скорость самолетов опрокинула классические методы управления огнем и что необходимо встроить в методы управления огнем вычислительные устройства, обеспечивающие расчеты для выстрела. Эти вычислительные устройства оказались очень сложными вследствие того обстоятельства, что, в отличие от других целей, самолет имеет скорость, сравнимую со скоростью зенитного снаряда». В этих условиях оказалось невозможным игнорировать поведение людей как управляющих зенитным огнем, так и управляющих самолетом. «Люди... действуют в качестве неотъемлемой части системы управления огнем», –писал Винер. «Чтобы математически описать их участие в работе управляемой ими машины, необходимо знать их характеристики. Кроме того, их цель – самолет – также управляется человеком, и желательно знать рабочие характеристики такой цели». Винер и его сотрудники пришли к заключению, что очень важным фактором в сознательной деятельности служит явление, которое в технике получило название обратная связь. По принципу обратной связи работали маятниковые часы Гюйгенса и все последующие типы часов с маятником. По принципу обратной связи работал центробежный регулятор Уатта и все последующие регуляторы числа оборотов тепловых машин. По принципу обратной связи работал катодный генератор незатухающих колебаний Мей-снера и все последующие типы электронных генераторов колебаний. Теперь этот принцип открыли и в поведении человека. Так родилась новая эра автоматики – вместе с автоматизацией производства автоматизируется и управление. Наступила эпоха развития автоматики. Автоматика –древнейшая отрасль техники. Когда первобытный человек вырывал яму на пути зверя и замаскировывал ее ветками, он создавал первое программирующее устройство. Автоматы Герона Александрийского показывали, какой изощренной могла быть автоматическая техника в эпоху рабовладельческого общества и низкого уровня естественнонаучных знаний. Эта техника работала и в средние века, обслуживая властителей и церковь. Автоматика стала служить человеку не в качестве чудесной игрушки, а для насущной потребности точного измерения времени в эпоху создания маятниковых часов. Эти часы нужны были мореплавателям и астрономам, они нужны были все большему и большему кругу лиц, вовлеченных в ритм общественной жизни. Часы были созданы на основе достижения нового естествознания: математики и механики. Но, как и у Герона, они стали основой автоматических игрушек, получивших широкое распространение в XVIII в. Создавались игрушки, имитирующие поведение живых существ. Новая механика рассматривала живое существо как машину, работающую на принципах механики. Многие мастера работали над идеей создания автомата-человека и вечного двигателя. Этим идеям не суждено было осуществиться. Но они родились и питались научно-технической революцией XVIII в., положившей начало капиталистической индустриализации. Ко второй половине XX в. на основе успехов математики, физики, электроники возникла новая автоматика и подобно человекообразным машинам XVIII в. появились человекообразные роботы, заполнившие страницы фантастической литературы. Вновь возникла проблема искусственного создания мыслящей машины-робота. По всей вероятности, эту идею ждет участь, аналогичная ее предшественнице в XVIII в. Поток изобретений вечно-ного двигателя породил принцип невозможности вечного двигателя первого рода. Сегодня обстановка сложнее. Кибернетические машины выполняют полезную работу. Автоматические межпланетные станции, автоматизация процессов в недоступных для человека условиях –все это стало возможным на основе «умных машин», решающих все более и более сложные задачи. Однако за каждой такой машиной стоит человек, ее создатель, ее программист. Век «бесчеловечной» автоматики, к счастью для людей, только вымысел фантастов и чрезмерно увлеченных ученых. Новая автоматика решает другие, более важные задачи. Современная автоматика призвана служить людям прежде всего в сфере создания материальных ценностей, в сфере планирования и управления, во всей системе народного хозяйства. Об этом говорят Директивы XXIV-XXVI съездов КПСС. Таким образом, развитие математики, физики, электроники привело к . широкому развитию автоматики, являющейся одним из основных компонентов научно-технической революции второй половины XX в. Ход этой революции показывает, что наука становится могучей производительной силой общества. Развитие электроники, возникновение ядерной энергетики, создание новых материалов со специфическими свойствами, искусственных тканей и заменителей кожи, широкое внедрение химии, достижения биологической науки, применение математических методов в экономике – все это показывает значение науки как производительной силы. Сегодня наука – важнейший элемент технического прогресса, она указывает пути развития техники, открывает новые области технических применений. Поучительна в этом отношении история возникновения квантовой электроники. В(этой истории тесно переплелись научные идеи и технические достижения. В 1916 г. Эйнштейн ввел идею индуцированного излучения. В 1920 г. О. Штерн ввел в экспериментальную физику метод молекулярных пучков. В годы второй мировой войны получила широкое развитие в связи с проблемами радиолокации техника сверхвысоких радиочастот. Объединение научных идей с широким использованием волн сверхвысокочастотного диапазона и привело к созданию квантовой электроники. Н. Г. Басов и А. М. Прохоров разработали молекулярный генератор высокоустойчивых электромагнитных колебаний, ставший точными часами. В 1951 г. был создан усилитель высокой частоты, основанный на принципе индуцированного излучения, названный в американской литературе мазер. Позже был создан квантовый генератор и усилитель в оптическом диапазоне (лазер). Основатели квантовой электроники Николай Геннадьевич Басов, Александр Михайлович Прохоров (СССР), Чарлз Таунс (США) были удостоены в 1964 г. Нобелевской премии. Открытие квантовых генераторов и усилителей внесло в технику совершенно новые идеи, применимые в самых различных областях. Лазеры дали технике сверхточные часы, ошибка в ходе которых составляет всего 1 мин за 300 000 лет хода. Они дали усилители, в сотни раз превышающие чувствительность самых чувствительных радиоусилителей. Лазерный луч просверливает отверстия в таких твердых телах, как алмаз, делает тонкие хирургические операции. С помощью лазеров ведутся исследования по осуществлению управляемого термоядерного синтеза–одной из фундаментальнейших проблем физики XX в. С помощью лазеров осуществляется сверхдальняя космическая связь. Она позволяет с огромной точностью измерять расстояния. Лазеры получили широкое применение в фотографии. Благодаря им осуществлена совершенно новая объемная фотография – голография . «Свет лазера, – говорил один из изобретателей лазера Ч Таунс,– прошедший через голографический снимок, дает реальное трехмерное изображение с изобилием деталей и замечательной глубиной фокуса». Так научные задачи – изучение молекулярных пучков электромагнитными волнами сверхвысоких частот – привели в своем развитии поистине к революционным техническим приложениям. Наука указала технике новые пути и открыла новые технические возможности. Но не только расширение технических возможностей характеризует науку нашего времени. Она существенно влияет на духовную сферу человека – по-новому формирует мышление и мировоззрение людей. Проникновение в глубь материи, открытие новых элементарных частиц и античастиц, открытие квазаров и пульсаров, новое понимание пространства, времени, причинно-следственных связей –все это расширило наше понимание мира, в необычайной степени обогатило наш язык, наше мышление. Наука оказывает неоспоримое влияние на литературу и искусство, обогащая их новыми темами, новым содержанием. Но за всеми этими поразительными достижениями науки скрывается и глубокий тревожный вопрос: куда идет наука? Что несет она людям в будущем? Вопрос далеко не праздный, физика, химия, биология создали средства разрушения и уничтожения огромной мощи, достаточной, чтобы уничтожить все живое на Земле. Вопросы мира и социального прогресса стали насущными вопросами современности. Наука прошла большой и сложный путь развития от египетских и вавилонских памятников до атомных электростанций, лазеров и космических полетов. Она знала мрачные времена упадка и застоя, сменявшиеся подъемом и быстрым развитием. Ее непрерывное развитие по восходящей линии началось сравнительно недавно, с Коперника и Галилея. И на этом коротком отрезке пути смелые надежды не раз сменялись разочарованиями и сомнениями. Но разум неизменно побеждал и вел вперед. Сейчас, в период острой борьбы за светлое будущее человечества, за мир и социализм, прогрессивные силы общества уверенно смотрят в будущее, твердо верят в победу разума и света над одичанием и тьмой. Материал истории физики огромен, но будущему учителю знание его необходимо. На лекциях весь этот материл изложить невозможно, поэтому студентам придется прибегать к самостоятельной работе. Для истории физики менее всего подходит метод заучивания. Здесь важно составить общую картину развития физической науки, добиться понимания отличия основных этапов этого развития друг от друга, выделить основных ученых, наиболее полно выразивших идеи и достижения своего времени. Поэтому в процессе самостоятельной работы полезно прочитать сначала соответствующую главу целиком. Затем приступить к составлению сжатого конспекта, отнюдь не переписывая текста учебника, а ограничившись перечислением основных фактов и имен. Например, в главе о науке древности достаточно ограничиться именами фалеса, Пифагора, Демокрита, Аристотеля, Эпикура, Евклида, Архимеда, Лукреция, Птолемея. Полезно сверяться со школьным учебником физики. На те имена и факты, которые встречаются в нем, следует обратить особое внимание. Обязательно намечайте хронологические рамки каждого этапа, постарайтесь представить физическую науку во времени. Ознакомьтесь со списком дополнительной литературы, обратив особое внимание на труды классиков науки. Очень полезно в конце каждого периода привести труды ученых этого времени, изданные в русских переводах. Учитесь грамотно оформлять библиографию: приведите точно написание имени автора, название труда, фамилию переводчика и редактора (в списке литературы эти данные не всегда указаны, постарайтесь их восполнить сами), далее приведите место издания и, наконец, год издания. Так вы овладеете одним из важных навыков научной работы – работы с литературой. |