Los físicos de la escuela secundaria deben comprender los problemas básicos de la física de la escuela secundaria y sus inventos correspondientes.

Galileo (1564 ~ 1642), un gran físico y astrónomo italiano, creó la ciencia moderna basada en hechos experimentales y un riguroso sistema lógico y expresiones matemáticas. Luchó durante toda su vida, derrocó las restricciones del escolasticismo a la ciencia bajo la bandera de Aristóteles y cambió y profundizó la comprensión científica de la humanidad sobre el movimiento material y el universo. Por lo tanto, se le conoce como el "Padre de la ciencia moderna".

(1) Usa tus manos y tu cerebro, y trabaja con diligencia.

Galileo Galilei nació en Pisa el 15 de febrero de 1564, en el seno de una familia de músicos y matemáticos. Desde pequeño se interesa por la mecánica, las matemáticas, la música, la poesía y la pintura, y le gusta fabricar norias, molinos de viento y maquetas de barcos. A la edad de 17 años, aunque ingresó a la Universidad de Pisa para estudiar medicina según las órdenes de su padre, todavía ignoró la oposición de los profesores, estudió libros antiguos en la biblioteca y realizó experimentos solo. En el invierno de 1582, O. Ritchie, el joven profesor de matemáticas del duque de Toscana, permitió a Galileo observar, abriéndolo a un mundo nuevo. Ritchie era bueno en mecánica aplicada y matemáticas aplicadas y daba animadas conferencias, lo que lo llevó a estudiar hidráulica, arquitectura, tecnología de ingeniería y experimentación. Durante este período, Galileo leyó vorazmente muchos libros antiguos sobre matemáticas y filosofía, y estuvo profundamente influenciado por el método de Arquímedes de combinar las matemáticas con los experimentos. Dijo afectuosamente: "Arquímedes es mi maestro".

(2) Sea bueno observando y diligente en los experimentos.

Galileo estaba particularmente interesado en varios movimientos en el mundo que lo rodeaba, pero descubrió que "el problema del movimiento es muy antiguo y la investigación significativa es muy lamentable", escribió su alumna Vivienne en "La biografía de Galileo". "" describe la escena de Galillo, de 19 años, en la catedral de Pisa en 1583:

"Con curiosidad y sensibilidad únicas, observé el movimiento de la gran lámpara de araña que colgaba de lo alto de la iglesia. se movía a lo largo del Cuando el candelabro grande se balancea en un arco grande, un arco mediano y un arco pequeño, si el tiempo de oscilación es el mismo... Cuando el candelabro grande se balancea regularmente,... Él usa el ritmo del pulso y el ritmo de la música. que es bueno y hábilmente calcula..., y claramente concluyó que el tiempo era exactamente el mismo. Todavía no estaba satisfecho con esto, así que se fue a su casa... y ató una bola de plomo con dos cuerdas. la misma longitud para oscilar libremente... tiró de los dos péndulos en diferentes ángulos de la vertical, digamos 30 y 10, y luego los soltó al mismo tiempo. Con la ayuda de un compañero, vio cuántas veces los dos. Los péndulos que oscilaron en el mismo intervalo de tiempo, ya sea que lo hiciera en un arco largo o en un arco corto, son exactamente iguales. Hizo otros dos péndulos similares, pero con diferentes longitudes. Descubrió que cuando el péndulo corto oscilaba 300 veces y el péndulo largo. Se balancearon 40 veces (ambas en ángulos grandes), en otros ángulos (como ángulos pequeños, en el mismo intervalo de tiempo, sus respectivos tiempos de balanceo son exactamente los mismos que los de los ángulos grandes, y se repiten muchas veces... Concluyó). que parece que la resistencia del aire afecta el movimiento rápido de los objetos pesados ​​y el movimiento lento de los objetos ligeros. Casi no tienen ningún efecto. El período de movimiento de un péndulo de cierta longitud es el mismo. También encontró que el peso absoluto y el específico relativo. La gravedad de la bola del péndulo no causará cambios significativos en el período... siempre y cuando no se elija deliberadamente el material más liviano para el péndulo. La bola se detendrá rápidamente debido a demasiada resistencia del aire."

Galileo no sólo realizó múltiples mediciones de este descubrimiento por accidente, sino que también consideró la amplitud, el período, la longitud de la cuerda, la resistencia y el peso, los materiales y otros factores. También fabricó el primer instrumento práctico, el pulsómetro, ajustando y escalando la longitud de la cuerda.

En 1585, abandonó la escuela debido a la pobreza familiar y regresó a Florencia, donde trabajó como tutor y trabajó duro para educarse. Se inspiró en el estudio de De los cuerpos flotantes de Arquímedes, la ley de las palancas y la historia de la corona de oro. Mediante una simple demostración, se demuestra que la flotabilidad de un objeto de cierta masa no tiene nada que ver con la forma del objeto, sino que sólo está relacionada con la gravedad específica. Grabó las listas de peso y volumen del oro y la plata puros en la báscula y, al pesarlos junto con los productos de aleación que se iban a probar, podía leer rápidamente la finura del oro y la plata. Este "equilibrio de flotabilidad" es muy conveniente para el comercio de oro y plata. En 1586, escribió su primer artículo, "La pequeña balanza", describiendo esta pequeña producción. En 1589, combinó cálculos matemáticos y experimentos y escribió un artículo sobre varios métodos para calcular el centro de gravedad de los sólidos. Estos logros le permitieron ser contratado como profesor en la Universidad de Pisa en 1589, y en 1592 se trasladó a Venecia y se convirtió en profesor en la Universidad de Padua, comenzando la edad de oro de su vida.

En la Universidad de Padua construyó el primer termómetro para ayudar a los médicos a medir la temperatura de los pacientes. Este es un termómetro líquido abierto que utiliza agua coloreada o alcohol como sustancia para medir la temperatura. Este es en realidad el prototipo de termómetro y barómetro. Utilizando la expansión y contracción térmica del gas, la temperatura se mide como una cantidad física objetiva a través de un tubo de vidrio lleno de líquido.

Galileo creía: “El arte mágico reside en las cosas triviales e infantiles, y la apuesta por los grandes inventos debe partir de los más mezquinos”. Entiendo profundamente que todo lo que se necesita es un experimento o una confirmación para derribar todas las razones posibles. Galileo es digno de ser el fundador de la ciencia experimental.

(3) Deshazte de la superstición y de la innovación pionera

Galileo leyó atentamente la "Física" de Aristóteles y otras obras y creyó que muchas de ellas estaban equivocadas. Se opuso a la sumisión a la autoridad de Aristóteles, burlándose de los nerds que "mantenían la palabra de Aristóteles".

Él cree que las personas que sólo pueden recitar las palabras de otras personas no pueden llamarse filósofos, sino sólo "memoristas" o "doctores de la recitación". Él creía: "El mundo es un libro vivo abierto" y "la verdadera filosofía está escrita en el libro más grande que siempre está abierto ante nuestros ojos. Este libro está escrito con varias figuras geométricas y vocabulario matemático. He sentido mucha curiosidad". desde pequeña, por eso puedo discutir con profesores y amigos. Abogó por "no confiar en el prestigio del maestro, sino en argumentos" para satisfacer sus necesidades racionales. Se opuso a algunas tradiciones irrazonables. Por ejemplo, cuando enseñaba en la Universidad de Pisa, se opuso firmemente a la antigua regla de que los profesores debían usar togas y difundió poemas satíricos contra el uso de togas entre los estudiantes. Estaba convencido de la exactitud de la teoría de Copérnico y dio en el clavo cuando ridiculizó a quienes creían que los cuerpos celestes eran inmutables. "Aquellos que alaban cosas como la inmortalidad lo hacen simplemente porque desean la inmortalidad y temen a la muerte".

Galileo se basó en la combinación de la experiencia práctica de los artesanos y la teoría matemática, así como en su aguda capacidad de observación. y amplios resultados experimentales. A través de la elocuencia y los hechos, rompió el confinamiento de la ciencia por los sistemas ideológicos aristotélicos y ptolemaicos apoyados por la iglesia durante más de dos mil años, y sentó la piedra angular de la mecánica científica en la teoría del movimiento (como la introducción de la velocidad y la aceleración). , Principios de la relatividad, ley de la inercia, ley de la caída de los cuerpos, isocronismo del péndulo, principio de superposición del movimiento, etc.), y creó un experimento.

(4) Amar la ciencia y difundir la verdad.

Galileo estableció un taller de instrumentos en su casa de Padua para producir en masa diversos instrumentos y herramientas científicas para sus propios experimentos. En julio de 1609, se enteró de que alguien en los Países Bajos había inventado un telescopio para que la gente lo disfrutara. En agosto, basándose en rumores y fenómenos de refracción, encontró un tubo de plomo y una lente plano-convexa-plano-cóncava y construyó el primer telescopio triple. En 20 días, se mejoró hasta 9 veces. una sensación. En el mes de 165438+octubre, construyó un telescopio 20 veces más grande y lo utilizó para observar fenómenos astronómicos. Vio que la luna era tan brillante como un espejo, pero tan delgada como la madera, y había montañas y montañas. También observó sistemáticamente las cuatro lunas de Júpiter. En 1610, aumentó el aumento del telescopio a 33 veces. En marzo del mismo año, publicó el libro "The Star Messenger", que resumió sus observaciones y las utilizó para refutar eficazmente la teoría geocéntrica. Galileo inventó el telescopio por pura casualidad, pero continuó mejorando el diseño, produciéndolo en masa y aumentando gradualmente el aumento, que estaba fuera del alcance de los eruditos, artesanos o profesores comunes y corrientes.

Galileo midió los cambios periódicos de las manchas solares y los crecientes y menguantes de Venus a través del telescopio, y vio innumerables estrellas en la Vía Láctea, lo que promovió efectivamente la teoría heliocéntrica.

(5) Cuestiones que quedan de la historia por las limitaciones de los tiempos

Galileo fue acusado por fuerzas hostiles en 1615. Aunque intentó varias veces salvar la situación, en 1616 el Papa le prohibió enseñar o promover el heliocentrismo de forma oral o escrita. Aunque Galileo aparentemente vivió bajo la prohibición, en realidad escribió el libro "Diálogos entre Ptolomeo y Copérnico" en defensa de Copérnico. El libro se publicó en 1632 y Galileo fue severamente castigado ese otoño. El 22 de junio de 1633, Galileo fue obligado a firmar una carta de arrepentimiento y posteriormente fue puesto bajo arresto domiciliario de por vida. Mientras estaba bajo arresto domiciliario, escribió un libro, "Un diálogo entre dos nuevas ciencias y un diálogo sobre pruebas matemáticas", que se publicó en Leiden, Países Bajos, en 1638.

Galileo Galileo murió el 8 de octubre de 1642 65438+, a la edad de 78 años.

El vigoroso desarrollo de la ciencia ha demostrado durante mucho tiempo la grandeza de Galileo y la falacia de la iglesia. En 1979, el Papa Pablo II del Vaticano anunció la reivindicación de este veredicto histórico, pero la reivindicación llegó demasiado tarde.

En segundo lugar, Oersted

Hans Christian Oersted (1777 ~ 1851) fue un físico danés. Nacido el 14 de agosto de 1777 en Rudjobin, isla Langland, en una familia de farmacéuticos. Fue admitido en la Universidad de Copenhague en 1794 y se doctoró en 1799. De 1801 a 1803 visitó Alemania, Francia y otros países y conoció a muchos físicos y químicos. Profesor de física en la Universidad de Copenhague desde 1806 y secretario permanente de la Real Sociedad de Dinamarca desde 1815. En 1820 ganó la Medalla Copley de la Royal Society por su destacado descubrimiento del efecto magnético de la corriente eléctrica. Director del Instituto Tecnológico de Copenhague desde 1829 hasta la actualidad. Murió en Copenhague el 9 de marzo de 1851.

Investigó mucho en física, química y filosofía. Influenciado por la filosofía de Kant y la filosofía natural de Schelling, creo firmemente que las fuerzas naturales pueden transformarse entre sí y llevo mucho tiempo explorando la relación entre la electricidad y el magnetismo. En abril de 1820 finalmente se descubrió el efecto de la corriente sobre la aguja magnética, que es el efecto magnético de la corriente. El 21 de julio del mismo año, publicó sus hallazgos con el título "Experimento sobre el efecto del conflicto cargado con una aguja magnética". Este breve artículo causó una gran conmoción en la comunidad física europea, lo que provocó la aparición de una gran cantidad de resultados experimentales, abriendo así un nuevo campo de la física: el electromagnetismo.

En 1812 propuso por primera vez el concepto de la conexión entre la luz y el electromagnetismo. En 1822 realizó estudios experimentales sobre la compresibilidad de líquidos y gases. 1825 extrae aluminio, pero la pureza no es alta. En sus estudios de acústica, buscó descubrir los fenómenos eléctricos provocados por el sonido. Su último trabajo fue Diamagnetismo.

Es un docente apasionado que valora la investigación y la experimentación científica. Dijo: "No me gustan las conferencias aburridas sin experimentos. Toda investigación científica comienza con experimentos.

"Por eso fue bien recibido por los estudiantes. También fue un excelente conferenciante y divulgador de las ciencias naturales. En 1824, la Asociación Danesa para la Promoción de la Ciencia propuso establecer el primer laboratorio de física en Dinamarca.

En 1908, La Asociación Danesa para el Avance de la Ciencia creó la "Medalla Oersted" para reconocer a los físicos que han realizado grandes contribuciones. En 1934, la unidad de intensidad del campo magnético en el sistema de unidades CGS recibió el nombre de "Oersted". Se estableció la Asociación Estadounidense de Profesores de Física. La "Medalla Oersted" se otorga a los profesores de física que han contribuido a la enseñanza de la física.

Isaac Newton (1643 ~ 1727) fue un gran físico, astrónomo y matemático. el sistema de mecánica clásica.

Newton nació en una familia de terratenientes en Ulsthorpe, un pequeño pueblo del este de Inglaterra, el 4 de octubre de 1643. Mi padre murió de neumonía ocho o nueve meses antes de que él naciera. , retraído y testarudo, cuando tenía 3 años, su madre se volvió a casar y fue criado por su abuela. Cuando él tenía 11 años, su padrastro falleció y su madre se fue a casa a trabajar en la granja con sus tres hermanos menores. En su vida, las notas de Newton en la escuela primaria fueron muy malas. No mostró ningún otro talento que el de diseñar maquinaria. ”

Newton amaba la naturaleza desde pequeño y le gustaba usar la cabeza y las manos. Cuando tenía 8 años, guardó su cambio para comprarse un martillo y una sierra para hacer trabajos manuales. talla relojes de sol y usa la proyección del palo de madera en el reloj de sol para mostrar la hora. Se dice que hay relojes de sol tallados por él en todas partes en las paredes y alféizares de su casa. También hizo un reloj de sol y lo colocó en el centro. del pueblo se llamaba "Reloj Newton" y continuó usándolo durante varios años después de la muerte de Newton. Hizo una bicicleta con pedales; usó un pequeño barril de madera para hacer un reloj que goteaba y volaba una cometa casera; linterna (la gente creía que apareció un cometa); hizo un modelo de un molino impulsado por un pequeño ratón, etc. Su observación más importante de la naturaleza fue un ejemplo vívido: su primer experimento cuando tenía 15 años: para calcular. La fuerza y ​​​​la velocidad del viento, eligió saltar a favor del viento y contra el viento cuando el viento era fuerte, y luego midió la diferencia de distancia entre los dos saltos. Newton estaba en la escuela secundaria Grantham cuando era estudiante, se quedó en la farmacia de Clark. En Grantham Town, que cultivó su hábito de realizar experimentos científicos, porque la farmacia en ese momento era un laboratorio de química, Newton organizó los fenómenos naturales en sus notas, incluida la combinación de colores, relojes y astronomía, geometría, etc. sentó una buena base para sus creaciones posteriores.

Newton una vez dejó de estudiar y cultivar debido a su familia pobre. Durante este período, lo usó para estudiar por su cuenta. Dejó ir las ovejas, las compras y la agricultura. Ni siquiera sabía que las ovejas se habían comido las cosechas de otras personas. Su tío descubrió una vez que Newton estaba estudiando matemáticas y lo apoyó para que continuara sus estudios en junio de 1661. Admitido en el First College. Como "estudiante con tarifa reducida" subsidiado, tuvo que asumir la tarea de servir a algunos niños ricos. El profesor Isaac Barrow (1630 ~ 1677) del Trinity College fue el primero en aprobar la reforma. Ciencias Naturales (Lucas Lecture) era considerado "el mejor erudito de Europa" y tenía un cariño especial por Newton, lo que le llevó a leer muchas obras excelentes de sus predecesores. Newton fue reconocido en 1664. Seleccionado como asistente de Barrow, se graduó en la universidad. en 1665. De 1665 a 1666, Newton regresó a su ciudad natal durante los dos años de la plaga. Newton tenía talento e hizo muchos inventos en estos dos años. Fue a la Universidad de Cambridge y obtuvo su maestría en julio de 1668. Barrow recomendó a Newton, de 26 años, para suceder al profesor Lucas. Se convirtió en miembro de la Royal Society en 1672 y se convirtió en presidente vitalicio de la Royal Society en 1699. Director de la oficina en 1701, renunció a la Universidad de Cambridge y. Fue nombrado caballero en 1705 por su contribución a la reforma del sistema monetario. Newton murió en Kensington en 1727 y fue enterrado en la Abadía de Westminster.

Sus grandes logros son inseparables de su arduo trabajo y diligencia. Newton dijo: "Rara vez se acuesta antes de las dos o tres de la tarde y, a veces, trabaja hasta las cinco o seis de la tarde. A menudo vivo en el laboratorio durante cinco o seis semanas en primavera y otoño hasta que se completan los experimentos. "Tiene la costumbre de persistir durante mucho tiempo y concentrarse en resolver un problema a fondo. Cuando respondía a las preguntas de la gente sobre su percepción de las cosas, decía "sigue pensando". Esta es su principal característica. Al respecto, hay muchas historias: cuando era joven, una vez llevó una vaca a la montaña mientras leía, solo para descubrir que solo tenía una cuerda en la mano cuando llegó a casa, hervir huevos regularmente mientras leía hacía que el reloj y los huevos hirvieran juntos en el; una vez, invitó a un Cuando un amigo vino a comer a casa, él estaba trabajando en el laboratorio y se olvidó de comer y dormir. Cuando un amigo terminó de comer un pollo y quedó un montón de huesos en el plato, recordó Newton. Después de quitarle los huesos, de repente dijo: "Pensé que no me lo había comido, así que ya lo había comido. ”

Los logros de Newton fueron resumidos de manera más completa por Engels en Inglaterra en el siglo XVIII: “Newton fundó la astronomía científica porque inventó la ley de la gravitación universal, fundó la óptica científica porque descompuso la luz y fundó la ciencia. la óptica porque inventó la ley de la gravitación universal. Las matemáticas científicas se fundaron en el teorema del binomio y la teoría infinita, y la mecánica científica se fundó en la comprensión de la naturaleza de la fuerza (para obtener detalles sobre los logros de Newton al establecer la ley de la gravitación universal y la mecánica clásica). , consulte las entradas relevantes en este manual). Aquí nos centramos en matemáticas, resultados en óptica y filosofía (metodología).

(1) Los logros matemáticos de Newton

Desde el siglo XVII, la geometría y el álgebra primitivas han sido difíciles de resolver muchos problemas nuevos planteados por la producción y las ciencias naturales en ese momento, tales como: ¿Cómo encontrar la velocidad y aceleración instantáneas de un objeto? Cómo encontrar la tangente de una curva y la longitud de la curva (distancia planetaria), el área barrida por el vector diámetro, valores mínimos (como perihelio, afelio, rango de valores máximos, etc.), volumen, centro de gravedad, gravedad, etc.; aunque antes de Newton ha logrado logros en logaritmos, geometría analítica, series infinitas, etc., no puede resolver estos problemas de manera satisfactoria o universal. Las mayores influencias sobre Newton en ese momento fueron la "Geometría" de Descartes y la "Aritmética infinita" de Wallis. Newton unificó varios métodos especiales para resolver problemas infinitesimales desde la antigua Grecia en dos algoritmos: cálculo directo (diferencial) y cálculo contracorriente (integral). Esto se reflejó en la aplicación de ecuaciones polinómicas infinitas en 1669, y en la aplicación del cálculo de flujo y del infinito. 1671. Serie, serie infinita aplicada en 1676. El llamado "flujo" es una variable independiente que cambia con el tiempo, como X, Y, S, U, etc. El "número de flujo" es la velocidad de cambio del flujo, es decir, la tasa de cambio, escritura, etc. Hay una diferencia entre las "tasas diferenciales" y las "tasas variables", mencionó. Al mismo tiempo, publicó por primera vez su teorema de expansión binomial en 1676. Newton descubrió otras series infinitas y las usó para calcular áreas, integrar, resolver ecuaciones y más. En 1684, Leibniz introdujo y alargó la S como símbolo del cálculo a partir del estudio de tangentes a curvas. A partir de entonces, el cálculo fundado por Newton se hizo rápidamente popular en los países continentales.

La aparición del cálculo se ha convertido en otra rama importante en el desarrollo de las matemáticas, además de la geometría y el álgebra: el análisis matemático (Newton lo llamó "análisis con el método de ecuaciones polinómicas infinitas"), y luego se convirtió en diferencial. geometría, ecuaciones diferenciales, cálculo de variaciones, etc., que impulsaron aún más el desarrollo de la física teórica. Por ejemplo, J. Bernoulli de Suiza encontró la solución a la curva descendente más pronunciada. Este fue el problema inicial del cálculo de variaciones. Ningún matemático en Europa pudo resolverlo en medio año. En 1697, Newton se enteró accidentalmente un día, lo resolvió de una sola vez esa noche y lo publicó de forma anónima en el "Journal of Philosophy". Bernoulli dijo sorprendido: "Reconozco un león por esta garra".

La Óptica de Newton es otro clásico de la ciencia (1704). El subtítulo del libro es "Tratado sobre la reflexión, refracción, curvatura y color de la luz", que refleja sus logros ópticos.

El primero es la óptica geométrica y la teoría del color (experimento del espectro prismático). Comenzó a pulir lentes y a fabricar su propio telescopio en 1663. En una carta a la Royal Society informó: "A principios de 1666 hice un prisma de vidrio triangular para comprobar el famoso fenómeno del color. Para ello, oscurecí la habitación..." Luego describió detalladamente los detalles de su Trabaja abriendo un prisma. Experimentos de dispersión prismática utilizando pequeños agujeros para introducir la luz solar. Desde Aristóteles hasta Descartes, la teoría del color de la luz sostiene que la luz blanca es pura y uniforme y es el verdadero color de la luz. "La luz de colores es una variante de la luz blanca. Newton notó cuidadosamente que la luz del sol no son los cinco colores que la gente solía decir, sino que está entre rojo, amarillo, verde, azul, violeta y colores intermedios como el naranja y el índigo. Curiosamente, el prisma no era redondo sino oblongo, y luego probó "secciones de vidrio de diferentes espesores", "ventanas de diferentes tamaños", "poner el prisma afuera y pasarlo por el agujero" y el efecto "vidrio desigual" u ocasionalmente irregular. Coloque los dos prismas boca abajo para "eliminar la influencia del primer prisma"; simplemente tome "la luz de diferentes partes del sol y vea qué impacto tiene en las diferentes direcciones de incidencia", dijo y "calcule el índice de refracción de cada color; de luz" y "observar si la luz se moverá a lo largo de una curva después de pasar a través del prisma"; y finalmente hizo un "experimento decisivo": la luz monocromática pasa a través del pequeño agujero en la pantalla para formar el color del prisma. sacar de la tira y proyectarla sobre un segundo prisma para obtener el índice de refracción de la luz de color nuclear (llamado entonces "índice de refracción"), concluyendo así que "la luz blanca en sí misma es una mezcla no uniforme de varios colores de luz". con diferentes índices de refracción". La sorprendente conclusión anuló teorías anteriores y fue el resultado de la cuidadosa observación y el repetido pensamiento experimental de Newton.

En el proceso de estudiar este tema, Newton también confirmó si se trataba de un telescopio galileano. (lente cóncava o lente convexa) o un telescopio de Puller (dos lentes convexas) no pudieron evitar la aberración cromática causada por la dispersión de la lente objetivo. Descubrió que se podía utilizar un espejo de metal cuidadosamente pulido como lente objetivo para ampliar. De 30 a 40 veces en 1671, envió el espejo a la Royal Society para su conservación hasta ahora. Los telescopios astronómicos gigantes todavía utilizan la estructura básica newtoniana para esmerilar y pulir espejos ópticos de precisión y sigue siendo el principal método de procesamiento óptico. muchas fábricas.

La segunda parte de la óptica describe la irradiación de la luz sobre las lentes convexas apiladas sobre vidrio plano, realizó varios experimentos sobre el fenómeno de los anillos de Newton. Realizó todos los experimentos imaginables en los experimentos modernos. Realizó mediciones precisas, excepto la causa de los anillos, que explicó como "ráfagas" o "ráfagas" en la propagación de la luz "ajustadas", es decir, periódicas, a veces "fáciles de reflejar", a veces "fáciles de transmitir". Incluso midió el tamaño de este intervalo igual. Por ejemplo, el intervalo de ráfaga entre amarillo y naranja es 1/89000 pulgadas (actualmente es 2854 × 10-65438)

El tercer capítulo de Óptica es ". Kink" (cree que la luz se absorbe), es decir, experimentos de difracción y birrefringencia y sus 31 preguntas sobre estos experimentos de difracción. 10 experimentos, como mechones de cabello, cuchillas, divisiones agudas que crean haces estrechos de "luz" monocromática (ahora llamados patrones de difracción).

Newton había llegado a las puertas de un descubrimiento trascendental, pero no lo alcanzó. Sus 31 preguntas son muy esclarecedoras y muestran que Newton no hizo afirmaciones absolutas antes de que maduraran los hechos experimentales y los pensamientos físicos. En los capítulos 1 y 2 de Óptica, Newton vio la luz como un flujo de materia, un conjunto de partículas de diferentes velocidades y tamaños emitidas por una fuente de luz. En la birrefringencia, supuso que estas partículas de luz eran direccionales y anisotrópicas. Debido a que la teoría ondulatoria de aquella época no podía explicar el movimiento directo de la luz, optó por la teoría de las partículas, pero creía que tanto las partículas como las ondas eran hipotéticas. Incluso creía que la existencia del éter era infundada.

En mecánica de fluidos, Newton señaló que la resistencia viscosa de un fluido es proporcional a la velocidad de corte, y esta resistencia es proporcional a la velocidad de separación entre las partes del líquido. Los que obedecen esta ley (como el aire y el agua) se denominan fluidos newtonianos.

En términos de calor, la ley de enfriamiento de Newton es: cuando se forma una diferencia de temperatura entre la superficie de un objeto y su entorno, el calor perdido por unidad de área por unidad de tiempo es proporcional a esta diferencia de temperatura.

En acústica, señaló que la velocidad del sonido es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la presión atmosférica e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad. Alguna vez consideró la propagación del sonido como un proceso isotérmico, pero más tarde P.S. Laplace la revisó y la convirtió en un proceso adiabático.

(3) La filosofía y el método científico de Newton.

Los grandes logros de Newton en la ciencia, sumados a su sencilla filosofía materialista y a un conjunto de sistemas de metodología física que han comenzado a tomar forma, han tenido un profundo impacto en el desarrollo de la física e incluso de todas las ciencias naturales. la revolución industrial en el siglo XVIII, y los cambios sociales y económicos y el desarrollo del materialismo mecánico han tenido un gran impacto. Aquí sólo se dibujan algunas líneas generales.

Las opiniones filosóficas de Newton son inseparables de sus logros básicos en mecánica. Trató de explicar todos los fenómenos naturales desde la perspectiva de la mecánica, formando el materialismo espontáneo de Newton en la filosofía, que condujo al predominio del mecanicismo. De hecho, Newton consideraba todos los fenómenos, incluidos la química, el calor y la electricidad, como "cosas relacionadas con la atracción o la repulsión". Por ejemplo, primero explicó la afinidad química y describió la reacción de reemplazo químico como la competencia entre dos fuerzas gravitacionales; la consideró "calor generado por el movimiento o la fermentación" y también un proceso de colisión violenta, descomposición y exotérmico; expansión y otros procesos de azufre, carbono y otras partículas.

Esta visión mecánica, es decir, la visión de que todas las formas de movimiento material se clasifican como movimiento mecánico, adopta una visión absoluta del espacio y el tiempo, la teoría atómica y una máquina que puede determinar el estado de movimiento. en cualquier momento del futuro basándose en condiciones iniciales, determinismo, leyes de causa y efecto, etc. , son necesarios para explicar los problemas de movimiento mecánico como una forma general de pensar en toda la física. Se puede considerar que Newton fue el primero en establecer un sistema relativamente completo de causalidad física. La causalidad es la piedra angular de la física clásica.

La contribución de Newton a la metodología científica, al igual que su contribución a la física, especialmente a la mecánica, no fue solo la creación de uno o dos nuevos métodos, sino la formación de un sistema metodológico para estudiar las cosas. propuesto. El principio de Newton incorpora los siguientes métodos científicos:

① Método de aplicación de la teoría del experimento. Newton dijo en el prefacio de "Principia": "Toda la tarea de la filosofía parece ser estudiar las diversas fuerzas de la naturaleza a partir de diversos fenómenos de movimiento y luego utilizar estos aspectos para demostrar otros fenómenos". ) Newton señala con razón que "principalmente comparó repetidamente el mundo real con su representación matemática simplificada". Newton era un maestro en la realización de experimentos y en resumir materiales prácticos, y también era un experto en aplicar sus teorías a problemas prácticos como los cuerpos celestes, los fluidos y la gravedad.

②Análisis - método integral. El análisis es del todo a la parte (como el cálculo diferencial y la teoría atómica), y la síntesis es de la parte al todo (como la integral, incluida la síntesis del cielo y la tierra, el establecimiento de las tres leyes del movimiento, etc. .). Newton dijo en "Principia": "En las ciencias naturales, como en las matemáticas, al estudiar cosas difíciles siempre debemos utilizar primero el método analítico y luego el método sintético, partiendo generalmente de los efectos a las causas, de las causas particulares a las causas. causas comunes, hasta que se demuestren las más comunes. Este es el método de análisis, el método integral supone que las causas han sido encontradas y han sido definidas como principios, y luego utilizan estos principios para explicar los fenómenos en los que ocurren y prueban. la exactitud de estas explicaciones."

③Método de deducción inductiva. El método de análisis y síntesis mencionado anteriormente y el método de deducción inductiva se combinan entre sí. Newton comenzó con la observación y la experimentación. "Utilice el método inductivo para sacar conclusiones comunes de ellos", es decir, obtenga conceptos y leyes, y luego utilice el método deductivo para derivar varias conclusiones y luego probar, explicar y predecir mediante experimentos. La mayoría de estas predicciones resultaron ser ciertas. En ese momento, las leyes de Newton se llamaban axiomas, que representaban conclusiones generales extraídas por inducción y podían usarse para derivar otras conclusiones.

④Métodos físico-matemáticos. Newton colocó conceptos y leyes dentro de la física "en la medida de lo posible dentro de las matemáticas". Einstein dijo: "Newton fue el primero en encontrar con éxito una base claramente expresada en una fórmula. Sobre esta base, utilizó el pensamiento matemático para deducir lógica y cuantitativamente una amplia gama de fenómenos, que eran consistentes con la experiencia". la ley diferencial puede satisfacer plenamente los requisitos de los físicos modernos para la ley de causalidad. La clarificación del concepto de ley diferencial es uno de los mayores logros intelectuales de Newton". Newton tituló su libro "Principios matemáticos de la filosofía natural" para ilustrar este punto. .

Los principios metodológicos de Newton se concentran en los cuatro principios del Capítulo 3 "Reglas de razonamiento en filosofía" de "Principia", que no se citarán aquí.

En resumen, se le puede llamar principio de simplicidad (Regla 1), principio de causalidad (Regla 2), principio de universalidad (Regla 3) y principio de no prueba (Regla 4). Algunas personas también defienden que la idea de Newton en el párrafo siguiente se llama principio de estructura: "El propósito de la filosofía natural es descubrir las funciones de varias estructuras en la naturaleza y reducirlas tanto como sea posible a algunas leyes y regulaciones universales - a Establezca estas leyes mediante la observación y la experimentación, deduciendo así la causa y el efecto de las cosas".

El sistema de filosofía y metodología de Newton fue elogiado por Einstein como "el programa de todo trabajador en el campo de la física teórica". Este es un programa abierto que ha guiado el progreso de generaciones de científicos. Pero la filosofía y la metodología de Newton inevitablemente tienen limitaciones obvias y lo incompleto de la época, lo que constituye el mayor logro de la ciencia en su etapa embrionaria. Newton sólo hizo en aquel momento una investigación sistemática preliminar sobre el movimiento mecánico más simple de la materia, hizo absolutos el espacio-tiempo y la materia y trató de extrapolar la teoría de partículas a todos los campos (por ejemplo, ni siquiera él mismo pudo explicar los "anillos de Newton", que descubierto). Este es su talón de Aquiles. Cuando Newton vio que la "causa primera" de las cosas no era necesariamente mecánica, formuló la pregunta "que estas cosas están tan ordenadas... si parece haber un Dios omnipresente" (Óptica, pregunta 29), y La larga- El cambio de término hacia la investigación "científica" en teología consumió mucha energía. Sin embargo, las limitaciones históricas de Newton, al igual que sus logros históricos, son materiales de enseñanza que inspiran a las generaciones futuras a seguir avanzando.