Как физика и другие естественные науки изучают природу

Как физика и другие естественные науки изучают природу. Естественнонаучный метод познания

Путешествие сквозь века открытий, преобразовавших наше понимание Вселенной и цивилизации.

Введение

• Любой современный человек пользуется достижениями науки и техники , которые всё больше и больше входят в нашу жизнь.

• Кто-­то водит машину, кто­-то работает за компьютером, но все мы пользуемся разнообразной бытовой техникой .

• А началось техническое развитие человечества с наблюдения за природой.

• Обнаружив, что камнями с острыми краями можно разбивать другие предметы, разрезать шкуры животных, человек стал широко их использовать.

• Научившись выплавлять бронзу , из которой можно было изготавливать ножи, посуду, мечи, наконечники для копий, зеркала и украшения, человечество вошло в следующий период своего развития.

• Таким образом, люди практически познавали природу и, пусть на примитивном уровне, применяли свои ещё донаучные знания на практике.

В основе всех событий лежали научные исследования и открытия, являющиеся результатом деятельности различных учёных

Античная наука

• Архимед (287–212 до н.э.) — основоположник механики и гидростатики. Его работы заложили основы для будущих поколений.

• Закон рычага и принцип плавучести: первые точные физические законы, сформулированные на основе наблюдений и экспериментов.

• Влияние на развитие инженерии и математики в Древнем мире было колоссальным, открыв новые возможности для строительства и расчетов.

В основе всех событий лежали научные исследования и открытия, являющиеся результатом деятельности различных учёных

Античная наука

• Греческий учёный Клавдий Птолемей ( ок. 100 — ок. 170 ) разработал теорию планетных движений, которая позволяла рассчитывать движение планет, солнечные и лунные затмения на 100—200 лет вперёд.

• Он внёс вклад в развитие физики, математики и географии.

Эпоха размышлений

Средневековье и натурфилософия

1

3

2

Вклад арабских

Ограниченность экспериментов

Физика как часть «натуральной философии»

учёных

Ученые исламского мира, такие как Альхазен и Аль-Бируни, внесли значительный вклад в оптику и механику, сохранив и приумножив античные знания.

Доминирование умозрительных моделей и отсутствие систематических экспериментов замедляли развитие эмпирической физики.

В этот период физика была тесно переплетена с философией и теологией, образуя единое умозрительное знание о природе.

Эти исследования стали мостом к новой эре научных открытий.

Научная революция XVII века

Леонардо да Винчи ( 1452—1519 ) — итальянский живописец, скульптор, архитектор, учёный, инженер.

Он был одним из первых экспериментаторов.

Галилей Галилей —

Его эксперименты с падением тел стали основой современного научного метода, подчеркивающего важность наблюдения и эксперимента .

Научная революция XVII века

Исаак Ньютон ( 1643—1727 ) —

Его труд «Математические начала натуральной философии» (1687) заложил фундамент классической физики, сформулировав законы движения и всемирного тяготения.

Смена парадигм

Начало XX века: революция в физике

Джеймс Максвелл —

выдающийся британский физик, создавший теорию электромагнитного поля.

Теория Максвелла не только позволила объяснить явления, известные в то время, но и дала возможность сделать предсказания, которые перевернули жизнь людей и активно используются и в наши дни.

Речь идёт о существовании электромагнитных волн, благодаря которым возможна, например, радиосвязь

—

—

—

—

Эпоха энергии

XIX век: открытие новых форм энергии и электромагнетизма

Электромагнетизм

Сохранение энергии

Промышленный прогресс

Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл создали теорию электромагнитного поля, объединив электричество и магнетизм.

Открытие закона сохранения энергии и развитие термодинамики изменили понимание работы машин и процессов в природе.

Эти открытия оказали огромное влияние на промышленную революцию и технологический прогресс, открыв путь к новым изобретениям.

К звездам

Физика и космос: подготовка к покорению космоса

• За последние три столетия развитие науки и техники происходило в сотни раз быстрее, чем до XVIII в.
• В чём причины ускорения прогресса человеческой цивилизации?

• Основной причиной является развитие физики и влияние её на все области человеческой деятельности. Благодаря физике были созданы реактивные самолёты и ракеты, радио и телевидение, компьютеры и спутниковая связь. Человек полетел в космос, побывал на Луне.

К звездам

Физика и космос: подготовка к покорению космоса

• В XX веке стали развиваться новые области физической науки: ядерная физика, физика элементарных частиц, физика твёрдого тела и др.

• Тогда работали великие учёные-­физики нашей страны: Н. Г. Басов, П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельштам, А. М. Прохоров, И. В. Курчатов и др.

• Константин Циолковский заложил теоретические основы, а Сергей Королёв воплотил их в жизнь.

13

• Все первые достижения космонавтики связаны с именем Королева: запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г., первый полёт человека в космос 12 апреля 1961 г., выход человека в открытый космос в 1965 г.

Юрий Гагарин: первый человек в космосе

12 апреля 1961 года — исторический полёт на «Восток-1»

• Это событие стало триумфом инженерной мысли и физической науки .

13

В наши дни научные исследования происходят на стыке наук

Физика сегодня: от фундаментальных открытий к технологиям будущего

Квантовые технологии

Астрофизика

Открывают эру квантовых компьютеров и сверхточных сенсоров.

Исследует загадки Вселенной: черные дыры, темную материю и энергию.

Нанофизика

Информационные технологии

Манипуляции с материей на атомарном уровне для новых материалов.

От основ электроники до высокоскоростной передачи данных.

Энергетика

Влияние на медицину

Развитие возобновляемых источников и эффективных систем хранения энергии.

Новые методы диагностики и лечения, основанные на физических принципах.

13

Современная физика достигла огромных успехов

• но есть ещё много непонятого в нашем мире.

• Известный российский учёный-­физик лауреат Нобелевской премии Виталий Лазаревич Гинзбург (1916—2009) назвал 30 проблем, стоящих перед физикой сегодня. Их решение обеспечит дальнейший прогресс человечества и, конечно, поставит новые вопросы.

• Назовём только несколько проблем, которые, видимо, придётся решать вашему поколению: управляемый ядерный синтез; высокотемпературная сверхпроводимость; создание металлического водорода

13

Вперёд в будущее

Заключение: Физика — двигатель прогресса и ключ к пониманию мира

• От Архимеда до Гагарина — это был путь великих открытий и преобразований, изменивших человечество.

• Физика объединяет науку, технику и культуру , формируя наше мировоззрение и технологический прогресс.

• Перед нами стоит вызов будущему: продолжать исследовать и расширять горизонты знаний, открывая новые тайны Вселенной.