Физика философ Греция рычаг

Физика древних греков

Термин физика появился в сочинениях Аристотеля, IV век до нашей эры.

— В русский язык слово «физика» введено М.В. Ломоносовым.

Счёт времени

Гномон

Гномон позволяет определить:

— астрономический полдень – момент, когда длина его тени в астрономический полдень;

— направление на север – по направлению тени в астрономический полдень;

— широту места – по длине в астрономический полдень.

Клепсидра (фотография) разных веков.

Единицы длины

Локоть – расстояние от локтя до середины среднего пальца.

Фут – ступня 31 см.

Дюйм – большой палец 25.4 мм.

Ярд (91 см) – расстояние от кончика носа короля Генриха I до конца пальцев его вытянутой руки.

Миля – тысяча двойных шагов в Риме.

Стадия – длина стадиона в Олимпии 192.27 м (Вавилон).

Физика древних греков

Древние мыслители свели всё многообразие веществ к четырём: земля, вода, огонь, воздух.

624-547 до н.э. – Фалес.

540-480 до н.э. – Гераклит.

570-497 до н.э. – Пифагор.

460-370 до н.э. – Демокрит (атом).

469-399 до н.э. – Сократ.

427-347 до н.э. – Платон.

384-322 до н.э. – Аристотель.

323-283 до н.э. — Птолемей I Сотер.

365-275 до н.э. – Евклид.

287-212 до н.э. – Архимед.

Сократ

Сократ излагал свои мысли в устной форме, в разговорах с разными лицами; до нас дошли сведения о содержании этих разговоров в сочинениях его учеников, Платона и Ксенофонта.

Воспитание – дело трудное и улучшение его условий – одна из священных обязанностей каждого человека, ибо нет ничего более важного как образование самого себя и своих ближних.

Если ты будешь любознательным, то будешь много знающим.

Платон (428-427 до н.э. – 348-347 до н.э.)

Философа, у которого спустя 23 века после смерти остаются последователи, нельзя назвать заурядным. Человек стремится познать мир. Но как познать то, что постоянно меняет свой облик? Как дойти до сути изменчивых вещей? Он говорит о двух мирах: изменчивом чувственном и умопостигаемом мире идей, существующем вне времени и пространства.

…Знание на самом деле не что иное, как припоминание: то, что мы теперь припоминаем, мы должны были знать в прошлом…Но это было бы невозможно, если бы наша душа не существовала уже в каком-то месте, прежде чем родиться в нашем человеческом образе.

Аристотель (384 до н.э., Стагир – 2 октября – 322 до н.э.)

Рассуждения о пространстве, движении и материи.

Согласно Аристотелю, каждый элемент представляет собой одно из состояний единой первоматерии – определённое сочетание основных качеств – тепла, холода, влажности и сухости.

Тепло + Сухость = Огонь

Тепло + Влажность = Воздух

Холод + Влажность = Вода

Холод + Сухость = Земля

Существование – пятого элемента, (квинтэссенции) – эфира, или начала движения.

Звук – сотрясение воздуха звучащим телом. Эхо отражение звука.

Птолемей I Сотер (323 до н.э. – 283 до н.э.)

Основание Музея в Александрии имело огромное значение. Благодаря созданию этого очага научной и исследовательской деятельности, Александрия стала центром эллинистической науки, образцом для других подобных учреждений. Первые годы своего правления Птолемей, разумеется, должен был употребить на строительство и расширение столицы. Архитектор Сократ Книдский соорудил маяк на острове Фарос, который позднее причислили к семи чудесам света. План города был создан Демокритом Родосским, Александрия имела форму хламиды, то есть параллелограмма, обрезанного по всем четырём углам. ОТ зданий почти ничего не сохранилось, поскольку город многократно перестраивался. Вряд ли было случайностью, что среди первых учёных в Александрии находились два врача – Эрасистрат и Герофил, первый из которых был учеником Теофраста. С этими двумя именами связано блестящее начало медицинской науки в Александрии. Рассказывали, что Герофил занимался даже вивисекциями, производимыми на преступниках, которые специально для этой цели предоставлялись в его распоряжение. Знаменит также математик Евклид, который якобы сказал Птолемею: «Для царя не может быть особого пути к математическому знанию». Это, правда, весьма сомнительно, но, тем не менее, анекдот точно характеризует как смелую откровенность Евклида, так и любознательность царя, качества, несомненно, исторически весьма достоверные. Филолог Филит, назначенный воспитателем наследника престола, впоследствии Птолемея II, был уроженцем острова Коса. Он в оном лице объединял учёного и поэта. К его ученикам принадлежат Зенодот, вошедший в историю филологии как строгий критик Гомера. Современники, правда, отпускали язвительные шутки на счёт этих «откормленных в Музее бумагомарателей», но это не помешало позднейшим Птолемеям всё более расширять и оснащать инвентарём это научное учреждение, с которым была объединена большая библиотека. Велико было значение этой огромной библиотеки: она содержала несколько сотен тысяч папирусных свитков, которые находились в распоряжении учёных для их занятий.

ПЕРВЫЙ РАЗ – 51 год до н.э. Будучи в Египте, Гай Юлий Цезарь вмешался в интриги на стороне царицы Клеопатры (против её брата Диониса Птолемея), устроил пожар, чтобы сжечь фот в гавани, и нечаянно спалил ещё и библиотеку.

ВТОРОЙ РАЗ – 272 год (вариант 273). Александрийская библиотека снова сгорела – во время войны между императором Аврелианом и Зиновией (Бат-Заббай), царицей Пальмиры (опять царица!) когда был разрушен и сожжён дворцовый квартал в Александрии.

ТРЕТИЙ РАЗ – 391 год (вариант – 381). Епископ Теофил (вариант – патриарх Феофил) по приказу императора Феодосия I во главе толпы фанатиков сжёг внешнее отделение Александрийской библиотеки при храме Сераписа.

ЧЕТВЁРТЫЙ РАЗ – 641 год. Александрийская библиотека уничтожена Амром. Впрочем, письмо, повествующее об этом, признано подложным, поскольку хорошо известно, что библиотеку сжёг не Амр, а Теофил – на 250 лет раньше.

ПЯТЫЙ РАЗ – Еще раз – уже окончательно – Александрийская библиотека сожжена в 8-м веке.

Евклид (Около 365 до н.э. – 275 до н.э.)

Евклид – древнегреческий математик. Работал в Александрии в 3 веке до н.э. Главный труд «Начала» (15 книг), содержащий основы античной математики, элементарной геометрии, теории чисел, общей теории отношений и метода определения площадей и объёмов, включавшего элементы теории пределов, оказал огромное влияние на развитие математики. Также Евклид оставил после себя работы по астрономии, оптике, теории музыки.

Евклид заложил основы геометрической оптики, изложенные им в сочинениях «Оптика» и «Катоптрика». Основное понятие геометрической оптики – прямолинейный световой луч. Евклид утверждал, что световой луч исходит из глаза (теория зрительных лучей), что для геометрических построений не имеет существенного значения. Он знает закон отражения и фокусирующее действие вогнутого сферического зеркала, хотя точного положения фокуса определить ещё не может.

Постулаты Архимеда

1. Равные тяжести, повешенные на равных длинах, уравновешиваются. На неравных же длинах равные тяжести не уравновешиваются, опускается та часть, где тяжесть подвешена на большем расстоянии.

2. Соизмеримые величины уравновешиваются, если длины, на которых они подвешены, находятся в обратном отношении к тяжестям.

3. Тела, относительно более тяжёлые, чем жидкость, опускаются вниз до самого дна и становятся в жидкости настолько легче сколько весит объем жидкости, равный объему тела.

Греческий историк Полибий свидетельствует, «Архимед соорудил машины приспособительно к метанию снарядов на любое расстояние. Так, если неприятель подплывал издали, Архимед поражал его из дальнобойных камнеметательниц тяжёлыми снарядами или стрелами и повергал в трудное беспомощное положение. Если же снаряды начинали летать поверх неприятеля, Архимед употреблял в дело меньшие машины, каждый раз сообразуясь с расстоянием, и наводил на римлян такой ужас, что они никак не решались идти на приступ или приблизиться к городу на судах». Архимед изобрёл и применил ещё другие механизмы, о которых Полибий пишет: «… с машины пускалась прикреплённая к цепи железная лапа; управляющий жерлом машины захватывал этой лапой нос корабля в каком-нибудь месте и потом внутри стены опускал нижний конец машины. Вследствие этого некоторые суда ложились на бок, другие совсем опрокидывались, третьи (большинство) от падения на них передних частей со значительной высоты погружались в море, наполнялись водой и приходили в расстройство». Рассказав о том же, Плутарх (около 45 – 127) добавляет: «Под конец римляне были так напуганы, что когда только видели над стеной показывающиеся бревно или верёвку, то кричали, что Архимед на них направляет какую-то машину, отступали и обращались в бегство».

У античных писателей можно найти сообщение о том, что Архимед сжёг неприятельский флот при помощи зеркал. Этот факт долгое время подвергался сомнению, несмотря на то, что французский естествоиспытатель Ж.Л.Л. Бюффон (1707-1788) ещё в 1747 году при помощи большого зеркала, состоящего из многих небольших плоских стеклянных зеркал, каждое из которых направляло «зайчик» в одну точку, зажёг дерево с расстояния 50 метров. В1973 году греческий инженер Иоаннис Сакас повторил опыт Бюффона, несколько видоизменив его (приблизив к одной из легенд, которая утверждала, что Архимед воспламенял римские корабли, направляя на них солнечный свет, отражённый от полированных медных щитов греческих воинов). И. Сакас расставил по берегу несколько десятков солдат, державших в руках плоские зеркала размером 50х91 см. Направленные в одну точку солнечные лучи подожгли лодку, которая стояла в 50 метрах от берега. Так была окончательно доказана правдивость легенды о «зажигательных зеркалах» Архимеда.

Аристарх Самосский (320 до н.э. – 250 до н.э.)

«О размерах Солнца и Луны и расстояния до них»

Эратосфен (270 до н.э. – 194 до н.э. (Египет))

Вычисление радиуса Земли и дуг меридиана:

Ктесибий (285 до н.э. – 222 до н.э.)

Гидравлический орган (гидравлос), который первоначально приводился в движение двумя поршневыми насосами (один закачивал воздух внутрь, а другой подавал его к трубам) и использовал резервуар с водой для выравнивания давления. Позже поршневые насосы заменили мехами, а вместо водяного резервуара тоже установили мех, который сам не качал воздух, а только выравнивал его давление. Гидравлос считается прообразом современного органа; поршневой насос для создания сильной струи или подъёма воды из колодцев (некоторые экземпляры насосов были найдены в разных римских поселениях, например, в местечке Силчестер в Англии), а также связанный с ним принцип сифона; хитроумные водяные часы(клепсидры), которые были самыми точными, пока в XVII веке голландский физик Христиан Гюйгенсне придумал использовать маятник для поддержания незатухающих колебаний; камнеметатель и самострел, который действовал с помощью сжатого воздуха. При натягивании тетивы вращавшиеся на осях рычаги нажимали на поршни в воздушных камерах. После выпускания стрелы сжатый воздух возвращал рычаги в исходное положение. Витрувий(Vitruvius), римский архитектор и инженер второй половины 1 века до н.э. Известен как автор «Десяти книг об архитектуре» — единственного полностью дошедшего до нас античного архитектурного трактата. В своём трактате рассматривал градостроительные, инженерно-технические и художественные вопросы, обобщал теоретический и практический опыт, накопленный зодчество эллинистических Греции и Рима. Большую ценность имеют изложенные Витрувием представления о единстве технических, функциональных и эстетических аспектов архитектуры, требование «прочности, пользы и красоты» сооружений. Почти забытый в средние века, трактат Витрувия с 15 века внимательно изучался и переводился на многие языки и сыграл в 17-18 веках большую роль в выработке канонических форм архитектурного ордера.

Герон (10 н.э. – 75 н.э.)

Герон – древнегреческий математик и создатель множества машин; различных сифонов, механического театра марионеток, устройства для открывания дверей; изобретатель торговых автоматов, продававших за мелкие монеты воду в египетских храмах. Эти и другие устройства, приводимые в движение нагретым или сжатым воздухом, или паром, описаны в книге Герона «Пневматика». Простейшим механизмам (рычагу, вороту, клину, винту и блоку) посвящена его работа «Механика». В «Метрике» (62) приведены формулы для расчёта площади различных геометрических фигур. Одна из них, позволяющая рассчитать площадь треугольника на основании длин его сторон, в настоящее время носит имя Герона.

физика в древней греции

ФИЗИКА

ФИЗИКА (от древнегреч. physis – природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина «физика» сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства вещества, обусловленные особенностями его атомной структуры. биология, изучающая живые организмы и т.д. Помимо традиционных предметов исследования, о которых пойдет речь ниже, физика занимается столь разными проблемами, как поведение смазки в машинах, процессы образования химических связей, хранение и передача генетической информации в живых системах и т.д. Объединяющий принцип физики как науки кроется не столько в предметах исследования, сколько в подходе к их изучению, и этим физика отличается от других наук. Опираясь на определенные аксиомы и гипотезы, проводя эксперименты и используя математические методы, она стремится объяснить все многообразие природных явлений, исходя из небольшого числа взаимосогласующихся принципов. Физик надеется, что, когда о природных явлениях станет известно достаточно много и когда они будут достаточно хорошо поняты, множество других, на первый взгляд разрозненных и не связанных с ними фактов уложатся в простую, допускающую математическое описание схему.

РАННЯЯ ИСТОРИЯ ФИЗИКИ

До эпохи Возрождения. последовавшей за тысячелетием застоя, большинство научных открытий было совершено в Древней Греции. хотя родиной многих открытий и изобретений были также арабские страны и Китай. Особенно больших успехов греки достигли в математике и астрономии. Правда, многое из того, что принято в наследство от древних греков, было известно уже вавилонянам. Однако именно греки ввели понятие доказательства.

Греческим мыслителям мы обязаны и другой важной идеей: о возможности объективного познания природы.

И все же физика древних греков во многом была несовершенной. Ее основные представления были разработаны Аристотелем и базировались на аналогиях с поведением человека и животных в том смысле, что явления природы объяснялись целями, достижению которых они якобы служат. Греческие астрономы наблюдали небо и записывали свои наблюдения, однако не существует никаких свидетельств того, что они проводили научные эксперименты.

Античный мир породил лишь две фигуры, внесшие важный вклад в формирование основ современной физики: Демокрит из Абдеры (ок. 460–370 до н.э.) во Фракии (ныне Болгария) и Архимед из Сиракуз (ок. 287–212 до н.э.). Демокрит первым из великих математиков оказал глубокое влияние на развитие физики. Более всего Демокрит известен как создатель атомистической теории. Идея атомистики, по-видимому, зародилась у его учителя Левкиппа из Милета, фигуры апокрифической, о котором мало что известно. Аргументы атомистов носили косвенный характер (чему вряд ли приходится удивляться, если принять во внимание, что прямые экспериментальные исследования атомных явлений стали возможны только в 20 в.). Они полагали, что, хотя в природе и происходят непрерывные изменения, в ней также, по всей видимости, имеется некий неизменный субстрат. Демокриту этот субстрат виделся как совокупность атомов, а рост и распад организмов и растений – лишь как проявления изменений в расположении неизменных атомов. Плавление твердых тел и испарение жидкостей он объяснял как переход совокупности атомов к менее связанному состоянию.

Эпохальные открытия часто можно отнести к одной из двух категорий. Открытие первого рода состоит в обнаружении неожиданно нового явления в эксперименте, который может быть повторен с тем же результатом кем угодно; такое открытие заставляет пересмотреть понятия, ранее считавшиеся твердо установленными. В качестве примера можно привести обнаружение Галилеем спутников Юпитера и открытие Рентгеном излучения, носящего ныне его имя. К открытиям другого рода принадлежат такие, в которых наблюдаемые явления оставляют место для размышлений и выводов. Такие открытия в конечном счете основаны на свойственном ученому интуитивном ощущении природы вещей, и именно к ним относятся открытия, совершенные Левкиппом и Демокритом. К этой же категории принадлежат теория строения Солнечной системы Коперника и специальная и общая теории относительности Эйнштейна.

Второй великий предтеча современной физики, Архимед, был величайшим математиком древности. В центре его интересов была статика, которая занимается изучением сил в состоянии равновесия. Например, Архимед показал, как находить центр тяжести различных геометрических фигур. Другая важная работа Архимеда – трактат о гидростатике и плавающих телах. Хотя его труды, в отличие от атомистической теории, не были нацелены на выяснение самой сути природы, они позволили физике подняться еще на одну ступень, показав, как с помощью математики можно расширить физические представления. Иногда математика дает возможность систематизировать все следствия некой физической гипотезы, выражая их в виде соотношений, истинность или ложность которых поддается экспериментальной проверке. В древности этот вывод сделал для себя, пожалуй, лишь Архимед; в Средние века этот урок был предан забвению, и его пришлось открывать заново в эпоху Возрождения.

ВОЗРОЖДЕНИЕ

В конце 16 в. в теоретической астрономии возник кризис, распространившийся и на другие области естествознания. Его результатом стал полный переворот во взглядах человека на самого себя и на окружающий его мир. Событие, послужившие причиной такого переворота, внешне выглядело вполне заурядно: в 1543 вышла в свет книга Николая Коперника Об обращенияхнебесных сфер (De Revolutionibus ), в которой было показано, что движение небесных тел легче понять и описать, если предположить, что в центре Солнечной системы находится Солнце, а Земля – лишь одна из планет, которые обращаются вокруг него. Старая птолемеевская теория помещала неподвижную Землю в центр мироздания, а звезды и планеты, которые мыслились расположенными на прозрачных сферах, обращались вокруг Земли.

Новая теория предлагала по-новому посмотреть на устройство мира. По Аристотелю, Земля находится в центре мироздания потому, что состоит из тяжелых веществ, которых заставило собраться в центре мира их естественное движение. Каждый объект во Вселенной имеет свое собственное место, к которому он стремится, если может двигаться свободно и если его место не занято чем-то другим, что должно находиться в другом месте. Место земли, воздуха, огня и воды – под самой низкой сферой, сферой Луны. Все в более высоких сферах состоит из особой субстанции – эфира – и не подвержено ни изменению, ни гибели. Понятия собственного места и назначения применимы повсюду: в царствах растений и животных, в человеческих сообществах, в нематериальном мире. Выше всего этого стоит Бог, придающий смысл мирозданию и дарующий ему существование. Солнечная система была важной частью Божественного замысла, и когда Коперник поставил под вопрос эту часть, стало ясно, что опасность грозит и всему целому.

К началу 1600-х годов опасность стала еще более реальной. Немецкий астроном Кеплер (1571–1630) усовершенствовал коперниковскую теорию, заменив круговые орбиты эллипсами, а неравномерное движение – равномерным, после чего новая теория стала настолько точной, что обращение к старой стало просто неуместным. В 1608 флорентийский математик и физик Галилео Галилей (1564–1642) изобрел телескоп, с помощью которого вскоре удалось получить наглядное подтверждение правильности новой теории, и решился высказать мысль, которая должна была произвести переворот в умах итальянцев и прежде всего в сознании папы Урбана VIII и кардиналов.

«О философии – писал Галилей – можно прочесть в величественной книге – я имею в виду Вселенную, и эта книга постоянно открыта нашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится постигать ее язык и толковать символы, которыми она пользуется. Написана же она на языке математики, а символы ее – треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человек не смог бы понять в ней ни единого слова; без них он был бы обречен блуждать в потемках по лабиринту».

Развитие физики в Древней Греции

12-02-2019

Основные представления аристотелевской механики.

Историческая заслуга Аристотеля перед естествознанием состоит в том, что он стал основателем системы знаний о природе—физики. Центр понятия аристотелевской физики –понятие движения. Аристотель разработал первую историческую форму учения о движении—механику. Все механические движения он разбивает на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире; движение тел в подлунном, земном мире. Естественное движение—это движение тела к своему месту, например, тяжелого тела вниз, а легкого вверх. Все остальные движения на Земле—насильственные и требуют применения силы.

Механика Аристотеля содержала в себе глубокое противоречие—ведь есть немало видов движения, которые осуществляются без видимого приложения силы. Что вызывает эти движения? Поиски ответа на этот вопрос растянулись на столетия.

Теоретическая механика.

Из трех составных частей механики (статика, кинематика, динамика) в древнегреческий период наиболее обстоятельно была разработана статика (и гидростатика).

Основополагающую роль в возникновении статики и гидростатики сыграл Архимед. Ему принадлежит установление понятия центра тяжести тел. Он теоретически доказал закон простого рычага (на основе ряда постулатов). В гидростатике Архимед открыл закон, носящий его имя, и теоретически доказал его.

Для объяснения давления, при котором на тело не действует никакая видимая сила, а оно продолжает двигаться, в IV в. возникла «теория импетуса». Её родоначальник, греческий философ и ученый Филопон полагал, что «движущемуся телу движущее тело сообщает некую движущую силу», которая и продолжает некоторое время двигать это тело, пока вся не израсходуется. Эта идея позднее, в XII-XVI вв. сыграла важную роль в становлении механики.

Наряду с теоретической механикой получила развитие и прикладная механика—создание разного рода механизмов и машин.

В III в. до н. э. возникла такая специфичная отрасль механики, как пневматика (использование давления воздуха для создания разного рода механических устройств). Основателем этой отрасли считают Ктесибия, жившего и работавшего в Александрии. Он был изобретателем двухцилиндрового водяного насоса, снабженного всасываемыми и наполнительными клапанами; водяного органа, управление которого осуществлялось с помощью сжатого воздуха; водяных часов; военных метательных машин, использовавших силу сжатого воздуха.

Добавить комментарий

Закрыть меню