Histoire de la physique
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Physique (du grec : φύσις physis " nature ") est une branche de la science qui se est d??velopp??e sur la philosophie , et a donc ??t?? appel?? philosophie naturelle jusqu'?? la fin du 19e si??cle - un terme qui d??crit un domaine d'??tude concern?? par "le fonctionnement de la nature??. Actuellement, la physique est traditionnellement d??finie comme l'??tude de la mati??re , l'??nergie , et la relation entre eux. La physique est, dans un certain sens, la science pure plus ancienne et la plus fondamentale; ses d??couvertes trouvent des applications dans tout le sciences naturelles, puisque la mati??re et l'??nergie sont les constituants de base du monde naturel. Les autres sciences sont g??n??ralement plus limit??es dans leur port??e et peuvent ??tre consid??r??s comme des branches qui ont scission de la physique pour devenir sciences dans leur propre droit. Physique aujourd'hui peut ??tre divis?? en vrac dans la physique classique et la physique moderne.
Premi??re histoire
??l??ments de ce qui est devenu la physique ont ??t?? choisis principalement dans les domaines de l'astronomie , l'optique , et m??caniciens, qui ont ??t?? m??thodologiquement r??unis par l'??tude de la g??om??trie . Ces disciplines math??matiques ont commenc?? en l'Antiquit?? avec les Babyloniens et Auteurs hell??nistiques telles que Archim??de et Ptol??m??e . Pendant ce temps, la philosophie , y compris ce qui a ??t?? appel?? "Physique", ax?? sur les syst??mes explicatifs (plut??t que descriptives), largement d??velopp??e autour de la aristot??licienne id??e des quatre types de ??causes?? .
Gr??ce Antique
L'??volution vers une compr??hension rationnelle de la nature a commenc?? au moins depuis le P??riode archa??que en Gr??ce (650-480 avant notre ??re) avec le Philosophes pr??socratiques. Le philosophe Thales (7e et 6e si??cles avant notre ??re), surnomm?? ??le p??re de la science" pour avoir refus?? d'accepter diverses explications surnaturelles, religieuses ou mythologiques pour naturelle ph??nom??nes, proclam?? que chaque ??v??nement a une cause naturelle. Thales a ??galement fait des progr??s dans 580 BCE en sugg??rant que l'eau est l'??l??ment de base, en exp??rimentant avec des aimants et attirance pour frott?? ambre , et de formuler les premi??res cosmologies . Anaximandre, c??l??bre pour sa th??orie proto-??volutif, a contest?? les id??es de Thales et a propos?? que, plut??t que de l'eau, une substance appel??e Apeiron ??tait la pierre angulaire de toute mati??re. H??raclite (environ 500 BCE) a propos?? que la seule loi fondamentale qui r??git l'univers ??tait le principal du changement et que rien ne reste dans le m??me ??tat ind??finiment. Cette observation lui l'un des premiers chercheurs en physique ancienne d'aborder le r??le du fait du temps dans l'univers, l'un des concepts les plus importants, m??me dans l'histoire moderne de la physique. Le physicien d??but Leucippe (premi??re moiti?? du 5??me si??cle avant notre ??re) cat??goriquement oppos?? ?? l'id??e d'une intervention divine directe dans l'univers, proposant ?? la place que les ph??nom??nes naturels ont une cause naturelle. Leucippe et son ??l??ve, D??mocrite, ont ??t?? les premiers ?? d??velopper la th??orie de atomisme - l'id??e que tout est enti??rement compos?? de divers ??l??ments, indivisibles imp??rissables appel??s atomes .
Pendant le p??riode classique en Gr??ce (6e, 5e et 4e si??cles avant notre ??re) et L'??poque hell??nistique, philosophie naturelle d??velopp?? lentement dans un domaine passionnant et controvers?? d'??tude. Aristote ( grec : Ἀριστοτέλης, aristoteles) (384-322 avant notre ??re), un ??l??ve de Platon , a promu le concept que l'observation des ph??nom??nes physiques pourrait finalement conduire ?? la d??couverte de la nature lois qui les r??gissent. Les ??crits d'Aristote couvrent la physique, la m??taphysique, la po??sie , le th????tre , la musique , la logique , la rh??torique, la linguistique , la politique , le gouvernement , l'??thique , la biologie et zoologie. Il a ??crit le premier ouvrage qui fait r??f??rence ?? cette ligne d'??tude comme ??Physique?? ( Physique d'Aristote). Aristote a tent?? d'expliquer des id??es telles que le mouvement (et gravit?? ) avec la th??orie de quatre ??l??ments. Aristote croyait que toute la mati??re ??tait compos??e de l'??ther, ou une combinaison de quatre ??l??ments: la terre, l'eau, l'air et le feu. Selon Aristote, ces quatre ??l??ments terrestres sont capables d'inter-transformation et se d??placent vers leur lieu naturel, donc une pierre tombe vers le bas vers le centre du cosmos, mais les flammes se ??l??vent vers le haut vers la circonf??rence. Finalement, La physique aristot??licienne est devenu tr??s populaire pour de nombreux si??cles en Europe, en informant les d??veloppements scientifiques et scolaires des Moyen Age . Il est rest?? le paradigme scientifique dominant en Europe jusqu'?? l'??poque de Galil??e et de Newton .
Au d??but de la Gr??ce classique, que la terre est une sph??re ("round"), a ??t?? g??n??ralement connu par tous, et autour de 240 avant notre ??re, Eratosth??ne (276-194 BCE) estim?? avec pr??cision sa circonf??rence. Contrairement aux vues g??ocentriques d'Aristote, Aristarque de Samos ( grec :.. Ἀρίσταρχος; c 310 - 230 c BCE) a pr??sent?? un argument explicite pour un mod??le h??liocentrique du syst??me solaire , en pla??ant le Soleil , et non la Terre , au centre. S??leucus de S??leucie, un adepte de la th??orie h??liocentrique d'Aristarque, a d??clar?? que la Terre tourne autour de son propre axe, qui ?? son tour a tourn?? autour du Soleil Bien que les arguments qu'il a utilis??s ont ??t?? perdus, Plutarque a d??clar?? que S??leucus ??tait le premier ?? prouver le syst??me h??liocentrique par le raisonnement.
Dans le 3e si??cle avant notre ??re, le Math??maticien grec Archim??de de Syracuse ( grec : Ἀρχιμήδης (287-212 avant notre ??re) - g??n??ralement consid??r?? comme le plus grand math??maticien de l'Antiquit?? et un des plus grands de tous les temps - a jet?? les bases de hydrostatique, statique et calcul?? les math??matiques sous-jacentes de la levier. Un ??minent sp??cialiste de l'antiquit?? classique, Archim??de a ??galement d??velopp?? des syst??mes ??labor??s de poulies pour d??placer de gros objets avec un minimum d'effort. Le La vis d'Archim??de sous-tend hydroengineering moderne, et ses machines de guerre a contribu?? ?? retenir les arm??es de Rome dans le Premi??re Guerre punique. Archim??de m??me d??chir?? les arguments d'Aristote et de sa m??taphysique, soulignant qu'il ??tait impossible de math??matiques et la nature s??par??es et l'a prouv?? en convertissant th??ories math??matiques en inventions pratiques. En outre, dans son travail Le corps flottants, autour de 250 avant notre ??re, Archim??de d??velopp?? la loi de flottabilit??, ??galement connu sous le nom Principe d'Archim??de. En math??matiques, Archim??de a utilis?? la m??thode de l'??puisement ?? calculer l'aire sous l'arc d'un parabole de la somme d'une s??rie infinie, et a donn?? une approximation remarquablement pr??cis de pi . Il a ??galement d??fini la spirale qui porte son nom, des formules pour les volumes de surfaces de r??volution et un syst??me ing??nieux pour exprimer un tr??s grand nombre. Il a ??galement d??velopp?? les principes de ??tats d'??quilibre et centres de gravit?? , des id??es qui pourraient influencer les savants islamiques, Galileo, et Newton.
Hipparque (190-120 avant notre ??re), en se concentrant sur l'astronomie et les math??matiques, a utilis?? des techniques g??om??triques sophistiqu??s pour cartographier le mouvement des ??toiles et des plan??tes, m??me pr??dire le temps que les ??clipses solaires se passerait. En outre, at-il ajout?? calculs de la distance du soleil et de la lune de la Terre, sur la base de ses am??liorations aux instruments d'observation utilis??s ?? l'??poque. Un autre de la plus c??l??bre des premiers physiciens ??tait Ptol??m??e (90-168 CE), un des esprits les plus grands pendant le temps de l' Empire romain . Ptol??m??e ??tait l'auteur de plusieurs trait??s scientifiques, au moins trois d'entre elles ??taient d'une importance continuant ?? plus tard la science islamique et europ??enne. Le premier est le trait?? d'astronomie maintenant connu sous le nom Almageste (en grec, Ἡ Μεγάλη Σύνταξις, "Le grand trait??", ?? l'origine Μαθηματικὴ Σύνταξις, ??math??matique Trait??"). Le second est le G??ographie, qui est une discussion approfondie de la connaissance g??ographique de la Monde gr??co-romain.
Une grande partie de la connaissance accumul??e du monde antique a ??t?? perdu. M??me des ??uvres des penseurs les plus connus, quelques fragments ont surv??cu. Bien qu'il ait ??crit au moins quatorze livres, presque rien de Travail direct de Hipparque surv??cu. 150 de la r??putation ??uvres d'Aristote, seulement 30 existent, et certains d'entre eux sont "gu??re plus que des notes de cours".
Savants musulmans
Au cours de la p??riode connue sous le nom Dark Ages (5e-15e si??cle), beaucoup de progr??s scientifique se est produite dans le monde musulman. La recherche scientifique des scientifiques islamiques est souvent n??glig??e en raison du conflit du croisades et "il est possible, aussi, que de nombreux chercheurs dans le Renaissance tard minimis?? ou m??me d??guis??s leur connexion au Moyen-Orient pour des raisons politiques et religieuses. " La islamique abbasside califes rassembl??s de nombreux ouvrages classiques de l'antiquit?? et les avaient traduits en arabe au sein de la Maison de la Sagesse ?? Bagdad , en Irak . Philosophes islamiques tels que Al-Kindi (Alkindus), Al-Farabi (Alpharabius), et Averro??s (Ibn Rushd) r??interpr??t?? la pens??e grecque dans le contexte de leur religion. Ibn Sina (980 - 1037), connu sous le nom latin d'Avicenne, ??tait un chercheur m??dical de Boukhara, Ouzb??kistan responsable des contributions importantes aux disciplines de la physique, l'optique, la philosophie et la m??decine . Il est surtout c??l??bre pour avoir ??crit Le Canon de la m??decine, un texte utilis?? pour enseigner les ??tudiants en m??decine en Europe jusqu'?? ce que les ann??es 1600.
D'importantes contributions ont ??t?? faites par Ibn al-Haytham (965 - 1040), un math??maticien de Bassorah, en Irak consid??r?? comme l'un des fondateurs de modernes optiques . Ptol??m??e et Aristote ont th??oris?? que la lumi??re soit brill?? de l'??il pour ??clairer les objets ou que la lumi??re ??manaient d'objets eux-m??mes, tandis que al-Haytham (connu sous le nom latin Alhazen) ont sugg??r?? que la lumi??re se d??place ?? l'oeil dans les rayons de diff??rents points sur un objet. Les ??uvres d'Ibn al-Haytham et Abū Rayh??n Bīrūnī finalement r??percut??s sur Europe de l'Ouest o?? ils ont ??t?? ??tudi??s par des chercheurs tels que Roger Bacon et Witelo. Omar Khayyam (1048-1131), un savant perse, calcul?? la longueur d'une ann??e solaire ?? 10 d??cimales et ne ??tait que par une fraction de seconde par rapport ?? nos calculs modernes de jour. Il a utilis?? ce pour composer un calendrier consid??r?? comme plus pr??cis que le Calendrier gr??gorien qui est venu 500 ans plus tard. Il est class?? comme l'un des premiers communicateurs grande scientifiques du monde - il est dit avoir convaincu un Sufi th??ologien que le monde tourne autour d'un axe. Al-Battani (858-929), ?? partir de Harran, Turquie , d??velopp?? davantage la trigonom??trie (premi??re conceptualis?? dans la Gr??ce antique) comme une branche ind??pendante de math??matiques, le d??veloppement de relations telles que tanθ = sin / cos. Son moteur ??tait d'obtenir la capacit?? de localiser la Mecque de tout point g??ographique donn?? - aider dans les rituels musulmans comme l'enfouissement et la pri??re, qui obligent les participants ?? faire face ?? la ville sainte, ainsi que de faire le p??lerinage ?? la Mecque (connu sous le hajj ) .
Par ailleurs, Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274), astronome et math??maticien de Bagdad, est l'auteur du Tr??sor de l'astronomie, une table remarquablement pr??cis des mouvements plan??taires qui a r??form?? le mod??le plan??taire existante de l'astronome romain Ptol??m??e en d??crivant un mouvement circulaire uniforme de toutes les plan??tes dans leurs orbites. Ce travail conduit ?? la d??couverte plus tard, par un de ses ??l??ves, que les plan??tes ont fait une orbite elliptique. Copernic tard attir?? fortement sur le travail d'al-Din al-Tusi et ses ??tudiants, mais sans accus?? de r??ception. Le d??chiquetage graduel du syst??me de Ptol??m??e ouvert la voie ?? l'id??e r??volutionnaire que la Terre tournait autour du Soleil fait ( h??liocentrisme ). Jabir Ibn Hayyan (721-815) ??tait un chimiste et alchimiste de l'Iran qui, dans sa qu??te pour faire de l'or ?? partir d'autres m??taux, d??couvert acides forts tels que sulfurique , chlorhydrique et l'acide nitrique . Il ??tait ??galement le premier de la personne ?? identifier la seule substance qui peut dissoudre l'or - regis Aqua (Water royale) - un m??lange volatile de l'acide chlorhydrique et nitrique. Il est contest?? que Jabir ??tait le premier ?? utiliser la distillation ou de d??crire, mais il ??tait certainement le premier ?? ex??cuter dans le laboratoire en utilisant une alambic (de 'al-inbiq'). Le plus c??l??bre math??maticien arabe est consid??r?? comme Al-Khwarismi (780-850), qui a produit un guide complet sur le syst??me de num??rotation d??velopp?? ?? partir du syst??me Brahmi en Inde, en utilisant seulement 10 chiffres (0-9, les soi-disant ??chiffres arabes??). Al-Khwarizmi ??galement utilis?? le mot alg??bre (al-Jabr ') pour d??crire les op??rations math??matiques, il introduit, comme ??quations d'??quilibrage, ce qui a contribu?? ?? plusieurs probl??mes.
Ann??es m??di??vales
Sensibilisation des ??uvres anciennes rentra l'Occident ?? travers traductions de l'arabe au latin. Leur r??introduction, combin?? avec Commentaires th??ologiques jud??o-islamique, a eu une grande influence sur Philosophes m??di??vaux tels que Thomas d'Aquin . Savants europ??ens Scholastic, qui ont cherch?? ?? concilier la philosophie des anciens philosophes classiques avec La th??ologie chr??tienne, Aristote proclam?? le plus grand penseur de l'ancien monde. Dans les cas o?? ils ne contredisent directement la Bible, la physique aristot??licienne est devenu le fondement des explications physiques des Eglises europ??ennes.
Bas?? sur la physique aristot??licienne, la physique Scholastic d??crit les choses comme se d??pla??ant en fonction de leur nature essentielle. Objets c??lestes ont ??t?? d??crits comme de tourner en rond, parce que le mouvement circulaire parfaite a ??t?? consid??r?? comme une propri??t?? inn??e des objets qui existait dans le domaine de la non corrompue sph??res c??lestes. Le Impetus, l'anc??tre aux concepts de inertie et dynamique , a ??t?? d??velopp?? dans le m??me sens par philosophes m??di??vaux tels que John et Philopon Jean Buridan. Motions ci-dessous la sph??re lunaire ??taient consid??r??s comme imparfaite, et ne pouvaient donc pas se attendre ?? pr??senter mouvement coh??rent. Mouvement plus id??alis??e dans le domaine ??sublunaire?? ne pourrait ??tre atteint par le biais artifice, et avant le 17??me si??cle, beaucoup ne consid??rait pas exp??riences artificielles comme moyen valable d'apprentissage sur le monde naturel. Explications physiques dans le domaine sublunaire tournaient autour de tendances. Pierres contenaient l'??l??ment terre, et terreuses objets ont tendance ?? se d??placer en ligne droite vers le centre de la terre (et de l'univers dans la vue g??ocentrique d'Aristote) sauf impossibilit?? contraire de le faire.
Inde et la Chine
Traditions physiques et math??matiques importants existaient ??galement dans ancienne chinoise et Sciences indiennes.
En La philosophie indienne, Kanada fut le premier ?? d??velopper syst??matiquement une th??orie de l'atomisme lors de la 6e si??cle avant notre ??re, et il a en outre ??t?? ??labor?? par le Atomistes bouddhistes Dharmakirti et Dignaga au cours du 1er mill??naire CE. Pakudha Kaccayana, un 6??me si??cle avant notre ??re philosophe indien et contemporain de Bouddha Gautama , avait ??galement d??fendue id??es au sujet de la constitution atomique du monde mat??riel. Ces philosophes croyaient que d'autres ??l??ments (sauf l'??ther) ??taient physiquement palpable et donc compos?? de minuscules particules de la mati??re. La derni??re particule minuscule de la mati??re qui ne peut ??tre subdivis?? en outre ??t?? appel?? Parmanu. Le concept indien de l'atome a ??t?? d??velopp?? ind??pendamment et avant le d??veloppement de l'id??e dans le monde gr??co-romain. Ces philosophes consid??r??s comme l'atome d'??tre indestructible et donc ??ternelle. Les bouddhistes pensent atomes soient minute objets ne pouvant ??tre vu ?? l'??il nu qui entrent en ??tre et dispara??tre en un instant. Le Vaisheshika ??cole des philosophes croyait qu'un atome ??tait un simple point espace. Th??ories indiennes sur l'atome sont fortement abstrait et emp??tr?? dans la philosophie car elles ??taient fond??es sur la logique et non sur l'exp??rience personnelle ou l'exp??rimentation. En Astronomie indienne, Aryabhata de Aryabhatiya (499 CE) a propos?? la La rotation de la Terre, tandis que Nilakantha Somayaji (1444-1544) de la ??cole du Kerala a propos?? un mod??le semi-h??liocentrique ressemblant ?? la Tychonic syst??me.
L'??tude du magn??tisme dans la Chine ancienne remonte au 4e si??cle avant notre ??re. (Dans le livre du diable Valley Master), un des principaux contributeurs ?? ce domaine ??tait Shen Kuo (1031-1095), un scientifique de grand penseur et homme d'??tat qui a ??t?? le premier ?? d??crire la compas magn??tique aiguille utilis??e pour la navigation, ainsi que la d??couverte du concept du nord vrai. En optique, Shen Kuo a d??velopp?? ind??pendamment un camera obscura.
R??volution scientifique
Au cours des 16e et 17e si??cles, un grand avancement du progr??s scientifique connu sous le nom R??volution scientifique a eu lieu dans l'Europe . L'insatisfaction des approches philosophiques ??g??es avait commenc?? plus t??t et avait produit d'autres changements dans la soci??t??, comme le R??forme protestante, mais la r??volution dans les sciences ont commenc?? quand physiciens ont commenc?? ?? monter une attaque soutenue sur le Programme philosophique scolaire et que les r??gimes cens??s descriptives math??matiques adopt??es dans des domaines tels que la m??canique et l'astronomie pourraient effectivement donner caract??risations universellement valides de mouvement et d'autres concepts.
Nicolas Copernic
Une grande perc??e dans l'astronomie a ??t?? faite par l'astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543), qui a propos?? en 1543 le mod??le h??liocentrique du syst??me solaire . Cette th??orie a d??clar?? la Terre tourne autour du Soleil avec d'autres organismes dans la galaxie de la Terre (un grand groupe d'??toiles et d'autres organismes). Cette th??orie h??liocentrique contredit les id??es de astronome grec Ptol??m??e-??gyptien (2e si??cle de notre ??re), qui a d??clar?? que la Terre est le centre de l'univers. Le Syst??me de Ptol??m??e avait ??t?? accept?? pendant plus de 1400 ann??es. En 270 avant notre ??re la astronome grec Aristarque de Samos (c 310 -.. C 230 BCE) avait sugg??r?? que la Terre tourne autour du Soleil, mais le concept de Copernic a ??t?? le premier ?? ??tre accept?? comme une possibilit?? scientifique valide. Le livre de Copernic, Des r??volutions des sph??res c??lestes (Des r??volutions des sph??res c??lestes), publi?? juste avant sa mort en 1543, est souvent consid??r??e comme le point de l'astronomie moderne de d??part et de l'??piphanie d??finir qui a commenc?? la r??volution scientifique. Ayant fait l'hypoth??se que le Soleil ??tait au centre de l'univers, Copernic est rendu compte que le calcul des tables de mouvement plan??taire (graphiques math??matiques qui d??crivent les mouvements des plan??tes) ??tait beaucoup plus facile et plus pr??cis. Nouvelle perspective de Copernic - avec les observations pr??cises de Tycho Brahe - a ??t?? utilis?? par l'astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) de formuler des lois concernant les mouvements de plan??taires qui sont encore accept??es aujourd'hui. Parmi les lois de Kepler est l'id??e que les orbites des plan??tes sont elliptiques plut??t que des cercles parfaits.
Galileo Galilei
L' italien math??maticien, astronome, physicien et Galileo Galilei (1564-1642) ??tait le personnage central de la r??volution scientifique et c??l??bre pour son soutien ?? Copernianism, ses d??couvertes astronomiques, et son am??lioration du t??lescope. En tant que math??maticien, le r??le de Galileo dans le culture universitaire de son ??poque a ??t?? subordonn?? aux trois grands sujets d'??tude: le droit , la m??decine , et la th??ologie (qui a ??t?? ??troitement li?? ?? la philosophie). Galileo, a cependant estim?? que le contenu descriptif des disciplines techniques justifi??e int??r??t philosophique, en particulier parce que l'analyse math??matique des observations astronomiques-notamment l'analyse radicale offerts par l'astronome Nicolas Copernic concernant les mouvements relatifs du Soleil, la Terre, la Lune et les plan??tes-indiqu?? que les d??clarations de philosophes sur la nature de l'univers pourraient ??tre pr??sent??s pour ??tre dans l'erreur. Galileo a ??galement r??alis?? des exp??riences m??caniques, et a insist?? pour que le mouvement lui-m??me, ind??pendamment du fait que le mouvement ??tait naturelle ou artificielle avait des caract??ristiques universellement compatibles qui pourraient ??tre d??crites math??matiquement.
Les premi??res ??tudes de Galil??e ?? la Universit?? de Pise ??taient en m??decine, mais il a rapidement ??t?? attir??e sur les math??matiques et la physique. ?? l'??ge de 19 ans, dans la cath??drale de Pise, il chronom??tr?? les oscillations d'une lampe oscillant au moyen de ses pulsations et a trouv?? le temps pour chaque oscillation ??tre la m??me, peu importe ce que l'amplitude de l'oscillation, d??couvrant ainsi la de la nature isochrone pendule, qu'il v??rifi??e par l'exp??rience. Galileo est vite devenu connu gr??ce ?? son invention de l'??quilibre hydrostatique et son trait?? sur le centre de gravit?? des corps solides. Alors que l'enseignement (1589-1592) ?? l'Universit?? de Pise, il a lanc?? ses exp??riences concernant les lois des corps en mouvement, ce qui a donn?? des r??sultats si contradictoires aux enseignements reconnus d'Aristote que antagonisme fort a ??t?? suscit??. Il a constat?? que les corps ne sont pas avec des vitesses proportionnelles ?? leur poids. La c??l??bre histoire dans laquelle Galileo est dit avoir chut?? poids de la Tour de Pise est apocryphe, mais il ne trouve que le chemin d'un projectile est un parabole, et il est cr??dit?? de conclusions pr??figurant Lois du mouvement de Newton (tels que la d??couverte de la propri??t?? de inertie).
Galileo a ??t?? appel?? le "P??re de la observationnelle astronomie ??, le?? p??re de moderne physique ??, le?? p??re de la science ", et" le p??re de la science moderne ??. Stephen Hawking dit, "Galileo, peut-??tre plus que tout autre simple personne, ??tait responsable de la naissance de la science moderne ". Le soutien de Galileo de la Terre tournant autour du Soleil ??tait controvers??e, car la plupart des gens croyaient ?? la mod??le g??ocentrique ou Tychonic syst??me. Il a ??t?? jug?? par la Inquisition , a trouv?? "suspect avec v??h??mence de l'h??r??sie??, forc?? de se r??tracter, et a pass?? le reste de sa vie en r??sidence surveill??e.
Les contributions que Galileo fait ?? l'astronomie observationnelle comprennent la confirmation t??lescopique de la phases de V??nus, la d??couverte de 1609 les quatre plus gros satellites de Jupiter (nomm?? le Lunes galil??ennes en son honneur), et l'observation et l'analyse des les taches solaires. Galileo a ??galement travaill?? en sciences appliqu??es et de la technologie, inventant une meilleure militaire compas et d'autres instruments. Galileo utilis?? sa d??couverte t??lescopique des lunes de Jupiter, tel que publi?? dans son Sidereus Nuncius en 1610, de se procurer une position dans le Cour des M??dicis avec le double titre de math??maticien et philosophe. En tant que philosophe de cour, il devait participer ?? des d??bats avec des philosophes dans la tradition aristot??licienne, et a re??u un large public pour ses propres publications, telles que L'essayeur et Discours et d??monstrations math??matiques concernant deux sciences nouvelles, qui a ??t?? publi?? ?? l'??tranger apr??s avoir ??t?? plac?? en r??sidence surveill??e pour sa publication de Dialogue sur les syst??mes en chef du monde en 1632. Deux int??r??t de Galileo dans l'exp??rimentation m??canique et description math??matique en mouvement cr???? une nouvelle tradition philosophique naturel ax?? sur l'exp??rimentation. Cette tradition, se combinant avec l'accent non math??matique sur la collecte des ??histoires exp??rimentales?? par r??formistes philosophiques tels que William Gilbert et Francis Bacon , a attir?? un public important dans les ann??es qui ont pr??c??d?? et suivi la mort de Galileo, y compris Evangelista Torricelli et les participants ?? la Accademia del Cimento en Italie; Marin Mersenne et Blaise Pascal en France; Christiaan Huygens dans les Pays-Bas; et Robert Hooke et Robert Boyle en Angleterre.
Ren?? Descartes
Le philosophe fran??ais Ren?? Descartes (1596-1650) ??tait bien connect?? et influent au sein, les r??seaux de la philosophie exp??rimentale de la journ??e. Descartes avait un programme plus ambitieux, cependant, qui a ??t?? orient??e vers le remplacement de la tradition philosophique Scholastic compl??tement. Questionner la r??alit?? interpr??t?? par les sens, Descartes a cherch?? ?? r??tablir sch??mes explicatifs philosophiques en r??duisant tous les ph??nom??nes per??us comme ??tant attribuable ?? la requ??te d'une mer invisible de "corpuscules". (Notamment, il se r??servait la pens??e humaine et Dieu de son r??gime, la tenue de ces ??tre s??par?? de l'univers physique). En proposant ce cadre philosophique, Descartes suppose que diff??rentes sortes de mouvements, tels que celui des plan??tes par rapport ?? celle des objets terrestres, ne ??taient pas fondamentalement diff??rents, mais ne ??taient que des manifestations diff??rentes d'une cha??ne sans fin des mouvements corpusculaires ob??issant ?? des principes universels. Particuli??rement influents ??taient son explication pour les mouvements circulaires astronomiques en termes de mouvement de vortex de corpuscules dans l'espace (Descartes a fait valoir, en accord avec les croyances, sinon les m??thodes, de les scolastiques, qu'un vide ne pourrait pas exister), et son explication de gravit?? en termes de corpuscules de pousser des objets vers le bas.
Descartes, comme Galileo, a ??t?? convaincu de l'importance d'explication math??matique, et lui et ses disciples ??taient chiffres cl??s dans le d??veloppement des math??matiques et de la g??om??trie dans le 17??me si??cle. Descriptions math??matiques cart??siennes du mouvement jug?? que toutes les formulations math??matiques devaient ??tre justifiable en termes d'action physique directe, une position tenue par Huygens et le philosophe allemand Gottfried Leibniz , qui, tout en suivant dans la tradition cart??sienne, a d??velopp?? sa propre alternative philosophique ?? la scolastique, qu'il d??crit dans son travail 1714, La Monadologie. Descartes a ??t?? surnomm?? le ??p??re de la philosophie moderne??, et beaucoup ult??rieure La philosophie occidentale est une r??ponse ?? ses ??crits, qui sont ??tudi??s de pr??s ?? ce jour. En particulier, son M??ditations m??taphysiques continue d'??tre un texte standard dans la plupart des d??partements de philosophie de l'universit??. L'influence de Descartes en math??matiques est tout aussi ??vident; le syst??me de coordonn??es cart??siennes - permettant des ??quations alg??briques pour ??tre exprim?? en des formes g??om??triques dans un syst??me de coordonn??es ?? deux dimensions - a ??t?? nomm?? d'apr??s lui. Il est cr??dit?? comme le p??re de la g??om??trie analytique , le pont entre l'alg??bre et la g??om??trie , important pour la d??couverte de calcul infinit??simal et l'analyse .
Sir Isaac Newton
La fin du 17??me et au d??but du 18e si??cles ont vu les r??alisations de la plus grande figure de la R??volution scientifique: Universit?? de Cambridge physicien et math??maticien Sir Isaac Newton , consid??r?? par beaucoup comme le plus grand et le plus influent scientifique qui ait jamais v??cu. Newton, membre de la Soci??t?? royale d'Angleterre, a combin?? ses propres d??couvertes en m??canique et en astronomie pour les pr??c??dentes pour cr??er un syst??me unique pour d??crire le fonctionnement de l'univers. Newton a formul?? trois lois du mouvement et de la la loi de la gravitation universelle, dont le dernier pourrait ??tre utilis?? pour expliquer le comportement non seulement la chute des corps sur la terre, mais aussi des plan??tes et autres corps c??lestes dans le ciel. Pour arriver ?? ses r??sultats, Newton a invent?? une forme d'une branche enti??rement nouvelle des math??matiques: calcul infinit??simal (??galement invent?? ind??pendamment par Gottfried Leibniz ), qui allait devenir un outil essentiel dans la plupart des d??veloppements plus tard dans la plupart des branches de la physique. Les conclusions de Newton ont ??t?? ??nonc??es dans son Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principes math??matiques de philosophie naturelle), dont la publication en 1687 a marqu?? le d??but de la p??riode moderne de la m??canique et de l'astronomie.
Newton ??tait en mesure de r??futer la tradition m??canique cart??sienne que toutes les motions doivent ??tre expliqu??s par rapport ?? la force exerc??e par corpuscules imm??diate. Gr??ce ?? ses trois lois du mouvement et loi de la gravitation universelle, Newton retir?? l'id??e que les objets ont suivi des voies d??termin??es par des formes naturelles et de la place ont d??montr?? que non seulement observ?? r??guli??rement chemins, mais tous les futurs mouvements de tout le corps pourraient ??tre d??duit math??matiquement bas??e sur la connaissance de leur mouvement existant, leur masse , et les forces qui agissent sur eux. Cependant, les mouvements c??lestes observ??s ne ??taient pas conformes pr??cis??ment ?? un traitement newtonienne, et Newton, qui ??tait aussi profond??ment int??ress?? par la th??ologie, se imaginait que Dieu est intervenu pour assurer la stabilit?? continue du syst??me solaire.
Les principes de Newton (mais pas ses traitements math??matiques) suscit?? la controverse avec des philosophes continentaux, qui ont trouv?? son manque de explication m??taphysique du mouvement et de la gravitation philosophiquement inacceptable. Commen??ant en 1700, une rupture am??re ouvert entre le Continental et les traditions philosophiques britanniques, qui ont ??t?? caus??s par l'disputes enflamm??es, en cours, et vicieusement personnelles entre les disciples de Newton et Leibniz concernant priorit?? sur les techniques d'analyse de calcul infinit??simal, que chacun avait d??velopp?? ind??pendamment. Initialement, les traditions et cart??siennes leibniziennes pr??valu sur le continent (conduisant ?? la domination de la notation de calcul leibnizien partout, sauf la Grande-Bretagne). Newton lui-m??me est rest?? priv?? perturb??e par l'absence d'une compr??hension philosophique de la gravitation, tout en insistant dans ses ??crits qu'aucun ??tait n??cessaire d'en d??duire sa r??alit??. Comme le 18??me si??cle progressait, philosophes naturels Continental plus en plus accept?? la volont?? de la newtoniens ?? renoncer explications m??taphysiques ontologiques pour les motions d??crites math??matiquement.
Newton a construit la premi??re fonctionnement refl??tant t??lescope et d??velopp?? une th??orie de la couleur (publi?? dans son travail Opticks) bas??es sur l'observation qu'une prisme d??compose lumi??re blanche dans les nombreuses couleurs qui forment la spectre visible. Alors que Newton a expliqu?? la lumi??re comme ??tant compos?? de minuscules particules, une th??orie rivale de lumi??re qui a expliqu?? son comportement en termes de vagues a ??t?? pr??sent?? en 1690 par Christian Huygens. Cependant, la croyance en la philosophie m??caniste avec le grand poids de la r??putation de Newton ??tait telle que la th??orie ondulatoire gagn?? relativement peu de soutien jusqu'?? ce que le 19??me si??cle. Isaac Newton a ??galement formul?? une loi empirique de refroidissement et a ??tudi?? la vitesse du son. Il a aussi d??montr?? la bin??me g??n??ralis??, d??velopp?? la m??thode de Newton pour l'approximation de racines d'une fonction, et ont contribu?? ?? l'??tude de la s??rie de puissance . L'??uvre de Newton sur la s??rie infinie a ??t?? inspir?? par Les d??cimales de Simon Stevin. Plus important encore, Newton a montr?? que les mouvements d'objets sur la Terre et des corps c??lestes sont r??gies par le m??me ensemble de lois naturelles, qui ne ??taient ni capricieuse ni malveillant. En d??montrant la coh??rence entre Lois de Kepler et sa propre th??orie de la gravitation, Newton a ??galement supprim?? les derniers doutes sur l'h??liocentrisme. En r??unissant toutes les id??es ??nonc??es au cours de la r??volution scientifique, Newton a effectivement ??tabli les bases de la soci??t?? moderne en math??matiques et en sciences.
Autres r??alisations
Autres branches de la physique ont ??galement re??u l'attention au cours de la p??riode de la r??volution scientifique. Wilbert Gilbert , m??decin ?? la cour la reine Elizabeth I , a publi?? un important travail sur le magn??tisme en 1600, d??crivant comment la terre se comporte comme un aimant g??ant. Robert Boyle (1627- 91) ont ??tudi?? le comportement des gaz enferm??s dans une chambre et a formul?? le loi des gaz qui porte son nom; il a ??galement contribu?? ?? la physiologie et ?? la fondation de la chimie moderne. Un autre facteur important dans la r??volution scientifique a ??t?? la mont??e de soci??t??s savantes et acad??mies dans divers pays. Le premier d'entre eux étaient en Italie et en Allemagne et étaient de courte durée. Plus influente était le Royal Society d'Angleterre (1660) et l' Académie des Sciences en France (1666). Le premier était une institution privée à Londres et comprenait des scientifiques comme John Wallis, William Brouncker, Thomas Sydenham, John Mayow, et Christopher Wren (qui ont contribué non seulement à l'architecture, mais aussi à l'astronomie et de l'anatomie); ce dernier, dans Paris , était une institution gouvernementale et inclus comme membre étranger de Huygens Dutchman. Au 18ème siècle, les académies royales importantes ont été établis à Berlin (1700) et à Saint-Pétersbourg (1724). Les sociétés et académies à condition que les principales opportunités pour la publication et la discussion des résultats scientifiques pendant et après la révolution scientifique.
Les premiers thermodynamique
Un précurseur du moteur a été conçu par le scientifique allemand Otto von Guericke qui, en 1650, conçu et construit le premier au monde pompe à vide et créé première du monde vide connu sous le nom hémisphères de Magdebourg expérience. Il a été conduit à faire un vide de réfuter Aristote 'hypothèse de longue date qui s 'Nature a horreur du vide ». Peu de temps après, physicien irlandais et chimiste Boyle avait appris des desseins de Guericke et en 1656, en coordination avec le scientifique anglais Robert Hooke, construit une pompe à air. Grâce à cette pompe, Boyle et Hooke remarqué la corrélation pression-volume: PV = constante. En ce moment, l'air était supposé être un système de particules immobiles, et non interprété comme un système de molécules en mouvement. Le concept de mouvement thermique est venu deux siècles plus tard. Par conséquent la publication de Boyle en 1660 parle d'une conception mécanique: le ressort de l'air. Plus tard, après l'invention du thermomètre, la température de propriété peut être quantifié. Cet outil a donné Gay-Lussac l'occasion de tirer sa loi, ce qui a conduit peu de temps plus tard, à la loi des gaz parfaits. Mais, déjà avant l'établissement de la loi des gaz parfaits, un associé du nom de Boyle Denis Papin construit en 1679 un digesteur de l'os, qui est un récipient fermé avec un couvercle hermétique qui confine vapeur jusqu'à une haute pression est générée.
Conceptions plus tard mis en ??uvre une soupape de décharge de vapeur pour empêcher la machine de l'explosion. En regardant la vanne rythmiquement monter et descendre, Papin conçu l'idée d'un moteur à piston et cylindre. Il n'a cependant pas suivre à travers avec sa conception. Néanmoins, en 1697, basé sur les dessins de Papin, ingénieur Thomas Savery a construit le premier moteur. Bien que ces premiers moteurs étaient rudimentaires et inefficaces, ils ont attiré l'attention des plus grands scientifiques de l'époque. Ainsi, avant 1698 et l'invention du moteur de Savery , les chevaux ont été utilisés pour poulies électriques, attachés à seaux, qui ont levé l'eau de mines de sel inondées en Angleterre. Dans les années qui ont suivi, plus de variations de moteurs à vapeur ont été construits, tels que le moteur de Newcomen, et plus tard, le moteur Watt. Dans le temps, ces premiers moteurs seront éventuellement utilisés à la place des chevaux. Ainsi, chaque moteur a commencé à être associé à une certaine quantité de "horse power" selon le nombre de chevaux qu'il a remplacé. Le principal problème avec ces premiers moteurs était qu'ils étaient lent et maladroit, la conversion de moins de 2% de l'apport de carburant en travail utile. En d'autres termes, de grandes quantités de charbon (ou de bois) ont dû être brûlé pour produire seulement une petite fraction de la production de travail. D'où la nécessité d'une nouvelle science de moteur dynamique est née.
Développements du 18e siècle
Au cours du 18ème siècle, la mécanique fondée par Newton a été développé par plusieurs scientifiques comme plus mathématiciens appris calcul et élaborées sur sa formulation initiale. L'application de l'analyse mathématique des problèmes de motion a été connu comme la mécanique rationnelle, ou les mathématiques mélangé (et plus tard a été appelé la mécanique classique ).
M??canique
La mécanique de Newton reçu brillant exposé dans les Mécanique analytique (1788) de Joseph Louis Lagrange et les Celestial Mechanics (1799-1825) de Pierre-Simon Laplace . Le mathématicien suisse Daniel Bernoulli (1700-1782) a fait des études de mathématiques importants du comportement des gaz, anticipant la théorie cinétique des gaz plus d'un siècle plus tard, développé, et a été désigné comme le premier physicien mathématique. Le traitement de Bernoulli de la dynamique des fluides a été introduit en 1738 son travail Hydrodynamica .
La mécanique rationnelle porté principalement sur ??????le développement de traitements mathématiques complexes de mouvements observés en utilisant des principes newtoniens comme base, et ont souligné l'amélioration de la traçabilité des calculs complexes et de développer des moyens légitimes de approximation analytique. Un manuel contemporaine représentant a été publié par Johann Baptiste Horvath. À la fin du siècle traitements analytiques étaient suffisants pour vérifier la stabilité de la rigoureuse système solaire uniquement sur ??????la base des lois de Newton sans référence à l'intervention-même les traitements déterministes divins de systèmes aussi simples que le problème des trois corps dans la gravitation est resté intraitable. En 1705, Edmond Halley prédit la périodicité de la comète de Halley , William Herschel a découvert Uranus en 1781, et Henry Cavendish a mesuré la constante de gravitation et a déterminé la masse de la Terre en 1798. En 1783, John Michell a suggéré que certains objets pourraient être si massive qui pas même la lumière pourrait échapper
Travail britannique, exploitée par les mathématiciens tels que Brook Taylor et Colin Maclaurin, est tombé derrière développements Continental au cours du siècle. Pendant ce temps, le travail a prospéré dans les académies scientifiques sur le continent, menés par ces mathématiciens que Bernoulli, Euler , Lagrange, Laplace et Legendre. A la fin du siècle, les membres de l' Académie française des sciences avaient atteint nette domination dans le domaine. Dans le même temps, la tradition expérimentale établie par Galileo et ses disciples a persisté. Le Royal Society et de l' Académie française des sciences étaient les grands centres pour la performance et le reporting des travaux expérimentaux. Des expériences en mécanique, optique, magnétisme , électricité statique, la chimie, et la physiologie ne sont pas clairement distingués les uns des autres au cours du 18ème siècle, mais des différences significatives dans les régimes explicatifs et, par conséquent, la conception de l'expérience ont été émergent. Expérimentateurs chimiques, par exemple, ont défié les tentatives d'appliquer un système de forces newtoniens abstraites sur affiliations chimiques, et sont plutôt concentrés sur l'isolement et la classification des substances et des réactions chimiques.
Thermodynamique
Durant le 18ème siècle, la thermodynamique a été développé à travers les théories de apesanteur "fluides impondérables", comme la chaleur («calorique»), l'électricité, et phlogistique (qui a été rapidement renversés comme un concept qui suit de Lavoisier l'identification de l'oxygène gazeux la fin du siècle) . En supposant que ces concepts étaient fluides réels, leur flux pourrait être tracée à travers un dispositif mécanique ou de réactions chimiques. Cette tradition d'expérimentation a conduit au développement de nouveaux types de dispositifs expérimentaux, comme la bouteille de Leyde; et de nouveaux types d'instruments de mesure, tels que le calorimètre, et des versions améliorées des anciens, tels que le thermomètre. Des expériences ont également produit de nouveaux concepts, tels que l' Université de Glasgow expérimentateur la notion de Joseph Black de chaleur latente et Philadelphie intellectuelle Benjamin Franklin caractérisation s 'de fluide électrique circulant entre les lieux de l'excès et du déficit (un concept plus tard réinterprété en termes de positifs et négatifs des charges ). Franklin a également montré que la foudre est l'électricité en 1752.
La théorie acceptée de la chaleur dans le 18ème siècle considéré comme une sorte de fluide, appelée calorique; bien que cette théorie a été démontré par la suite erronée, un certain nombre de scientifiques qui y adhèrent néanmoins fait des découvertes importantes utiles dans l'élaboration de la théorie moderne, y compris Joseph Black (1728-1799) et Henry Cavendish (1731-1810). opposé à cette théorie calorique, qui avait été élaboré principalement par le chimistes, était la théorie moins acceptée datant de l'époque de Newton que la chaleur est due aux mouvements des particules d'une substance. Cette théorie de la mécanique a obtenu le soutien en 1798 à partir des expériences de canon forage du comte Rumford ( Benjamin Thompson), qui a trouvé une relation directe entre la chaleur et de l'énergie mécanique.
Bien qu'il a été reconnu dès le début du 18ème siècle que trouver théories absolues de force électrostatique et magnétique apparente aux principes du mouvement de Newton serait une réalisation importante, aucun n'a été à venir. Cette impossibilité a disparu lentement que la pratique expérimentale est devenue plus répandue et la plus raffinée dans les premières années du 19ème siècle dans des endroits tels que le nouvellement créé Royal Institution de Londres. Pendant ce temps, les méthodes d'analyse de la mécanique rationnelle ont commencé à être appliqué à des phénomènes expérimentaux, la plus influente avec le mathématicien français du traitement analytique de Joseph Fourier de l'écoulement de la chaleur, tel que publié en 1822. Joseph Priestley a proposé une loi de l'inverse du carré électrique en 1767, et Charles-Augustin de Coulomb introduit la loi de l'inverse du carré de l'électrostatique en 1798.
Les progrès dans l'électricité, le magnétisme et la thermodynamique
En 1800, Alessandro Volta a inventé la pile électrique et ainsi amélioré la façon dont les courants électriques pourraient également être étudiés. Un an plus tard, Thomas Young a démontré la nature ondulatoire de la lumière - qui a reçu un fort soutien expérimentale du travail de Augustin Fresnel - et le principe de l'ingérence. En 1820, Hans Christian Ørsted constaté qu'un conducteur de courant-comptable donne lieu à une force magnétique qui l'entoure, et dans une semaine après la découverte de Ørsted atteint France, André-Marie Ampère a découvert que deux courants électriques parallèles exercer des forces sur l'autre. 1821, Michael Faraday construit un moteur électrique alimenté, tandis que Georg Ohm a déclaré sa loi de la résistance électrique en 1826, exprimant la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit électrique. Un an plus tard, le botaniste Robert Brown a découvert le mouvement brownien: grains de pollen en mouvement subissant l'eau résultant de leur bombardement par les atomes ou les molécules se déplacent rapidement dans le liquide. En 1831 Faraday (et indépendamment Joseph Henry) ont découvert l'effet inverse, la production d'un potentiel électrique ou d'un courant à travers magnétisme - connu sous le nom induction électromagnétique; Ces deux découvertes sont à la base du moteur électrique et le générateur électrique, respectivement.
Lois de la thermodynamique
Au 19ème siècle, la connexion entre la chaleur et l'énergie mécanique a été établi quantitativement par Julius Robert von Mayer et James Prescott Joule, qui a mesuré l'équivalent mécanique de la chaleur dans les années 1840. En 1849, Joule a publié les résultats de sa série d'expériences (y compris l'expérience de roue à aubes), qui montrent que la chaleur est une forme d'énergie, un fait qui a été accepté dans les années 1850. La relation entre la chaleur et de l'énergie est important pour le développement de moteurs à vapeur, et en 1824 le travail expérimental et théorique de Sadi Carnot a été publié. Carnot capturé certaines des idées de la thermodynamique dans son analyse de l'efficacité d'un moteur idéalisée. Le travail de Sadi Carnot a fourni une base pour la formulation de la première loi de la thermodynamique - un retraitement de la loi de conservation de l'énergie - qui a été dit autour de 1850 par William Thomson , plus tard connu comme Lord Kelvin, et Rudolf Clausius. Lord Kelvin, qui avait étendu le concept du zéro absolu de gaz à toutes les substances en 1848, a fait appel à la théorie de l'ingénierie de Lazare Carnot, Sadi Carnot, et Émile Clapeyron - ainsi que l'expérimentation de James Prescott Joule sur l'interchangeabilité des mécaniques, formes électriques de travail chimique, thermique, et - de formuler la première loi.
Kelvin et Clausius également déclaré la deuxième loi de la thermodynamique , qui a été initialement formulés en termes de fait que la chaleur ne circule pas spontanément d'un corps froid à un plus chaud. D'autres formulations ont rapidement suivi (par exemple, la deuxième loi a été exposée dans Thomson et influente travail de Peter Guthrie Tait traité de philosophie naturelle ) et Kelvin en particulier compris certaines des implications générales de la loi. La deuxième loi était l'idée que les gaz sont constitués de molécules en mouvement avaient été discutés en détail par Daniel Bernoulli en 1738, mais était tombé en disgrâce, et a été relancé par Clausius en 1857. En 1850, Hippolyte Fizeau et Léon Foucault mesuré la vitesse de la lumière dans l'eau et trouver qu'il est plus lent que dans l'air, à l'appui du modèle ondulatoire de la lumière. En 1852, Joule et Thomson ont démontré qu'un gaz en expansion rapide refroidit, plus tard appelé l' effet Joule-Thomson ou Joule-Kelvin effet. Hermann von Helmholtz met en avant l'idée de la mort thermique de l'univers en 1854, la même année que Clausius établi l'importance de dQ / T ( le théorème de Clausius) (mais il n'a pas encore nommer la quantité).
James Clerk Maxwell
En 1859, James Clerk Maxwell découvre la loi de distribution des vitesses moléculaires. Maxwell a montré que les champs électriques et magnétiques se propagent vers l'extérieur à partir de la source à une vitesse égale à celle de la lumière et que la lumière est l'un des plusieurs types de rayonnement électromagnétique, ne différant que par la fréquence et la longueur d'onde des autres. En 1859, Maxwell a travaillé sur les mathématiques de la distribution des vitesses des molécules d'un gaz. La théorie ondulatoire de la lumière a été largement accepté par le temps du travail de Maxwell sur le champ électromagnétique, et après l'étude de la lumière et celui de l'électricité et le magnétisme étaient étroitement liés. En 1864, James Maxwell a publié ses papiers sur une théorie dynamique du champ électromagnétique, et a déclaré que la lumière est un phénomène électromagnétique dans la publication 1873 de Maxwell le Traité sur l'électricité et le magnétisme . Ce travail est appuyé sur le travail théorique par les théoriciens allemands tels que Carl Friedrich Gauss et Wilhelm Weber. L'encapsulation de chaleur en mouvement de particules, et l'ajout de forces électromagnétiques à la dynamique newtonienne a établi un fondement théorique énormément robuste pour observations physiques.
La prédiction que la lumière représentait une transmission d'énergie sous forme d'ondes à travers un " éther lumineux ", et la confirmation apparente de cette prédiction avec Helmholtz étudiant 1888 détection de Heinrich Hertz de rayonnement électromagnétique , était une grande victoire pour la théorie physique et évoqué la possibilité que même théories les plus fondamentaux basés sur le champ pourraient bientôt être développés. La confirmation expérimentale de la théorie de Maxwell a été fourni par Hertz, qui a généré et détecté des ondes électriques en 1886 et vérifié leurs propriétés, dans le même temps préfigurant leur application dans la radio, la télévision, et d'autres dispositifs. En 1887, Heinrich Hertz découvre l' effet photoélectrique. La recherche sur la transmission des ondes électromagnétiques a commencé peu de temps après, avec les expériences menées par des physiciens comme Nikola Tesla, Jagadish Chandra Bose et Guglielmo Marconi au cours des années 1890 menant à l' invention de la radio.
La théorie atomique de la matière avait été proposé à nouveau au début du 19e siècle par le chimiste John Dalton et est devenu l'une des hypothèses de la théorie cinétique moléculaire des gaz développés par Clausius et James Clerk Maxwell pour expliquer les lois de la thermodynamique. La théorie cinétique à son tour conduit à la mécanique statistique de Ludwig Boltzmann (1844-1906) et Josiah Willard Gibbs (1839 - 1903), qui a jugé que l'énergie (y compris la chaleur) a été une mesure de la vitesse des particules. Interrelation la probabilité statistique de certains états d'organisation de ces particules avec l'énergie de ces États, Clausius réinterprété la dissipation d'énergie pour être la tendance statistique des configurations moléculaires de passer vers des états de plus en plus probables, plus désorganisés (inventant le terme « entropie »pour décrire la désorganisation d'un Etat). La statistique contre le interprétations absolue de la deuxième loi de la thermodynamique mis en place un différend qui durait depuis plusieurs décennies (produisant des arguments tels que " le démon de Maxwell »), et que ne serait pas tenu d'être définitivement réglée jusqu'à ce que le comportement des atomes a été fermement établi au début du 20ème siècle.
Naissance de la physique moderne
A la fin du 19ème siècle, la physique a évolué au point où la mécanique classique pourraient faire face à des problèmes très complexes impliquant des situations macroscopiques; thermodynamique et théorie cinétique étaient bien établis; optique géométrique et physique pourraient être compris en termes d'ondes électromagnétiques; et les lois de conservation de l'énergie et de l'élan (et de masse) ont été largement acceptées. Donc profonde étaient ceux-ci et d'autres développements qui il était généralement admis que toutes les lois de la physique importants avaient été découverts et que, désormais, la recherche serait concerné par éclaircir des problèmes mineurs, et en particulier avec des améliorations de méthode et de mesure. Cependant, vers 1900, de sérieux doutes ont surgi quant à l'exhaustivité des théories classiques - le triomphe des théories de Maxwell, par exemple, a été sapé par les insuffisances qui avaient déjà commencé à apparaître - et leur incapacité à expliquer certains phénomènes physiques, tels que la distribution d'énergie dans rayonnement de corps noir et de l' effet photoélectrique, tandis que certaines des formulations théoriques ont conduit à des paradoxes quand poussés à la limite. Physiciens éminents tels que Hendrik Lorentz, Emil Cohn, Ernst Wiechert et Wilhelm Wien croyaient que certaines modifications des équations de Maxwell pourrait fournir la base pour toutes les lois physiques. Ces lacunes de la physique classique ne seraient jamais à résoudre et de nouvelles idées ont été nécessaires. Au début du XXe siècle une révolution majeure a secoué le monde de la physique, qui a conduit à une nouvelle ère, généralement appelé la physique moderne.
expériences de radiation
Au 19ème siècle, les expérimentateurs ont commencé à détecter des formes inattendues de rayonnement: Wilhelm Röntgen a fait sensation avec sa découverte de rayons X en 1895; en 1896 Henri Becquerel découvre que certains types de matières émettent un rayonnement de leur propre gré. En 1897, JJ Thomson a découvert l' électron , et de nouveaux éléments radioactifs trouvés par Marie et Pierre Curie soulevé des questions sur l'atome supposément indestructible et la nature de la matière. Marie et Pierre inventé le terme « radioactivité »pour décrire cette propriété de la matière, et isolées des éléments radioactifs le radium et le polonium . Ernest Rutherford et Frederick Soddy identifié deux des formes de Becquerel de rayonnement avec des électrons et l'élément de l'hélium . Rutherford identifié et nommé deux types de radioactivité et en 1911 interprété la preuve expérimentale que de montrer que l'atome est constitué d'un dense, noyau chargé positivement entouré d'électrons chargés négativement. La théorie classique, cependant, a prédit que cette structure devrait être instable. La théorie classique avait également échoué à expliquer avec succès deux autres résultats expérimentaux qui sont apparus à la fin du 19ème siècle. L'un d'eux était la démonstration par Albert Michelson et Edward Morley - connu sous le nom expérience de Michelson-Morley - qui a montré qu'il ne semble pas être un cadre préféré de référence, au repos par rapport à l'éther lumineux hypothétique, pour décrire les phénomènes électromagnétiques. Études de rayonnement et de la désintégration radioactive ont continué d'être une priorité par excellence pour la recherche physique et chimique à travers les années 1930, lorsque la découverte de la fission nucléaire a ouvert la voie à l'exploitation pratique de ce qui allait être appelé énergie "atomique" .
La théorie de la relativité d'Einstein
En 1905, un jeune de 26 ans, physicien, allemand (puis un brevet de commis de Berne) a nommé Albert Einstein (1879-1955), a montré comment des mesures de temps et l'espace sont touchés par le mouvement entre un observateur et ce qui est observé. Pour dire que la théorie radicale de la relativité d'Einstein a révolutionné la science est pas exagéré. Bien que Einstein a fait de nombreuses autres contributions importantes à la science, la théorie de la relativité représente à lui seul un des plus grands accomplissements intellectuels de tous les temps. Bien que le concept de la relativité n'a pas été introduit par Einstein, sa contribution majeure a été la reconnaissance que la vitesse de la lumière dans le vide est constante et une limite physique absolue pour le mouvement. Cela ne veut pas avoir un impact majeur sur la vie au jour le jour d'une personne puisque nous voyageons à des vitesses beaucoup plus lentes que la vitesse de la lumière. Pour les objets qui voyagent près de la vitesse de la lumière, cependant, la théorie de la relativité États que les objets se déplacent plus lentement et de raccourcir la longueur du point de vue d'un observateur sur la Terre. Einstein également dérivé de la fameuse équation, E = mc 2 , qui révèle l' équivalence de la masse et de l'énergie.
Relativit?? restreinte
Einstein a fait valoir que la vitesse de la lumière était une constante dans tous les cadres de référence inertielle et que les lois électromagnétiques devraient rester indépendant de référence valable frame-assertions qui rendaient l'éther «superflu» à la théorie physique, et qui a tenu que les observations de temps et de longueur variée rapport à la façon dont l'observateur se déplaçait par rapport à l'objet mesuré (ce que l'on appelle la « théorie de la relativité "). Il a également suivi que la masse et l'énergie sont des quantités interchangeables selon l'équation E = mc 2 . Dans un autre article publié la même année, Einstein a affirmé que le rayonnement électromagnétique a été transmis en quantités discrètes (« quanta »), selon une constante que le physicien théorique Max Planck avait posé en 1900 pour arriver à une théorie précise pour la distribution du rayonnement du corps noir -une hypothèse qui expliquait les propriétés étranges de l' effet photoélectrique.
La théorie de la relativité restreinte est une formulation de la relation entre les observations physiques et les concepts d'espace et de temps. La théorie est née de contradictions entre l'électromagnétisme et la mécanique newtonienne et a eu un grand impact sur ??????ces deux domaines. La question était de savoir si historique d'origine, il était significatif pour discuter de l'onde électromagnétique porteur "éther" et le mouvement par rapport à elle et aussi que l'on pourrait détecter un tel mouvement, comme cela a été tenté sans succès dans l'expérience de Michelson-Morley. Einstein démoli ces questions et le concept d'éther dans sa théorie de la relativité restreinte. Cependant, sa formulation de base ne comporte pas de théorie électromagnétique détaillé. Elle découle de la question: "Qu'est-ce que le temps?" Newton, dans le Principia (1686), avait donné une réponse sans équivoque: «Le temps absolu, vrai et mathématique, de lui-même et de sa propre nature, les flux equably sans rapport avec quelque chose d'extérieur, et par un autre nom est la durée." Cette définition est la base de toute la physique classique.
Einstein a eu le génie à la question, et a estimé qu'il était incorrect. Au lieu de cela, chaque «observateur» fait nécessairement l'utilisation de sa propre échelle de temps. En outre, pour les deux observateurs en mouvement relatif, leurs échelles de temps diffèrent. Ceci induit un effet connexe sur la distance. Temps et l'espace deviennent des concepts relatifs, dépend fondamentalement de l'observateur. Chaque observateur génère son propre cadre espace-temps ou d'un système de coordonnées. Tous les observateurs ont la même validité, qu'il y ait pas de cadre de référence absolu. Le mouvement est relatif, mais uniquement par rapport à d'autres observateurs. Quel est absolue est indiqué dans premier postulat de la relativité d'Einstein: "Les lois fondamentales de la physique sont identiques pour les deux observateurs qui ont une vitesse relative constante par rapport à l'autre." En 1916, Einstein a été en mesure de généraliser cette nouvelle, pour faire face à tous les Etats, y compris l'accélération du mouvement, qui est devenue la théorie de la relativité générale.
La relativit?? g??n??rale
Dans cette théorie d'Einstein a également précisé un nouveau concept, la courbure de l'espace-temps, qui décrit l'effet gravitationnel à chaque point de l'espace. En fait, la courbure de l'espace-temps complètement remplacé la loi universelle de la gravitation de Newton. Selon Einstein il n'y avait pas une telle chose comme une force gravitationnelle. Au contraire, la présence d'une masse provoque une courbure de l'espace-temps dans le voisinage de la masse, et cette courbure détermine le chemin de l'espace-temps que tous les objets qui se déplacent librement doivent suivre. Il a également été prédite à partir de cette théorie que la lumière devrait être soumis à la gravité - qui a été vérifiée expérimentalement. Cet aspect de la relativité explique les phénomènes de flexion de lumière autour du soleil, prédit trous noirs ainsi que le rayonnement de fond cosmique micro-ondes -a découverte rendu anomalies fondamentales dans l'hypothèse classique Steady-State. Pour son travail sur la relativité, l'effet photoélectrique et le rayonnement du corps noir, Einstein a reçu le prix Nobel en 1921.
L'acceptation progressive des théories d'Einstein de la relativité et de la nature quantifiée de transmission de la lumière, et du modèle de Niels Bohr de l'atome créé autant de problèmes qu'elles en ont réglés, conduisant à un effort de grande envergure pour rétablir la physique sur les nouveaux principes fondamentaux. Élargir la relativité à des cas d'accélération de cadres de référence (la « théorie générale de la relativité ") dans les années 1910, Einstein posé une équivalence entre la force d'inertie de l'accélération et la force de gravité, menant à la conclusion que l'espace est courbe et fini dans la taille, et la prédiction de phénomènes tels que la lentille gravitationnelle et la distorsion de temps dans les champs gravitationnels.
M??canique quantique
Bien que la relativité résolu le conflit de phénomènes électromagnétiques démontré par Michelson et Morley, un deuxième problème théorique était l'explication de la distribution du rayonnement électromagnétique émis par un corps noir; expérience a montré que des longueurs d'onde plus courtes, vers la fin ultraviolette du spectre, l'énergie approché zéro, mais la théorie classique prédit qu'il devrait devenir infinie. Cette différence flagrante, connu comme la catastrophe ultraviolette, a été résolu par la nouvelle théorie de la mécanique quantique . La mécanique quantique est la théorie des atomes et des systèmes subatomiques. Environ les 30 premières années du XXe siècle représentent le moment de la conception et de l'évolution de la théorie. Les idées de base de la théorie quantique ont été introduites en 1900 par Max Planck (1858-1947), qui a reçu le prix Nobel de physique en 1918 pour sa découverte de la nature quantifiée de l'énergie. La théorie quantique (qui dépendait précédemment dans la «correspondance» à grande échelle entre le monde quantique de l'atome et les continuités de la " monde classique ") a été accepté lorsque le Effet Compton établi que la lumière porte élan et peut disperser les particules, et lorsque Louis de Broglie a affirmé que la matière peut être considérée comme se comporter comme une onde de la même manière que des ondes électromagnétiques se comportent comme des particules ( de dualité onde-particule ).
En 1905, Einstein a utilisé la théorie quantique pour expliquer l'effet photoélectrique, et en 1913, le physicien danois Niels Bohr a utilisé la même constante pour expliquer la stabilité de l'atome de Rutherford ainsi que les fréquences de la lumière émise par l'hydrogène gazeux. La théorie quantique de l'atome a cédé la place à une pleine échelle mécanique quantique dans les années 1920. Nouveaux principes d'un «quantum» plutôt que d'une mécanique «classiques», formulées dans forme matricielle par Werner Heisenberg, Max Born et Pascual Jordan en 1925, étaient basés sur la relation probabiliste entre "Etats" discrètes et se voient refuser la possibilité de causalité . La mécanique quantique a été largement développée par Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac , et Erwin Schrödinger, qui a établi une théorie équivalent basé sur des ondes en 1926; mais 1927 "de Heisenberg principe d'incertitude "(indiquant l'impossibilité de position et précisément et simultanément mesure dynamique ) et le « interprétation de Copenhague »de la mécanique quantique (nommé d'après la ville natale de Bohr) ont continué à nier la possibilité de causalité fondamentale, si les opposants comme Einstein serait métaphoriquement affirmer que «Dieu ne joue pas aux dés avec l'univers". Les nouvelles mécanique quantique est devenu un outil indispensable à l'enquête et explication des phénomènes à l'échelle atomique. Aussi dans les années 1920, le travail de Satyendra Nath Bose sur les photons et la mécanique quantique constitue le fondement pour la statistique de Bose-Einstein, la théorie de la condensation de Bose-Einstein, et la découverte du boson.
Physique contemporain et de particules
Comme l'philosophiquement inclinée continué à débattre de la nature fondamentale de l'univers, les théories quantiques ont continué à être produite, à commencer par Paul Dirac la formulation d'une théorie quantique relativiste en 1928. Cependant, les tentatives pour quantifier la théorie électromagnétique entièrement ont été contrecarrés tout au long des années 1930 par des formulations théoriques cédant énergies infinies. Cette situation n'a pas été suffisamment pris en compte résolu qu'après la Seconde Guerre mondiale a pris fin, lorsque Julian Schwinger, Richard Feynman , et Sin-Itiro Tomonaga posés indépendamment de la technique de renormalisation , qui a permis à un établissement d'un solide électrodynamique quantique (QED).
Pendant ce temps, de nouvelles théories de particules fondamentales ont proliféré avec la montée de l'idée de la quantification des champs par des « forces de change "réglementés par un échange de courte durée particules «virtuelles», qui ont été autorisés à exister selon les lois régissant les incertitudes inhérentes dans le monde quantique. Notamment, Hideki Yukawa a proposé que les charges positives du noyau ont été maintenus ensemble courtoisie d'une force puissante mais courte portée médiée par une particule intermédiaire de masse entre la taille d'un électron et d'un proton . Cette particule, appelé le " pion ", a été identifié en 1947, mais il faisait partie d'une série de découvertes de particules en commençant par le neutron , le positron (un chargé positivement version de l'antimatière de l'électron), et le muon (un plus lourd par rapport à l'électron) dans les années 1930, et continue après la guerre avec une grande variété d'autres particules détectées dans divers types d'appareils: les chambres à brouillard, émulsions nucléaires, les chambres à bulles, et compteurs de coïncidence. Au début, ces particules ont été trouvés principalement par les sentiers ionisées laissées par les rayons cosmiques, mais ont été de plus en plus produits dans plus récent et plus puissant des acc??l??rateurs de particules.
Modèle Standard
L'interaction de ces particules parla diffusion etla pourriture fourni une clé à de nouvelles théories quantiques fondamentales.Murray Gell-Mann etYuval Neeman ont apporté peu d'ordre dans ces nouvelles particules en les classant en fonction de certaines qualités, à commencer par ce que Gell-Mann appelé comme la «voie octuple », mais procéder en plusieurs différents" octets "et" decuplets "qui pourrait prévoir de nouvelles particules, le plus célèbre de la ??-, qui a été détecté auBrookhaven National Laboratory en 1964, et qui a donné lieu à la "quark" modèle dehadrons composition. Tandis que le modèle des quarks au premier semblait insuffisant pour décrireles forces nucléaires fortes, permettant l'augmentation temporaire de théories concurrentes comme leS-Matrix, la création dela chromodynamique quantique dans les années 1970 a finalisé un ensemble de particules fondamentales et de change, ce qui a permis pour la création d'un "modèle standard"basée sur les mathématiques del'invariance de jauge, qui décrit avec succès toutes les forces à l'exception de la gravité, et qui reste généralement admis dans le domaine pour lequel il est conçu pour être appliqué.
Les groupes du modèle standard de la théorie de l'interaction électrofaible et la chromodynamique quantique dans une structure désignée par le groupe de jauge SU (3) × SU (2) × U (1) . La formulation de l'unification des électromagnétiques et interactions faibles dans le modèle standard est due au Abdus Salam, Steven Weinberg et, par la suite, Sheldon Glashow. Après la découverte, faite au CERN, de l'existence de courants faibles neutres, médiées par le Z boson prévu dans le modèle standard, les physiciens Salam, Glashow et Weinberg ont reçu en 1979 le Prix Nobel de physique pour leur théorie électrofaible.
Alors que les accélérateurs ont confirmé la plupart des aspects du modèle standard en détectant les interactions des particules attendues à diverses énergies de collision, aucune théorie concilier la théorie de la relativité générale avec le modèle standard n'a encore été trouvée, bien que la théorie des cordes a fourni une avenue prometteuse. Depuis les années 1970, la physique des particules fondamentale a donné un aperçu des univers primitif cosmologie , en particulier le big bang théorie proposée comme une conséquence de la théorie générale d'Einstein. Cependant, à partir des années 1990, les observations astronomiques ont également fourni de nouveaux défis, tels que la nécessité de nouvelles explications de la stabilité galactique (le problème de la matière noire ), et expansion accélérée de l'univers (le problème de ??nergie sombre).
Cosmologie
Cosmologie peut être dit être devenue une question de recherche sérieuse avec la publication de la Théorie générale de la relativité d'Einstein (1916); même si elle n'a pas entrer dans le mainstream scientifiques jusqu'à une période connue sous le nom âge d'or de la relativité générale.
Près d'une décennie plus tard (dans le milieu des Grands Débats), Hubble et Slipher découvert l'expansion de l'univers dans les années 1920 mesurer les décalages vers le rouge de spectres Doppler de nébuleuses galactique. Utilisation de la relativité générale d'Einstein, Lemaître et Gamow formulés ce qui allait devenir connue comme la théorie du big bang. Un rival, appelé la théorie de l'état stationnaire a été conçu par Hoyle, Or, Narlikar et Bondi.
Rayonnement de fond cosmique a été vérifiée dans les années 1960 par Penzias et Wilson, et cette découverte a favorisé le big bang au détriment du scénario à l'état stable. Des travaux ultérieurs était par Smoot et al. (1989), entre autres contributeurs, en utilisant les données de l'explorateur Cosmic Background (COBE) et les satellites Wilkinson Microwave anisotropie Probe (WMAP) qui ont raffiné ces observations. Les années 1980 (la même décennie des mesures de COBE) ont également vu la proposition de la théorie de l'inflation par Guth.
Récemment, les problèmes de la matière noire et l'énergie noire ont atteint le sommet de l'ordre du jour de la cosmologie.
Boson de Higgs
Le 4 Juillet 2012, des physiciens travaillant au CERN Grand collisionneur de hadrons ont annoncé qu'ils avaient découvert une nouvelle particule subatomique grandement ressemblant au boson de Higgs, une clé potentielle de comprendre pourquoi les particules élémentaires ont une masse et même à l'existence de la diversité et de la vie . l'univers Rolf-Dieter Heuer, directeur général du CERN, a déclaré qu'il était trop tôt pour savoir à coup sûr si elle est une particule entièrement nouveau, qui pèse 125 milliards d'électron-volts - l'une des particules subatomiques plus lourdes encore - ou En effet, l'insaisissable particule prédite par le modèle standard , la théorie qui a gouverné la physique pour le dernier demi-siècle. Il est inconnu de cette particule est un imposteur, une seule particule ou même la première de nombreuses particules encore à découvrir. Les dernières possibilités sont particulièrement excitant pour les physiciens, car ils pourraient montrer la voie à de nouvelles idées plus profondes, au-delà du Modèle Standard, sur la nature de la réalité. Pour l'instant, certains physiciens appellent cela une particule "Higgslike". Joe Incandela, de l' Université de Californie, Santa Barbara, a déclaré: «Il est quelque chose qui peut, à la fin, être l'une des plus grandes observations de tous les nouveaux phénomènes dans notre terrain dans les 30 ou 40 dernières années, passant le chemin du retour à la découverte des quarks , par exemple ". Les groupes d'exploitation des grands détecteurs dans le collisionneur a déclaré que la probabilité que leur signal est le résultat d'une fluctuation de la chance était moins d'une chance sur 3,5 millions, soi-disant "cinq sigma», qui est l'étalon-or en physique pour une découverte . Michael Turner, un cosmologiste à l'Université de Chicago et le président du conseil de centre de physique, a déclaré
Ceci est un grand moment pour la physique des particules et un carrefour - ce que ce sera la marque d'eau à haute ou si ce sera la première de nombreuses découvertes qui nous pointent vers la résolution des très grandes questions que nous avons posées?
Confirmation du boson de Higgs ou quelque chose de très bien comme cela constituerait un rendez-vous avec le destin d'une génération de physiciens qui ont cru le boson existé pendant un demi-siècle, sans jamais le voir. En outre, il affirme une vue grandiose sur un univers régi par des lois simples et élégantes et symétriques, mais où tout intéressante en elle étant un résultat de défauts ou des ruptures dans cette symétrie. Selon le modèle standard, le boson de Higgs est la seule manifestation visible et notamment d'un champ de force invisible qui imprègne l'espace et imprègne les particules élémentaires qui seraient autrement sans masse avec la masse. Sans ce champ de Higgs, ou quelque chose comme ça, disent les physiciens toutes les formes élémentaires de la matière seraient zoom autour à la vitesse de la lumière; il n'y aurait ni atomes , ni la vie. Le boson de Higgs atteint une notoriété rare pour la physique abstraite. À la consternation éternelle de ses collègues, Leon Lederman, l'ancien directeur du Fermilab, a appelé la «particule de Dieu», dans son livre du même nom, quipping plus tard qu'il avait voulu l'appeler «la particule putain." Professeur Incandela a également déclaré,
Ce boson est une chose très profonde que nous avons trouvé. Nous atteindre dans le tissu de l'univers à un niveau que nous ne l'avons jamais fait auparavant. Nous avons terminé genre de l'histoire d'une particule [...] Nous sommes maintenant sur ??????la frontière, sur le bord d'une nouvelle exploration. Cela pourrait être la seule partie de l'histoire qui reste, ou nous pourrions ouvrir un tout nouveau domaine de la découverte.
En théorie quantique, qui est la langue des physiciens des particules, particules élémentaires sont divisés en deux catégories générales: les fermions, qui sont des bits de la matière comme des électrons, et bosons, qui sont des bits de l'énergie et peuvent transmettre des forces, comme le photon qui transmet la lumière . Dr. Peter Higgs était l'un des six physiciens, travaillant en trois groupes indépendants, qui en 1964 a inventé la notion de la mélasse cosmiques, ou champ de Higgs. Les autres étaient Tom Kibble de l'Imperial College, Londres; Carl Hagen de l' Université de Rochester, Gerald Guralnik de l'Université Brown, et François Englert et Brout Robert, à la fois de l'Université Libre de Bruxelles. Une des conséquences de leur théorie est que ce champ de Higgs, normalement invisible et, bien sûr, inodore, serait de produire sa propre particule quantique si frappé assez fort, par la bonne quantité d'énergie. La particule serait fragile et tomber en morceaux dans un millionième de seconde dans une douzaine de différentes manières en fonction de sa propre masse. Malheureusement, la théorie n'a pas dit combien cette particule doit peser, qui est ce qui a rendu si difficile à trouver. La particule échappé chercheurs à une succession d'accélérateurs de particules, y compris le Large Electron-Positron Collider au CERN, qui a fermé en 2000, et le Tevatron au Fermi National Accelerator Laboratory ou Fermilab, à Batavia, dans l'Illinois., qui a fermé en 2011.
Bien qu'ils aient jamais vu, champs Higgslike jouent un rôle important dans les théories de l'univers et dans la théorie des cordes. Sous certaines conditions, selon l'étrange de la physique einsteinienne comptable, ils peuvent devenir imprégné d'énergie qui exerce une force antigravitationnel. Ces domaines ont été proposés comme la source d'un énorme éclat de l'expansion, connu comme l'inflation, au début de l'univers et, éventuellement, que le secret de l'énergie sombre qui semble maintenant être accélération de l'expansion de l'univers.
Les sciences physiques
Avec l'augmentation de l'accessibilité et de l'élaboration à des techniques analytiques avancées dans le 19ème siècle, la physique a été défini autant, sinon plus, par ces techniques que par la recherche de principes universels du mouvement et de l'énergie, et de la nature fondamentale de la matière . Des domaines tels que l'acoustique, la géophysique, astrophysique , l'aérodynamique, la physique des plasmas , la physique à basse température, et la physique du solide rejoint l'optique , la dynamique des fluides, l'électromagnétisme , et la mécanique que les domaines de recherche en physique. Au 20e siècle, la physique est également devenu étroitement lié avec des domaines tels que électrique , l'aérospatiale et les matériaux d'ingénierie, et les physiciens ont commencé à travailler dans les laboratoires gouvernementaux et industriels autant que dans les milieux universitaires. Après la Seconde Guerre mondiale, la population de physiciens a augmenté de façon spectaculaire, et vint à être centrée sur les Etats-Unis, tandis que, dans les dernières décennies de plus, la physique est devenue une poursuite plus internationale qu'à aucun autre moment de son histoire précédente.
Chronologie des publications importantes de la physique
| Nom | Vivre le temps | Contribution |
|---|---|---|
| Aristote | 384-322 BCE | Physicae Auscultationes |
| Archimède | 287-212 BCE | Le corps flottants |
| Ptolémée | 90-168 | Almageste,Géographie,Apotelesmatika |
| Alhazen | 965 - 1040 | Livre d'Optique |
| Copernic | 1473 - 1543 | Sur les révolutions des sphères célestes(1543) |
| Galilei | 1564 - 1642 | Dialogue sur les deux grands systèmes du monde(1632) |
| Descartes | 1596 - 1650 | Méditations Métaphysiques(1641) |
| Newton | 1643 - 1727 | Principes mathématiques de philosophie naturelle(1687) |
| Faraday | 1791 - 1867 | Les recherches expérimentales en électricité , vol. i. et ii. (1839, 1844) |
| Maxwell | 1831 - 1879 | Traité sur l'électricité et le magnétisme(1873) |
| Einstein | 1879 - 1955 | Sur l'électrodynamique des corps en mouvement(1905) et "fondements de la théorie de la relativité générale" (1916) |
| Higgs | 1929 - Présent | Quelques problèmes dans la théorie des vibrations moléculaires(1954) |
Physiciens influents
Ce qui suit est une galerie de personnages très influents et les plus importants de l'histoire de la physique. Pour une liste qui comprend encore plus de gens, voir liste des physiciens.
Alhazen (965 - 1040): a apporté des améliorations importantes dans l'optique, la science physique, et la méthode scientifique. Dans son livre, Livre de l'optique, il a montré par l'expérience que la lumière se déplace en ligne droite, et mené diverses expériences avec des lentilles, miroirs, la réfraction et la réflexion, , ce qui lui a valu le titre de «Père de l'optique moderne".
Nicolas Copernic(1473 - 1543): a publié De revolutionibus orbium coelestium(Des révolutions des sphères célestes) en 1543 - souvent considéré comme le point de l'astronomie moderne de départ - dans lequel il affirmait que la Terre et les autres planètes tournaient autour du Soleil (héliocentrisme)
Galileo Galilei (1564 - 1642): découvert le taux d'accélération uniforme de la chute des corps, l'amélioration de la lunette astronomique, a découvert les quatre plus grandes lunes de Jupiter , a décrit le mouvement des projectiles et le concept de poids; connu pour avoir défendu la théorie de l'héliocentrisme copernicien contre Église opposition.
Johannes Kepler(1571-1630): utilisé les observations précises deTycho Brahe à formulertrois lois fondamentales du mouvement des planètes, décrit mouvement elliptique des planètes autour du soleil, développé des premiers télescopes, inventé l'oculaire convexe, a découvert un moyen de déterminer la puissance de grossissement de lentilles.
Evangelista Torricelli (1608 - 1647): inventé lebaromètre (un tube de verre demercureinversé dans un plat), a constaté que le changement de hauteur du mercure chaque jour était dela pression atmosphérique, a travaillé dansla géométrieet développéle calcul intégral, les résultats publiés sur mouvement fluide et le projectile dans son 1644Opera Geometrica(géométrique Travaux)
Blaise Pascal(1623 - 1662): des expériences avecdes fluides, formuléla loi de Pascal dans les années 1650 indiquant que lapression appliquée à un fluide prélevé dans un récipient fermé est transmis avec une force égale à travers le récipient, prouvé que l'air a un poids et que la pression de l'air peut produire unvide, homonyme de l'unité de pression: lepascal (Pa)
Christiaan Huygens (1629 - 1695): a étudié lesanneaux de Saturne et a découvert sa luneTitan, a inventé lependule, a étudiél'optiqueetla force centrifuge, théorisé que la lumière se compose devagues(principe Huygens-Fresnel) qui sont devenus un rôle déterminant dans la compréhension de lavague la dualité -particle.
Robert Hooke (1635 - 1703): a formulé laloi d'élasticité, a inventé le spiral, la roue de ressort en spirale dans les montres, le télescope grégorien, et le premier quadrant vis-divisée, construit la première machine arithmétique, théorie cellulaire améliorée avec le microscope
Sir Isaac Newton(1642 - 1727): créétrois lois du mouvementet d'uneloi de la gravitation universelle dans son Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(1687), les fondations prévues pourla mécanique classique, construit la première pratiquetélescope (letélescope de Newton), ont observé que unprisme sépare la lumière blanche dans les couleurs duspectre visible, formulé uneloi de refroidissement, co-inventéle calcul infinitésimal
Henry Cavendish (1731 - 1810): plus grand chimiste et physicien anglais de son âge, la composition de recherches del'atmosphère, les propriétés des gaz différents, la synthèse de l'eau, la loi d'attraction et de répulsion électrique, une théorie mécanique de la chaleur, a calculé le poids de la Terre dans l'expérience Cavendish, déterminé l'universelconstante gravitationnelle
Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806): a formuléune loien 1785 qui décrit l'interaction électrostatique entre les particules chargées électriquement (d'attraction et de répulsion) et a été essentielle au développement de la théorie del'électromagnétisme, homonyme de l'unité decharge électrique: lecoulomb (C)
Alessandro Volta (1745 - 1827): a construit la premièrepile électrique (lapile voltaïque) au 19ème siècle, a fait un travail considérable avec lescourants électriques, homonyme de l'unité depotentiel électrique: l'volts(V)
Thomas Young (1773 - 1829): a établi le principe de l'interférence de la lumière, ressuscité la théorie centenaire que la lumière est une onde, a aidé à déchiffrer lapierre de Rosette
Hans Christian Ørsted (1777 - 1851): a découvert que les courants électriques créentdes champs magnétiques (un aspect important de l'électromagnétisme), les progrès de la science en forme à la fin du 19ème siècle, homonyme de l'oersted (Oe) (la unit?? CGS de force magnétique de champ H)
André-Marie Ampère (1777 - 1836): principal fondateur del'électrodynamique, a montré comment un courant électrique produit un champ magnétique, a déclaré que l'action mutuelle de deux longueurs de fil transportant le courant est proportionnelle à leur longueur et de l'intensité de leurs courants (loi de Ampère), homonyme de l'unité de courant électrique (l'ampère)
Joseph von Fraunhofer, (1787 - 1826): premier à étudié les lignes sombres de laSunspectre de l ', maintenant connu commelignes de Fraunhofer, les premiers à utiliser abondamment leréseau de diffraction (un dispositif qui dispersela lumièreplus efficacement que d'un prisme fait), préparer le terrain pour le développement dela spectroscopie, la fabrication du verre optique etles objectifs de télescope achromatiques.
Georg Ohm (1789 - 1854): a trouvé qu'il existe une proportionnalité directe entre lecourant I électrique et la différence de potentiel (tension) V appliquée aux bornes d'un conducteur, et en ce que ce courant est inversement proportionnelle à larésistanceR dans le circuit, ou I = V / R, connu commela loi d'Ohm, homonyme de l'unité de résistance électrique (l'ohm)
Michael Faraday(1791 - 1867): a montré comment un champ magnétique changeant peut être utilisé pour générer un courant électrique (la loi de Faraday de l'induction), appliqué cette connaissance pour le développement de plusieurs machines électriques, les principes de décriteélectrolyse, pionnier dans le domaine faible étude de la température
Christian Doppler (1803 - 1853): a décrit comment la première fréquence observée des ondes lumineuses et sonores est affectée par le mouvement relatif de la source et le détecteur, un phénomène qui est devenu connu sous le nom effet Doppler.
James Prescott Joule (1818 - 1889): a découvert quela chaleurest une forme d'énergie, les idées ont conduit à la théorie de laconservation de l'énergie, a travaillé avecLord Kelvinpour développer l'échelle absolue detempérature, fait des observations surla magnétostriction, ont trouvé la relation entre le courant parla résistance et la chaleur dissipée, maintenant appeléla loi de Joule.
William Thomson, 1er Baron Kelvin(1824-1907): figure majeure de l'histoire dela thermodynamique, a aidé à développer loi de conservation de l'énergie, le mouvement des vagues étudié et mouvement tourbillonnaire dansl'hydrodynamique et a produit une théorie dynamique de la chaleur, formulé de lapremièreetdeuxième lois de la thermodynamique
James Clerk Maxwell(1831-1879): unis électricité, le magnétisme et l'optique dans une théorie électromagnétique cohérente, formuléles équations de Maxwellpour montrer que l'électricité, le magnétisme et la lumière sont des manifestations duchamp électromagnétique, développé ladistribution de Maxwell-Boltzmann (moyens statistiques de aspects décrivant de lathéorie cinétique des gaz)
Ernst Mach (1838 - 1916): a contribué lenombre de Mach, a étudiéles ondes de choc et comment le flux d'air est perturbé à lavitesse du son, influencépositivisme logique, précurseur de la relativité d'Einstein à travers sa critique de Newton
Ludwig Boltzmann (1844 - 1906): développéla mécanique statistique(comment les propriétés des atomes - masse, la charge et la structure - déterminent les propriétés visibles de la matière, telles que la viscosité,conductivité thermique, et la diffusion), a développé la théorie cinétique des gaz.
Wilhelm Röntgen (1845 - 1923): produit et détectéun rayonnement électromagnétiquedans unegamme de longueur d'onde derayons X ou les rayons Röntgen en 1895, pour lequel il a obtenu le premierprix Nobel de physiqueen 1901, homonyme de l'élément 111,Roentgenium
Henri Becquerel (1852 - 1908): découvertede la radioactivité avecMarie Sklodowska-CurieetPierre Curie, pour lequel tous les trois remporté le 1903 Prix Nobel de Physique.
Hendrik Lorentz (1853 - 1928): la théorie électromagnétique clarifié de la lumière, a partagé le 1902 Prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman pour la découverte et l'explication théorique de l'effet Zeeman, concept développé de l'heure locale, dérivé leséquations de transformation utilisées par la suite par Albert Einstein pour décrire l'espace et le temps.
JJ Thomson(1856 - 1940): a montré en 1897 que lesrayons cathodiques étaient composées d'une particule chargée négativement jusqu'alors inconnu (plus tard appelé l'électron), découvertisotopes, inventé lespectromètre de masse, a décerné le 1906 Prix Nobel de physique pour la découverte de la électrons et pour son travail sur la conduction del'électricitéengaz.
Nikola Tesla (1856 - 1943): développeur de modernecourant alternatifflux (AC), a amélioré la dynamo, brevets et travail théorique a formé la base de la communication sans fil et laradio en, transformateur et ampoule électrique et inventé le Bobine de Tesla.
Heinrich Hertz (1857 - 1894): clarifiée et élargie de Maxwellthéorie électromagnétique de la lumière, d'abord à prouver l'existence d'ondes électromagnétiquespar des instruments d'ingénierie pour transmettre et recevoirla radioimpulsions
Max Planck (1858 - 1947): fondée la mécanique quantique en 1900, a montré comment l'énergie d'un photon est directement proportionnelle à sa fréquence, lui a valu le prix Nobel 1918 de physique. Il a ensuite utilisé son hypothèse quantique de formuler la loi de Planck, résolvant ainsi la catastrophe ultraviolette.
Pieter Zeeman (1865 - 1943): a partagé le prix Nobel 1902 de physique avecHendrik Lorentz pour découvrir l'effet Zeeman (diviser unraie spectrale en plusieurs composantes en présence d'un statiquechamp magnétique)
Marie Curie(1867 - 1934): a découvert la radioactivité avecHenri Becquerel et son mariPierre Curie, lauréat du Prix Nobel de physique (1903) et le Prix Nobel de chimie (1911), ont trouvé des techniques pour isoler des isotopes radioactifs, isolédu plutoniumetdu radium
Robert Andrews Millikan (1868 - 1953): mesuré la charge de l'électron, a travaillé sur l'effet photoélectrique, effectué des recherches essentielles se rapportant à les rayons cosmiques.
Ernest Rutherford(1871 - 1937): considéré comme «le père de laphysique nucléaire", a montré comment lenoyau atomiquea une charge positive, d'abord à changer un élément en un autre par une réaction nucléaire artificielle, alpha et bêta rayonnement différencié et nommé, reçu le Prix Nobel de chimie en 1908
Lise Meitner (1878 - 1968): a travaillé sur la radioactivité et la physique nucléaire , a donné la première explication théorique de la fission nucléaire , pour laquelle son collègue, le chimiste Otto Hahn, a reçu le prix Nobel. Elle est souvent mentionné, avec Ida Noddack, comme l'un des exemples les plus flagrants de réalisations scientifiques des femmes vis à vis par le comité Nobel.
Albert Einstein(1879 - 1955): révolutionné la physique en raison de ses théories de laspécialeetla relativité générale, décritle mouvement brownien, a décerné le prix Nobel de physique en 1921 pour ses travaux sur l'effet photoélectrique, formuléformule d'équivalence masse-énergieE=mc2, publié plus de 300 articles scientifiques et plus de 150 ??uvres non-scientifiques, considéré comme le «père de la physique moderne"
Niels Bohr(1885 - 1962): utilisé modèle mécanique quantique (connu comme lemodèle de Bohr) de l'atome qui ont théorisé que les électrons se déplacent sur ??????des orbites distinctes autour du noyau, a montré comment les niveaux d'énergie électronique sont liés à des lignes spectrales, a reçu le prix Nobel de Physique en 1922.
Erwin Schrödinger (1887-1961): a formulé laéquation de Schrödinger en 1926 décrivant l'état ??????quantique d'unsystème physique change avecle temps, a décerné le prix Nobel de physique en 1933, deux ans plus tard proposé l'expérience de pensée connu comme Le chat de Schr??dinger
Edwin Hubble (1889 - 1953): découverte de l'existence degalaxiesautres que laVoie Lactéeet la galaxiedécalage vers le rouge, a constaté que la perte de fréquence duredshift-observed dans lespectre de la lumière à partir d'autres galaxies a augmenté proportionnellement à une galaxie particulière de distance de la Terre:la loi de Hubble
James Chadwick (1891 - 1974): l'??uvre majeure de James Chadwick est la découverte duneutronpour qui a reçu leprix Nobel de physiqueen 1935. Il était l'un des principaux scientifiques britanniques qui ont travaillé dans leProjet Manhattan dans leÉtats-Unisau cours dela Première Guerre mondiale II. Il ??tait anobli en 1945 pour ses réalisations dans la physique.
Louis de Broglie (1892 - 1987): la théorie quantique des recherches, a découvert la nature ondulatoire des électrons, a décerné le 1929 Prix Nobel de Physique, idées sur le comportement ondulatoire des particules utilisées par Erwin Schrödinger dans sa formulation de la mécanique ondulatoire.
Georges Lemaître (1894 - 1966): première personne à proposer la théorie de l'expansion de l'Univers, premier à tirer ce qui est maintenant connu comme la loi de Hubble, a fait la première estimation de ce qui est maintenant appelé laconstante de Hubble, qui a publié en 1927 ( deux ans avant l'article de Hubble), a proposé laBig Bangthéorie de l'origine de l'Univers
Wolfgang Pauli (1900 - 1958): pionniers de la physique quantique, a reçu le prix Nobel de physique en 1945 (nommé par Albert Einstein), a formulé leprincipe d'exclusion de Pauli impliquantla théorie de spin (qui sous-tend la structure de la matière et l'ensemble dela chimie), publié larégularisation de Pauli-Villars, formulé l'équation Pauli, a inventé l'expression «même pas mal »
Werner Heisenberg (1901 - 1976): méthode développée pour exprimer des idées de la mécanique quantique en termes de matrices en 1925, a publié son fameuxprincipe d'incertitude en 1927, reçu le prix Nobel de physique en 1932
Enrico Fermi (1901 - 1954): premier réacteur nucléaire développé (Chicago Pile-1), a contribué à la théorie quantique,nucléaireetla physique des particules, etla mécanique statistique, a décerné le prix Nobel 1938 de physique pour ses travaux sur laradioactivité induite.
Paul Dirac(1902 - 1984): a fait des contributions fondamentales à la mise au point au début de la mécanique quantique et de l'électrodynamique quantique, a formulé l'équation de Dirac décrivant le comportement defermions, prédit l'existence del'antimatière, partagé the1933 prix Nobel de physique avec Erwin Schrödinger,
John Bardeen (1908 - 1991): reçoit le prix Nobel de physique en 1956 avecWilliam Shockley etWalter Brattain pour l'invention dutransistor et à nouveau en 1972 avecLeon Cooper etJohn Robert Schrieffer pour une théorie fondamentale de la classiquesupraconductivitéconnu sous le nomthéorie BCS .
John Wheeler (1911 - 2008): regain d'intérêt pour la relativité générale aux États-Unis après la Seconde Guerre mondiale, a travaillé avec Niels Bohr pour expliquer les principes de la fission nucléaire, a essayé de réaliser la vision d'Einstein d'unethéorie du champ unifié, a inventé les termestrou noir,mousse quantique,trou de ver, et l'expression «à partir de peu ".
Richard Feynman(1918 - 1988): a développé lechemin formulation intégrale de la mécanique quantique, la théorie del'électrodynamique quantique et la physique de lasuperfluidité de surfusionde l'hélium liquide, a décerné le prix Nobel de physique en 1965 avecJulian Schwinger etSin-Itiro Tomonaga , a développé lediagramme de Feynman représentant le comportement des particules subatomiques.
Abdus Salam (1926 - 1996): grands et remarquables réalisations de Salam inclure lemodèle Pati-Salam, photons magnétique,méson vecteur,Grande Théorie Unifiée, les travaux surla supersymétrie et, surtout,la théorie électrofaible, pour laquelle lui etSteven Weinberg ont reçu lePrix ??????Nobel de Physique.
Gerardus 't Hooft (1946-présent): est un Néerlandais physicien théoricien et professeur à l' Université d'Utrecht, Pays-Bas . Il a partagé le 1999 Prix Nobel de physique avec son directeur de thèse Martinus JG Veltman "pour élucider la structure quantique de l'interaction électrofaible ".HIS travaux sur la théorie électrofaible était cruciale pour Peter Higgs dans le développement de la théorie du boson de Higgs.
Peter Higgs (1929 - présent): Avec François Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, CR Hagen et Tom Kibble, il a développé la théorie de champ de Higgs et le boson de Higgs, qui forment ensemble le mécanisme de Higgs qui explique comment les particules subatomiques gagnent leur de masse. Cependant CERN ont fait preuve de prudence avec les résultats, indiquant que de nouveaux tests sont nécessaires pour confirmer la découverte.
Stephen Hawking(1942 - présent): fourni avecRoger Penrose,théorèmesde la relativité générale en ce qui concerne l'apparition desingularités gravitationnelles (trous noirs) et théoriquement prédit queles trous noirsdevraient émettre un rayonnement (rayonnement de Hawking)
