Academic literature on the topic 'Історія фізики'

Мета роботи. Висвітлити історичні шляхи розвитку квантово-механічних методів дослідження, показати їх значущість для минувшини і сьогодення. Матеріали і методи. Результати й обговорення. Історичні шляхи розвитку науки, розкриття закономірностей мають особливе значення для сьогодення. Процес історії становлення та розвитку фізико-медичних і біологічних знань нерозривно пов’язаний із загальною історією людства, науки і змінював наукову картину світу упродовж тисячоліть. Луї де Бройль, Нобелівський лауреат з фізики, писав: «…історія науки не може не цікавити вчених природознавців: учений знаходить у ній… багаточисельні уроки і, навчений власним досвідом, він може краще, ніж будь-хто інший, тлумачити із знанням справи ці уроки». Фізика і медицина – могутні гілки дерева філософії, коріння якого сягає правікових часів. В історії науки шляхи розвитку медицини і фізики і збігалися й перетиналися. Відкриття у медицині та біології породжували нові фізичні ідеї, а досягнення у фізиці сприяли новітнім медико-біологічним дослідженням. У роботі висвітлено роль квантово-механічних методів дослідження медико-біологічних та хімічних систем. Висновки. У статті віддзеркалено історію розвитку квантово-механічних знань, показано як змінювалась наукова картина світу впродовж тисячоліть, розглянуто взаємодоповнюваність і спадкоємність наукових знань, що визначали напрямок розвитку науки та показано ефективність резонансних методів у медико-біологічних дослідженнях.

У статті висвітлено історичні етапи розвитку оптики – розділу медичної фізики, в межах якої вивчається природа оптичного випромінювання (світла), досліджуються процеси випромінювання світла, його поширення в середовищі і взаємодія з речовиною, інтерференційні, дифракційні і поляриметричні явища. Розглянуто еволюцію знань людства про природу світла, фізичні основи дифракційних, інтерференційних, поляриметричних явищ, голографії, оптичні методи дослідження, а також світового значення відкриття, яке отримало назву «просвітлення оптики» українського фізика Олександра Смакули (1900–1983), уродженця с. Добриводи Збаразького району, що на Тернопільщині. Він винайшов спосіб покриття поверхні лінз оптичних пристроїв спеціальним тонким шаром певного матеріалу, що значно зменшував коефіцієнт відбитого світла від поверхні лінзи і набагато збільшував контрастність зображення. Середньовічний філософ Роджер Бекон стверджував: «Оптика – прикраса всієї філософії, через яку, а не без неї, можуть бути показані всі інші науки». Особливе місце в історії оптики займає вчення про зір. Давньоримський філософ Сенека писав: «Не все, однак, сягаємо оком, не все бачимо таким величним, яким воно є, але наш зір прокладає собі стежку для дослідження, закладає для нас підвалини пізнання правди, щоб від явного ми могли у своїх пошуках переходити до прихованого; віднаходити й те, що є давнішим від усього видимого світу». У даній праці розглянуто історичні шляхи вчення про зір, етапи розвитку геометричної і хвильової оптики, фізичну природу оптичних явищ, оптичні методи дослідження медико-біологічних систем. Відзначимо, що випромінювання і поглинання світла розглядалися як неперервні процеси, проте в області коротких довжин хвиль спостерігалася невідповідність між існуючими теоріями і фізики заговорили про так звану «ультрафіолетову катастрофу». Тому-то необхідна була теорія, яка усувала б відповідні суперечності. Але про це вже буде сказано у наступній публікації.

Мета роботи – висвітлити історичні шляхи розвитку медичної фізики, розкрити закономірності становлення і розвитку фундаментальних фізичних та медичних знань, їхній взаємозв’язок, показати їх еволюцію й значущість для минувшини та сьогодення. Основна частина. У статті розглянуто деякі з етапів історії становлення та розвитку медичної фізики. Показано, як змінювалися наукові знання про теплові й електромагнітні явища упродовж сотень літ. Стаття знайомить із деякими з тих, хто розширював межі людського знання про оточуючий світ, розкриваючи нові таємниці природи і її закони. Дослідження теплових явищ привело до відкриття другого начала термодинаміки, яка займає особливе місце серед законів природи, а електромагнітних – до магнітних винаходів і впроваджень у медицині. Саме знання історії розвитку науки не лише освітлює шляхи її розвитку, а й сприяє її прогресу. Висновок. У статті розглянуто етапи розвитку вчення про теплові та електромагнітні явища, становлення електрофізіології (електробіології) як науки.

Однією з тем, що вивчається в шкільному курсі математики є теорія границь. В даній статті робиться загальний огляд історії виникнення питань, пов’язаних з теорією границь, та висвітлення цього питання в шкільному курсі математики. Знання історичних відомостей, як відомо, піднімає пізнавальний інтерес учнів в процесі вивчення теми, активізує учнів і, врешті, сприяє покращенню результатів навчання.Історія цього питання поринає корінням в далеке минуле. Ще грецькі натурфілософи і математики починаючи з 7 ст. і аж до 3 ст. до н.е. підходять до ідеї нескінченності і потім до прийомів аналізу нескінченно малих, але це не одержує розвитку і інтерес до цих питань після спроб цілого ряду середньовічних учених відновляється лише в епоху Відродження в кінці 16 ст.Принципово новим кроком уперед з’явилося виникнення в натурфілософських школах 5ст. до н.е. ідеї нескінченності, яка у різних формах застосовується у математиці. На межі 5 і 4 ст. до н.е. Демокріт, виходячи з атомістичних уявлень, створює спосіб визначення об’ємів, що послужило першим варіантом методу неподільних, одного з вихідних пунктів числення нескінченно малих. Однак логічні труднощі, властиві поняттю нескінченності, що знайшли вираження в апоріях Зенона Елейского (5 ст. до н.е.), привели до висновку, що результати, отримані за допомогою методу неподільних, не можна вважати строго доведеними. Стандартним прийомом вимірювання різних площ, об’ємів, що не піддаються визначенню елементарними засобами, став метод вичерпування, що полягає в наближенні шуканої величини, знизу і зверху послідовностями відомих величин. Так, площа круга апроксимувалася послідовностями вписаних і описаних правильних многокутників з необмежено зростаючим числом необмежено зменшуваних сторін. Це дало поштовх у напрямку спроби розв’язувати задачу квадратури круга.З винаходом друкарства, підручники одержують більш широке поширення. Основними центрами теоретичної наукової думки стають університети. Прогрес алгебри як теоретичної дисципліни, а не тільки набору практичних правил для розв’язування задач, позначається в розумінні природи ірраціональних чисел, як відносин несумірних величин (Хома Брадвардін, 14 ст. і Н. Орем, 14 ст.) і особливо у введення дробових (Н. Орем), від’ємних і нульових (Н. Шюке, кін. 15 ст.) показників степенів. Тут же виникають перші, що випереджають наступну епоху ідеї про нескінченно великі і нескінченно малі величини. В Оксфордському і Паризькому університетах (Р. Суайнсхед, сер. 14 ст., Н. Орем і ін.) розвиваються перші елементи теорії зміни величин, як функцій часу і їх графічне уявлення, вперше об’єктом вивчення стає нерівномірний рух і вводяться поняття миттєвої швидкості і прискорення.Однак, щоб охопити кількісні відносини в процесі їхньої зміни, потрібно було самі залежності між величинами зробити самостійним предметом вивчення. Тому на перший план висувається поняття функції, що грає надалі таку ж роль основного і самостійного предмета вивчення, як раніше поняття чи величини числа. Вивчення змінних величин і функціональних залежностей приводить до основних понять математичного аналізу: ідею нескінченного у явному вигляді, до понять границі, похідної, диференціала й інтеграла. Створюється аналіз нескінченно малих, у першу чергу у виді диференціального числення й інтегрального числення. Основні закони механіки і фізики записуються у формі диференціальних рівнянь, і задача інтегрування цих рівнянь висувається, як одна з актуальних задач математики.Створення нової математики змінних величин у 17 ст. було справою учених передових країн Західної Європи, причому найбільше І. Ньютона і Г. Лейбніца. У 18 ст. одним з основних центрів наукових математичних досліджень стає також Петербурзька академія наук, де працює ряд найбільших математиків того часу іноземного походження (Л. Ейлер, Д. Бернуллі) і поступово складається російська математична школа, що блискуче розгорнула свої дослідження в 19 ст.Іншим джерелом аналізу нескінченно малих є розвинутий І. Кеплером (1615) і Б. Кавальєрі (1635) метод неподільних, застосований ними до визначення об’ємів тіл обертання і ряду інших задач. У цьому методі принципова новизна основних понять аналізу нескінченно малих подається у містичній формі протиріччя (між об’ємом тіла і сукупністю, що не мають об’єму плоских перерізів, за допомогою яких цей об’єм повинен бути визначений). В зв’язку з цим протиріччям прийоми І. Кеплера і Б. Кавальєрі зазнавали критики з боку П. Гульдена (1635–41). Однак вільне вживання нескінченне малих здобуває остаточну перемогу в роботах по визначенню площ (“квадратур”) П. Ферма, Б. Паскаля і Дж. Валліса. Так, у геометричній формі були створені початки диференціального і інтегрального числення.Слід зазначити, що автори 17 ст. мали досить ясні уявлення про поняття границі послідовності і збіжності ряду, вважали потрібним доводити збіжність уживаних ними рядів.До останньої третини 17 ст. відноситься відкриття диференціального і інтегрального числення у повному змісті слова. У відношенні публікації пріоритет цього відкриття належить Г. Лейбніцу, що дав розгорнутий виклад основних ідей нового числення в статтях, опублікованих у 1682–86 рр. У відношенні ж часу фактичного одержання основних результатів маються всі підстави вважати пріоритет належить І. Ньютонові, який до основних ідей диференціального та інтегрального числення прийшов протягом 1665–66 рр. “Аналіз за допомогою рівнянь з нескінченним числом членів” І. Ньютона в 1669 був переданий ним у рукописі І. Барроу і Дж. Кололінзу й одержав широку популярність серед англійських математиків. “Метод флюксій” – твір, у якому І. Ньютон дав систематичний виклад своєї теорії, – був написаний у 1670–71 рр. (виданий у 1736 р.). Г. Лейбніц ж почав свої дослідження з аналізу нескінченно малих лише в 1673 р. І. Ньютон і Г. Лейбніц вперше в загальному вигляді розглянули основні для нового числення операції диференціювання та інтегрування функцій, встановили зв’язок між цими операціями (формула Ньютона–Лейбніца) і розробили для них загальний однаковий алгоритм. Наукові підходи в І. Ньютона і Г. Лейбніца різні. Для І. Ньютона вихідними поняттями є поняття “флюєнти” (змінної величини) і “флюксій” (швидкості її зміни). Прямій задачі перебування флюксій і співвідношень між флюксіями по заданим флюєнтам (диференціювання і складання диференціальних рівнянь) І. Ньютон протиставляв обернену задачу перебування флюєнт по заданих співвідношеннях між флюксіями, тобто відразу загальну задачу інтегрування диференціальних рівнянь; задача відшукання первісної з’являється тут як окремий випадок інтегрування звичайного диференціального рівняння. Разом з тим ні метод границь і флюксій Ньютона, ні диференціальне числення Лейбніца не знаходили одностайного визнання. Тому математики знову звернулися до дослідження фундаментальних понять і принципів аналізу.У відповідності зі своїм трактуванням процесу прямування до границі, Ейлер вважає нескінченно малу величину рівною нулю. Він відкидає «особливу категорію нескінченно малих величин, що нібито не повністю зникають, але зберігають деяку кількість, що, однак, менше, ніж усяке що може бути заданим» [1], тому що відкидання доданків такого роду порушувало зроблену точність аналізу. Незабаром після виходу «Диференціального числення» Ейлера, Даламбер виступив із пропозицією заснувати аналіз на поняттях границі і похідної, не вживаючи цього останнього терміна. Свої погляди Даламбер розглядав як розвиток ідей числення флюксій Ньютона, але він вніс нове, звільнивши їх від механічних чи квазімеханічних уявлень. Це було пов’язано, як із загальними тенденціями розвитку аналізу на материку Європи, так і з класифікацією наук, прийнятої Даламбером: він виходив з того положення, що достовірним пізнанням ми володіємо лише в області абстрактних понять і чим більше дослідних елементів входить у яку-небудь науку, тим більш складні її поняття.В першому розділі книги «Елементарного викладу початків вищих числень» Сімон Люільє розвиває метод границь. До двох теорем про границі, наведених Даламбером, Люільє додає теорему про границю відношення двох змінних величин і уперше вводить знак границі у вигляді lim; уперше ж похідна якої-небудь функції у Люільє «диференціальне відношення» (rapport differentiel) – позначається lim і символ розглядається як єдине ціле, а не дріб. Терміном «нескінченно мала величина» Люільє не користується, зберігаючи його для позначення актуально нескінченно малих; немає в нього і поняття про диференціал.У Росії пропагандистом методу границь виступив С.Е. Гур’єв. Головна праця Гур’єва «Досвід про удосконалення елементів геометрії» (1798 р.) була присвячена питанням обґрунтування і викладання математики. Центральне місце в «Досвіді» займає систематичний додаток методу границь у шкільному курсі геометрії.Даламберу і його послідовникам належить заслуга подальшої розробки теорії про граничні переходи в рамках чистого аналізу. Але в тій конкретній формі, що метод границь набув у теперішній час, він ще не мав строгості так, як числення нескінченно малих. Визначення границі монотонних змінних, було недостатньо. Арсенал понять і загальних теорем методу границь залишався дуже невеликий, і його ледь вистачало тільки для пере доведення уже відомих тверджень. Нові широкі перспективи відкрилися, коли Больцано і Коші установили основний критерій збіжності послідовності і застосували його: перший – при дослідженні властивостей неперервних функцій, а другий – при побудові теорії рядів, що збігаються, і в доведенні теореми про існування інтеграла.Але самим уразливим пунктом теорії границь другої половини XVIII в. було відмовлення від вживання алгоритму нескінченно малих Лейбніца. Це відзначив ще Карно у творі, представленому на конкурс Берлінської академії 1786 р., і ту ж думку він підкреслював у своїх «Міркуваннях».З початку 60-х років реформа шкільної програми з математики стає предметом постійної уваги і обговорення.У теперішній час початки математичного аналізу є невід’ємним складовим курсу алгебри старшої школи. В умовах диференційного навчання виділені загальноосвітні та спеціальні обсяги елементів математичного аналізу, що вивчаються в загальноосвітніх та вищих школах і класах з поглибленим вивченням математики. Елементи теорії границь, вивчаються у спеціалізованих математичних школах, ліцеях і гімназіях.У загальноосвітній школі цей матеріал не передбачений для вивчення всіма учнями. У сучасних підручниках для старшої школи питання історії теорії границь висвітлено дуже стисло. На нашу думку, більш детальне ознайомлення учнів з цим питанням розкриє перед учнями складний, непрямий шлях розвитку наукової думки, ознайомлення учнів з історією наукових питань потрібно робити більш детально, ніж запропоновано у підручнику. Розкриття протиріч між різними науковими школами, вченими пожвавить навчальний процес, розкриє перед учнями непрямий і суперечливий шлях становлення сучасних наукових знань.

У навчальному посібнику висвітлено основні події життя, наукові відкриття та винаходи видатних учених-фізиків. Посібник містить бібліографічні дані відомих діячів науки, які були опубліковані останнім часом. Достатню увагу звернено на життєдіяльність російських та українських вчених, роль яких у розвитку світової науки ігнорувалася або принижувалася. Посібник може бути корисним студентам фізико-математичних та технічних спеціальностей вищих навчальних закладів, вчителям, викладачам фізики, учням профільних класів та спеціалізованих шкіл, а також всім, хто цікавиться фізичної наукою та історією її розвитку.

Том 1: Економічна теорія, макро- та регіональна економіка; Підприємництво, торгівля та сфера обслуговування; Фінанси та банківська справа; оподаткування, облік і аудит; Маркетингова та логістична діяльність; Менеджмент, публічне управління та адміністрування; Cоціальна робота та соціальне забезпечення; Міжнародні відносини; Право та міжнародне право; Воєнні науки, національна безпека та безпека державного кордону; Пожежна та цивільна безпека; Біологія та біотехнології. Том 2: Аграрні науки та продовольство; Ветеринарні науки; Хімія, хімічна та біоінженерія; Харчове виробництво та технології; Технологій легкої та деревообробної промисловості; Загальна механіка та механічна інженерія; Енергетика та енергетичне машинобудування; Екологія та технології захисту навколишнього середовища; Комп'ютерна та програмна інженерія; Системний аналіз, моделювання та оптимізація; Електроніка та телекомунікації; Транспорт та транспортні технології; Фізико-математичні науки; Соціологія та статистика; Філологія та журналістика. Том 3: Філософія та політологія; Релігієзнавство та богослов’я; Педагогіка та освіта; Психологія та психіатрія; Медичні науки та громадське здоров’я. Том 4: Медичні науки та громадське здоров’я; Фармація та фармакотерапія; Історія, археологія та культурологія; Архітектура та будівництво; Культура та мистецтво; Географія та геологія.

Пропоноване видання є третьою частиною навчального посібника «Педагогічна геоінформатика», присвяченого питанням запровадження геоінформаційної освіти в педагогічних ВНЗ України. Ця частина розкриває освітній потенціал ГІС-технологій у курсах шкільної географії різного рівня підготовки. У теоретичній частині викладено історію розвитку ГІС-технологій, основні функціональні компоненти, структуру, організацію даних й аналітичні можливості ГІС, а також подано приклади їх практичного застосування. У практичній частині посібника детально, на конкретних прикладах, проаналізовано педагогічні технології запровадження ГІС-технологій у практику сучасної школи в різних формах організації навчання. У додатку до посібника подано методичні розробки для проведення практичних і лабораторних робіт різного тематичного змісту. Посібник розрахований на студентів-географів педагогічних ВНЗ, а також вчителів географії загальноосвітніх шкіл, коледжів та ліцеїв. Представляє інтерес і для вчителів інформатики, біології, математики та фізики.

Пропоноване видання є третьою частиною навчального посібника «Педагогічна геоінформатика», присвяченого питанням запровадження геоінформаційної освіти в педагогічних ВНЗ України. Ця частина розкриває освітній потенціал ГІС-технологій у курсах шкільної географії різного рівня підготовки. У теоретичній частині викладено історію розвитку ГІС-технологій, основні функціональні компоненти, структуру, організацію даних й аналітичні можливості ГІС, а також подано приклади їх практичного застосування. У практичній частині посібника детально, на конкретних прикладах, проаналізовано педагогічні технології запровадження ГІС-технологій у практику сучасної школи в різних формах організації навчання. У додатку до посібника подано методичні розробки для проведення практичних і лабораторних робіт різного тематичного змісту. Посібник розрахований на студентів-географів педагогічних ВНЗ, а також вчителів географії загальноосвітніх шкіл, коледжів та ліцеїв. Представляє інтерес і для вчителів інформатики, біології, математики та фізики.