Istorija fizike

Istorija fizike započinje još u praistorijska vremena, kada je pračovek sticao prva iskustvena fizička znanja. On je naučio da upotrebljava na primer polugu, iako nije znao zakon na kojem se zasniva njezina upotreba. Od davnina su ljudi pokušavali da proniknu u ponašanje i osobine materije, da nađu odgovore na pitanje zašto objekti padaju na zemlju kada izgube oslonac, zašto različiti materijali imaju različite osobine, i slično. Fizička znanja iskustveno su se sticala i u prvim civilizacijama: Kini, Mesopotamiji, Egiptu i Indiji. Iako se tih iskustvenih znanja dosta nakupilo, ipak su se ona tek počela objašnjavati tek u staroj Grčkoj. Tajnovita je bila i priroda svemira, kao na primer oblik Zemlje, ponašanje i kretanje Sunca i Meseca. Mnoštvo teorija je pokušavalo da objasni te pojave, ali većina od njih na pogrešan način, jer nikada nisu bile potvrđene eksperimentima.

Tales iz Mileta (640. ili 624. p. n. e. – oko 547. p. n. e.), grčki filozof predsokratovac, tradicionalno se smatra prvim zapadnjačkim filozofom i ocem nauke. Bez obzira što je raspolagao malom količinom znanja, pokušao je da nađe međusobnu povezanost pojava, a tvrdio je da je sve proizašlo iz jednog praelementa – vode.

Praelemente su tražili i drugi stari Grci, pa se tako kao praelement isticao vazduh ili vatra. Empedoklo (oko 490. p. n. e. - 430. p. n. e.) smatrao je da postoje četiri praelementa: zemlja, voda, vazduh i vatra, od kojih svaki može imati i četiri kakvoće: toplo, vlažno, hladno i suvo.

Pitagorejska škola (ili Pitagorejci - naziv je kojim se označuju sledbenici učenja grčkog filozofa Pitagore) su napravili razliku između nebeskog područja, koje je savršeno i nepromenjivo, i zemaljskog, koje je promenjivo i nesavršeno.

Demokrit Demokrit (460. p. n. e. - 370. p. n. e.) je naprotiv smatrao da se celi svet sastoji od dva dela: punog i praznog. Puni se sastoji od malih čestica koje su nedeljive i nazivaju se atomi. Svi fizički procesi po njemu, nastaju zbog neprekidnog skupljanja i razdvajanja atoma.

Platon Prema Empedoklu tela se razdvajaju ili spajaju mržnjom ili ljubavlju. To su u biti sile, ali su shvaćene u psihološkom smislu. Silu je i Platon (428. p. n. e. ili 427. p. n. e. - 347. p. n. e. ili 348. p. n. e.) shvatao u psihološkom smislu. Po Platonu postoji težnja da se slično spoji sa sličnim. Zbog toga i elementi, zemlja, voda, vazduh i vatra, zauzimaju svoja mesta.

Aristotel Aristotel (384. p. n. e. - 322. p. n. e.), slično Platonu, je tvrdio da elementi teže svom prirodnom mestu i takvo kretanje nazivao prirodnim kretanjem. Sva druga kretanja su nasilna i potiču uvek od sile kojoj je uzrok u prvom pokretaču. Tako je za nasilna kretanja uvek potrebna sila, bez obzira kakvo je kretanje. Prostor je za Aristotela ograničen i pun. Aristotel prihvata razliku zemaljskog i nebeskog područja za koja vrede različite fizike. Aristotelova fizika je imala veliki uticaj na razvoj nauka.

Arhimed Arhimed (oko 287. p. n. e. - 212. p. n. e.), za razliku od Aristotela, uveo je u fiziku proračune, pa je tako prvi dao matematički zakon za polugu, a kasnije je utvrdio i Arhimedov zakon: Telo uronjeno u tečnost lakše je za težinu istisnute tečnosti. Arhimedov vijak je naprava koja se često tokom istorije upotrebljavala za premeštanje vode u kanale za natapanje. Arhimedova ili obična koturača se sastoji od nekoliko pomičnih i nekoliko nepomičnih točkova koji su smešteni u dva kućišta. Arhimed je možda koristio ogledala koja deluju zajedno kao parabolični reflektor da bi spalio brodove koji su napadali Sirakuzu."Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.

Srednjevekovna fizika мини|175px|desno|Rodžer Bejkon (oko 1214—1294)

Aristotelova prirodna filozofija, koja je uključivala i fiziku, bila je generalno prihvaćena u srednjem veku. Čak i Rodžer Bejkon (oko 1214—1294), koji je smatrao da je eksperiment merodavan za stvaranje mišljenja o nekom naučnom problemu i koji je tražio da se u nauci vrše eksperimenti, bio je pobornik Aristotelove prirodne filozofije i svoje zaključke je donosio unutar nje.

Ipak je u srednjem veku došlo do izvjesnog napretka i do novih naučnih rezultata, posebno u optici, magnetizmu i u meteorologiji. Optika je doživela izvanredan napredak tokom srednjeg veka, posebno u razdoblju od oko 1250. do 1350. Zanimanje za optičke probleme začeo je arapski naučnik Ibn Hejsam (965. – 1040), koji je izvršio izvanredan uticaj na muslimanski Istok i na latinski Zapad. Od optičkih problema opet se najviše istraživao problem duge. Ditrih iz Frajberga (1250. – 1310), poznat i kao Teodorik iz Frajberga, dao je rešenje postanka dve duge, koje je gotovo u potpunosti kasnije preuzeo Rene Dekart (1596—1650).

Problem plime i oseke (morske mene) uspešno je rešavan u srednjem veku, pa su Đjakomo Dondi (1290. –1359) i zadranin Federik Grisogono Bartolačić (1472. – 1538) dali tačan opis plime i oseke, i njihove međusobne odnose. U srednjem veku su rešavani i mnogi drugi fizički problemi, ali su gotovo svi bili rešavani u okviru Aristotelove, takozvane peripatetičke prirodne filozofije.

Klasična fizika

Novi vek je obeležen pojavom novih pogleda na materijalnu stvarnost. Već je Nikola Kuzanski (1401—1464) tvrdio da je prostor beskonačan, a to su kasnije prihvatili Đordano Bruno (1548—1600) i Frane Petrić (1529—1597) s ostrva Cresa. Time se počelo napuštati Aristotelovo učenje o ograničenom prostoru.

Galileo Galilеј Novu mehaniku, koja je bitno različita od Aristotelove prirodne filozofije, dao je Galileo Galilej (1564. – 1642). Njegova mehanika se zasniva na čisto matematičkim izrazima. Galileo je matematički izvodio svoje zaključke iz nekih početnih tvrdnji, a zatim ih je potvrđivao i eksperimentom. Najpoznatiji je njegov zaključak za jednoliko ubrzano kretanje (ubrzanje), koji tvrdi da pređeni putevi se odnose kao kvadrati proteklih vremena. Osim toga, Galileo je dobro odredio i kretanje kod kosog izbacivanja tela (kosi hitac), tvrdeći da je to složeno kretanje. Galilejeva mehanika je bila samo kinematika, on nije raspravljao o sili, smatrajući taj pojam nejasnim.

Rene Dekart Rene Dekart (1596—1650) je uveo pojam očuvanja kretanja, što je bio prvi zakon očuvanja jedne fizičke veličine.

Robert Bojl U 17. veku postalo je jasno da zemlja, voda, vazduh i vatra nisu u osnovi svih stvari, jer se mogu dalje rastavljati. Oštru kritiku tih elemenata dao je Robert Bojl (1627—1691). Umesto tih elemenata, u to doba su sve više naučnici prihvaćali Demokritov atomizam koji je bolje odgovarao opštim atomističkim shvatanjima u matematici i fizici tog doba. Na temelju atomističkog shvatanja i Bojlove kritike tražio se tada model strukture materije. Stvaranju tog modela pomogli su Bojlovi eksperimenti s gasovima (Bojl-Mariotov zakon), a gas je bio vrlo podesan da se na njemu izučava model strukture materije, jer se mogao pritiskati, a i širiti (ekspandirati) ako nije bio u tome sprečen. Izneseno je više teorija koje se mogu podeliti na one koje pretpostavljaju statički model gasa i one koje predlažu kinematički (kinetička teorija gasova). Prema kinematičkom modelu čestice imaju veliku brzinu, te jure kroz prostor ispunjen vrlo finim fluidom. Pod uticajem Dekartove fizike, naučnici su smatrali da kretanje čestica dolazi od vrtloga u tom fluidu. Isak Njutn (1643—1728) je zastupao statički model udaljenih čestica medu kojima deluje sila (gravitaciona sila).

Kristijan Hajgens Aristotelova prirodna filozofija i atomistička shvatanja odražavala su se još u 18. veku, posebno vezano uz shvatanje prirode svetlosti. Aristotel je tvrdio da je svetlost talas, a Demokrit je bio mišljenja da se kroz prostor šire čestice koje prenose svetlost. I jedno i drugo gledište prihvaćeno je u 18. beku, Dekart je prihvatio prirodu svetlosti kao talasa koji se širi kroz fluid, a Kristijan Hajgens (1629—1695) je isto izgradio svoju teoriju talasnog širenja svetlosti. S druge strane, Njutn se priklonio teoriji čestica i na osnovu toga zasnovao svoju korpuskularnu teoriju svetlosti.

Isak Njutn Isak Njutn (1643—1728) je dovršio stvaranje nove prirodne filozofije, odnosno fizike, koja se obično naziva Njutnova ili klasična mehanika. U prvom redu on je, na osnovu Keplerovih zaključaka o privlačenju među nebeskim telima i drugih nastojanja u 17. veku, objasnio Njutnov zakon gravitacije. Iz njega je matematički izveo Keplerove zakone i to je smatrao dokazom da je pretpostavka izrečena zakonom gravitacije dobro izabrana. Newton je smatrao da taj zakon vredi i za mehaniku na Zemlji, pa da je uzrok padanja kamena u toj opštoj gravitaciji, a da on vredi i u nebeskim prostranstvima. Ipak, Njutn nije odredio prirodu tog privlačenja (gravitacije), budući da bi to zahtevalo da se postavljaju pretpostavke koje ne proizlaze iz eksperimenta, što je on smatrao nedopustivim.

Na osnovu Galilejevih, Dekartovih i drugih pogleda iz 17. veka, Njutn je objasnio pojavu ustrajnosti (zakon inercije), temeljni zakon kretanja, te zakon akcije i reakcije. Ta tri Njutnova zakona kretanja (Njutnovi aksiomi) su postavljena na osnovu mehanike (Njutnova mehanika) i iz njih su matematički deduktivno izvedene ostale tvrdnje (u Njutnovom delu -{Philosophiae naturalis principia mathematica}- 1687). Njutnova metoda je bila geometrijska i pod snažnim uticajem Euklida. Njutn je, pored tih zakona kretanja, postavio na početak svoje mehanike i nekoliko pojmova koje je odredio, kao što su masa, veličina kretanja, sila inercije (tromost) i drugo, dok neke druge pojmove kao što su prostor, vreme i kretanje nije odredio, smatrajući te pojmove potpuno poznatim. Prihvatio je od Đordana Bruna pojam beskonačnog prostora koji je homogen i nazivao ga apsolutnim prostorom. Vreme je takođe smatrao apsolutnim. Iako je sve tvrdnje Njutn odredio generalno, ipak je mehaniku ograničio samo na Sunčev sistem. Proširenje Njutnove mehanike na celi svemir izvedeno je tek u 19. veku.

Leonard Ojler Leonard Ojler (1707—1783), Žan le Ron d'Alamber (1717. – 1783) i Žozef Luj Lagranž (1736. – 1813) dali su Njutnovoj mehanici analitički oblik, pa je tako nastala analitička mehanika. Ti su naučnici iz jedinstvenih načela izveli analitički sva područja mehanike.

Gotfrid Vilhelm Lajbnic Gotfrid Vilhelm Lajbnic (1646—1716) i njegovi sledbenici bili su uvereni da se u prirodi ne događaju skokovi, pa su postavili takozvani zakon neprekinutosti koji vredi bez izuzetka u prirodi. U 18. veku taj je zakon doživeo brojne kritike budući da nije u skladu s mnogim iskustvenim činjenicama (između ostaloga protivio se slučaju skoka brzine pri sudaru dve kuglice).

Ruđer Bošković Nastojanje da spasi Lajbnicov zakon neprekinutosti navelo je Ruđera Boškovića (1711. –1787) da formira sasvim novu teoriju o strukturi materije. Po njegovoj teoriji, sila je među česticama na vrlo malim udaljenostima odbojna, zatim nekoliko puta menja predznak i u većim udaljenostima postaje privlačna. Ta su gledišta gnatno uticala na razvoj fizike 19. veka.

Tomas Jang

Istorija fizike

Źródło i licencja