Historia Fizyki

Historia fizyki to fascynująco opowieść. Fizyka to nauka, która towarzyszy nam od najmłodszych lat edukacji. Początkowo pod postacią „Przyrody” gdzie poznajemy pierwsze prawidła otaczającego nas świata, przez przedmiot - „Fizykę”, który wprowadza nas w tajniki tej nauki. Jak to się stało, że człowiek zaczął analizować prawa rządzące Ziemią i wszechświatem?

Historia fizyki - początki nauki w starożytności

Badania nad fizyką rozpoczęły się w starożytnej Grecji, jej prekursorem była filozofia przyrody. Był to pierwszy obszar rozważań filozoficznych na tamtym obszarze. Na początku zajmowała się ona wszystkimi zagadnieniami ówczesnej nauki. Nie istniała wtedy jednak metodyka badawcza jaką znamy dzisiaj – filozofia przyrody miała charakter spekulatywny i polegała głównie na empirycznym badaniu rzeczywistości.

Greccy filozofowie podjęli pierwsze racjonalne próby wyjaśnienia natury, fizycznej struktury otaczającego świata. Badania te położyły podwaliny pod filozofię oraz naukę późniejszej cywilizacji europejskiej. Problematyka oraz idee badań wysnute przez wczesnych filozofów przyrody były inspiracją i bardzo ważnym punktem odniesienia dla późniejszych badaczy, aż do momentu powstania nowożytnej nauki. Zdarzały się jednak wnioski poprawne, które do dzisiaj (oczywiście z odpowiednio większą dokładnością i korektą) obowiązują. Przykładem są ilościowe opisy z zakresu hydrostatyki i mechaniki sformułowane już w III wieku p.n.e. przez Archimedesa.

Najbardziej istotnym badaczem przyrody tamtego okresu był jednak Arystoteles. Jego koncepcje zdominowały tą dziedzinę nauki aż do XVI w. Oprócz szczegółowych na tamte czasy obserwacji, stworzył on rozbudowany system, który zawierał koncepcje dotyczące podstawowych dzisiaj pojęć fizycznych – ruchu i zmiany czasu, przestrzeni, budowy materii i kosmologii. Tezy te zostały zawarte w wielu źródłach pisemnych, z których kluczowym było to nazwane… Fizyka.

Historia fizyki - średniowieczna wizja nauki

Koniec starożytności przyniósł znaczące zmiany w podejściu do nauki. W miejsce antycznego wielobóstwa wstąpiło chrześcijaństwo. Religia, której dzisiaj większość z nas jest wyznawcami zdominowała życie społeczne, kulturalne, ale również naukowe. Początkowo narzucone przez duchowieństwo normy znacząco ograniczały filozofię czy wolność badań, uznając Biblię za dosłowne i kluczowe źródło objaśniające wszelkie zagadnienia związane ze współcześnie znaną nam fizyką. Wiele pism z poprzedniej epoki zostało zapomnianych i porzuconych.

Dopiero w XIIw. Powrócono do pism Arystotelesa, co pozwoliło na powrót do rozważań nad filozofią przyrody. Kwestiami, które wzbudziły najszersze zainteresowanie była struktura bytu oraz jego podstawowe elementy, podwaliny astronomii – miejsce Ziemii we wszechświecie, kosmos oraz charakterystyczny dla nurtu religijnego problem wieczności świata oraz tego czym jest czas. Ważny był także opis ruchu oraz kwestia próżni – rozważano czy takowa istnieje. W końcowym okresie tej epoki prowadzono również badania w zakresie optyki oraz magnetyzmu.

Historia Fizyki - nowożytny rozkwit nauk przyrodniczych

Na przełomie epok nauki przyrodnicze zaczęły przybierać kształt jaki znamy współcześnie pod tym określeniem. Dostrzeżono, że dotychczasowe ideologie, w tym autorytet narzucany przez Kościół stanowi przeszkodę w rozwoju nauki. Spowodowało to zmianę w dotychczasowym podejściu. Epoka renesansu stanowi zmianę w metodologii badawczej i ma charakter przejściowy, w którym poprzednie koncepcje przyrodoznawcze funkcjonują jednocześnie z nowymi odkryciami oraz wypracowywaniem metody naukowej. Szczególne zasługi w tym zakresie przypisuje się Francisowi Baconowi za opracowanie takiej metody na eksperymencie i indukcji – w tym znaczeniu sposobie rozumowania redukcyjnego. Czyli wnioskowaniu o prawdziwości danej tezy na podstawie prawdziwości jej następstw.

Warto wspomnieć, że wkład w rozwój nauki mieli również polscy naukowcy. Dzieło Mikołaja Kopernika „O obrotach sfer niebieskich” wywołało przewrót w dotychczasowym postrzeganiu astronomii. Miało olbrzymie konsekwencje względem poglądów na miejsce człowieka we wszechświecie, naturę rzeczywistości, ale przede wszystkim podważało dawne autorytetu Biblię oraz odkrycia Arystotelesa i Ptolemeusza. Zjawisko to było na tyle potężne, że określa się je jako przewrót kopernikański.

Do ważnych odkryć okresu nowożytnego należał rozwój metody naukowej przez Galileusza, który potwierdził doświadczalnie wiele istotnych kwestii związanych z dynamiką, m.in. zasadę bezwładności oraz zasadę względności. Newton w 1687r. Napisał pracę o tytule „Matematyczne zasady filozofii naturalnej”. Publikacja ta dała podwaliny pod mechanikę klasyczną oraz prawo grawitacji. W XVIII wieku doszło do rozwoju termodynamiki, a w 1733 Bernoulii połączył zasady mechaniki klasycznej z rozumowaniem statystycznym, co zaowocowało wyodrębnienie mechaniki statystycznej. Joule w 1847r. Sformułował zasadę zachowania energii, w formie ciepła jak i energii mechanicznej.

Wiek XIX i droga do współczesności

Wiek XIX to okres bardzo dynamicznego rozwoju nauki, wręcz niemożliwym jest streszczenie wszystkich odkryć jakie miały miejsce w tamtym czasie. Jest to rozkwit pojęć elektryczności i magnetyzmu oraz wielu istotnych osiągnięć z tym związanych. Faraday, Ohm czy Volta to nazwiska, które natychmiastowo nasuwają się przy analizowaniu tego okresu. Tuż przed rozpoczęciem XX w. Rontgen odkrył promienie X, krótko potem Becquerel promieniotwórczość. Na ten okres przypadają też badania Marii Skłodowskiej-Curie oraz jej męża Pierra Curie, które zapoczątkowały powstanie fizyki jądrowej. Wtedy również Thomson odkrył elektron – cząstkę elementarną, przenoszącą prąd elektryczny. A na początku XX w. opracował pierwszy model atomu.

Dalszy okres to czasy współcześnie znanych nam naukowców, pierwsza dekada XX w. to moment powstania szczególnej teorii względności oraz rozwoju nowej mechaniki relatywistycznej. Jeest to również okres kiedy powstają różnorodne teorie kwantowe. Do rozpoczęcia drugiej wojny światowej poczyniono znaczące postępy w badaniach nad mechaniką kwantową oraz zjawisk związanych z zachowaniem materii w różnych stanach skupienia. Czas największego konfliktu w dziejach ludzkości to moment, w którym wysiłki był skupione na rozwoju uzbrojenia, w zakresie omawianego tematu była to fizyka jądrowa – dążąca do zbudowania bomby atomowej.

W latach 40. sformułowano kwantową teorię pola, która stanowi obecnie jedną z podstaw badań w tym zakresie. Nauki takie jak elektrodynamika kwantowa to wstęp do współczesnych badań i doświadczeń fizycznych. Jedną z najnowszych gałęzi fizyki, nad którą trwają badania jest fizyka cząstek elementarnych.