GESCHIEDENIS VAN DE NATUURKUNDE VANAF DE OORSPRONG TOT HEDEN - FYSIEK - 2025

De geschiedenis van de natuurkunde kan worden teruggevoerd tot de oudheid, waar de filosofen van het klassieke Griekenland zich wijdden aan de studie van de werking van het universum. Velen gingen uit van observatie, als het hulpmiddel dat hen ertoe kon brengen de wetten te begrijpen die de wereld beheersen.

De bewegingen van de aarde, de sterren en het proberen om de oorsprong van materie te achterhalen, waren in die tijd enkele van de belangrijkste onderzoekspunten. Veel van deze argumenten dienden ook voor de ontwikkeling van mechanica.

Albert Einstein, een van de belangrijkste figuren in de geschiedenis van de natuurkunde uit de 20e eeuw
Afbeelding door Jackie Ramirez via Pixabay

Filosofen als Leucippus en Democritus stelden voor dat materie uit atomen bestond, een kleiner en ondeelbaar deeltje. Van zijn kant was Aristarchus van Samos de eerste die inzag dat de aarde rond de zon draaide en het eerste heliocentrische model van het zonnestelsel uitvoerde, een astronomisch vlak dat de zon in het midden plaatste in plaats van de aarde, zoals men dacht dat het was gelokaliseerd.

Aristarchus van Samos

Aristoteles betoogde het belang van de vier elementen - lucht, aarde, water en vuur - in het proces van de vorming van materie. Hij verklaarde ook dat alles wat beweegt, wordt aangedreven door een interne of externe motor.

Buste van Aristoteles, door Internet Archive, via Wikimedia Commons

Andere relevante personages, zoals Archimedes van Syracuse in de derde eeuw, leverden bijdragen in de studie van mechanica, werkten de basis van hydrostatica en statica uit.

Archimedes van Syracuse

Hij zou ook een katrolsysteem kunnen maken om de inspanning bij het heffen van gewichten te verminderen. Hipparchus van Nicea slaagde erin een kaart te maken van de beweging van de sterren door middel van geometrie, waardoor astronomische gebeurtenissen zoals verduisteringen konden worden gedetecteerd.

Hipparchus van Nicea - Bron: Overgebracht van de.wikipedia naar Commons door Maksim - onder publiek domein

Bevindingen uit de islamitische wereld

Veel van de studies uit de oudheid werden ten tijde van de val van het Romeinse rijk in het Arabisch vertaald. Een groot deel van de Griekse erfenis werd herwonnen door de islamitische wereld, waardoor bepaalde ontwikkelingen ook binnen deze gemeenschap konden plaatsvinden. Sommigen van hen kunnen worden genoemd:

-Omar Khayyám (1048-1131), die de lengte van een zonnejaar berekende en een kalendermodel voorstelde 500 jaar vóór de huidige Gregoriaanse kalender.

-Avempace (1085-1138), een van de belangrijkste voorlopers van de derde wet van Newton, stelde voor dat er voor elke gebruikte kracht een reactiekracht is. Hij was ook geïnteresseerd in snelheid en was een groot commentator bij aristotelische werken.

-Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274), beschreef in zijn werk de cirkelvormige beweging van de planeten in hun banen.

Middeleeuwen

Alle kennis die kon worden geërfd uit de periode vóór de middeleeuwen, werd uit de eerste hand genomen door de leden van de kerk. Het academische veld beperkte zich tot het kopiëren van kerkelijke manuscripten. Later zou er echter een botsing komen vanwege geloofsconflicten.

Het dilemma van christenen voor de vertaling en acceptatie van teksten van "heidense" oorsprong uit de islamitische wereld, veroorzaakte enige afkeer tot de komst van Thomas van Aquino, die erin slaagde om aristotelische kennis en veel van de Griekse filosofie te integreren met het christendom. .

Saint Thomas van Aquino

De Renaissance en de wetenschappelijke revolutie

De roep om de kennis van de Ouden ging door tijdens de Renaissance, maar was nauw verbonden met religie, een aspect dat verschillende gevolgen had in termen van nieuwe ontdekkingen. Alles wat in strijd was met de gedachte van Aristoteles of de kerk, zou kunnen worden veroordeeld.

Dat was het geval met Nicolás Copernicus in de 16e eeuw, toen hij beweerde dat de aarde en de andere planeten rond de zon draaiden. Dit werd onmiddellijk gekwalificeerd als ketterij. Volgens de christelijke opvattingen was de aarde stationair en bevond ze zich in het centrum van het universum.

Nicolas Copernicus - Bron: Unknown Deutsch: Unbekannt Engels: Unknown Polski: Nieznany

Het werk van Copernicus zou vlak voor zijn dood in 1543 worden gepubliceerd, gebaseerd op het heliocentrische model van het zonnestelsel, ontwikkeld door Aristarco de Samos. Het idee van de beweging van de aarde slaagde erin zo revolutionair te zijn dat het plaats zou maken voor de ontwikkeling van wetenschappelijk denken in de volgende eeuwen.

Galileo Galilei is ook een van degenen die zich verzetten tegen de rigide academie die door de kerk is opgelegd. Op deze manier, en met het werk van Copernicus als referentie, slaagde hij er na het bouwen van zijn eigen telescoop in om nieuwe elementen in het zonnestelsel te ontdekken. Het bergachtige oppervlak van de maan, de manen van Jupiter en de fasen van Venus.

Galileo Galilei - Bron: Domenico Tintoretto

Galileo's waardering voor de studies van Copernicus en zijn nieuwe bevindingen zorgden ervoor dat de inquisitie hem op 68-jarige leeftijd tot huisarrest veroordeelde, maar hij zette zijn werk vanuit huis voort en ging de geschiedenis in van de grootste vertegenwoordigers met betrekking tot de ontwikkeling van de moderne fysica.

De cientific methode

Rene Descartes

René Descartes is een van de meest vooraanstaande moderne filosofen in de geschiedenis. Bron: wikipedia.org

René Descartes is een van de hoofdpersonen die het begin markeren van de wetenschappelijke methode in het kader van de zeventiende eeuw. Hij staat bekend om de ontwikkeling van reductionisme, een studiemethode die bestaat uit het opsplitsen van een probleem in zijn verschillende delen om elk afzonderlijk te analyseren, en zo het fenomeen of probleem in zijn geheel te begrijpen.

Descartes beweerde dat de enige manier om de principes van de natuur te begrijpen, de rede en wiskundige analyse was.

Mechanica

Een andere grote fundamentele stap voor de ontwikkeling van fysica is de studie van mechanica. Isaac Newton is een van de meest invloedrijke op dit gebied.

Isaac Newton

Zijn zwaartekrachttheorie in zijn publicatie Mathematical Principles of Natural Philosophy in 1687, legt uit hoe massa wordt aangetrokken tot een andere massa door een kracht die omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tussen hen. Een kracht die bekend staat als "zwaartekracht" en die overal in het universum aanwezig is.

De drie wetten van Newton zijn momenteel de meest erkende bijdragen:

-De eerste stelt vast dat een lichaam zijn beweging niet kan veranderen tenzij een ander lichaam erop inwerkt.

-De tweede, bekend als de "fundamentele wet", stelt dat de netto kracht die op een lichaam wordt uitgeoefend evenredig is met de versnelling die het lichaam verkrijgt.

-De derde wet vertelt ons het principe van actie en reactie, en stelt vast dat "als een lichaam A een actie uitoefent op een ander lichaam B, het een andere gelijke actie uitvoert op A en in de tegenovergestelde richting op B."

Warmtestudies

Na uitvindingen zoals de stoommachine van Thomas Newcomen (1663-1729), begon de studie van de natuurkunde zich te concentreren op warmte. Warmte begon gerelateerd te worden aan het personeelsbestand, via mechanismen zoals waterwielen.

Later merkte de Amerikaanse uitvinder Benjamin Thompson, bekend als graaf Rumford, de relatie tussen werk en hitte op door te observeren hoe het oppervlak van een kanon opwarmde toen het tijdens de bouw werd geboord.

Portret van Benjamin Thompson. Niet gespecificeerd

Later zou de Britse natuurkundige James Prescott Joule (1818-1889) een wiskundige gelijkwaardigheid tussen werk en warmte vaststellen. Ontdek daarnaast wat bekend staat als de wet van Joule, die de warmte die wordt gegenereerd door de stroom door een geleider, de weerstand van de geleider, de stroom zelf en zijn emissietijd relateert.

James Prescott Joule

Deze ontdekking stelt ons in staat om de basis te leggen voor de wetten van de thermodynamica, die het effect van warmte en temperatuur in relatie tot arbeid, straling en materie bestuderen.

Theorie van elektriciteit en elektromagnetisme

Tijdens de achttiende eeuw was onderzoek naar elektriciteit en magnetisme een ander belangrijk studiepunt voor de natuurkunde. Onder de bevindingen valt de suggestie van de filosoof en staatsman Francis Bacon op, dat de elektrische lading twee aspecten heeft, een positieve en een negatieve, die, omdat ze gelijk zijn, botsen en verschillend zijn, elkaar aantrekken.

Francis Bacon

Bacon ontwikkelde ook een nieuwe studiemethode voor de wetenschap in zijn Novum Organum-publicatie, waarin hij bepaalde stappen specificeerde voor op empirisme gebaseerd onderzoek, studies uitgevoerd door ervaring en ervaring:

1. De beschrijving van de verschijnselen.
2. De indeling van de feiten in drie categorieën of tabellen: ten eerste de omstandigheden die zijn gegeven op het moment van uitvoering van het experiment; ten tweede de afwezige omstandigheden, momenten waarop het fenomeen niet verschijnt; ten derde , de variabelen die aanwezig zijn op verschillende niveaus of graden van intensiteit.
3. Tabel met de afwijzing van die resultaten die niet aan het fenomeen zijn gekoppeld en de bepaling van wat ermee samenhangt.

Een andere doorslaggevende experimentator op dit gebied was de Brit Michael Faraday (1791-1867). In 1831 deed hij zijn ontdekking door middel van geïnduceerde stromingen. Hij experimenteerde met een draadcircuit waarvan de stroom werd gehandhaafd als de draad in de buurt van een magneet bewoog, of als de magneet in de buurt van het circuit bewoog. Dit zou de basis leggen voor de opwekking van elektriciteit door middel van mechanische procedures.

Michael faraday

Van zijn kant leverde James Clerk Maxwell een fundamentele bijdrage aan de elektromagnetische theorie, door te definiëren dat licht, elektriciteit en magnetisme deel uitmaken van hetzelfde veld, 'elektromagnetisch veld' genaamd, waarin ze in beweging blijven en in staat zijn om transversale energiegolven uitzenden. Later zou deze theorie verschijnen als een belangrijke referentie voor Einsteins studies.

Moderne fysica

Na de ontdekking van subatomaire deeltjes, elektronen, protonen en neutronen en de elektromagnetische theorie, zou de toegang tot de 20e eeuw ook bestaan ​​uit theorieën die relevant zijn voor de tijdelijkheid. Dit is hoe Albert Einstein een van de meest prominente figuren van deze tijd is.

Einstein in 1933. Door Acme, via Wikimedia Commons

Einsteins studies toonden de relativiteit aan die bestaat bij het meten van snelheid en de relatie met tijd, ruimte en de waarnemer. In Einsteins tijd werd de snelheid van het ene object alleen gemeten in relatie tot de snelheid van een ander object.

Einsteins speciale relativiteitstheorie bracht een revolutie teweeg in het concept van ruimte-tijd dat tot dan toe bestond, en werd gepubliceerd in 1905. Het stelde vast dat de snelheid van het licht in een vacuüm onafhankelijk was van de beweging van een waarnemer, dat wil zeggen, deze constant blijft en dat de perceptie van ruimte-tijd relatief is voor elke waarnemer.

Op deze manier kan een gebeurtenis die in twee delen plaatsvindt, tegelijkertijd verschillend worden waargenomen door twee waarnemers die zich op twee verschillende plaatsen bevinden. De wet suggereert dat als een persoon met hoge snelheid zou kunnen bewegen, de perceptie van ruimte-tijd anders zou zijn dan die van een persoon in rust en dat niets in staat is om de snelheid van het licht te evenaren.

Met betrekking tot de algemene relativiteitstheorie die in 1915 werd gepubliceerd, wordt uitgelegd dat objecten met grote volumes, zoals planeten, ruimte-tijd kunnen buigen. Deze kromming staat bekend als zwaartekracht en is in staat lichamen naar hen toe te trekken.

Kwantummechanica

Ten slotte onderscheidt de kwantummechanica zich binnen de meest recente en belangrijke studiegebieden, gericht op de studie van de natuur op atomair en subatomair niveau en de relatie met elektromagnetische straling. Het is gebaseerd op het waarneembare door de bevrijding van verschillende vormen van energie.

De ontdekking van subatomaire deeltjes maakte de weg vrij voor een van de meest recente velden in de fysica, de kwantummechanica
SVG door Indolences. Herkleuring en gladstrijken van enkele glitches gedaan door Rainer Klute. / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Op dit gebied valt Max Planck op, bekend als de vader van de kwantumtheorie. Hij ontdekte dat straling wordt uitgezonden in kleine hoeveelheden deeltjes die "quanta" worden genoemd.

Max planck

Later ontdekt hij de wet van Planck die de elektromagnetische straling van een lichaam bij een bepaalde temperatuur bepaalde. Deze theorie werd in het begin van de twintigste eeuw ontwikkeld, bijna op één lijn met de theorieën van Einstein.

Referenties

1. Slavin A (2019). Een korte geschiedenis en filosofie van de fysica. Afdeling natuurkunde, Trent University. Opgehaald van trentu.ca
2. De redacteuren van Encyclopaedia Britannica (2020). Baconian methode. Encyclopædia Britannica, inc .. opgehaald van britannica.com
3. Tilghman R, Brown L (2020). Fysica. Encyclopædia Britannica. herstelde britannica.com
4. Geschiedenis van de natuurkunde. Wikipedia, de gratis encyclopedie. Opgehaald van en.wikipedia.org
5. Aristoteles, Galileo, Newton en Einstein. Canarische Eilanden Astrofysisch Instituut. Hersteld van iac.es
6. Wat is de wet van Joule? Formule van de wet van Joule. Unicom-elektronica. Opgehaald van unicrom.com
7. Francis Bacon. Wikipedia, de gratis encyclopedie. Opgehaald van en.wikipedia.org
8. Valenzuela I. James Clerk Maxwell, de vader van de elektromagnetische theorie. VIX. Opgehaald van vix.com
9. Einsteins relativiteitstheorie uitgelegd in vier eenvoudige stappen. National Geographic. Opgehaald van nationalgeographic.es
10. Cruz J (2107). Wat is de speciale en algemene relativiteitstheorie?. RPP-nieuws. Hersteld van rpp.pe
11. BBC News World (2019). Max Planck, de vader van de kwantumtheorie die Hitler probeerde te overtuigen om Joodse wetenschappers te laten werken. BBC nieuws. Opgehaald van bbc.com
12. Jack Challoner. The History of Science: An Illustrated Story. Opgehaald van books.google.co.ve