Fyzici, kteří změnili svět

Fyzici, kteří změnili svět

Tito vynikající vědci měli obrovský vliv na rozvoj fyziky.

Fyzika

Klíčová slova

Archimédés, Einstein, newton, Isaac Newton, Albert Einstein, Faraday, Maxwell, James Clerk Maxwell, Michael Faraday, Max Planck, Planck, Nicola Tesla, Tesla, Marie Curie, Marie Sklodowska-Curie, Rutherford, Ernest Rutherford, Werner Heisenberg, Heisenberg, Nobelova cena, Fyzici, fyzik, vědec, elektřina, magnetismus, kvantová mechanika, Řetězová reakce, atomový modelu, Věda, Radioaktivita, částicová fyzika, astrofyzika, matematik, buněčné jádro, atomová struktura, Gravitace, relativita, dějiny vědy, životopis, biografické údaje, Experiment, teorie, astronomie, matematika, kvantová fyzika, fyzika, chemie, historie

Související doplňky

Scénky

Fyzici

  • Archimédés
  • Isaac Newton
  • Michael Faraday
  • James Clerk Maxwell
  • Nikola Tesla
  • Max Karl Ernst Ludwig Planck
  • Maria Skłodowska-Curie
  • Ernest Rutherford
  • Albert Einstein
  • Werner Karl Heisenberg

Archimédés

Řecký vševěd, Archimédés ze Syrakus, byl jedním z největších matematiků starověku.

Podobně jako vědci žijící v téže době, zajímal se o matematiku, fyziku, astronomii a filozofii. Jeho nejvýznamnější matematické úspěchy se vážou k oblasti geometrie.
Dokázal, že poměr obvodu kruhu a jeho poloměru je stejný, jako poměr obsahu kruhu a druhé mocniny jeho poloměru. Vymyslel metodu pro aproximaci tohoto poměru, který později dostal název pí (π).
Prokázal i to, že poměr obsahu a objemu koule je stejný jako poměr obsahu a objemu válce.
Odvodil také, že poměr objemů válce, koule a kužele do tohoto válce vepsaných je 3:2:1. (obrázek na jeho náhrobním kameni zachycuje právě tento fakt.)

Archimédés zavedl i pojem hustoty. Podle legendy zákon, který byl pojmenován po něm (Archimédův zákon), objevil během koupání. Zákon říká, že těleso ponořené do tekutiny, která je v klidu, je nadlehčováno silou rovnající se tíze tekutiny stejného objemu, jako je ponořená část tělesa.
Položil základy statiky, která se zabývá vlastnostmi fyzikálních systémů a silami působícími na tělesa, která jsou v klidu. Archimédés byl první, kdo popsal principy jednoduchých strojů, jako je i princip páky. Vytvořil pojem těžiště, které určil v případě několika objektů.
Archimédovo jméno lze spojovat i s tvorbou Archimédova šroubu a šnekovnice. Během druhé punské války postavil nápadité stroje na obranu svého rodného města. Naneštěstí však při obraně zemřel.

Isaac Newton

Newton položil základy diferenciálního a integrálního počtu (tzv. kalkulus), zabýval se optikou, zkoumal povahu světla a vyvinul typ dalekohledu, který byl později pojmenován po něm. Dále objevil gravitační zákon a vydláždil cestu pro mechaniku.

Podle prvního Newtonova zákona těleso zachovává svůj pohybový stav, dokud na těleso nezačne působit síla. To je v rozporu s chybnou teorií Aristotela, která říká, že těleso se pohybuje, když na ně působí síla.
Ve skutečnosti však nepotřebuje sílu pro udržení rovnoměrného přímočarého pohybu, ale pro změnu pohybového stavu: těleso ve volném pádu se zrychluje kvůli gravitaci a při posouvání (klouzání) tělesa působí třecí síla, díky čemuž se těleso zpomaluje.

Druhý Newtonův zákon říká, že zrychlení tělesa je přímo úměrné působící síle; síla působící na těleso je úměrná součinu jeho hmotnosti a zrychlení. To znamená, že je mnohem těžší změnit pohybový stav těžších předmětů: mírou setrvačnosti je hmotnost tělesa.

Třetí Newtonův zákon je zákon akce a reakce. Podle toho, vzájemná působení dvou těles jsou vždy stejně velká a míří na opačné strany.

Gravitační zákon říká, že jakékoliv dvě tělesa se vzájemně přitahují. Gravitační síla je přímo úměrná součinu hmotností těles. Newton předpokládal, že stejná síla, tj. gravitace, působí na pozemské objekty a ovládá pohyb planet. Tím sjednotil nebeskou a pozemskou mechaniku.

Jednotka síly byla nazvána na jeho počest. Dodnes je považován za jednoho z nejvlivnějších fyziků a matematiků a za jeden ze zakladatelů moderní vědy.

Michael Faraday

Faraday byl jedním z nejvýznamnějších vědců v historii. Anglický fyzik a chemik byl považován za velkého experimentátora.

Zabýval se především výzkumem elektřiny, čímž výrazně přispěl k rozvoji elektromagnetismu a elektrochemie. V roce 1831 objevil elektromagnetickou indukci. Elektromagnetická indukce je jev, při kterém se změnou magnetického pole indukuje elektrické pole. Tento jev popsal ve svém zákoně elektromagnetické indukce. Na principu elektromagnetické indukce fungují dynama, generátory a transformátory.
Objevil, že elektrické náboje jsou přítomny pouze na vnější straně elektricky nabitého vodiče, a nemají vliv na vnitřní část vodiče. V důsledku toho zjistil, že z kovového pletiva lze vytvořit takový „chráněný“ prostor, do kterého neproniká elektrické pole (Faradayova klec).
Později se věnoval studiu interakce mezi světlem a magnetickým polem. Dokázal, že magnetické pole stáčí polarizační rovinu světla (Faradayův jev).

Během práci v oblasti chemie objevil benzen a vynalezl jednu z prvních verzí laboratorních hořáků. Podrobné výzkumy prováděl i v oblasti elektrochemie a vytvořil dva zákony elektrolýzy (Faradayovy zákony elektrolýzy).

Faradayovo jméno nese jednotka elektrické kapacity, konstanta, tj. náboj 1 molu elektronů, Faradayova klec a kovový pohárek zachycující elektricky nabité částice ve vakuu (Faradayův pohárek).

James Clerk Maxwell

Maxwell dosáhl vynikající výsledky v mnoha oblastech fyziky.

Jeho nejvýznamnějším objevem je obecný matematický popis elektromagnetického pole.
Dokázal, že elektřina a magnetismus jsou projevy stejného jevu. Vysvětlil, že elektrické a magnetické pole se šíří v prostoru ve formě vln. Myslel si, že v pozadí světelných jevů stojí také elektromagnetické pole, tj. světlo je elektromagnetickým zářením.

Výzkumy prováděl většinou v oblasti elektřiny.
Shromáždil všechny dosud vytvořené matematické formule a shrnul je ve formě diferenciálních rovnic (Maxwellovy rovnice). Tyto čtyři rovnice popisují vlastnosti elektrických a magnetických polí a jejich interakci s materiály.

Maxwell hrál důležitou roli i při vytváření kinetické teorie plynů. Tato teorie je založena na argumentu Daniela Bernoulliho žijícího v 18. století, podle něhož plyny se skládají z mnoha, malých, kulových částic a makroskopické, termodynamické vlastnosti plynů vznikají v důsledku pohybu těchto částic (atomů a molekul). Maxwellovy výzkumy významně přispěly k rozvoji této teorie. Jeho statistické výpočty zobecnil Ludwig Bolzman; toto se dnes nazývá Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení.

Maxwell prováděl průkopnické výzkumy i v oblasti optiky a barevného vidění. Zjistil, že barevné fotografie mohou být vyhotoveny pomocí modrého, zeleného a červeného filtru.

Jeho objevy vedly k vynálezu rádia, radaru a televizoru.

Maxwell byl jedním z prvních fyziků, kteří přispěli k rozvoji teorie relativity a kvantové mechaniky. Z vědců 19. století Maxwell měl největší vliv na fyziku 20. století.

V hlasování provedeném na přelomu tisíciletí, ve kterém rozhodovali o největších fyzicích všech dob, se Maxwell umístil na třetím místě. Na jeho počest byla pojmenována jednotka magnetického toku v soustavě jednotek CGS jako Maxwell. Podobně je pojmenován jeho jménem i horský masiv na Venuši.

Nikola Tesla

Nikola Tesla byl jedním z nejvýznamnějších vědců a nejplodnějších vynálezců všech dob. Činnost srbského génia vyvrcholila v USA.

Tesla, který se zabýval zejména elektrotechnikou, se stal jedním z nejdůležitějších postav druhé průmyslové revoluce.
Kolem roku 1891 vynalezl Teslovy transformátory, pojmenované po svém tvůrci. Obsahují dvě vzduchové cívky a indukují vysoké napětí při vysokých frekvencích. Toto nové zařízení bylo inovativní, protože pomocí vzduchové cívky využil jev elektrické rezonance (na rozdíl od transformátoru, primární a sekundární obvod je v rezonanci s provozní frekvencí). Později se jeho vynález stal nezbytnou součástí mnoha zařízení.
Asynchronní motor pracující na střídavý proud je jedním z nejznámějších a nejvýznamnějších vynálezů Tesly. První prototyp vytvořil ve Francii v roce 1883. Motor poháněný rotačním magnetickým polem si dal patentovat ve Spojených státech v roce 1888.
Mezi Teslou a jeho bývalým zaměstnavatelem, Thomasem Alva Edisonem vypukla tzv. „válka proudů“. Tesla byl obhájcem střídavého proudu, zatímco Edison prosazoval stejnosměrný proud. Nejen jeho tehdejší demonstrace, ale i historie prokázala, že střídavý proud se může lépe využít. V současné době mnoho zařízení funguje na principu elektromotoru, který pracuje na střídavý proud.
Měl četné nápady a vynálezy, které daleko předběhly dobu. Mnoho z nich se v nějaké formě vyskytuje i v dnešních zařízeních.
Za svůj nejdůležitější vynález považoval bezlopatkovou turbínu, která funguje na základě dostředivé síly a proudění.

Po Teslovi pojmenovali transformátor, jednotku magnetické indukce a společnost, která vyrábí auta na elektrický pohon.

Max Karl Ernst Ludwig Planck

Německý fyzik Max Planck je jedním z průkopníků kvantové mechaniky. Společně s Einsteinem položili teoretické základy moderní fyziky.

Planck pocházející z intelektuální rodiny relativně brzy projevil zájem o teoretickou fyziku.
Byl jedním z prvních vědců, kteří si uvědomili důležitost Einsteinovy ​​teorie speciální relativity, která byla publikována v roce 1905; hrál klíčovou roli i v jejím vypracování.

Zabýval se i problémem záření černého tělesa. Shrnul všechny tehdejší poznatky související se zářením absolutně černého tělesa a vytvořil zákon vyzařování, který byl pojmenován po něm. Vzorec tohoto zákona zahrnuje Boltzmannovu a Planckovu konstantu.
V roce 1900 zavedl kvantování energie. (kvantum ve fyzice značí minimální množství jakékoliv veličiny, která se podílí na interakci.)
V roce 1918 získal Nobelovu cenu za fyziku jako uznání za mimořádné zásluhy o rozvoj fyziky vypracováním kvantové teorie.

Přirozený systém jednotek (Planckovy jednotky) a německý výzkumný ústav (Společnost Maxe Plancka) byl pojmenován po něm.

Maria Skłodowska-Curie

Nejznámější žena v historii vědy, Maria Salomea Skłodowska, se narodila ve Varšavě.

V roce 1891 začala studium matematiky, fyziky a chemie na pařížské univerzitě, kde poznala svého manžela, Pierra Curieho.
Tento vědecký pár nejprve zkoumal magnetismus, ale později pod vlivem Henriho Becquerela svou pozornost zaměřil na radioaktivitu.
Mimořádně zdlouhavou a náročnou prací, zpracováním několika tun uraninitu se jim podařilo izolovat i dva nové radioaktivní prvky: polonium a radium. Název polonia poukazuje na polský původ Marie, a radium pochází z latinského slova radius (paprsek).

Marie Curie se stala v roce 1903 první ženou ve Francii, která získala doktorát. Ve stejném roce si mohla převzít spolu se svým manželem a Bequerelem Nobelovu cenu za fyziku, „jako uznání za výjimečnou službu, kterou poskytly svou společnou prací v dalším výzkumu radioaktivního záření objeveného Henrim Becquerelem.“
Po tragické smrti manžela ji nabídli Pierreho místo, a tak se stala první ženou ve funkci profesorky na Sorbonně. Marie Curie v roce 1911 získala i Nobelovu cenu za chemii, „jako uznání za objevení radia a polonia, úspěšnou izolaci radia a další výzkum tohoto pozoruhodného prvku“. Stala se tak první dvojnásobnou držitelkou Nobelovy ceny v dějinách vědy.

Ernest Rutherford

Novozélandský fyzik Ernest Rutherford byl jedním z největších experimentálních fyziků 20. století.

Mezi jeho hlavní oblasti výzkumu patřily: radioaktivita, atomová fyzika a jaderná fyzika.
Zkoumal rentgenové záření a odlišil rentgenové záření od radioaktivního záření.
V radioaktivním záření uranu objevil alfa a beta záření sestávající z elektronů. V roce 1900 Rutherford a Robert Bowie Owens zjistil, že intenzita záření exponenciálně klesá s časem. V roce 1902, spolu s Frederickem Soddym, objevil, že radioaktivní prvky se v průběhu záření rozpadnou na jiné prvky a vznikají rozpadové řady. Zavedli koncept poločasu.

Rutherford zkoumal rozptyl alfa částic na tenkých kovových fóliích. Z těchto pozorování vznikl Rutherfordův model atomu a Rutherfordův rozptyl. Na základě experimentálních výsledků vytvořil takový model atomu, ve kterém kolem jádra nacházejícího se ve středu obíhají elektrony (planetární model atomu).
Tento objev znamenal začátek jaderné fyziky. V roce 1919 bombardoval dusík alfa částicemi a jako první zpozoroval umělou jadernou přeměnu.
Ve stejném roce spolu s kolegy publikoval ty experimenty, které prokázaly, že atomové jádro vodíku je přítomné v jádrech jiných prvků, tedy prakticky objevil proton. V následujícím roce předpověděl existenci další částice (neutronu).

Jako chemik objevil prvek radon a několik radioaktivních izotopů rádia, polonia a bismutu. V roce 1908 získal Nobelovu cenu za chemii za výzkum rozpadu prvků a chemii radioaktivních látek.

Albert Einstein

Albert Einstein (1879-1955) byl jedním z největších fyziků 20. století. Vypracoval speciální teorii relativity, která způsobila revoluci v chápání prostoru a času. Podle této teorie je rychlost světla stejná (300 000 km/s) pro všechny pozorovatele, bez ohledu na to, zda je pozorovatel v pohybu nebo v klidu vzhledem ke světelnému zdroji. Podle speciální teorie relativity rychlost světla je rychlostní limit, který pohybující se tělesa nemohou překročit. Pokud se těleso pohybuje rychlostí blízkou rychlosti světla, čas se zpomaluje, hmotnost se zvyšuje a délka tělesa se zkracuje. Pokud se dva pozorovatelé pohybují vůči sobě rovnoměrně, kteréhokoliv z nich můžeme vnímat, že je v klidovém stavu: pohyb je relativní, proto z toho můžeme odvodit - jelikož rychlost světla je konstantní -, že vzdálenost, hmotnost a čas jsou také relativné. Například, pokud se dva pozorovatelé pohybují vůči sobě rovnoměrně, tak si oba mohou všimnout, že se hodinky toho druhého zpomalují. Tyto relativistické efekty jsou významné pouze při velmi vysokých rychlostech, při každodenních rychlostech jsou tyto efekty většinou zanedbatelné. Nicméně, v technice je jejich použití často nezbytné. Jedním z důsledků speciální teorie relativity je slavná Einsteinova rovnice E = mc², podle níž hmota a energie jsou vzájemně zaměnitelné. Tento princip se používá v jaderných elektrárnách nebo v atomových bombách.

Obecná teorie relativity vysvětluje jev gravitace. Podle teorie těleso zakřivuje časoprostor kvůli své hmotnosti; tato křivka vytváří dráhu těles pohybujících se v gravitačním poli.

Kromě dvou teorií relativity, Einstein dosáhl i jiné významné vědecké úspěchy. Například analýzou Brownova pohybu prokázal atomovou strukturu hmoty a vysvětlením fotoefektu prokázal částicovou povahu světla a existenci fotonů, za což mu byla udělena Nobelova cena.

Werner Karl Heisenberg

Činnost německého teoretického fyzika Wernera Heisenberga měla obrovský vliv na fyziku 20. století.

Věnoval se teorii pole, jaderné fyzice, fyzice částic a kosmickému záření. Heisenberg byl jedním ze zakladatelů kvantové mechaniky.
V roce 1925 publikoval své průkopnické dílo, v němž na popis kvantových jevů používal maticovou mechaniku místo Newtonovy klasické mechaniky. O dva roky později zavedl princip neurčitosti, který říká, že dvojice konjugovaných proměnných nelze měřit se stejnou přesností ve stejný okamžik (např. poloha a hybnost částice: čím přesněji určíme jednu z konjugovaných vlastností, tím méně přesně můžeme určit tu druhou.)

Později vypracoval moderní teorii magnetismu a teorii kvantové elektrodynamiky. V roce 1932 vytvořil svůj model atomového jádra sestávající z neutronů a protonů. Ve stejném roce získal Nobelovu cenu za fyziku pro vytvoření kvantové mechaniky.

Heisenberg zůstal v Německu i poté, co se nacisté chopili moci. Během druhé světové války pracoval jako člen týmu odborníků v oblasti jaderné energie.

Animace

  • Archimédés
  • Isaac Newton
  • Michael Faraday
  • James Clerk Maxwell
  • Nikola Tesla
  • Max Karl Ernst Ludwig Planck
  • Maria Skłodowska-Curie
  • Ernest Rutherford
  • Albert Einstein
  • Werner Karl Heisenberg

Vyprávění

Archiméda, řeckého polyhistora ze Syrakus, mnoho lidí považuje za největšího matematika starověkých dob. Podobně jako vědci žijící v téže době, zajímal se o matematiku, fyziku, astronomii a filozofii. Pravděpodobně byl jedním z prvních matematických fyziků.

Newton vypracováním výpočtu diferenciálů a integrálů položil základy kalkulu. Zabýval se optikou, zkoumal povahu světla a vyvinul typ dalekohledu, který byl později pojmenován po něm. Dále objevil gravitační zákon a vydláždil cestu pro mechaniku. Dodnes se považuje za jednoho z nejvlivnějších fyziků a matematiků, jednoho ze zakladatelů moderní vědy.

Faraday byl jedním z nejvýznamnějších vědců v historii. Anglický fyzik a chemik je považován za jednoho z největších experimentátorů v rámci přírodních věd. Zabýval se především výzkumem elektřiny, čímž výrazně přispěl k rozvoji elektromagnetismu a elektrochemie.

Maxwell dosáhl vynikající výsledky v mnoha oblastech fyziky. Jeho nejvýznamnějším objevem je obecný matematický popis elektromagnetického pole.

Nikola Tesla, který měl srbský původ, byl jedním z nejvýznamnějších vědců a nejproduktivnějších vynálezců v dějinách vědy. Tesla, který se zabýval zejména elektrotechnikou, se stal jedním z nejdůležitějších postav druhé průmyslové revoluce. Měl mnoho nápadů a vynálezů, které předběhly jeho vlastní dobu.

Německý fyzik Max Planck je jedním z průkopníků kvantové mechaniky. Společně s Einsteinem položili teoretické základy moderní fyziky.

Maria Skłodowska-Curie byla jednou z nejznámějších ženských postav v dějinách vědy. Stala se první dvojnásobnou držitelkou Nobelovy ceny. Spolu s manželem, Pierrem Curiem, dosáhla významné výsledky v oblasti výzkumu rádioaktivity.

Novozélandský fyzik Ernest Rutherford byl jedním z největších experimentálních fyziků 20. století. Mezi jeho hlavní oblasti výzkumu patřily: radioaktivita, atomová fyzika a jaderná fyzika. Rutherfordův objev související s atomovým jádrem ve vědě otevřel novou éru.

Albert Einstein byl jedním z největších fyziků 20. století. Vypracoval speciální teorii relativity, která způsobila revoluci v chápání prostoru a času. Einstein kromě dvou teorií relativity dosáhl i mnohé další důležité vědecké výsledky.

Činnost německého teoretického fyzika Wernera Heisenberga měla obrovský vliv na fyziku 20. století. Věnoval se teorii pole, jaderné fyzice, fyzice částic a kosmickému záření. Známý je však především jako zakladatel kvantové mechaniky.

Související doplňky

Řetězová reakce

Energie uvolněná při štěpení jádra může být použita pro mírové a vojenské účely.

Laboratoř Marie Curie

Marie Curie, která získala Nobelovu cenu za fyziku a chemii, je asi nejznámější ženou v dějinách vědy.

Laboratoř Nikoly Tesly (Shoreham, USA)

Tento inženýr a vynálezce, který se věnoval především elektrotechnice, byl bezpochyby nejgeniálnější postavou druhé průmyslové revoluce.

Newtonovy pohybové zákony

Animace znázorňuje Newtonovy tři pohybové zákony, které způsobily převrat ve fyzice.

Radioaktivita

Radioaktivní rozpad je proces rozpadu nestabilních atomových jader.

Rutherfordův experiment

Rutherfordův experiment prokázal existenci kladně nabitých atomových jader. Výsledky vedly k vypracování nového modelu atomu.

Vývoj nebeské mechaniky

Animace představuje dílo astronomů a fyziků, kteří změnili náš pohled na vesmír.

Archimédova šroub (3. století př. Kr.)

Archimedesove vřetenové čerpadlo bylo používáno na zavlažování.

Generování střídavého proudu

Elektrický proud může být generován otáčením smyčky vodiče v magnetickém poli.

Šikmá věž v Pise (14. století)

Středověká zvonice katedrály v Pise je nejslavnější šikmá věž na světě.

Darwinova legendární cesta

Darwinova legendární cesta na palubě HMS Beagle hrála zásadní roli při vývoji teorie evoluce.

Dílna Galilea Galileiho

Galileo Galilei obohatil fyziku a astronomii o důležité poznatky.

Gravitační vlna (LIGO)

Když tělesa s velkou hmotností vykonávají zrychlující se pohyb, vznikají kolem nich vlny v časoprostoru, které se nazývají gravitačními vlnami.

Objem koule (Cavalieriův princip)

Vypočítat povrch koule je možné pomocí vhodného válce a kužele.

Průhlednost

Tato animace vysvětluje průhlednost a neprůhlednost, princip radiografie, respektive proč určité materiály pohlcují pouze světlo určité barvy.

Vývoj modelu atomu

Hlavní fáze v historii o teorií a názorech o struktuře atomu.

Added to your cart.