Szegedi%20P

1
Szegedi Péter

• Tudománytörténet és Tudományfilozófia
  Tanszék6.59-es szoba372-2900 vagy 6670-es
  m.pszegedi_at_elte.hu és hps.elte.hu

2
Tematika

• 1. A klasszikus mechanika A mechanika
  paradigmává válása. A mechanika fejlodése és
  elvei.
• 2-5. A klasszikus mechanikai világkép felbomlása
  Az elektromos és mágneses jelenségek tudományának
  fejlodése a Maxwell-egyenletekig. A hotan
  fejlodése az energiamegmaradás törvényének
  felfedezéséig. Az újkori atomelmélet.

3

• 6-11. A kvantumelmélet kifejlodése Elozmények
  (homérsékleti sugárzás, entrópia, klasszikus
  statisztikus fizika, fajho, fotoelektromos és
  Compton-effektus stb.). A mátrix- és
  hullámmechanika kifejlesztése és értelmezése
  (Bohr, Heisenberg, de Broglie, Schrödinger).
  Következmények (a magfizika, részecskefizika,
  szilárdtestfizika stb. e századi elméleti és
  gyakorlati fejlodése).
• 12-13. A relativitáselmélet és a kozmológia a XX.
  században (a tér-ido és univerzum fogalmak
  átalakulása).

4
A mechanika fejlodésea XVIII. századtóla XIX.
század közepéig

• 1. A matematikai módszerek átalakulása
• 2. Résztudományok kialakulása
• 3. A mechanika elvei

5
1. A matematikai módszerek átalakulása

• Geometria ? algebra, analízis (Descartes, Newton)
• Leonhard Euler (1707-1783)
• Introductio in analysin infinitorum (1748)
• Institutiones calculi differentialis (1755)
• Institutiones calculi integralis (1768-70)

6

• lineáris differenciálegyenletek elmélete
• Lettres à une princesse d'Allemagne (1768-72)
• mechanika, optika, akusztika, fizikai
  csillagászat
• Jean Le Rond d'Alembert (1717-1783)
• Traité de dynamique (1743)
• Traité de l'équilibre et du mouvement des fluides
  (1744)
• Réflexions sur la cause générale des vents (1747)
• Recherches sur les cordes vibrantes (1747)

7

• Recherches sur la précession des équinoxes et
  sur la nutation de l'axe de la terre (1749)
• Encyclopédie (1751)
• Essai d'une nouvelle théorie de la résistance des
  fluides (1752)
• Recherches sur différents points importants du
  système du monde (1754-56)
• analitikus mechanikus
• az ész hatékonysága
• a fizikai probléma redukálása matematikai
  feladattá

8
2. Résztudományok kialakulása

• Hidrodinamika
• Daniel Bernoulli (1700-1782)
• Exercitationes quaedam Mathematicae (1723-1724)
• Hydrodynamica (1738)

9

• Égi mechanika
• Pierre-Simon, marquis de Laplace (17491827)
• Exposition du systéme du monde (1796)
• a Naprendszer stabilitása, kialakulása
• Traité de mécanique céleste (1798-1827)

10
3. A mechanika elvei

• DAlembert-elv F ma ? F ma 0
• Pierre de Fermat (16011665)
• a legkisebb ido elve (1660)

11

• A legkisebb hatás elve
• Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)
• Pierre-Louis Moreau de Maupertuis (16981759)
• Essai de cosmologie (1750)a világegyetemben
  lévo összes változásban ha felösszegezzük a
  testek tömegének, a megtett útnak és a
  sebességnek a szorzatát, akkor az a leheto
  legkevesebb lesz

12

• Joseph-Louis Lagrange (17361813)
• Mécanique analytique (1788)
• L T V
• William Rowan Hamilton (18051865)
• H T V

13
Az elektromos és mágneses jelenségek tudományának
fejlodése a Maxwell-egyenletekig

• Elektromos és mágneses alapjelenségek
• kínaiak (i. e. XXVI. sz. ?)
• mágnes az irányok megállapítására
• görögök (i. e. 800)
• magnetit (Magnézia - Thesszália)
• borostyán (elektron)
• XII. sz. Kína és a Mediterránum iránytu

14

• Petrus Peregrinus Pierre de Maricourt (1269,
  1558)
• Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum
  de Foucaucourt, militem, de magnete
• gömb (Föld) alakú mágnes pólusai
• mágnesezés
• mágnesek alkalmazásai (pl. iránytu)

15
(No Transcript)
16

• William Gilbert (vagy Gylberde 1544-1603)
• De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno
  Magnete Tellure (1600)
• 600 mágneses (és dörzselektromos) kísérlet
• elektromos vonzás, ero fogalma
• a Föld mint mágnes (iránytu magyarázata)
• az elektromosság és mágnesesség különbsége a
  közeg szerepe
• folyadék-modell (humor), mint mechanikai kép

17

• Az elektromos jelenségek stabil létrehozása
• Otto von Guericke (1602-1686)

Francis Hau(w)ksbee (1670?-1713)
folyadékmodell (fluvium)
18

• Az elektromosság vizsgálata
• Stephen Gray (1666-1736)
• Ennek megfeleloen 1729. július 2-án délelott
  tízkor elvégeztünk egy kísérletet. Körülbelül
  négy lábra a galéria végétol volt egy zsinór
  keresztben, amelynek a végeit a galéria két
  oldalán szögekkel rögzítettük a zsinór középso
  része selyem volt, a többi a két végén spárga. A
  80½ láb hosszú vezetéket, amelyre az elefántcsont
  golyót függesztettük, és amely az elektromosságot
  a csobol hozzávezette, ráfektettük a keresztben
  lévo selyemzsinórra, úgyhogy a golyó körülbelül 9
  lábnyira alatta függött. A vezeték másik végét
  egy hurokkal felfüggesztettük az üvegrúdra, a
  rézlemezt pedig a golyó alatt tartottuk egy darab
  fehér papíron amikor a csövet dörzsöltük, a
  golyó vonzotta a rézlemezt és egy darabig fenn is
  tartotta.

19
(No Transcript)
20

• Charles François de Cisternay DuFay (1698-1739)
• kétféle elektromosság - kétfolyadék (effluvium)
  modell (1733)
• Pieter van Musschenbroek (1692-1761)
• leydeni palack (1746)
• E(wald) Georg von Kleist (1700-1748)

21

• Benjamin Franklin (1706-1790)
• síkkondenzátor
• villámhárító
• egyfolyadék-modell ()

22

• Jean-Antoine Nollet (1700-1770)
• az elektromosság népszerusítése
• elektroszkóp

23

• Charles-Augustine de Coulomb (1736-1806)
• Newtontorziós mérleg ? Coulomb-törvény (1777-)
• mágneses pólusok
• Siméon-Denis Poisson (1781-1840)
• az elektrosztatikai potenciál matematikai
  elmélete
• magnetosztatika
• George Green (1793-1841)

24

• Az elektromos áram vizsgálata
• Luigi Galvani (1737-1798)
• állati elektromosság (1780)

25

• Alessandro Volta (1745-1827)
• Volta-oszlopok (1799)
• William Nicholson (1753-1815)
• vízbontás (1800)
• Humphry Davy (1778-1829)
• fémsók bontása (1807)
• a vezetok ellenállása

26

• Georg Simon Ohm (1789-1854)
• áramköri törvény (1826)
• Gustav RobertKirchhoff (1824-1887)
• csomóponti törvény (1854)

27

• Az elektromos és mágneses jelenségek közötti
  kapcsolat
• Hans Christian Ørsted (1777-1851)
• az elektromos áram és a mágnesség kapcsolata
  (1820)
• André-Marie Ampère (1775-1836)
• áramok közötti erohatások
• alapfogalmak
• Jean-Baptiste Biot (1774-1862) Félix
  Savart (1791-1841)

28

• Michael Faraday (1791-1867)
• 20 év alatt több ezer kísérlet foleg az
  elektromágnesség területén
• elektromos áramok és mágneses tér kapcsolata
  forgómozgások esetén
• indukció (1831), elektromotoros ero stb.
• fogalomalkotás (pl. erovonal)
• elektrolízis (ionok, töltésmegmaradás stb.)
• fénypolarizáció (1845), kémia stb.

29

• Heinrich Friedrich Emil Lenz Emilij
  Hrisztianovics Lenc (1804-1865)
• James Clerk Maxwell (1831-1879)
• axiomatikus elektrodinamikai elmélet
• (1) a Coulomb-eronek megfelelo elektromos tér
  elektromos töltésbol származikdiv D ?
• (2) nincsenek elszigetelt mágneses pólusok, a
  mágnes pólusai között a Coulomb-ero hatdiv B
  0
• (3) változó mágneses terek elektromos tereket
  hoznak létrerot E ?B/?t
• (4) változó elektromos terek és áramok mágneses
  tereket hoznak létrerot H ?D/?t J.

30

• Gyakorlati következmények
• elektromágneses távíró
• Wilhelm Eduard Weber (1804-1891)-Johann Carl
  Friedrich Gauss (1777-1855) 1833
• William Fothergill Cook (1806-1879)-Charles
  Wheatston (1802-1875) 1837

31

• Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) 1837

32

• transzatlanti kábel (1866), duplex, quadruplex
  (1874), idoosztásos multiplex, telex
• telefon (1876), mikrohullámú rádiókapcsolat,
  muholdas átvitel, számítógéphálózat (fax és
  e-mail)
• elektromos világítás
• Thomas Alva Edison (1847-1931)
• villanykörte és hálózat (1878)
• az elektromosság szerepe mai életünkben
• a nagy New York-i áramszünetek (1965, 1977, 2003)

33

• az elektromágneses hullámok alkalmazásai
• Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)
• rádiófrekvenciás hullámok(1885-1889)

34

• Guglielmo Marconi (1874-1937)
• transzatlanti forgalmazás (1901)
• 10.000 km (1910) - kapcsolat a hajókkal
• Alekszandr Sztyepanovics Popov (1859-1906)

35

• Repülotéri radarantenna
• Irányított mikrohullámú rádióantennák

36

• Vákuumdióda, trióda (1904-1906), tranzisztor
  (1947), nyomtatott (1940-es évek) és integrált
  (1960-as évek) áramkörök
• hangátvitel (1906-15)
• rádiós musorszórás (1920)
• ikonoszkóp (1923), TV
• radar (1935) stb.

37
A hotan fejlodése az energiamegmaradás
törvényének felfedezéséig

• A goz erejének hasznosítása
• Denis Papin (1647-1712)
• Papin-fazék (1679)
• a forrás légnyomásfüggése (1680)

38

• zárt termodinamikai folyamatot végzo gozgép
  leírása, megépítése (1707)

39

• Thomas Savery (1650-1715)
• az elso eladott gozgép (1698)

40

• Thomas Newcomen (1663-1729)
• gozgép (1705-1712)

41

• James Watt (1736-1819)
• szeparált kondenzátor (1765)
• bolygókerék, centrifugális szabályzó stb.
  (1790-ig)

42

• A homérséklet mérése
• Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736)
• higanyos homéro (1700-1730), skála
• René-Antoine de Réaumur (1683-1757)
• alkoholos homéro, skála (1730)
• Anders Celsius (1701-1744)
• skála (1742)

43

• A ho
• Joseph Black (1728-1799)
• fajho, látens ho, homennyiség, kalorimetria,
  kalorikum (1757-1763)
• Benjamin Thompson Rumford gróf (1753-1814)

44

• Alig szükséges hozzátennem, hogy akármi, amit
  bármely elszigetelt test, vagy testek rendszere
  korlátozás nélkül képes szolgál-tatni, az nem
  lehet anyagi szubsztancia és számomra rendkívül
  nehéznek, ha nem le-hetetlennek tûnik, bármely
  más gondolatot kialakítani arról, amit létre
  lehet hozni és to-vábbítani, azon a módon ahogy a
  Hot létre-hoztuk és továbbítottuk ezekben a
  Kísérle-tekben, mint hogy ez MOZGÁS. (eloadás
  1798-ban)

45

• Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
• gázok hotágulása (1802)
• léghajón 7 km magasra - a levego homérsékletét,
  nyomását és összetételét mérve (1804)
• gázok térfogati arányai (1808-1809)
• út az egyesített gáztörvény felé (1826)

46

• John Dalton (1766-1844)
• a gázok parciális nyomásának problémája
  (Dalton-törvény, 1801) ? atomhipotézis (1803-1810)

47

• Elméleti hotan
• Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830)
• Théorie analytique de la chaleur (1822)
• a hovezetés differenciálegyenlete
• Fourier-sor
• Fourier-integrál

48

• Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832)
• Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur
  les machines propres à développer cette puissance
  (1824)
• reverzibilis körfolyamat kalorikus mechanikai
  modellje ? hatásfok
• Benoit Paul Emil Clapeyron (1799-1864)
• Carnot-féle körfolyamatok fordítva,
  matematikailag, diagrammokon (1834)
• ideális gázok állapotegyenlete
• a folyadékkal egyensúlyban lévo goz egyenlete

49

• Az energia
• Julius Robert Mayer (1814-1878)
• Az erok okok ennek megfeleloen velük
  kapcso-latban teljes mértékben alkalmazhatjuk a
  causa aequat effectum (az ok egyenlo az
  okozattal) elvet. Ha a c oknak e okozata van,
  akkor c e ha történetesen e egy második f
  okozatnak az oka, akkor e f, és így tovább c
  e f c. Az okok és okozatok láncolatában
  egyetlen tag vagy egy tag egyetlen része sem
  tunhet el, ahogyan ez világosan következik az
  egyenlet természetébol. Minden ok eme elso
  tulajdonságát elpusztíthatatlanságuknak
  nevezzük. (1842)

50

• James Prescott Joule (1818-1889)
• On the Production of Heat by Voltaic Electricity
  (1840)
• az áram hohatása (I2R)
• a ho mechanikai egyenértéke (1843)

51

• Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz
  (1821-1894)
• a fiziológiai ho is csak fizikai energiából
  származhat
• Azzal a feltevéssel kezdjük, hogy akármilyen
  természeti testek bármilyen kombinációjával is
  lehetetlen semmibol folyamatosan erot
  eloállítani. E tétel révén Carnot és Clapeyron
  elméletileg levezettek egy sor törvényt, amelyek
  egy részét a kísérlet bebizonyította, más részét
  még nem ellenorizték . Jelen tanulmány célja
  ezt az elvet ugyanúgy érvényesíteni a fizika
  összes ágában (eloadás 1847-bol)

52
Az anyag atomos szerkezete

• Az ókori atomizmus
• Empedoklész (i.e. 483-427)
• 4 oselem mechanikus egyesülése a viszály és a
  szeretet révén
• Anaxagorasz (i.e. 500-428)
• a dolgok magvai minoségileg végtelenek
• Leukipposz (i.e. 470- )
• Demokritosz (i.e. 460-370)
• atom és ur, alak-sorrend-helyzet
• szükségszeruség
• érzékelés

53

• Epikurosz (i.e. 341-270)
• clinamen
• Platón (i.e. 427-347)
• szabályos testek

54

• Az újkori atomizmus kezdetei
• René Descartes (1596-1650)
• Discours de la méthode Optika, Meteorológia,
  Geometria (1637)
• a fény hordozója az éter (1644)
• atomizmusa

55

• Pierre Gassendi (1592-1655)
• az antik atomizmus propagálója
• minden létezo atomokból áll
• belso törekvéssel a mozgásra
• az ur
• a tér végtelen, megsemmisíthetetlen
• a fény korpuszkulákból áll (1649)

56

• A fény problémája
• Francesco Maria Grimaldi (1618-1663)
• fényelhajlás (1663) az elso kísérlet
  hullámelmélet kidolgozására

57

• Isaac Newton (1643-1727)
• a fény korpuszkuláris elmélete
• Newton-gyuruk (1665-1675)
• Robert Hooke (1635-1703)
• diffrakció, interferencia (1665-1672)
  (éter)hullámelmélet
• Erasmus Bartholin (1625-1698)
• kettos törés az izlandi földpátban (1669)

58

• Christian Huygens (1629-1695)
• Traité de la Lumière (1678-1690) - a fény
  hullámelmélete (az éter rugalmas mozgása),
  Huygens-elv (elemi hullámok)

59
(No Transcript)
60

• Newton Opticks (1704)
• Valóban nyilvánvaló, hogy a fény egymásután
  következo vagy egyidoben létezo részecskékbol
  áll ugyanis ugyanazon a helyen felfoghatjuk azt
  a fényt, amely adott pillanatban odaérkezik, és
  továbbenged-hetjük azt, amit utána érkezik
  ugyanakkor adott pillanatban felfoghatjuk a fényt
  egyik helyen és továbbengedhetjük egy másik
  helyen.
• Leonhard Euler (1707-1783)
• Nova theoria lucis et colorum (1746)
  levego-hangéter-fény analógia
• hullámhossz - szín (1752) maximális vörös,
  minimális ibolya

61

• Johann Heinrich Lambert (1728-1777)
• Photometria (1760)
• fényero, fordított négyzetes törvény
• Pyrometrie (1779)
• a hosugarak is egyenes vonalban terjednek
• Sir William Wilhelm Friedrich Herschel
  (1739-1822)
• infravörös sugarak (1800)

62

• William Hyde Wollaston (1766-1828)
• ultraibolya sugarak (1801)
• a színképben sötét vonalak vannak (1802)
• Johann Wilhelm Ritter (1776-1810)
• ultraibolya sugarak (1801)

63

• Thomas Young (1773-1829)
• hanginterferencia ?? interferencia ?
  (ultraibolya) fényinterferencia (1800-1801)
• kétréses kísérlet (1802-1803)
• transzverzális hullámok az éterben (1817)
• különbözo színu fények hullámhossza (1820)

64

• Augustine-Jean Fresnel (1788-1827)
• a fény hullámelmélete (1815)
• a diffrakció magyarázata
• interferencia
• Fresnel-zónák ? kísérleti döntés

65

• a fénypolarizáció magyarázata (1817)
• Fresnel-lencse világítótoronyba (1822)
• éter szilárd rugalmas mozdulatlan közeg, amely
  áthatol pl. az átlátszatlan Földön (és ezáltal
  nem veszi fel mozgását), de amelyet az átlátszó
  testek törésmutatójuk arányában magukkal ragadnak

66

• Jean-Bernard-Léon Foucault (1819-1868)
• forgótükrös fénysebességmérés levegoben, vízben
  a hullámelmélet mellett (1850)

67

• Az anyag szerkezete
• D. Bernoulli
• kinetikus gázelmélet p nmv2 és a
  homérséklettel növekszik (1738)
• Mihail Vasziljevics Lomonoszov (1711-1765)
• 276 ??????? ?? ?????? ? ?????????????? ?????????
  (1743-1744)
• ????? ? ????????????? ????? (1756)
• Meditationes de Solido et Fluido (1760)

68

• Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794)
• a leheto legjobb kísérleti eszközök (1770-)

69
(No Transcript)
70

• rendkívüli gondosság, mindig pontos mennyiségi
  viszonyok ? az össztömeg a kémiai reakciók
  folyamán ugyanaz (1774)

71

• A levego összetétele, az égés oxigénelmélete
  (1777-1781)
• A víz összetétele (1783)
• kémiai nevezéktan (1787)
• J. L. Gay-Lussac és J. Dalton (1803-1810)
• Amedeo Avogadro (1776-1856)
• molekuláris hipotézis, Avogadro-törvény (1811)
• Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)
• 2000 vegyület vizsgálata, atomsúlyok az O
  16-hoz viszonyítva, új elemek (1807-1818)

72

• William Prout (1785-1850)
• az elemek atomsúlya a hidrogénének egész számú
  többszöröse (1815)
• Th. Young
• a molekulák méretének elso kielégítoen pontos
  mérése (1816)
• Pierre-Louis Dulong (1785-1838)
• Alexis-Thérèse Petit (1791-1820)
• fajho x atomsúly állandó (1819)

73

• Robert Brown (1773-1858)
• A Brief Account of Microscopical Observations
  made in the Months of June, July, and August,
  1827, on the Particles Contained in the Pollen of
  Plants and on the General Existence of Active
  Molecules in Organic and Inorganic Bodies
• M. Faraday
• az elektromos töltés megmaradása (1843)