Метрична система заходів, десяткова система заходів, сукупність одиниць фізичних величин, основою якої покладено одиниця довжини - метр. Спочатку в Метричній системі заходів, крім метра, входили одиниці: площі – квадратний метр, об'єму – кубічний метр та маси – кілограм (маса 1 дм 3 води при 4 °С), а також літр(Для місткості), ар(для площі земельних ділянок) та тонна(1000 кг). Важливою відмінністю Метричної системи заходів був спосіб освіти кратних одиницьі дольних одиниць, що у десяткових співвідношеннях; для утворення найменувань похідних одиниць було прийнято приставки: кіло, гекто, дека, деці, сантиі мілі.

Метрична система заходів була розроблена у Франції за доби Великої французької революції. За пропозицією комісії з найбільших французьких вчених (Ж. Борда, Ж. Кондорсе, П. Лаплас, Г. Монж та ін.) за одиницю довжини - метр - було прийнято десятимільйонну частину 1/4 довжини паризького географічного меридіана. Це було обумовлено прагненням покласти основою Метрична система заходів легко відтворювану " природну " одиницю довжини, що з будь-яким практично незмінним об'єктом природи. Декрет про введення Метричної системи заходів у Франції було прийнято 7 квітня 1795 року. У 1799 році було виготовлено та затверджено платиновий прототип метра. Розміри, найменування та визначення інших одиниць Метричної системи заходів були обрані так, щоб вона не носила національного характеру та могла бути прийнята всіма країнами. Справді міжнародний характер Метрична система заходів набула 1875 року, коли 17 країн, зокрема Росія, підписали Метричну конвенціюдля забезпечення міжнародної єдності та удосконалення метричної системи. Метрична система заходів була допущена до застосування в Росії (в необов'язковому порядку) законом від 4 червня 1899, проект якого був розроблений Д. І. Менделєєвим, і введена як обов'язкова декретом РНК РРФСР від 14 вересня 1918, а для СРСР - постановою РНК СРСР від 21 липня 1925 року.

На основі Метрична система заходів виникла ціла низка приватних, що охоплюють лише окремі розділи фізики або галузі техніки, систем одиницьта окремих позасистемних одиниць. Розвиток науки і техніки, а також міжнародних зв'язків призвело до створення на основі Метрична система заходів єдиної, що охоплює всі галузі вимірювань, системи одиниць Міжнародної системи одиниць(СІ), яка вже прийнята як обов'язкова або переважна багатьма країнами.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

• Міжнародна одиниця

Створення та розвиток метричної системи заходів

Метричну систему заходів було створено наприкінці XVIII в. у Франції, коли розвиток торгівлі промисловості настійно зажадав заміни безлічі одиниць довжини та маси, обраних довільно, єдиними, уніфікованими одиницями, якими і стали метр та кілограм.

Спочатку метр було визначено як 1/40 000 000 частину Паризького меридіана, а кілограм - як маса 1 кубічного дециметра води за температури 4 З, тобто. одиниці були засновані на природних стандартах. У цьому полягає одна з найважливіших особливостей метричної систем, що визначила її прогресивне значення. Другою важливою перевагою був десятковий підрозділ одиниць, що відповідав прийнятій системі обчислення, і єдиний спосіб утворення їх найменувань (включенням у назву відповідної приставки: кіло, гекто, дека, санти і мілі), що позбавляло від складних перетворень одних одиниць в інші і усувало назви.

Метрична система заходів стала базою для уніфікації одиниць у всьому світі.

Однак у наступні роки метрична система заходів у первісному вигляді (м, кг, м, м. ар. і шість десяткових приставок) не могла задовольнити запити науки і техніки, що розвивається. Тому кожна галузь знань вибирала зручні для себе одиниці та системи одиниць. Так, у фізиці дотримувалися системи сантиметр – грам – секунда (СГС); у техніці знайшла широке поширення система з основними одиницями: метр – кілограм-сила – секунда (МКГСС); у теоретичній електротехніці стали одна одною застосовуватися кілька систем одиниць, похідних від системи СГС; у теплотехніці були прийняті системи, засновані, з одного боку, на сантиметрі, грамі та секунді, з іншого боку, - на метрі, кілограмі та секунді з додаванням одиниці температури - градуса Цельсія та позасистемних одиниць кількості теплоти - калорії, кілокалорії тощо . Крім цього, знайшли застосування багато інших позасистемних одиниць: наприклад, одиниці роботи та енергії – кіловат-година та літр-атмосфера, одиниці тиску – міліметр ртутного стовпа, міліметр водяного стовпа, бар тощо. У результаті утворилося значне число метричних систем одиниць, деякі з них охоплювали окремі порівняно вузькі галузі техніки, і багато позасистемних одиниць, основою визначень яких було покладено метричні одиниці.

Одночасне їх застосування в окремих областях призвело до засмічення багатьох розрахункових формул числовими коефіцієнтами, не рівними одиниці, що ускладнило розрахунки. Наприклад, у техніці стало звичайним застосування для вимірювання маси одиниці системи МКС – кілограма, а для вимірювання сили одиниці системи МКГСС – кілограм-сили. Це було зручним з погляду, що числові значення маси (у кілограмах) та її ваги, тобто. сили тяжіння до Землі (у кілограм-силах) виявилися рівними (з точністю, достатньою для більшості практичних випадків). Однак наслідком прирівнювання значень різнорідних по суті величин була поява в багатьох формулах числового коефіцієнта 9,806 65 (округлено 9,81) і до змішання понять маси та ваги, що породило безліч непорозумінь та помилок.

Таке різноманіття одиниць та пов'язані з цим незручності породили ідею створення універсальної системи одиниць фізичних величин для всіх галузей науки і техніки, яка могла б замінити всі існуючі системи та окремі позасистемні одиниці. В результаті робіт міжнародних метрологічних організацій така система була розроблена та отримала назву Міжнародної системи одиниць із скороченим позначенням СІ (Система Інтернаціональна). СІ була прийнята ХІ Генеральною конференцією з мір і ваг (ГКМВ) у 1960 р. як сучасна форма метричної системи.

Характеристика Міжнародної системи одиниць

Універсальність СІ забезпечується тим, що сім основних одиниць, покладених у її основу, є одиницями фізичних величин, що відображають основні властивості матеріального світу та дають можливість утворювати похідні одиниці для будь-яких фізичних величин у всіх галузях науки та техніки. Цій же меті є і додаткові одиниці, необхідні для утворення похідних одиниць, що залежать від плоского і тілесного кутів. Перевагою СІ над іншими системами одиниць є принцип побудови самої системи: СІ побудована для певної системи фізичних величин, що дозволяють уявити фізичні явища у формі математичних рівнянь; деякі з фізичних величин прийняті основними і через них виражаються решта - похідні фізичні величини. Для основних величин встановлено одиниці, розмір яких узгоджений міжнародному рівні, а інших величин утворюються похідні одиниці. Побудована таким чином система одиниць і одиниці, що входять до неї, називаються когерентними, так як при цьому витримана умова, що співвідношення між числовими значеннями величин, вираженими в одиницях СІ, не містять коефіцієнтів, відмінних від вхідних в спочатку обрані рівняння, що зв'язують величини. Когерентність одиниць СІ при їх застосуванні дозволяє до мінімуму спростити розрахункові формули за рахунок їх звільнення від переказних коефіцієнтів.

У СІ усунена множинність одиниць для вираження величин одного й того ж роду. Так, наприклад, замість великої кількості одиниць тиску, що застосовувалися на практиці, одиницею тиску в СІ є лише одна одиниця – паскаль.

Встановлення для кожної фізичної величини своєї одиниці дозволило розмежувати поняття маси (одиниця СІ – кілограм) та сили (одиниця СІ – ньютон). Поняття маси слід використовувати у всіх випадках, коли мають на увазі властивість тіла або речовини, що характеризує їх інерційність і здатність створювати гравітаційне поле, поняття ваги - у випадках, коли мають на увазі сила, що виникає внаслідок взаємодії з гравітаційним полем.

Визначення основних одиниць. І можливо з високим ступенем точності, що в кінцевому рахунку не тільки дозволяє підвищити точність вимірів, а й забезпечити їхню єдність. Це досягається шляхом "матеріалізації" одиниць у вигляді еталонів та передачі від їх розмірів робочим засобам вимірювань за допомогою комплексу зразкових засобів вимірювань.

Міжнародна система одиниць завдяки своїм перевагам набула широкого поширення у світі. В даний час важко назвати країну, яка б не впровадила СІ, перебувала б на стадії впровадження або не ухвалила рішення про впровадження СІ. Так, країни, які раніше застосовували англійську систему заходів (Англія, Австралія, Канада, США та ін) також прийняли СІ.

Розглянемо структуру побудови Міжнародної системи одиниць. У табл.1.1 наведено основні та додаткові одиниці СІ.

Похідні одиниці СІ утворюються з основних та додаткових одиниць. Похідні одиниці СІ, що мають спеціальні найменування (табл.1.2), також можуть бути використані для утворення інших похідних одиниць СІ.

У зв'язку з тим, що діапазон значень більшості вимірюваних фізичних величин в даний час може бути вельми значним і застосовувати тільки одиниці СІ незручно, так як в результаті вимірювання виходять занадто великі або малі числові значення, СІ передбачено застосування кратних кратних і дольних від одиниць СІ , які утворюються за допомогою множників та приставок, наведених у табл.1.3.

Міжнародна одиниця

6 жовтня 1956 р. Міжнародний комітет заходів і терезів розглянув рекомендацію комісії у системі одиниць і прийняв таке важливе рішення, завершальне роботу із встановлення Міжнародної системи одиниць вимірів:

"Міжнародний комітет заходів та ваг, беручи до уваги завдання, отримане від дев'ятої Генеральної конференції з заходів та ваг у її резолюції 6, щодо встановлення практичної системи одиниць вимірювання, яка могла б бути прийнята всіма країнами, які підписали Метричну конвенцію; беручи до уваги всі документи , отримані від 21 країни, які відповіли на опитування, запропоноване дев'ятою Генеральною конференцією з мір і ваг, беручи до уваги резолюцію 6 дев'ятої Генеральної конференції з мір і ваг, яка встановлює вибір основних одиниць майбутньої системи, рекомендує:

1) щоб називалася "Міжнародною системою одиниць" система, яка базується на основних одиницях, прийнятих десятою Генеральною конференцією і є такими;

2) щоб застосовувалися одиниці цієї системи, перелічені в наступній таблиці, не визначаючи інші одиниці, які можуть бути додані згодом".

На сесії 1958 р. Міжнародний комітет заходів та ваг обговорив і ухвалив рішення про символ для скороченого позначення найменування "Міжнародна система одиниць". Було прийнято символ, що з двох літер SI (початкові літери слів System International - міжнародна система).

У жовтні 1958 р. Міжнародний комітет законодавчої метрології прийняв наступну резолюцію щодо Міжнародної системи одиниць:

метрична система міра вага

"Міжнародний комітет законодавчої метрології, зібравшись на пленарному засіданні 7 жовтня 1958 р. у Парижі, оголошує про приєднання до резолюції Міжнародного комітету заходів та ваг про встановлення міжнародної системи одиниць виміру (SI)".

Основними одиницями цієї системи є:

метр – кілограм-секунда-ампер-градус Кельвіна-свічка.

У жовтні 1960 р. питання про Міжнародну систему одиниць було розглянуто на одинадцятій Генеральній конференції з заходів та ваг.

З цього питання конференція ухвалила таку резолюцію:

"Одинадцята Генеральна конференція з мір і ваг, беручи до уваги резолюцію 6 десятої Генеральної конференції з мір і ваг, в якій вона прийняла шість одиниць як базу для встановлення практичної системи вимірювань для міжнародних зносин з огляду на резолюцію 3, прийняту Міжнародним комітетом заходів та терезів у 1956 р., та з огляду на рекомендації, прийняті Міжнародним комітетом заходів та терезів у 1958 р., що належать до скороченого найменування системи та до приставок для утворення кратних і дольних одиниць, вирішує:

1. Присвоїти системі, що ґрунтується на шести основних одиницях, найменування "Міжнародна система одиниць";

2. Встановити міжнародне скорочене найменування цієї системи "SI";

3. Утворювати найменування кратних і дольних одиниць за допомогою таких приставок:

4. Застосовувати в цій системі такі одиниці, не передбачаючи, які інші одиниці можуть бути додані в майбутньому:

Прийняття Міжнародної системи одиниць стало важливим прогресивним актом, який підсумував велику багаторічну підготовчу роботу в цьому напрямку та узагальнив досвід науково-технічних кіл різних країн та міжнародних організацій з метрології, стандартизації, фізики та електротехніки.

Рішення Генеральної конференції та Міжнародного комітету заходів та ваг щодо Міжнародної системи одиниць враховані в рекомендаціях Міжнародної організації зі стандартизації (ІСО) щодо одиниць вимірів і вже знайшли своє відображення у законодавчих положеннях про одиниці та стандарти на одиниці деяких країн.

У 1958 р. у НДР було затверджено нове Положення про одиниці вимірів, побудоване на основі Міжнародної системи одиниць.

У 1960 р. в урядовому законоположенні про одиниці вимірів Угорської Народної Республіки за основу прийнято Міжнародну систему одиниць.

Державні стандарти СРСР одиниць 1955-1958 гг. були побудовані на основі системи одиниць, прийнятої Міжнародним комітетом заходів та ваг як Міжнародна система одиниць.

У 1961 р. Комітет стандартів, заходів та вимірювальних приладів при Раді Міністрів СРСР затвердив ГОСТ 9867 - 61 "Міжнародна система одиниць", в якому встановлюється найкраще застосування цієї системи у всіх галузях науки і техніки та при викладанні.

У 1961 р. урядовим декретом узаконено Міжнародну систему одиниць мови у Франції й у 1962 р. у Чехословаччині.

Міжнародна система одиниць отримала відображення у рекомендаціях Міжнародного союзу чистої та прикладної фізики, прийнята Міжнародною електротехнічною комісією та рядом інших міжнародних організацій.

У 1964 р. Міжнародна система одиниць лягла основою "Таблиці одиниць законного виміру" Демократичної Республіки В'єтнам.

У період 1962-го по 1965 р.р. у ряді країн були видані закони про прийняття Міжнародної системи одиниць як обов'язкову або кращу і стандарти на одиниці СІ.

У 1965 р. відповідно до доручення XII Генеральної конференції з мір і ваг Міжнародне бюро мір і ваг провело опитування щодо положення з прийняттям СІ в країнах, що приєдналися до Метричної конвенції.

13 країн прийняли СІ як обов'язкову чи кращу.

У 10 країнах допущено застосування Міжнародної системи одиниць та проводиться підготовка до перегляду законів з метою надання узаконеного, обов'язкового характеру цій системі цієї країни.

У 7 країнах СІ допущена як факультативна.

Наприкінці 1962 р. побачила світ нова рекомендація Міжнародної комісії з радіологічних одиниць і вимірів (МКРЕ), присвячена величинам і одиницям у сфері іонізуючих випромінювань. На відміну від попередніх рекомендацій цієї комісії, які в основному були присвячені спеціальним (позасистемним) одиницям для вимірювань іонізуючих випромінювань, нова рекомендація включає таблицю, в якій першому місці всіх величин поставлені одиниці Міжнародної системи.

На сьомій сесії Міжнародного комітету законодавчої метрології, що відбулася 14-16 жовтня 1964 р., до складу якого входили представники 34 країн, які підписали міжурядову конвенцію, що засновує Міжнародну організацію законодавчої метрології, була прийнята з питань впровадження ЗІ наступна резолюція:

"Міжнародний комітет законодавчої метрології, беручи до уваги необхідність швидкого розповсюдження Міжнародної системи одиниць СІ, рекомендує краще застосування цих одиниць СІ при всіх вимірах і в усіх вимірювальних лабораторіях.

Зокрема у тимчасових міжнародних рекомендаціях. прийнятих та поширених Міжнародною конференцією законодавчої метрології, ці одиниці повинні застосовувати переважно для градуювання вимірювальних апаратів та приладів, на які поширюються ці рекомендації.

Інші одиниці, застосування яких дозволяється цими рекомендаціями, допускаються лише тимчасово, та його повинні уникати наскільки можна скоро " .

Міжнародний комітет законодавчої метрології створив секретаріат-доповідач на тему "Одиниці вимірів", завданням якого є розробка типового проекту законодавства з одиниць вимірів на основі Міжнародної системи одиниць. Ведення секретаріату-доповідача з цієї теми взяла він Австрія.

Переваги Міжнародної системи

Міжнародна система є універсальною. Вона охоплює всі галузі фізичних явищ, усі галузі техніки та народного господарства. Міжнародна система одиниць органічно включає такі давно поширені і глибоко укорінені у техніці приватні системи, як метрична система заходів і система практичних електричних і магнітних одиниць (ампер, вольт, вебер та інших.). Лише система, до якої увійшли ці одиниці, могла претендувати на визнання як універсальна та міжнародна.

Одиниці Міжнародної системи здебільшого досить зручні за розміром, а найважливіші їх мають зручні практично власні назви.

Побудова Міжнародної системи відповідає сучасному рівню метрології. Сюди відноситься оптимальний вибір основних одиниць, і зокрема їх числа та розмірів; узгодженість (когерентність) похідних одиниць; раціоналізована форма рівнянь електромагнетизму; утворення кратних та дольних одиниць за допомогою десяткових приставок.

У результаті різні фізичні величини мають у Міжнародній системі, як правило, і різну розмірність. Це уможливлює повноцінний розмірний аналіз, запобігаючи непорозумінням, наприклад, при контролі викладок. Показники розмірності в СІ цілі, а не дробові, що спрощує вираження похідних одиниць через основні і взагалі оперування з розмірністю. Коефіцієнти 4п і 2п присутні у тих і тільки тих рівняннях електромагнетизму, які відносяться до полів зі сферичною або циліндричною симетрією. Метод десяткових приставок, успадкований від метричної системи, дозволяє охопити величезні діапазони зміни фізичних величин та забезпечує відповідність СІ десятковій системі числення.

Міжнародній системі властива достатня гнучкість. Вона допускає застосування і деякої кількості позасистемних одиниць.

СІ - жива система, що розвивається. Число основних одиниць може бути ще збільшено, якщо це буде необхідно для охоплення будь-якої додаткової області явищ. У майбутньому не виключено також пом'якшення деяких чинних СІ регламентуючих правил.

Міжнародна система, як і сама її назва, покликана стати повсюдно застосовуваної єдиної системою одиниць фізичних величин. Уніфікація одиниць представляє необхідність, що давно назріла. Вже зараз СІ зробили непотрібними численні системи одиниць.

Міжнародна система одиниць прийнята у понад 130 країнах світу.

Міжнародна система одиниць визнана багатьма впливовими міжнародними організаціями, включаючи Організацію Об'єднаних Націй з питань освіти, науки та культури (ЮНЕСКО). Серед СІ, що визнали, - Міжнародна організація зі стандартизації (ІСО), Міжнародна організація законодавчої метрології (МОЗМ), Міжнародна Електротехнічна комісія (МЕК), Міжнародна спілка чистої та прикладної фізики та ін.

Список використаної літератури

1. Бурдун, Власов А.Д., Мурін Б.П. Одиниці фізичних величин у науці та техніці, 1990

2. Єршов В.С. Використання Міжнародної системи одиниць, 1986.

3. Камке Д, Кремер К. Фізичні основи одиниць виміру, 1980.

4. Новосільцев. До історії основних одиниць СІ, 1975.

5. Чортов А.Г. Фізичні величини (термінологія, визначення, позначення, розмірності), 1990.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Історія створення міжнародної системи одиниць СІ. Характеристика семи основних одиниць, її складових. Значення еталонних заходів та умови їх зберігання. Приставки, їх позначення та значення. Особливості застосування системи РМ у міжнародних масштабах.

презентація , доданий 15.12.2013


Історія одиниць виміру мови у Франції, їх походження від римської системи. Французька імперська система одиниць, поширене зловживання стандартами короля. Правова основа метричної системи, отримана у революційній Франції (1795-1812).

презентація , доданий 06.12.2015


Принцип побудови систем одиниць фізичних величин Гаусса, що базується на метричній системі заходів з основними одиницями, що відрізняються один від одного. Діапазон вимірювання фізичної величини, можливості та методи її вимірювання та їх характеристика.

реферат, доданий 31.10.2013


Предмет та основні завдання теоретичної, прикладної та законодавчої метрології. Історично важливі етапи у розвитку науки про виміри. Характеристика міжнародної системи одиниць фізичних величин Діяльність Міжнародного комітету заходів та ваг.

реферат, доданий 06.10.2013


Аналіз та визначення теоретичних аспектів фізичних вимірів. Історія застосування стандартів міжнародної метричної системи СІ. Механічні, геометричні, реологічні та поверхневі одиниці виміру, сфери їх застосування в поліграфії.

реферат, доданий 27.11.2013


Сім основних системних величин у системі величин, що визначається Міжнародною системою одиниць СІ та прийнята в Росії. Математичні операції із наближеними числами. Характеристика та класифікація наукових експериментів, засобів їх проведення.

презентація , додано 09.12.2013


Історія розвитку стандартизації. Впровадження російських національних стандартів та вимог до якості продукції. Декрет "Про запровадження міжнародної метричної системи заходів та ваг". Ієрархічні рівні управління якістю та показники якості продукції.

реферат, доданий 13.10.2008


Правові засади метрологічного забезпечення єдності вимірів. Система стандартів одиниць фізичної величини. Державні служби з метрології та стандартизації в РФ. Діяльність федерального агентства з технічного регулювання та метрології.

курсова робота , доданий 06.04.2015


Вимірювання на Русі. міри вимірювання рідини, сипучих речовин, одиниці маси, грошові одиниці. Застосування правильних та таврованих заходів, ваг та гир усіма торговцями. Створення стандартів для торгівлі з іншими державами. Перший прототип зразка метра.

презентація , доданий 15.12.2013


Метрологія в сучасному розумінні – наука про виміри, методи та засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. Фізичні величини та міжнародна система одиниць. Систематичні, прогресуючі та випадкові похибки.

(15. II.1564 – 8. I.1642) – видатний італійський фізик та астроном, один із засновників точного природознавства, член Академії деї Лінчей (1611). Р. у Пізі. У 1581 вступив до Пізанського ун-ту, де вивчав медицину. Але, захопившись геометрією та механікою, зокрема творами Архімеда та Евкліда, залишив ун-т з його схоластичними лекціями та повернувся до Флоренції, де чотири роки самостійно вивчав математику.

З 1589 – професор Пізанського ун-ту, у 1592 –1610 – Падуанського, надалі – придворний філософ герцога Козімо II Медічі.

Вплинув на розвиток наукової думки. Саме з нього бере початок фізика як наука. Галілею людство зобов'язане двома принципами механіки, які зіграли велику роль у розвитку не тільки механіки, а й усієї фізики. Це відомий галілеївський принцип відносності для прямолінійного та рівномірного руху та принцип сталості прискорення сили тяжіння. Виходячи з галілеївського принципу відносності, І. Ньютон прийшов до поняття інерційної системи відліку, а другий принцип, пов'язаний із вільним падінням тіл, привів його до поняття інертної та важкої маси. А. Ейнштейн поширив механічний принцип відносності Галілея на всі фізичні процеси, зокрема на світ, і вивів із нього слідства про природу простору та часу (при цьому перетворення Галілея замінюються перетвореннями Лоренца). Об'єднання другого галілеївського принципу, який Ейнштейн тлумачив як принцип еквівалентності сил інерції силам тяжіння, з принципом відносності призвело його до загальної теорії відносності.

Галілей встановив закон інерції (1609), закони вільного падіння, рухи тіла по похилій площині (1604 - 09) та тіла, кинутого під кутом до горизонту, відкрив закон складання рухів та закон сталості періоду коливань маятника (явище ізохронізму коливань, 1583). Від Галілея веде свій початок динаміка.

У липні 1609 Галілей побудував свою першу підзорну трубу - оптичну систему, що складається з опуклої та увігнутої лінз, - і почав систематичні астрономічні спостереження. Це було друге народження підзорної труби, яка після майже 20-річної невідомості стала потужним інструментом наукового пізнання. Тому Галілея можна вважати винахідником першого телескопа. Він досить швидко вдосконалив свою підзорну трубу і, як писав згодом, «збудував собі прилад настільки чудовий, що з його допомогою предмети здавалися майже в тисячу разів більше і більш ніж у тридцять разів ближче, ніж при спостереженні простим оком». У трактаті "Зоряний вісник", що вийшов у Венеції 12 березня 1610, він описав відкриття, зроблені за допомогою телескопа: виявлення гір на Місяці, чотирьох супутників у Юпітера, доказ, що Чумацький Шлях складається з багатьох зірок.

Створення телескопа та астрономічні відкриття принесли Галілею широку популярність. Незабаром він відкриває фази у Венери, плями на Сонці тощо. Галілей налагоджує у себе виробництво телескопів. Змінюючи відстань між лінзами, в 1610-14 створює також мікроскоп. Завдяки Галілею лінзи та оптичні прилади стали потужним знаряддям наукових досліджень. Як зазначав С. І. Вавілов, «саме від Галілея оптика отримала найбільший стимул для подальшого теоретичного та технічного розвитку». Оптичні дослідження Галілея присвячені також вченню про колір, питання природи світла, фізичну оптику. Галілею належить ідея кінцівки швидкості поширення світла та постановки (1607) експерименту щодо її визначення.

Астрономічні відкриття Галілея відіграли величезну роль у розвитку наукового світогляду, вони з усією очевидністю переконували в правильності вчення Коперника, помилковості системи Аристотеля та Птолемея, сприяли перемозі та утвердженню геліоцентричної системи світу. У 1632 вийшов відомий «Діалог про дві найголовніші системи світу», в якому Галілей відстоював геліоцентричну систему Коперника. Вихід книги розлютив церковників, інквізиція звинуватила Галілея в єресі та, влаштувавши процес, змусила публічно відмовитися від коперниківського вчення, а на «Діалог» наклала заборону. Після процесу в 1633 році Галілей був оголошений «в'язнем святої інквізиції» і змушений був жити спочатку в Римі, а потім в Арчертрі поблизу Флоренції. Однак наукову діяльність Галілей не припинив, до своєї хвороби (у 1637 р. Галілей остаточно втратив зір) він завершив працю «Бесіди та математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки», який підбивав підсумок його фізичних досліджень.

Винайшов термоскоп, що є прообразом термометра, сконструював (1586) гідростатичні вагидля визначення частки твердих тіл, визначив питому вагу повітря. Висунув ідею застосування маятника у годиннику. Фізичні дослідження присвячені також гідростатиці, міцності матеріалів тощо.

Блез Паскаль, поняття атмосферного тиску

(19. VI.1623 – 19. VIII.1662) – французький математик, фізик та філософ. Р. у Клермон-Феррані. Здобув домашню освіту. У 1631 р. разом із сім'єю переїжджає до Парижа. У Еге. Паскаля і в деяких його друзів - М. Мерсенна, Ж. Роберваля та інших. - щотижня збиралися математики і фізики. Ці збори згодом перетворилися на наук. засідання. На базі цього гуртка було створено Париж. АН (1666). З 16 років П. брав участь у роботі гуртка. У цей час він написав свою першу роботу про конічні перерізи, в якій висловив одну з важливих теорем проективної геометрії: точки перетину протилежних сторін шестикутника, вписаного в конічний перетин, лежать на одній прямій (теорема Паскаля).

Фізичні дослідження відносяться головним чином до гідростатики, де сформулював у 1653 р. основний її закон, згідно з яким тиск на рідину передається нею рівномірно без зміни на всі боки - закон Паскаля (ця властивість рідини була відома і його попередникам), встановив принцип дії гідравлічного преса. Перевідкрив гідростатичний феномен, який завдяки йому став широко відомим. Підтвердив існування атмосферного тиску, повторивши в 1646 досвід Торрічеллі з водою та вином. Висловив думку, що атмосферний тиск зменшується з висотою (за його ідеєю в 1647 здійснено експеримент, який свідчив про те, що на вершині гори рівень ртуті в трубці нижчий, ніж у основи), продемонстрував пружність повітря, довів, що повітря має вагу, відкрив , що показання барометра залежать від вологості та температури повітря, і тому його можна використовувати для прогнозування погоди.

У математиці присвятив ряд робіт арифметичним рядам та біноміальним коеф. У «Трактаті про арифметичний трикутник» дав т.з. трикутник Паскаля - таблицю, в якій коеф. розкладання (а+Ь)nдля різних n розташовані у вигляді трикутника. Біноміальні коеф. утворював за розробленим ним способом повною матем. індукції - у цьому полягало одне з найважливіших його відкриттів. Новим було й те, що біномні коеф. виступали тут як числа комбінацій з елементів п по m і потім використовувалися в завданнях теорії ймовірностей. На той час ніхто з математиків ймовірність подій не обчислював. Паскаль і П. Ферма знайшли ключ до вирішення таких завдань. У їх листуванні теорія ймовірностей та комбінаторика науково обґрунтовані, і тому Паскаль та Ферма вважаються засновниками нової галузі математики – теорії ймовірностей. Великий внесок зробив і в розробку числення нескінченно малих. Вивчаючи циклоїду, запропонував загальні методи визначення квадратур та центрів тяжкості разл. кривих, відкрив і застосував такі методи, які дають підставу вважати його одним із творців обчислення нескінченно малих. У «Трактаті про синуси чверті кола», обчислюючи інтеграли тригонометричних функцій, зокрема тангенса, ввів еліптичні інтеграли, які пізніше зіграли важливу роль в аналізі та його застосуваннях. Крім того, довів ряд теорем щодо заміни змінних та інтегрування частинами. У Паскаля зустрічаються, хоч і в нерозвиненому вигляді, ідеї про рівносильність диференціала як головної лінійної частини приросту самому приросту і про властивості еквівалентних нескінченно малих величин.

Ще в 1642 р. сконструював лічильну машину для двох арифметичних дій. Принципи, покладені основою цієї машини, стали пізніше вихідними у конструюванні рахункових машин.

Його ім'ям названа одиниця тиску – паскаль.

Алессандро Вольт, винахідник Вольтова стовпа, електрофора, електрометра

Алессандро Вольта народився 18 лютого 1745 р. у невеликому італійському місті Комо, розташованому поблизу озера Комо, неподалік Мілана. У ньому рано прокинувся інтерес до вивчення електричних явищ. У 1769 р. він публікує роботу про лейденську банку, через два роки - про електричну машину. У 1774 р. Вольта стає викладачем фізики в школі в Комо, винаходить електрофор, потім евдіометр та інші прилади. У 1777 р. він стає професором фізики у Павії. У 1783 р. винаходить електроскоп з конденсатором, а з 1792 р. посилено займається «тваринною електрикою». Ці заняття призвели до винаходу першого гальванічного елемента.

У 1800 р. він побудував перший генератор електричного струму. вольтів стовп. Цей винахід приніс йому всесвітню славу. Він був обраний членом Паризької та інших академій, Наполеон зробив його графом та сенатором Італійського королівства. Але в науці Вольта після свого великого відкриття вже не зробив нічого значного. У 1819 р. він залишив професуру і жив у своєму рідному місті Комо, де й помер 5 березня 1827 (одного дня з Лапласом і в один рік з Френелем).

Вольтов стовп

Почавши в 1792 р. роботу над «тваринною електрикою», Вольта повторив і розвинув досліди Гальвані, повністю прийнявши його думку. Але вже в одному з перших листів, надісланому з Мілана 3 квітня 1792 р., він вказує, що м'язи жаби дуже чутливі до електрики, вони «вражаюче реагують на електрику», зовсім невловиме навіть для електроскопа Беннета, найбільш чутливого з усіх (зробленого з двох смужок найтоншого листового золота або срібла). Тут початок наступного твердження Вольти, що «препарована жаба представляє, якщо можна так висловитися, тваринний електрометр, незрівнянно більш чутливий, ніж будь-який інший чутливий електрометр».

Вольта в результаті довгого ряду дослідів дійшов висновку, що причиною скорочення м'язів є не «тваринна електрика», а контакт різнорідних металів. «Початковою причиною цього електричного струму, - пише Вольта, - хоч би яким він був, є самі метали внаслідок того, що вони різні. Саме вони у сенсі слова є збудниками і двигунами, тоді як тваринний орган, самі нерви є лише пасивними». Електризація при контакті дратує нерви тварини, наводить м'язи в рух, викликає відчуття кислого смаку на кінчику язика, поміщеного між станіолевим папером та срібною ложкою, при контакті срібла та олова. Таким чином, Вольта вважає причини «гальванізму» фізичними, а фізіологічні дії – одними із проявів цього фізичного процесу. Якщо коротко формулювати сучасною мовою думку Вольти, то вона зводиться до наступного: Гальвані відкрив фізіологічну дію електричного струму.

Природно, що між Гальвані та Вольта розгорілася полеміка. Гальвані для доказу своєї правоти намагався виключити фізичні причини. Вольта, навпаки, повністю виключив фізіологічні об'єкти, замінивши лапку жаби своїм електрометром. 10 лютого 1794 р. він пише:

«Що ви думаєте про так звану тваринну електрику? Щодо мене, то я давно переконаний, що вся дія виникає спочатку внаслідок дотику металів до якогось вологого тіла або до самої води. Внаслідок такого дотику електричний флюїд женеться в це вологе тіло або у воду від самих металів, від одного більше, від іншого менше (найбільше від цинку, найменше від срібла). При встановленні безперервного сполучення між відповідними провідниками цей флюїд здійснює постійний кругообіг».

Прилади Вольта

Такий перший опис замкнутого ланцюга електричного струму. Якщо ланцюг розірвати і в місце розриву вставити як сполучну ланку життєздатний нерв жаби, то «м'язи, що керуються такими нервами, починають скорочуватися, як тільки замикається ланцюг провідників і з'являється електричний струм». Як бачимо, Вольта вже користується таким терміном, як «замкнений ланцюг електричного струму». Він показує, що присутність струму в замкнутому ланцюзі можна виявити і смаковими відчуттями, якщо ввести в ланцюг кінчик язика. «І ці відчуття і рухи тим сильніше, чим далі відстоять один від одного застосовані два метали в тому ряду, в якому вони поставлені тут: цинк, фольга олов'яна, звичайне олово в пластинках, свинець, залізо, латунь і різної якості бронза, мідь, платина, золото, срібло, ртуть, графіт». Такий цей знаменитий «ряд Вольти» у його першому нарисі.

Вольта розділив провідники на два класи. До першого він відніс метали, до другого - рідкі провідники. Якщо скласти замкнутий ланцюг із різнорідних металів, то струму не буде - це наслідок закону Вольти для контактної напруги. Якщо ж «провідник другого класу знаходиться в середині і стикається з двома провідниками першого класу з двох різних металів, то внаслідок цього виникає електричний струм того чи іншого напряму».

Цілком природно, що саме Волтью належить честь створення першого генератора електричного струму, так званого вольтова стовпа (сам Вольта називав його «електричний орган»), який вплинув не тільки на розвиток науки про електрику, а й на всю історію людської цивілізації. Вольтов стовп сповістив про настання нової доби - епохи електрики.

Електрофор Вольта

Тріумф вольтового стовпа забезпечив беззаперечну перемогу Вольти над Гальвані. Історія вчинила мудро, визначивши переможця в цій суперечці, в якій обидві сторони мали рацію, кожен зі свого погляду. «Тваринна електрика» справді існує, і електрофізіологія, батьком якої був Гальвані, зараз займає важливе місце у науці та практиці. Але в часи Гальвані електрофізіологічні явища ще не дозріли для наукового аналізу, і те, що Вольта повернув відкриття Гальвані на новий шлях, було дуже важливим для молодої науки про електрику. Виключивши життя-це складне явище природи з науки про електрику, надавши фізіологічним діям лише пасивну роль реагенту, Вольта забезпечив швидкий і плідний розвиток цієї науки. У цьому полягає його безсмертна заслуга історія науки і людства.

Генріх Рудольф Герц, винахідник «вібратора Герца»

Генріх РУДОЛЬФ ГЕРЦ(1857-1894) народився 22 лютого у Гамбурзі, у ній адвоката, який став пізніше сенатором. Вчився Герц чудово і був неперевершеним за кмітливістю учнем. Він любив усі предмети, любив писати вірші та працювати на токарному верстаті. На жаль, все життя Герцю заважало слабке здоров'я.

У 1875 р. після закінчення гімназії Герц вступає до Дрезденського, а потім до Мюнхенського вищого технічного училища. Справа йшла добре доти, доки вивчалися предмети загального характеру. Але щойно почалася спеціалізація, Герц змінив своє рішення. Він не хоче бути вузьким фахівцем, він рветься до наукової роботи і вступає до Берлінського університету. Герцю пощастило: його безпосереднім наставником виявився Гельмгольц. Хоча знаменитий фізик був прихильником теорії далекодії, але як істинний учений він беззастережно визнавав, що ідеї Фарадея - Максвелла про близькість і фізичне поле дають прекрасну згоду з експериментом.

Потрапивши до Берлінського університету, Герц з великим бажанням прагнув занять у фізичних лабораторіях. Але до роботи в лабораторіях допускалися лише студенти, які займалися вирішенням конкурсних завдань. Гельмгольц запропонував Герцу завдання з галузі електродинаміки: чи має електричний струм кінетичної енергією Гельмгольц хотів направити сили Герца в область електродинаміки, вважаючи її найбільш заплутаною.

Герц приймається рішення поставленої завдання, розраховане на 9 місяців. Він сам виготовляє прилади та налагоджує їх. Працюючи над першою проблемою відразу ж виявилися закладені в Герці риси дослідника: завзятість, рідкісне працьовитість і мистецтво експериментатора. Завдання було вирішено за 3 місяці. Результат, як і очікувалося, був негативним. (Зараз нам ясно, що електричний струм, що є спрямованим рухом електричних зарядів (електронів, іонів), має кінетичну енергію. Для того щоб Герц міг виявити це, треба було підвищити точність його експерименту в тисячі разів.) Отриманий результат збігався з точкою зору Гельмгольця, хоч і помилковою, але у здібностях молодого Герца він не помилився. «Я побачив, що мав справу з учнем абсолютно незвичайного обдарування», - зазначав він пізніше. Робота Герца була удостоєна премії.

Повернувшись після літніх канікул 1879, Герц домігся дозволу працювати над іншою темою:<0б индукции во вращающихся телах«, взятой в качестве докторской диссертации. Это была теоретическая работа. Он предполагал завершить ее за 2-3 месяца, защитить и получить поскорее звание доктора, хотя университет еще не был закончен. Работая с большим подъемом и воодушевлением, Герц быстро закончил исследование. Зашита прошла успешно, и ему присудили степень доктора с «отличием» - явление исключительно редкое, тем более для студента.

З 1883 по 1885 р. Герц завідував кафедрою теоретичної фізики в провінційному містечку Кілі, де зовсім не було фізичної лабораторії. Герц вирішив займатися тут теоретичними питаннями. Він коригує систему рівняння електродинаміки одного з яскравих представників далекодії Неймана. Внаслідок цієї роботи Герц написав свою систему рівнянь, з якої легко виходили рівняння Максвелла. Герц розчарований, адже він намагався довести універсальність електродинамічних теорій представників далекодії, а не теорії Максвелла. «Цей висновок не можна вважати точним доказом максвелівської системи як єдино можливою», - робить він собі, по суті, заспокійливий висновок.

У 1885 р. Герц приймає запрошення технічної школи Карлсруе, де буде проведено його знамениті досліди з поширення електричної сили. Ще 1879 р. Берлінська академія наук поставила завдання: «Показати експериментально наявність будь-якого зв'язку між електродинамічними силами і діелектричною поляризацією діелектриків». Попередні підрахунки Герца показали, що очікуваний ефект буде дуже малий навіть за найсприятливіших умов. Тому, мабуть, він і відмовився від цієї роботи восени 1879 р. Однак він не переставав думати про можливі шляхи її вирішення і дійшов висновку, що для цього потрібні високочастотні електричні коливання.

Герц ретельно вивчив усе, що було відомо до цього часу про електричні коливання і в теоретичному, і в експериментальному планах. Знайшовши у фізичному кабінеті технічної школи пару індукційних котушок і проводячи з ними лекційні демонстрації, Герц виявив, що з їх допомогою можна було отримати швидкі електричні коливання з періодом 10 -8 С. В результаті експериментів Герц створив не тільки високочастотний генератор (джерело високочастотних коливань) , а й резонатор - приймач цих коливань.

Генератор Герца складався з індукційної котушки та приєднаних до неї дротів, що утворюють розрядний проміжок, резонатор - з дроту прямокутної форми та двох кульок на його кінцях, що утворюють також розрядний проміжок. В результаті проведених дослідів Герц виявив, що якщо в генераторі відбуватимуться високочастотні коливання (у його розрядному проміжку проскакує іскра), то в розрядному проміжку резонатора, віддаленому від генератора навіть на 3 м , теж проскакуватимуть маленькі іскри. Таким чином, іскра у другому ланцюзі виникала без будь-якого безпосереднього контакту з першим ланцюгом. Який же механізм її передачі Або це електрична індукція, згідно з теорією Гельмгольця, або електромагнітна хвиля, згідно з теорією Максвелла У 1887 р. Герц поки нічого ще не говорить про електромагнітні хвилі, хоча він уже помітив, що вплив генератора на приймач особливо сильний у разі резонансу (Частота коливань генератора збігається з власною частотою резонатора).

Провівши численні досліди при різних взаємних положеннях генератора і приймача, Герц дійшов висновку існування електромагнітних хвиль, що поширюються з кінцевою швидкістю. Чи поводитимуться вони, як світло І Герц проводить ретельну перевірку цього припущення. Після вивчення законів відображення та заломлення, після встановлення поляризації та вимірювання швидкості електромагнітних хвиль він довів їхню повну аналогію зі світловими. Усе це було викладено у роботі «Про промені електричної сили», що вийшла у грудні 1888 р. Цей рік вважається роком відкриття електромагнітних хвиль та експериментального підтвердження теорії Максвелла. У 1889 р., виступаючи на з'їзді німецьких дослідників природи, Герц говорив: «Усі ці досліди дуже прості в принципі, проте вони тягнуть за собою найважливіші наслідки. Вони руйнують будь-яку теорію, яка вважає, що електричні сили миттєво перестрибують простір. Вони означають блискучу перемогу теорії Максвелла. Наскільки малоймовірним здавалося раніше її погляд на сутність світла, настільки важко тепер не розділити цю думку».

Напружена робота Герца не пройшла безкарно для його і так слабкого здоров'я. Спочатку відмовили очі, потім захворіли вуха, зуби та ніс. Незабаром розпочалося загальне зараження крові, від якого і помер знаменитий уже у свої 37 років вчений Генріх Герц.

Герц завершив величезну працю, розпочату Фарадеєм. Якщо Максвелл перетворив уявлення Фарадея в математичні образи, то Герц перетворив ці образи на видимі та чутні електромагнітні хвилі, що стали йому вічною пам'яткою. Ми пам'ятаємо Г. Герца, коли слухаємо радіо, дивимося телевізор, коли радіємо повідомленню ТАРС про нові запуски космічних кораблів, з якими підтримується стійкий зв'язок за допомогою радіохвиль. І не випадково першими словами, переданими російським фізиком А. С. Поповим за першим бездротовим зв'язком, були: «Генріх Герц».

«Дуже швидкі електричні коливання»

Генріх Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz), 1857-1894

У період з 1886 по 1888 Герц в кутку свого фізичного кабінету в Політехнічній школі Карлсруе (Берлін) досліджував випромінювання та прийом електромагнітних хвиль. Для цього він придумав і сконструював свій знаменитий випромінювач електромагнітних хвиль, названий згодом «вібратором Герца». Вібратор являв собою два мідні прутки з насадженими на кінцях латунними кульками і по одній великій цинковій сфері або квадратній пластині, що грає роль конденсатора. Між кульками залишався зазор – іскровий проміжок. До мідних стрижнів були прикріплені кінці вторинної обмотки котушки Румкорфа - перетворювача постійного струму низької напруги змінний струм високої напруги. При імпульсах змінного струму між кульками проскакували іскри і навколишній простір випромінювались електромагнітні хвилі. Переміщенням сфер або пластин вздовж стрижнів регулювалися індуктивність та ємність ланцюга, що визначають довжину хвилі. Щоб уловлювати випромінювані хвилі, Герц придумав найпростіший резонатор - дротяне незамкнене кільце або прямокутну незамкнуту рамку з такими ж, як у «передавача» латунними кульками на кінцях і іскровим проміжком, що регулюється.

Вібратор Герца

Введено поняття вібратора Герца, наведено робочу схему вібратора Герца, розглянуто перехід від замкнутого контуру до електричного диполя.

За допомогою вібратора, резонатора та відбивних металевих екранів Герц довів існування передбачених Максвеллом електромагнітних хвиль, що поширюються у вільному просторі. Він довів їх тотожність світловим хвиль (подібність явищ відображення, заломлення, інтерференції та поляризації) і зумів виміряти їх довжину.

Завдяки своїм дослідам Герц дійшов таких висновків: 1 - хвилі Максвелла «синхронні» (справедливість теорії Максвелла, що швидкість поширення радіохвиль дорівнює швидкості світла); 2 - можна передавати енергію електричного та магнітного поля без проводів.

У 1887 після завершення дослідів вийшла перша стаття Герца «Про дуже швидкі електричні коливання», а в 1888 - ще більш фундаментальна робота «Про електродинамічні хвилі в повітрі та їх відображення».

Герц вважав, що його відкриття були не практичнішими за максвеллівських: «Це абсолютно марно. Це лише експеримент, який доводить, що маестро Максвелл мав рацію. Ми лише маємо таємничі електромагнітні хвилі, які не можемо бачити оком, але вони є». "І що ж далі?" - Запитав його один зі студентів. Герц знизав плечима, він був скромною людиною, без претензій і амбіції: «Я припускаю - нічого».

Але навіть теоретично досягнення Герца були відразу відзначені вченими як початок нової «електричної ери».

Генріх Герц помер у віці 37 років у Бонні від зараження крові. Після смерті Герца в 1894 сер Олівер Лодж зауважив: «Герц зробив те, що не змогли зробити імениті англійські фізики. Крім того, що він підтвердив істинність теорем Максвелла, він зробив це з бентежною скромністю».

Едуард Юджін Десаїр Бренлі, винахідник «датчика Бренлі»

Ім'я Едуарда Бренлі не особливо відоме у світі, але у Франції він вважається одним з найважливіших вкладників у винахід радіотелеграфного зв'язку.

В 1890 професор фізики паризького Католицького університету Едуард Бренлі став серйозно цікавитися можливістю застосування електрики в терапії. Вранці він прямував до паризьких лікарень, де проводив лікувальні процедури електричним та індукційним струмами, а вдень досліджував поведінку металевих провідників та гальванометрів при впливі електричних зарядів у своїй фізичній лабораторії.

Пристрій, який приніс Бренлі популярність, була «скляна трубка, вільно заповнена металевою тирсою» або «датчик Бренлі». При включенні датчика в електричну схему, що містить батарею та гальванометр, він працював як ізолятор. Однак якщо на деякій відстані від схеми виникала електрична іскра, датчик починав проводити струм. Коли ж трубку трохи струшували, то датчик знову ставав ізолятором. Реакція датчика Бренлі на іскру спостерігалася у межах приміщення лабораторії (до 20 м). Явище було описано Бренлі у 1890 році.

До речі, подібний метод зміни опору тирси, тільки вугільних, при проходженні електричного струму ще донедавна повсюдно використовувався (а в деяких будинках використовується й досі) у мікрофонах телефонних апаратів (так звані «вугільні» мікрофони).

На думку істориків Бренлі ніколи не думав про можливість передачі сигналів. Він цікавився головним чином паралелями між медициною та фізикою і прагнув запропонувати медичному світу інтерпретацію провідності нерва, змодельовану за допомогою заповнених металевими тирсою трубок.

Вперше публічно продемонстрував зв'язок між провідністю датчика Бренлі та електромагнітними хвилями британський фізик Олівер Лодж.

Лавуазьє Антуан Лоран, винахідник калориметра

Антуан Лоран Лавуазьє народився 26 серпня 1743 р. у Парижі у ній адвоката. Початкову освіту він здобув у коледжі Мазаріні, а 1864 р. закінчив юридичний факультет Паризького університету. Вже під час навчання в університеті Лавуазьє, крім юриспруденції, ґрунтовно займався природничими та точними науками під керівництвом кращих паризьких професорів того часу.

У 1765 р. Лавуазьє представив роботу на задану Паризькою академією наук тему - «Про найкращий спосіб висвітлювати вулиці великого міста». При виконанні цієї роботи далася взнаки незвичайна наполегливість Лавуазьє у переслідуванні наміченої мети і точність у дослідженнях - гідності, які становлять відмінну рису всіх його робіт. Наприклад, щоб збільшити чутливість свого зору до слабких змін сили світла, Лавуазьє провів шість тижнів у темній кімнаті. Ця робота Лавуазьє була удостоєна академією золотої медалі.

У період 1763-1767 р.р. Лавуазьє здійснює низку екскурсій з найвідомішим геологом та мінералогом Геттаром, допомагаючи останньому у складанні мінералогічної карти Франції. Вже ці перші роботи Лавуазьє відчинили перед ним двері Паризької академії. 18 травня 1768 р. він був обраний до академії ад'юнктом з хімії, у 1778 р. став дійсним членом академії, а з 1785 р. він був її директором.

У 1769 р. Лавуазьє вступив до Компанії відкупів - організацію із сорока великих фінансистів, в обмін на негайне внесення до скарбниці певної суми, що отримувала право збирати державні непрямі податки (на сіль, тютюн тощо). Будучи відкупником, Лавуазьє нажив величезний стан, частину якого витратив наукові дослідження; однак саме участь у Компанії відкупів стала однією з причин, через яку Лавуазьє був у 1794 р. засуджений до страти.

У 1775 р. Лавуазьє стає директором Управління порохів та селітр. Завдяки енергії Лавуазьє виробництво пороху у Франції до 1788 більш ніж подвоїлося. Лавуазьє організує експедиції для відшукання селитряних родовищ, веде дослідження, що стосуються очищення та аналізу селітри; прийоми очищення селітри, розроблені Лавуазьє та Боме, дійшли і до нашого часу. Порохова справою Лавуазьє керував до 1791 р. Він жив у пороховому Арсеналі; тут же містилася і створена ним за власні кошти прекрасна хімічна лабораторія, з якої вийшли майже всі хімічні роботи, які обезсмертили його ім'я. Лабораторія Лавуазьє була одним із головних наукових центрів Парижа того часу.

На початку 1770-х років. Лавуазьє починає систематичні експериментальні роботи з вивчення процесів горіння, в результаті яких дійшов висновку про неспроможність теорії флогістону. Отримавши 1774 р. (за К.В.Шееле і Дж.Пристли) кисень і зумівши усвідомити значення цього відкриття, Лавуазьє створює кисневу теорію горіння, яку викладає 1777 р. У 1775-1777 гг. Лавуазьє доводить складний склад повітря, що складається, на його думку, з «чистого повітря» (кисню) та «задушливого повітря» (азоту). У 1781 р. разом з математиком і хіміком Ж. Б. Менье доводить також складний склад води, встановивши, що вона складається з кисню і «пального повітря» (водню). У 1785 р. вони синтезують воду з водню і кисню.

Вчення про кисні, як про головного агента горіння, було спочатку зустрінуте дуже вороже. Відомий французький хімік Макер висміює нову теорію; у Берліні, де пам'ять творця флогістонної теорії Г. Шталя особливо шанувалася, праці Лавуазьє було навіть віддано спаленню. Лавуазьє, однак, не витрачаючи спочатку часу на полеміку з думкою, неспроможність якого він відчував, крок за кроком наполегливо і терпляче встановлював основи своєї теорії. Тільки ретельно вивчивши факти і остаточно з'ясувавши свою думку, Лавуазьє в 1783 р. відкрито виступає з критикою вчення про флогістон і показує його хиткість. Встановлення складу води було рішучим ударом для теорії флогістону; прихильники її почали переходити на бік вчення Лавуазьє.

Маючи властивості кисневих сполук, Лавуазьє перший дав класифікацію «простих тіл», відомих на той час у хімічній практиці. Поняття Лавуазьє про елементарні тіла було суто емпіричним: елементарними Лавуазьє вважав ті тіла, які були розкладені більш прості складові.

Основою його класифікації хімічних речовин разом із поняттям про прості тіла, служили поняття «окис», «кислота» та «сіль». Окис Лавуазьє є з'єднання металу з киснем; кислота - з'єднання неметалевого тіла (наприклад, вугілля, сірки, фосфору) із киснем. Органічні кислоти – оцтову, щавлеву, винну та ін. – Лавуазьє розглядав як сполуки з киснем різних «радикалів». Сіль утворюється сполукою кислоти з основою. Ця класифікація, як показали скоро подальші дослідження, була вузька і тому неправильна: деякі кислоти, як, наприклад, синильна кислота, сірководень, і солі, що відповідають їм, не підходили під ці визначення; соляну кислоту Лавуазьє вважав сполукою кисню з невідомим ще радикалом, а хлор розглядав як сполуку кисню з соляною кислотою. Тим не менш, це була перша класифікація, що дала можливість з великою простотою оглянути цілі ряди відомих на той час хімії тіл. Вона дала Лавуазьє можливість передбачити складний склад таких тіл як вапно, барит, їдкі луги, борна кислота та ін, що вважалися до нього елементарними тілами.

У зв'язку з відмовою від флогістонної теорії виникла потреба у створенні нової хімічної номенклатури, в основу якої лягла класифікація, дана Лавуазьє. Основні засади нової номенклатури Лавуазьє розробляє у 1786-1787 роках. разом із К.Л.Бертолле, Л.Б. Гітоном де Морво та А.Ф.Фуркруа. Нова номенклатура внесла велику простоту та ясність у хімічну мову, очистивши його від складних та заплутаних термінів, які були заповідані алхімією. З 1790 р. Лавуазьє бере участь також і в розробці раціональної системи заходів та терезів - метричної.

Предмет вивчення Лавуазьє становили теплові явища, тісно пов'язані з процесом горіння. Разом із Лапласом, майбутнім творцем «Небесної механіки», Лавуазьє дає початок калориметрії. Вони створюють крижаний калориметр, За допомогою якого вимірюють теплоємності багатьох тіл і теплоти, що звільняються при різних хімічних перетвореннях. Лавуазьє і Лаплас в 1780 р. встановлюють основний принцип термохімії, сформульований ними в наступній формі: «Всякі теплові зміни, які зазнає якась матеріальна система, змінюючи свій стан, відбуваються у зворотному порядку, коли система знову повертається у свій початковий стан».

У 1789 р. Лавуазьє опублікував підручник «Елементарний курс хімії», повністю заснований на кисневій теорії горіння та нової номенклатури, який став першим підручником нової хімії. Оскільки цього ж року розпочалася французька революція, переворот, скоєний у хімії працями Лавуазьє, прийнято називати «хімічною революцією».

Творець хімічної революції, Лавуазьє став, однак, жертвою соціальної революції. Наприкінці листопада 1793 р. колишніх учасників відкупу було заарештовано і віддано суду революційного трибуналу. Ні петиція від «Дорадчого бюро мистецтв та ремесел», ні всім відомі заслуги перед Францією, ні наукова слава не врятували Лавуазьє від смерті. «Республіка не потребує вчених», заявив голова, трибунала Коффіналь у відповідь на петицію бюро. Лавуазьє був звинувачений у участі «в змові з ворогами Франції проти французького народу, який мав на меті викрасти у нації величезні суми, необхідні для війни з деспотами», і присуджений до смерті. "Кату досить було миті, щоб відрубати цю голову" - сказав відомий математик Лагранж з приводу страти Лавуазьє, - "але буде мало століття, щоб дати іншу таку ж ..." У 1796 р. Лавуазьє був посмертно реабілітований.

З 1771 р. Лавуазьє був одружений з дочкою свого товариша з відкупу Користь. За дружину він знайшов собі діяльну помічницю у своїх наукових працях. Вона вела його лабораторні журнали, перекладала для нього з англійської наукові статті, малювала та гравіювала креслення для його підручника. Після смерті Лавуазьє його дружина вийшла в 1805 р. вдруге заміж за знаменитого фізика Румфорда. Вона померла 1836 р. у віці 79 років.

П'єр Симон Лаплас, винахідник калориметра, барометричної формули

Французький астроном, математик та фізик П'єр Сімон де Лаплас народився в Бомон-ан-Ож, Нормандія. Навчався у школі бенедиктинців, з якої вийшов, проте, переконаним атеїстом. У 1766 р. Лаплас приїхав до Парижа, де Ж. Д'Аламбер за п'ять років допоміг йому отримати місце професора Військової школи. Брав участь у реорганізації системи вищої освіти у Франції, у створенні Нормальної та Політехнічної шкіл. У 1790 р. Лаплас був призначений головою Палати заходів та терезів, керував введенням у життя нової метричної системи заходів. З 1795 р. у складі керівництва Бюро довгот. Член Паризької АН (1785, ад'юнкт з 1773), член Французької академії (1816).

Наукова спадщина Лапласа належить до галузі небесної механіки, математики та математичної фізики, фундаментальними є роботи Лапласа з диференціальних рівнянь, зокрема щодо інтегрування методом «каскадів» рівнянь із приватними похідними. Введені Лапласом кульові функції мають різноманітні застосування. У алгебрі Лапласу належить важлива теорема уявлення визначників сумою творів додаткових мінорів. Для розробки створеної ним математичної теорії ймовірностей Лаплас ввів так звані функції, що виробляють, і широко застосовував перетворення, що носить його ім'я (перетворення Лапласа). Теорія ймовірностей стала основою вивчення різноманітних статистичних закономірностей, особливо у сфері природознавства. До нього перші кроки в цій галузі були зроблені Б. Паскалем, П. Ферма, Я. Бернуллі та ін Лаплас навів їх висновки в систему, удосконалив методи доказів, зробивши їх менш громіздкими; довів теорему, що носить його ім'я (теорема Лапласа), розвинув теорію помилок та спосіб найменших квадратів, що дозволяють знаходити найімовірніші значення виміряних величин та ступінь достовірності цих підрахунків. Класичний працю Лапласа «Аналітична теорія ймовірностей» видавався тричі за його життя – у 1812, 1814 та 1820 рр.; як введення до останніх видань було вміщено роботу «Досвід філософії теорії ймовірностей» (1814), у якій у популярній формі пояснюються основні тези і значення теорії ймовірностей.

Разом з А. Лавуазьє у 1779-1784 pp. Лаплас займався фізикою, зокрема питанням про приховану теплоту плавлення тіл та роботами із створеним ними крижаним калориметром. Для вимірювання лінійного розширення тіл вони вперше застосували зорову трубу; вивчали горіння водню у кисні. Лаплас активно виступав проти помилкової гіпотези про флогістон. Пізніше знову повернувся до фізики та математики. Він опублікував ряд робіт з теорії капілярності та встановив закон, що носить його ім'я (закон Лапласа). У 1809 р. Лаплас зайнявся питаннями акустики; вивів формулу для швидкості поширення звуку повітря. Лапласу належить барометрична формуладля обчислення зміни густини повітря з висотою над поверхнею землі, що враховує вплив вологості повітря та зміну прискорення вільного падіння. Займався також геодезією.

Лаплас розвинув методи небесної механіки і завершив майже все те, що не вдалося його попередникам пояснити рух тіл Сонячної системи на основі закону всесвітнього тяжіння Ньютона; йому вдалося довести, що закон всесвітнього тяжіння повністю пояснює рух цих планет, якщо уявити їх взаємні обурення у вигляді рядів. Він довів також, що ці обурення мають періодичний характер. У 1780 р. Лаплас запропонував новий метод обчислення орбіт небесних тіл. Дослідження Лапласа довели стійкість Сонячної системи протягом тривалого часу. Далі Лаплас дійшов висновку, що кільце Сатурна може бути суцільним, т.к. в цьому випадку воно було б нестійким, і передбачив відкриття сильного стиснення Сатурна біля полюсів. У 1789 р. Лаплас розглянув теорію руху супутників Юпітера під впливом взаємних обурень і тяжіння Сонцю. Він отримав повну згоду теорії зі спостереженнями та встановив низку законів цих рухів. Однією з головних заслуг Лапласа було відкриття причини прискорення руху Місяця. У 1787 р. він показав, що середня швидкість руху Місяця залежить від ексцентриситету земної орбіти, а останній змінюється під впливом тяжіння планет. Лаплас довів, що це обурення не вікове, а довгоперіодичне і що згодом Місяць рухатиметься повільно. За нерівностями у русі Місяця Лаплас визначив величину стиснення Землі біля полюсів. Йому належить також розробка динамічної теорії припливів. Небесна механіка багато в чому завдячує працею Лапласа, які підсумовані їм у класичному творі «Трактат про небесну механіку» (т. 1-5, 1798-1825).

Космогонічна гіпотеза Лапласа мала величезне філософське значення. Вона викладена їм у додатку до його книги «Виклад системи світу» (т. 1-2, 1796).

За філософськими поглядами Лаплас примикав до французьких матеріалістів; Відома відповідь Лапласа Наполеону I, що у своїй теорії про походження Сонячної системи він не потребував гіпотези про існування бога. Обмеженість механістичного матеріалізму Лаплас виявилася спробою пояснити весь світ, зокрема фізіологічного, психічного і соціальні явища, з погляду механістичного детермінізму. Своє розуміння детермінізму Лаплас розглядав як методологічний принцип побудови будь-якої науки. Зразок остаточної форми наукового пізнання Лаплас бачив у небесній механіці. Лапласовський детермінізм став загальним позначенням механістичної методології класичної фізики. Матеріалістичне світогляд Лапласа, що яскраво позначилося на наукових працях, контрастує з його політичною нестійкістю. За будь-якого політичного перевороту Лаплас переходив на бік переможців: спочатку був республіканцем, після приходу до влади Наполеона - міністром внутрішніх справ; потім був призначений членом і віце-голови сенату, за Наполеона отримав титул графа імперії, а в 1814 р. подав свій голос за скидання Наполеона; після реставрації Бурбонов отримав перство та титул маркіза.

Олівер Джозеф Лодж, винахідник когерера

Серед основних заслуг Лоджа в контексті радіо слід відзначити його удосконалення датчика радіохвиль Бренлі.

Когерер Лоджа, вперше продемонстрований перед аудиторією Королівського Інституту в 1894, дозволяв приймати сигнали коду Морзе передані радіохвилями і давав можливість їхнього запису реєструючим апаратом. Це дозволило винаходу невдовзі стати стандартним пристроєм бездротових телеграфних апаратів. (Датчик вийшов із вживання лише через десять років, коли будуть розроблені магнітні, електролітичні та кристалічні датчики).

Не менш важливими є інші роботи Лоджа в галузі електромагнітних хвиль. У 1894 році Лодж на сторінках «London Electrician» розмірковуючи про значення відкриттів Герца, описав свої експерименти з електромагнітними хвилями. Він прокоментував виявлене ним явище резонансу чи налаштування:

...деякі схеми за своєю природою «вібрують... Вони здатні підтримувати коливання, що виникли в них, протягом тривалого періоду, в той час як в інших схемах коливання швидко згасають. Приймач загасаючого типу відреагує на хвилі будь-якої частоти, на противагу приймачеві, заснованому на постійній частоті, який реагує тільки на хвилі з частотою його власних коливань.

Лодж виявив, що вібратор Герца «випромінює дуже потужно», але «через випромінювання енергії (у простір), його коливання швидко згасають, тому передачі іскри він має бути налаштований відповідно до приймачем».

16 серпня 1898 Лодж отримав патент № 609154, в якому пропонувалося «використовувати індукційну котушку, що настроюється, або антенний контур в бездротових передавачах або приймачах, або в обох пристроях». Цей патент, що «налаштовується» (syntonic), мав велике значення в історії радіо, оскільки в ньому були викладені принципи налаштування на потрібну станцію. 19 березня 1912 р. цей патент був придбаний компанією Марконі.

Згодом Марконі так сказав про Лоджа:

Він (Лодж) - один із найбільших наших фізиків та мислителів, але особливо значні його роботи в галузі радіо. З перших днів, після експериментального підтвердження теорії Максвелла щодо існування електромагнітного випромінювання і його поширення через простір, дуже небагато людей мали ясне розуміння щодо розгадки цієї однієї з найбільш прихованих таємниць природи. Сер Олівер Лодж мав це розуміння набагато більше, ніж будь-який інший з його сучасників.

Чому Лодж не винайшов радіо? Сам він так пояснив цей факт:

Я був надто зайнятий роботою, щоб братися за розвиток телеграфу чи будь-якого іншого напряму техніки. У мене не було достатнього розуміння того, щоб відчути, наскільки це виявиться екстраординарно важливим для флоту, торгівлі, цивільного та військового зв'язку.

За внесок у розвиток науки в 1902 король Едуард VII присвятив Лоджа в лицарі.

Цікава та загадкова подальша доля сера Олівера.

Після 1910 року він захопився спіритизмом і став затятим прихильником ідеї спілкування з мертвими. Його займали питання зв'язку науки та релігії, телепатія, прояви таємничого та невідомого. На його думку, найпростішим способом зв'язку з Марсом буде переміщення пустелею Сахара гігантських геометричних фігур. У віці вісімдесяти років Лодж оголосив, що намагатиметься зв'язатися зі світом живих після своєї смерті. Він передав запечатаний документ для зберігання в Англійське товариство психічних досліджень, у якому, за його словами, містився текст повідомлення, яке він передасть з того світу.

Луїджі Гальвані, винахідник гальванометра

Луїджі Гальвані народився в Болоньї 9 вересня 1737 р. Він вивчав спочатку богослов'я, а потім медицину, фізіологію та анатомію. У 1762 р. він був викладачем медицини в Болонському університеті.

У 1791 р. в «Трактаті про сили електрики при м'язовому русі» було описано знамените відкриття Гальвані. Самі явища, відкриті Гальвані, довгий час у підручниках та наукових статтях називалися "гальванізмом". Цей термін досі зберігається у назві деяких апаратів та процесів. Своє відкриття сам Гальвані описує так:

«Я розрізав і препарував жабу… і, маючи на увазі зовсім інше, помістив її на стіл, на якому знаходилася електрична машина…, при повному роз'єднанні від кондуктора останньої та на досить великій відстані від нього. Коли один із моїх помічників вістрям скальпеля випадково дуже легко торкнувся внутрішніх стегнових нервів цієї жаби, то негайно всі м'язи кінцівок почали так скорочуватися, що здавалися такими, що впали в найсильніші тонічні судоми. здавалося, що це вдається тоді, коли з кондуктора машини витягується іскра… Здивований новим явищем, він зараз же звернув на нього мою увагу, хоча я задумував зовсім інше і був поглинений своїми думками. Тоді я спалахнув неймовірною старанністю і пристрасним бажанням дослідити це явище і винести на світ те, що було в ньому прихованого».

Цей класичний за точністю опис неодноразово відтворювався в історичних роботах та породив численні коментарі. Гальвані чесно пише, що явище вперше помітив не він, а два його помічники. Вважається, що "іншим із присутніх", який вказав, що скорочення м'язів настає при проскакуванні іскри в машині, була його дружина Лючія. Гальвані був зайнятий своїми думками, а в цей час хтось почав обертати ручку машини, хтось доторкнувся «легко» до препарату скальпелем, хтось помітив, що скорочення м'язів настає при проскакуванні іскри. Так у ланцюгу випадковостей (всі дійові особи навряд чи змовлялися між собою) народилося велике відкриття. Гальвані відволікся від своїх думок, «сам, став чіпати вістрям скальпеля то один, то інший стегновий нерв, у той час як один із присутніх витягував іскру, феномен наставав так само».

Як бачимо, явище було дуже складним, діяли три компоненти: електрична машина, скальпель, препарат лапки жаби. Що істотно? Що станеться, якщо жодного з компонентів не буде? Яка роль іскри, скальпеля, жаби? На всі ці запитання й намагався отримати відповідь Гальвані. Він ставив численні досліди, у тому числі на вулиці під час грози. «І ось, помічаючи іноді, що препаровані жаби, які були підвішені на залізних ґратах, що оточували балкон нашого будинку, за допомогою мідних гачків, застромлених у спинний мозок, впадали у звичайні скорочення не тільки в грозу, а іноді також при спокійному та ясному небі я вирішив, що ці скорочення викликаються змінами, що відбуваються вдень в атмосферній електриці». Гальвані описує далі, як марно чекав цих скорочень. «Втомлений, нарешті, марним очікуванням, я почав притискати мідні гачки, застромлені в спинний мозок, до залізних ґрат» і тут виявив шукані скорочення, що відбувалися без будь-яких змін «у стані атмосфери та електрики».

Гальвані переніс досвід у кімнату, помістив жабу на залізну платівку, до якої став притискати гачок, проведений через спинний мозок, відразу ж з'явилися скорочення м'язів. Ось це було вирішальним відкриттям.

Гальвані зрозумів, що перед ним відкрилося щось нове і вирішив ретельно дослідити явище. Він відчував, що в таких випадках «легко помилитися з дослідженнями і вважати баченим і знайденим те, що ми бажаємо побачити і знайти», в даному випадку вплив атмосферної електрики Він переніс препарат «у закриту кімнату, помістив на залізній платівці і став притискати до неї проведений через спинний мозок гачок». При цьому «з'явилися такі ж скорочення, такі ж рухи». Отже, немає електричної машини, немає атмосферних розрядів, а ефект спостерігається, як і раніше «Зрозуміло, - пише Гальвані, - подібний результат викликав у нас чимало здивування і почав збуджувати в нас деяку підозру про електрику властиву самій тварині». Щоб перевірити справедливість такої «підозри», Гальвані робить серію дослідів, у тому числі й ефектний досвід, коли підвішена лапка, торкаючись срібної платівки, скорочується, підтискається вгору, потім падає, знову скорочується і т. д. «Так що ця лапка, - пише Гальвані, - до неабиякого захоплення того, хто спостерігає за нею, починає, здається, змагатися з якимсь електричним маятником».

Підозра Гальвані перетворилася на впевненість: лапка жаби стала для нього носієм «тварини електрики», уподібнюючись до зарядженої лейденської банки. «Після цих відкриттів і спостережень мені здавалося можливим без жодного зволікання зробити висновок, що ця двояка і протилежна електрика знаходиться в самому тваринному препараті». Він показав, що позитивна електрика знаходиться в нерві, негативна – у м'язі.

Цілком природно, що фізіолог Гальвані дійшов висновку про існування «тварини електрики». Вся ситуація досвідів штовхала до цього висновку. Але фізик, який повірив спочатку в існування «тварини електрики», невдовзі дійшов протилежного висновку про фізичну причину явища. Цим фізиком був відомий співвітчизник Гальвані Алессандро Вольта.

Джон Амброуз Флемінг, винахідник хвилеміру

Англійський інженер Джон Флемінг зробив значний внесок у розвиток електроніки, фотометрії, електричні вимірювання та радіотелеграфний зв'язок. Найбільш відомий його винахід радіо детектора (випрямляча) з двома електродами, яке він назвав термоелектронною лампою, також відомою як вакуумний діод, кенотрон, електронна лампа та лампа або діод Флемінгу. Цей пристрій, запатентований в 1904, став першим електронним детектором радіохвиль, що перетворює радіосигнали змінного струму на постійний струм. Відкриття Флемінга було першим кроком у епоху лампової електронної техніки. Епохи, яка тривала майже до кінця XX століття.

Флемінг навчався в Університетському Коледжі в Лондоні та в Кембриджі у великого Максвелла, багато років працював консультантом у лондонських компаніях Едісона та Марконі.

Був дуже популярним викладачем в Університетському коледжі та першим, хто удостоївся титулу професора електротехніки. Був автором понад сотні наукових статей та книг, включаючи такі популярні: «Принципи електричного хвильового телеграфного зв'язку» (1906) і «Поширення електричних струмів у телефонних і телеграфних проводах» (1911), які багато років були провідними книгами на цю тему. У 1881 році, коли електрика стала привертати загальну увагу, Флемінг вступив на службу в компанію Едісона в Лондоні на посаду інженера-електрика, яку обіймав майже десять років.

Було природним, що роботи Флемінга з електрики та телефонії повинні були рано чи пізно привести його в радіотехніку, що зароджується. Протягом понад двадцяти п'яти років він обіймав посаду наукового радника в компанії Марконі і навіть брав участь у створенні першої трансатлантичної станції Полду.

Довгий час не вщухали суперечки з приводу довжини хвилі, де велася перша трансатлантична передача. У 1935 році, у своїх спогадах, Флемінг так прокоментував цей факт:

«У 1901 р. довжина хвилі електромагнітного випромінювання не вимірювалася, тому що я на той час ще не винайшов хвилемір(Винайдений у жовтні 1904). Висота підвісу антени у першому варіанті становила 200 футів (61 м). Послідовно з антеною ми підключали трансформаторну котушку або jiggeroo (трансформатор загасаючих коливань). За моїми оцінками початкова довжина хвилі повинна була бути не менше 3000 футів (915 м), але пізніше вона була набагато вищою.

У той час я знав, що дифракція, вигинання хвиль навколо землі, буде збільшуватися зі збільшенням довжини хвилі і після першого успіху постійно переконував Марконі збільшити довжину хвилі, що й було зроблено, коли почалися комерційні передачі. Я пам'ятаю, що розробив спеціальні хвилеміри, щоб виміряти хвилі завдовжки близько 20 000 футів (6096 м)».

Тріумф Полду належав Марконі, а популярність Флемінг принесла «маленька електрична лампа розжарювання» - діод Флемінга. Сам він так описував цей винахід:

«В 1882 як радник компанії Едісона («Edison Electric Light Company of London») з електрики, я вирішував численні проблеми з лампами розжарювання і почав вивчати фізичні явища, що відбуваються в них усіма технічними засобами, що є в моєму розпорядженні. Подібно до багатьох інших я помітив, що нитки розжарювання легко ламалися при невеликих ударах і після перегорання ламп їх скляні колби змінювали колір. Ця зміна скла була настільки звичною, що приймалася всіма як даність. Здавалося дрібницею звертати на це увагу. Але в науці повинні братися до уваги всі дрібниці. Дрібниці сьогодні, завтра можуть мати велике значення.

Запитуючи, чому колба лампи розжарювання темніла, я почав досліджувати цей факт і виявив, що в багатьох лампах, що перегоріли, була смужка скла, яка не змінила колір. Було схоже, що хтось брав закопчену колбу і стирав наліт, залишаючи вузьку смужку чистою. Я встановив, що лампи з цими дивними, різко окресленими чистими ділянками були в інших місцях покриті вуглецем або металом. А чиста смужка була неодмінно U-подібної форми, що повторювала форму вугільної нитки, і якраз на протилежній стороні колби, що перегоріла нитка.

Для мене стало очевидним, що непорушена частина нитки діяла як екран, що залишає ту саму характерну смужку чистого скла, і що заряди з розігрітої нитки розжарювання бомбардували стінки лампи молекулами вуглецю або випареного металу. Мої експерименти наприкінці 1882 і на початку 1883 довели, що я мав рацію».

Едісон також помітив це явище, до речі, зване ефектом Едісона, але не зміг пояснювати його природу.

У жовтні 1884 року дослідженнями «ефекту Едісона» займався Вільям Пріс. Він вирішив, що це було пов'язано з випромінюванням вугільних молекул від нитки розжарювання у прямолінійних напрямках, підтверджуючи таким чином моє початкове відкриття. Але Пріс, як і Едісон, також не став шукати істини. Він пояснив явище і прагнув його застосувати. «Ефект Едісона» залишився таємницею лампи розжарювання.

У 1888 році Флемінг отримав кілька спеціальних вуглецевих ламп розжарювання, зроблених в Англії Едісоном і Джозефом Сваном і продовжив експерименти. Він приклав до вугільної нитки розжарювання негативну напругу і помітив, що бомбардування заряджених частинок припинилося.

При зміні положення металевої пластини змінювалася інтенсивність бомбардування. Коли замість пластини в колбу був поміщений металевий циліндр, розташований навколо негативного контакту нитки без зіткнення з нею, то гальванометр зафіксував найбільший струм.

Флемінг стало очевидним, що металевий циліндр «захоплював» заряджені частинки, які випускала нитку. Ґрунтовно вивчивши властивості ефекту, він виявив, що комбінація нитки і пластини, названої анодом, могла використовуватися як випрямляч змінних струмів не тільки промислової, а й високої частоти, що використовується в радіо.

Робота Флемінга в компанії Марконі, дозволила йому ретельно ознайомитися з примхливим когерером, який використовувався як датчик хвиль. У пошуках кращого датчика, він намагався розробляти хімічні детектори, але в якийсь час йому спала на думку: «А чому б не спробувати лампу?».

Флемінг так описав свій експеримент:

«Було приблизно 5 годин вечора, коли апарат було закінчено. Мені, звичайно, дуже хотілося перевірити його у дії. У лабораторії ми встановили ці дві схеми на деякій відстані один від одного, і я запустив коливання в основний ланцюга. На моє захоплення я побачив, що стрілка гальванометрапоказала стабільний постійний струм. Я зрозумів, що ми отримали у цьому специфічному вигляді електричної лампи, вирішення проблеми випрямлення високочастотних струмів. „Недостатня деталь“ у радіо була знайдена і це була електрична лампа!»

Спочатку він зібрав коливальний контур, з двома лейденськими банками у дерев'яному корпусі та з індукційною котушкою. Потім іншу схему, яка включала електронну лампу та гальванометр. Обидві схеми були налаштовані однакову частоту.

Я відразу зрозумів, що металева пластина повинна бути замінена металевим циліндром, що закриває всю нитку, щоб «зібрати» всі електрони, що випускаються.

У мене було багато вугільних ламп розжарювання з металевими циліндрами, і я почав використовувати їх як високочастотні випрямлячі для радіотелеграфного зв'язку.

Цей прилад я назвав коливальною лампою. Їй було відразу знайдено застосування. Гальванометрзамінили на звичайний телефон. Заміна, яка могла бути зроблена на той час з урахуванням розвитку технології, коли повсюдно використовувалися іскрові системи зв'язку. У такому вигляді моя лампа широко використовувалася компанією Марконі як датчик хвиль. 16 листопада 1904 року я подав заявку на патент у Великобританії.

За винахід вакуумного діода Флемінг був удостоєний безлічі почестей та нагород. У березні 1929 він був присвячений у лицарі за «неоціненний внесок у науку та промисловість»

назад

Історія створення метричної системи

Як відомо, метрична система зародилася у Франції наприкінці XVIII століття. Різноманітність заходів та терезів, стандарти яких часом значно відрізнялися в різних регіонах країни, часто призводило до плутанини та конфліктів. Таким чином, гостро назріла необхідність реформувати діючу систему вимірювань або ж розробити нову, взявши за основу простий та універсальний стандарт. У 1790 році на обговорення в Національні збори був представлений проект відомого князя Талейрана, який згодом став міністром закордонних справ Франції. Як зразок довжини діяч запропонував прийняти довжину секундного маятника на широті 45 °.

До речі, ідея з маятником була на той момент уже не нова. Ще XVII столітті вчені робили спроби визначити універсальні вимірники з урахуванням реальних предметів, зберігали постійну величину. Одне з таких досліджень належало голландському вченому Християну Гюйгенсу, який проводив досліди з секундним маятником і доказав, що його довжина залежить від широти місця, де проводився експеримент. Ще століття до Талейрана виходячи з своїх дослідів Гюйгенс запропонував як всесвітнього зразка довжини застосувати 1/3 довжину маятника з періодом коливань 1 секунда, що становило 8 див.

І все-таки, пропозиція обчислити стандарт довжини на показаннях секундного маятника не знайшло підтримки в Академії наук, а основу майбутньої реформи лягли ідеї астронома Мутона, який розраховував одиницю довжини від дуги земного меридіана. Йому належала пропозиція створити нову систему вимірювань на десятковій основі.

У своєму проекті Талейран докладно виклав порядок визначення та запровадження єдиного стандарту довжини. По-перше, передбачалося з усіх куточків країни зібрати всілякі заходи та привезти до Парижа. По-друге, Національні збори мали зв'язатися з Британським парламентом із пропозицією створення міжнародної комісії з провідних вчених обох країн. Після проведення експерименту Французька академія наук мала встановити точне співвідношення між новою одиницею довжини та заходами, які раніше застосовувалися у різних куточках країни. Копії стандартів і порівняльні таблиці зі старими заходами потрібно було розіслати у всі регіони Франції. Цей регламент схвалили Національні збори, а 22 серпня 1790 року його затвердив король Людовік XVI.

Роботи з визначення метра розпочалися 1792 року. Керівниками експедиції, якій було доручено виміряти дугу меридіана між Барселоною та Дюнкерком, були призначені французькі вчені Мешен та Деламбр. Робота французьких учених було розраховано кілька років. Однак у 1793 році Академія наук, яка проводила реформу, була скасована, що викликало серйозну затримку і так непростого трудомісткого дослідження. Було прийнято рішення не чекати на остаточні результати з вимірювання дуги меридіана і розрахувати дину метра на основі вже наявних даних. Так у 1795 році було визначено тимчасовий метр як 1/10000000 частину паризького меридіана між екватором та північним полюсом. Роботи з уточнення метра було завершено до осені 1798 року. Новий метр виявився коротшим на 0,486 лінії або 0,04 французького дюйма. Саме це значення лягло в основу нового зразка, узаконеного 10 грудня 1799 року.

Одним із основних положень метричної системи є залежність усіх заходів від єдиного лінійного стандарту (метра). Так, наприклад, при визначенні основної одиниці ваги було вирішено взяти за основу кубічний сантиметр чистої води.

До кінця XIX століття майже у всій Європі, за винятком Греції та Англії, було прийнято метричну систему. Швидкому поширенню цієї унікальної системи заходів, якою ми користуємося й досі, сприяли простота, єдність та точність. Незважаючи на всі переваги метричної системи Росія на рубежі XIX - XX століть так і не наважилася приєднатися до більшості європейських країн, вже тоді зламавши вікові звички народу та відмовившись від використання традиційної російської системи заходів. Втім, «Положення про ваги та заходи» від 4 червня 1899 офіційно допускало застосування кілограма поряд з російським фунтом. Остаточний вимірів завершився лише на початку 1930-х років.

Універсальний захід

Оригінальну пропозицію висловлював свого часу професор Краківського університету С. Пудловський. Його ідея полягала в тому, що як єдина міра треба вжити ту довжину маятника, який здійснює повний розмах за одну секунду. Ця пропозиція була опублікована в книзі «Універсальний захід», виданій у м. Вільно у 1675 р. його учнем Т. Буратіні. Він же запропонував і назвати метромодиницю довжини.

Дещо раніше, в 1673 р. голландський вчений Х. Гюйгенс видав блискучу роботу «Маятниковий годинник», де розробив теорію коливань, описав конструкції маятникового годинника. На основі цієї роботи Гюйгенс запропонував свою універсальну міру довжини, яку він назвав вартовим футома за величиною годинниковий фут дорівнював 1/3 довжини секундного маятника. "Ця міра не тільки може бути визначена скрізь у світі, але і на всі майбутні століття може бути завжди відновлена", - з гордістю писав Гюйгенс.

Однак була одна обставина, яка бентежила вчених. Період коливання маятника при одній і тій же його довжині був різним залежно від географічної широти, тобто міра, строго кажучи, не була універсальною.

Ідею Гюйгенса пропагував французький геодезист Ш. Кондамін, який запропонував покласти в основу системи вимірів одиницю довжини, що відповідає довжині маятника, що здійснює один розмах на секунду на екваторі.

Французький астроном і математик Г. Мутон також підтримував ідею про секундний маятник, але тільки як контрольний апарат, а в основу універсальної системи заходів Г. Мутон пропонував покласти принцип зв'язку одиниці виміру з розмірами Землі, тобто прийняти в якості одиниці довжини частину довжина дуги меридіана. Цей вчений запропонував також виміряну частину поділити на десяті, соті та тисячні частки, тобто використовувати десятковий принцип.

Метрична система заходів

Проекти реформи систем заходів з'являлися у різних країнах, але особливо гострим це питання у Франції з перелічених вище причин. Поступово вимальовувалась ідея створення системи заходів, що відповідає певним вимогам:

– система заходів має бути єдиною та загальною;

– одиниці виміру повинні мати строго певні розміри;

– повинні існувати зразки одиниць виміру, постійні у часі;

– для кожної величини має існувати лише одна одиниця;

- Одиниці різних величин повинні бути пов'язані один з одним зручним чином;

– одиниці повинні мати подовжні та кратні значення.

8 травня 1790 р. Національні збори Франції ухвалили декрет про реформу системи заходів і доручили Паризької академії наук виконати необхідні роботи, керуючись зазначеними вище вимогами.

Було утворено кілька комісій. Одна з них, керована академіком Лагранжем, рекомендувала десятковий підрозділ кратних та дольних значень одиниць.

Інша комісія, до якої входили вчені Лаплас, Монж, Борда і Кондорс, пропонували прийняти в якості одиниці довжини одну сорокамільйонну частину земного меридіана, хоча переважна частина фахівців, які знають справи, думала, що вибір буде на користь секундного маятника.

Вирішальним чинником тут було те, що було обрано стійкий базис – розміри Землі, правильність і незмінність її у вигляді кулі.

Член комісії Ш. Борда – геодезист та гідравлік – запропонував назвати одиницю довжини метром, 1792 р. він визначив довжину секундного маятника в Парижі.

26 березня 1791 р. Національні збори Франції затвердили пропозицію Паризької академії, було утворено тимчасову комісію з практичного втілення декрету реформу заходів.

7 квітня 1795 р. Національний конвент Франції прийняв закон про нові заходи та ваги. Було прийнято, що метр- Одна десятимільйонна частина чверті земного меридіана, що проходить через Париж. але при цьому особливо підкреслювалося те, що одиниця довжини, що вводиться, за назвою і величиною не збігалася з жодною з існуючих на той час французьких одиниць довжини. Тому виключається можливий надалі доказ про те, що Франція «проштовхує» свою систему заходів як міжнародну.

Натомість тимчасових комісій було призначено комісарів, яким було доручено проводити роботи з експериментального визначення одиниць довжини та маси. До комісарів входили знамениті вчені Бертолле, Борда, Бріссон, Кулон, Деламбр, Гаюї, Лагранж, Лаплас, Мешен, Монж та ін.

Деламбр і Мешен відновили роботи з вимірювань довжини дуги меридіана між Дюнкерком та Барселоною, що відповідає 9°40′ сфери (надалі ця дуга була розширена від Шетландських островів до Алжиру).

Ці роботи було завершено до осені 1798 р. були з платини зразки метра і кілограма. Еталон метра був платиновий брусок довжиною в 1 метр і перетином 25 × 4 мм, тобто це була кінцевий захід,і 22 червня 1799 р. відбулася урочиста передача прототипів метра і кілограма в Архів Франції, і з того часу вони називаються архівними. Але треба сказати, що навіть у Франції метрична система утвердилася не відразу, дуже давались взнаки традиції та інертність мислення. Наполеон, який став імператором Франції, метричну систему, м'яко кажучи, недолюблював. Він вважав: «Немає нічого більш суперечливого складу розуму, пам'яті та міркуванню, ніж те, що пропонують ці вчені. Абстракціям і порожнім надіям принесено в жертву благо нинішніх поколінь, бо щоб змусити стару націю вжити нових одиниць заходів і терезів, треба переробити всі адміністративні правила, всі розрахунки промисловості. Така робота лякає розум». У 1812 р. указом Наполеона метрична система у Франції було скасовано і лише з 1840 р. її знову відновлено.

Поступово метричну систему прийняли і запровадили Бельгія, Голландія, Іспанія, Португалія, Італія, ряд республік Південної Америки. Ініціаторами впровадження метричної системи в Росії були, звичайно, вчені, інженери, дослідники, але чималу роль відіграли кравці, білошвейки та модистки – на той час паризька мода завоювала вище суспільство, а там переважно працювали майстри, які приїхали з-за кордону, зі своїми метрами. . Саме від них і пішли існуючі досі вузькі смужки клейончастої матерії – «сантиметри», якими користуються досі.

На Паризькій виставці 1867 р. було створено Міжнародний комітет заходів, терезів та монет, який склав доповідь про користь метричної системи. Однак, вирішальний вплив на весь подальший перебіг подій надав доповідь, складена в 1869 академіками Струве О. В., Вільдом Г. І. і Якобі Б. С., спрямований від імені Петербурзької академії наук в Паризьку академію. У доповіді наводилися докази про необхідність запровадження міжнародної системи заходів та ваги на основі метричної системи.

Пропозиція була підтримана Паризькою академією, і уряд Франції звернувся до всіх заінтересованих держав із проханням надіслати вчених до складу Міжнародної метричної комісії для вирішення практичних завдань. На той час з'ясувалося, що форма Землі – не куля, а тривимірний сфероїд (середній радіус екватора становить 6378245 метрів, різниця між найбільшим і найменшим радіусами становить 213 метрів, а різниця середнього радіусу екватора і полярної півосі становить 21382 ). Крім того, повторні виміри дуги Паризького меридіана дали значення метра дещо меншим у порівнянні зі значенням, отриманим Деламбром та Мешеном. До того ж завжди залишається ймовірність того, що при створенні більш досконалих вимірювальних засобів і появі нових методів вимірювання результати вимірювань будуть змінюватися. Тому комісія прийняла важливе рішення: «Новий прототип міри довжини має бути за величиною рівним Архівному метру», тобто має бути штучним зразком.

Міжнародна комісія ухвалила ще й такі рішення.

1) Новий прототип метра повинен бути штриховим заходом, він повинен бути виготовлений зі сплаву платини (90%) та іридію (10%) і мати Х-подібну форму перерізу.

2) З метою надання метричній системі міжнародного характеру та забезпечення однаковості заходів слід виготовити та розподілити зразки між заінтересованими країнами.

3) Один зразок, найбільш близький за величиною до Архівного прийняти як міжнародний.

4) Доручити практичні роботи із створення еталонів французької секції комісії, оскільки архівні прототипи перебувають у Парижі.

5) Призначити постійний міжнародний комітет із 12 членів для керівництва роботами.

6) Заснувати Міжнародне бюро заходів і терезів як нейтральний науковий заклад з місцем розташування у Франції.

Відповідно до рішення комісії було проведено практичні заходи і в 1875 р. було скликано міжнародну конференцію в Парижі, на останньому засіданні якої 20 травня 1875 р. було підписано Конвенцію метра. Її підписали 17 країн: Австро-Угорщина, Аргентина, Бельгія, Бразилія, Венесуела, Німеччина, Данія, Іспанія, Італія, Франція, Перу, Португалія, Росія, США, Туреччина, Швейцарія, Швеція та Норвегія (як одна країна). Ще три країни (Великобританія, Голландія, Греція), хоч і брали участь у роботі конференції, Конвенцію не підписали через незгоду щодо функцій Міжнародного бюро.

Для Міжнародного бюро заходів і терезів було відведено Бретельський павільйон, що у парку Сен-Клу у передмісті Парижа – Севре, невдовзі поблизу цього павільйону побудували лабораторний корпус із устаткуванням. Діяльність Бюро здійснюється рахунок коштів, перелічуваних країнами – членами Конвенції пропорційно чисельності їх населення. За рахунок цих коштів в Англії були замовлені зразки метра та кілограма (36 та 43 відповідно), які були виготовлені у 1889 р.

Еталони метра

Еталон метра був платиново-іридієвий стрижень Х-подібного перерізу довжиною 1020 мм. На нейтральній площині при 0 °C було нанесено три штрихи з кожного боку, відстань між середніми штрихами становила 1 метр (рис. 1.1). Еталони були пронумеровані та звірені з Архівним метром. Найбільш близьким до Архівного виявився прототип № 6, він і був затверджений міжнародним прототипом. Таким чином, еталон метра став штучнимі являв собою штриховуміру.

До зразка № 6 було додано ще чотири зразки-свідки, і вони були залишені в Міжнародному бюро. Інші зразки були розподілені за жеребом між країнами, які підписали Конвенцію. Росії дісталися зразки № 11 та № 28, причому № 28 був ближчим до міжнародного прототипу, тому він став національним еталоном Росії.

Декретом РНК РРФСР від 11 вересня 1918 р. прототип № 28 було затверджено як державного первинного зразка метра. У 1925 р. Раднарком СРСР прийняв ухвалу про визнання Метричної конвенції 1875 р. як має силу для СРСР.

У 1957 - 1958 р.р. на зразок № 6 було нанесено шкалу з дециметровими поділами, перший дециметр було поділено на 10 сантиметрів, а перший сантиметр – на 10 мм. Після нанесення штрихів цей стандарт був наново атестований у Міжнародному бюро заходів і терезів.

Похибка передачі одиниці довжини від еталона до вимірювальних засобів становила 0,1 – 0,2 мкм, що з розвитком техніки стає явно недостатнім, тому з метою зменшення похибки передачі та отримання природного еталона, що не руйнується, був створений новий еталон метра.

Ще 1829 р. французький фізик Бабине Ж. запропонував як одиниці довжини прийняти довжину певної лінії у спектрі. Однак практичне втілення цієї ідеї відбулося лише тоді, коли американський фізик А. Майкельсон винайшов інтерферометр. Разом з хіміком Морлі Е. Бабіне Ж. опублікував роботу «Про метод використання довжини хвилі світла натрію як природний і практичний зразок довжини», потім він перейшов до досліджень ізотопів: ртуті – зелена та кадмія – червона лінії.

У 1927 р. було прийнято, що 1 м дорівнює 1553164,13 довжини хвилі червоної лінії кадмію-114, це значення було допущено як стандарт поряд зі старим прототипом метра.

Надалі роботи було продовжено: США досліджувався спектр ртуті, СРСР – кадмію, у ФРН та Франції – криптона.

У 1960 р. XI генеральна конференція за мірами і вагами прийняла як еталона одиниці довжини метр, виражений у довжинах світлових хвиль, саме – інертного газу Kr-86. Таким чином, зразок метра знову став природним.

Метр- Довжина, що дорівнює 1650763,73 довжини хвилі у вакуумі випромінювання, відповідного переходу між рівнями 2р 10 і 5d 5 атома криптону-86. Старе визначення метра скасовується, але прототипи метра залишаються і зберігаються у колишніх умовах.

Відповідно до цього рішення в СРСР було встановлено Державний первинний еталон (ГОСТ 8.020-75), до складу якого входили такі компоненти (рис. 1.2):

1) джерело первинного еталонного випромінювання криптону-86;

2) еталонний інтерферометр, який застосовується для дослідження джерел первинного еталонного випромінювання;

Точність відтворення та передачі метра у світлових одиницях становить 1∙10 -8 м.

У 1983 р. XVII генеральна конференція з мір і ваги прийняла нове визначення метра: 1 метр – це одиниця довжини, рівна шляху, прохідному світлом у вакуумі за 1/299792458 частку секунди, т. е. еталон метра залишається природним.

Склад еталона метра:

1) джерело первинного еталонного випромінювання – високостабілізований за частотою гелій-неоновий лазер;

2) еталонний інтерферометр, що застосовується для дослідження джерел первинного та вторинних еталонних вимірювань;

3) еталонний інтерферометр, що застосовується для вимірювання довжини штрихових та кінцевих заходів (вторинних еталонів).