dějinyfyziky...

.

......

Dějiny fyzikyNovověk a klasická fyzika

Lukáš RichterekKatedra experimentální fyziky PF UP, 17. listopadu 1192/12, 771 46 Olomouc

[email protected]

Podklad k předmětu KEF/DF: Dějiny fyziky

KEF/DF, PřF UP, 17. prosince 2014 1 / 22

[email protected]

.. Renesance – úsvit nové doby

otevření se přírodě, přirozenosti, humanistickéideály (v islámu ne)Dante Alighieri (1265–1321), FrancescoPetrarca (1304–1374, na dvoře Karla IV.)Erasmus Rotterdamský (Gerrit Gerritszoon,1469–1536): holandský myslitel, augustiniánskýřeholník, „Chvála bláznovství“ (Encomiummoriae, 1509))Thomas Morus (1478–1535), Utopie (1516)Michel de Montaigne (1533–1592):skepticismus, Bůh není poznatelnýMalířství: proporce, barvy, anatomie, pohyb,perspektiva


.. Leonardo da Vinci (1452–1519)

malíř, architekt, sochař, básník, hudebník,anatom, fyziolog, mechanik, astronom, …statika, pohyb na vodorovné i nakloněné roviněsetrvačné valení koule, akce a reakce (vesla,kormidlo, ptačí křídla), rozklad síly na složky,odmítl perpetuum mobilekoeficient tření, volný pád, šikmý vrh, vlny nahladině, tíha vzduchu, pevné materiály, spojenénádoby, hydrostatický tlakpohyb kapaliny (proso, barvený olej), kapilárníjevy, závislost osvětlení na vzdálenosti od zdrojelet ptáků (aerodynamický vztlak), létací stroj,kanály, průplavy, opevněnínoci u pitevního stolu (svaly, šlachy)



hodně vynálezů (méně realizovaných): textilnístoje, tkalcovský stav,soustruh, broušení skla,dřevoobráběcí s., tiskařský rychlolis, parnípuška, vícehlavňové dělo, rýhovaná hlaveň,odstředivka, dmychadlo, kolesová loď, vodníturbína, vodní lyže, vrtulník, pumpy a čerpadla,spalovací motor, padák, otočný větrný mlýn,jeřáb, silniční pluh, tachometry, aerometry,inklinoměry, katapulty, předchůdce tanku…dochována 1/3 rukopisů (30 000 stran!), 1994Gates 30 G$, zápisky vlastním tajným písmem„neumím citovat učené autority, ale učím sepřímo z přírody a experimentu“



nemanželský syn notáře Piera da Vinci a prostéCatariny, do 5 let u matky, poté dědeček s babičkoua macecha (prý s láskou)malíř Veorchio – Lionardo k otci do Florencie30 let do Milána, dvorní malíř (Lodovik Sforza – IlMoro)inspektor vojenských staveb (Cesar Borgia – mapaToskánska)1506 malířem a inženýrem Ludvíka XII.nafukování skopových střev1516 na pozvání Františka I. zámeček s ateliérem vCloux (údolí Loiry): slavnosti, kanály, mechanickýlev; „nejlepší malíř, inženýr a technik státu Francie“1519 pohřben v klášteře San Florentine v Amboise,po napoleonských válkách ostatky zmizely


.. Bernardius Telesius (1509–1583)

italský filozof, Consenza v Kalábriivzdělání od strýce Antonia v Miláně, pak vŘímě a Padově1553 se oženil, zpátky do rodného města,zakládá Akademii1563 (±2) De Rerum Natura Iuxta PropriaPrincipia (On the Nature of Things according totheir Own Principles), proti aristotelovskéfilozofii, po smrti na indexucelý vesmír téže podstaty, z téže látkysamopohyb: boj protikladných principůpronikajících hmotou (tepla a chladna)teplo aktivní („duch“ – oživuje, energie?)


.. Giordano Bruno (1548–1600)

městečko Nola u Neapole („Nolanus“)mládí v dominikánských klášterech (Neapol, Řím) =⇒znalosti jazykové, filozofické a přírodovědné (oborem„všechny vědy“)složitá povaha, zpochybňování dogmat =⇒ rozpor sklášterním řádem, bloudí Evropouznalost ezoterických a hermetických nauk, 1588 půl rokuna dvoře Rudolfa II. (kniha o kombinatorice amnemotechnice, dedikována španělskému vyslanci –přijetí u císaře), J. B. Nolanského 160 článků protisoudobý matematikům a filozofům a také 180 řešenítéhož počtu problémů, které ostatní pokládají za obtížnénebo dokonce neřešitelné, snadno a jednodušeprovedených (honorář 300 tolarů – 10 koní)1592 v Benátkách zatčen inkvizicí (pozvání a udáníZuana Moceniga, chce se naučit umění kombinatoriky apamatování, cítí se zanedbáván dojížděním Bruna doPadovy), 17. 2. 1600 upálen v Římě, knihy zakázány azkonfiskovány


.. Giordano Bruno (1548–1600)

mimořádná paměť, kritizoval aristotelismus,napadal učence, matematiky, filozofy(neschopnost pochopit přírodu), mnichy a církev(pokrytectví, ziskuchtivost) =⇒ konflikty, hrstkastoupencůpanteista, vesmír nekonečný, planety světy jakoZemě, křišťálové sféry výplod „duševníchchudáků“astronomové „slepí krtci“ – nevidí, že některéhvězdy dále, jiné blíže (× paralaxa neměřitelná)citáty:

Vynášíte svůj rozsudek nade mnou s většímstrachem, než já mu naslouchám.Příroda není nic jiného, než Bůh ve věcech.Malá chyba na začátku se stane velkou nakonci.


.. Rozvoj mechaniky

latinské překlady Archiméda (1558, 1565 vBenátlách, Frederigo Commandino)Nicolo Tartaglia (1499–1577) z Brescie(„konktavý“ – po vpádu francouzských vojsk),1537: Nuova scienza

balistika, dráha zakřivena (ne z přímých úseků),závislost na rychlosti a elevačním úhlumaximum pro 45°, jediný přirozený pohyb volnýpád, rychlost úměrná počáteční výšcetěleso se dolů těší → rychlost při pádu roste

Girolamo Cardano (1501–1576) (kubickárovnice s komplex. kořeny, závěs od Leonarda)


.. Rozvoj mechaniky

Giovanni Batista Benedetti (1530–1590)Benátčan, rovnováha na páce pomocí momentůsilArchimedův zákon pro aerostatiku (kouřvzhůru)nerozlišuje násilné a přirozené pohyby, rychlostpři pádu úměrná časuodstředivá síla – kámen odlétá ve směru tečnyhydrostatický paradox

Girobaldo del Monte (Ubaldi, 1545–1607)z bohaté rodiny z Urbina, bojuje s Turky (Uhry)1577 Liber Mechanicorum (Kniha o mechanice)snaha o přesnost („virtuální posunutí“), dráhašikmého vrhu řetězovkarýsovací pomůcka (dělení úseček)učitel, podporuje Galilea, ten převzal některévýsledky


.. Simon Sevin (1548–1620)

narozen v Brugách (socha Eugène Simonis),Leiden, Delft, Haag, …Principy rovnováhy (De Beghinselen derWeegkonst), 1586: nakloněná rovnováha,rozklad sil, práce s vektorynemožnost perpetua mobile (× Komenský)Feynman: „ten, kdo si může dovolit takovýobrázek na hrob, nežil nadarmo“ (Wonder en isgheen wonder, Zázrak a přece ne zázrak)prý experimenty z olověnými koulemi na věži vDelftudůkaz Archimedova zákona, důkazhydrostatického paradoxu (inspektor hrází)píše vlámsky → práce neznámé


.. Vědecká revoluce

politické a hospodářské podmínky (obchod,podnikání, vzestup měšťanstva)mořeplavba, potřeba navigace, pohon strojů, válkyreformace (studium klasických jazyků, zpřístupněnínejen náboženských textů; rozvoj národních jazyků –Bible kralická 1593, 1596)deizmus („Bůh – hodinář“)dohody z Tordesillas (1494) a Zaragozy (1529)Anglie („neporazitelná“ armáda 1588), Francie,Nizozemí (16 000 lodí)zeměpisná délka (Kolumbus–plavčík a přesýpacíhodiny na 15 minut)John Flamsteed 1675 Karlu II. → královskáhvězdárna aby bylo možno zjišťovat zeměpisnoudélku míst ke zdokonalení navigace a astronomie,vzdal se loveckého revíru v Greenwichi, J.F. muselinvestovat vlastní majetekpařížská hvězdárna Giovanni Domenico Cassini(1625–1712)


.. Bacon, DescartesFrancis Bacon (1561–1626)

vysoké státní funkce, („ipsa scientia potestasest“, sekretář Thomas Hobbes „scientiapotentia est“)1620: Nové organon (reakce na Aristotela,důraz na empirii, smyslové poznání)indukce, idolyzemřel na zápal plic (zkoumal vliv chladu naorganismus)

René Descartes (Kartesius, 1596–1650)chabé zdraví, jezuitská kolej, medicína, práva,voják1642 potkal Komenského, heliocentrický model,po odsouzení Galilea opatrnýkrálovna Kristýna do Stockholmu (3× týdně od5:00), zemřel na zápal plic, 1666 do Pařížeracionalismus („Cogito ergo sum“)Rozprava o metodě (zpochybnění všech názorů,dělení otázky na části, uspořádání fakt) –dedukce


.. Bacon, Descartes

René Descartes (Kartesius, 1596–1650)chabé zdraví, jezuitská kolej, medicína, práva,voják1642 potkal Komenského, heliocentrický model,po odsouzení Galilea opatrnýkrálovna Kristýna do Stockholmu (3× týdně od5:00), zemřel na zápal plic, 1666 do Pařížeracionalismus („Cogito ergo sum“)Rozprava o metodě (zpochybnění všech názorů,dělení otázky na části, uspořádání fakt) –dedukce

Benedikt Baruch Spinosa (1632–1677) –panteizmus


.. Objevitelská smršť

kolem roku 1600: váhy a úhloměrné přístrojerefraktor: Hans Lippershey (1570–1619),Zacharias Jansen (asi 1585–asi 1632) + bratrHans, Galileo (1609), Kepler a Scheiner(1613–1617)reflektor: Isaac Newton 1668, Robert Hooke16751662 Huygens složený okulár, spojení shodinovým strojem Hookemikroskop (Z. Jansen 1610 a Galileo)Hooke: složený mikroskop, Micrographia 1665(žilní systém a č. krvinky 1661, spermie 1677,bakterie 1680)


.. Objevitelská smršť

termoskop (Galileo 1597, otevřený teploměr)

vodní (J. Rey 1631)koňak (1629. rabín Josef Delmedigo, nažid. hřb. v Praze)lihový (1641, Torricelli, toskánskývelkovévoda Ferdinand II.)rtuťový (1683, E. Halley)

termostat (1609)barometr (1666, Vincenzo Viviani; Pascal knadmořské výšce)vývěva (1650, Guericke, Boyle)


.. Objevitelská smršťPapinův hrnec (1650)dasymetr (hustota plynů, 1661, Guericke) –vztlaková síla pod vývěvoukyvadlové hodiny (1656 Huygens podle Galilea),hodiny s nepokojem na péro (1658 Hooke a 1675Huygens)elektroskop (1600, Gilbert)třecí elektrika (1660 Guericke)spektroskop (1648 J. M. Marci, 1666 Newton)


.. Matematika, vědecké instituce

rozvoj matematikyDescartes: rovnice se zápornými a komplexnímikořeny, funkce, proměnná, analytickágeometrie, označení x, y, …diferenciální a integrální počet (Newton: fluenty– funkce, fluxe – derivace, časové značí tečkou;Leibnitz)17. století: pravděpodobnost, variační počet,poruchový počet, kombinatorika, numerickémetody (logaritmy, trigonometrické funkce)

Greshemova kolej (Thomas G., zakladatel burzy;anglicky a bezplatně)Henry Briggs (1561–1630) tabulkyChristopher Wren (1632–1723)John Wallis (1616–1703) symbol ∞



vědecké společnostiAccademia dei Lincei („rysů ostrovidů“); Řím1603, GalileoAccademia del Cimento ve Florencii, Galileovižáci, krátce1660 po přednášce Wrena spolek pro podporufyzikálně-matematických pokusů, předtímdiskuse (Komenský)The Royal Society of London for ImprovingNatural Knowledge, listina Karla II.1666 Francouzská královská akademie věd(ministr Ludvíka XIV. Jean Baptiste Colbert),sekce matematiká a fyzikální (i Huygens),placeni státem1700 Pruská akademie věd (Fridrich II.;původně Kurfiřtská braniborská věd. spol.),prezident Leibnitz1724 Carská akademie věd v Petrohradě (PetrVeliký), ideově Leibnitz



časopisy1665–1792 Journal des scavans1665 Philosophical Transactions (pojednání),latinsky v Amsterdamu1682–1782 Acta eruditorum (Leibnitz, OttoMencke)


.. Robert Hooke (1635–1703)

rodina pastora (Freshwater, Wight); černéneštovice, sebevražda otce (13)menší, deformovaná postava, uzavřený,nerudnýsvobodný, všechen čas věděasistent Roberta Boyla, zákon pružnýchdeformacíprof. geometrie na Gresh. k., projektujeobservatoř v G.1677–1682 sekretář Royal soc., kurátorexperimentů po 40 letsíla mezi astronomickými objekt (spor sNewtonem)rudá skvrna na Jupiteruprvní dvojhvězdy, snaha změřit paralaxu


.. Galileo Galilei (1564–1642)Hawking: Galileo jako jedinec měl na zrozenívědy snad největší vlivz Pisy, otec Vincenzo učitel hudby, skladatel,hud. teoretik; experimenty se strunami (Kepler)rodina zchudla, obchod se suknem a hedvábím⇒ syn na medicínuklášter Vallombrose u Florencie, chce býtmnichemvliv měl matematik Octilio Ricci (žák Tartagliův)univerzitu nedokončil, 1586 práce „Vážky“,italsky1589 místo profesora matematiky v Pise (volnýpád, „padostroj“ ze žlábky), dva pohybovézákony (ne matematicky)skládání rychlostí, doba kmitu kyvadla nezávisína m (zkrácení délky – ZZE), T ∝

√l,

izochronismusVincenzo Viviani (1622–1703) – historky o věži akyvadleMETODA: experimenty+matematika


.. Tycho Brahe (14. 12. 1546–24. 10. 1601)

Tyge Ottesen Brahe, astronom, astrolog aalchymista, vrchol pozorování bez dalekohledu(1/30°)kraj Skania ve Švědsku, vychovává strýc Jörgen(skok do moře pro krále, zápal plic)sňatek proti vůli rodiny, s Kirsten Jørgensdatter 3synové, 5 dcerstudia: Kodaň, Německo: 1566 souboj s bratrancemManderupem Parsbergem (předpověď smrtiSulejmana Nádherného)Venušin ostrov Hven od krále Frederika II.(Uraniborg=Nebeský zámek, Stjerneborg) – dílny,tiskárna, výroba papíru, vězení pro vzpupnéslužebnictvo; 5 %HDPbujaré večírky (mechanické sochy, los – pád zeschodů)vztah k Brunovi: Nolanus = Nullanus, uznává jenměření


.. Tycho Brahe (14. 12. 1546–24. 10. 1601)

Tychonova hvězda 1572 (De nova stella 1573),kometa 1577 – „nadměsíční svět“, nenaráží nažádné sféryAstronomiæ Instauratæ Progymnasmata 15881597: Kristián IV. odmítá dále financovat„Astronom musí být kosmopolita, neboť nelzeočekávat, že by si nevzdělaní státníci vážili jehoslužeb.“v červnu 1599 na pozvání Rudolfa II. (TadeášeHájka z Hájku, 1526–1600) do Čech (Benátky n.J., Hradčany)1601 s Keplerem slibují nové tabulkynosní protéza z mosazi (ne Ag nebo Au)Kepler dostal data až po zásahu císařeakutní zánět ledvin (hostina u Petra Voka) nebootrava?„Kéž jsem nežil nadarmo…“pohřební řeč v Týnském chrámu dlouholetý přítelJan Jessenius


.. Johannes Kepler (27. 12. 1571–15. 11. 1630)Brahe šlechtic, dostatek × Kepler poznal nouzi,nemoci (černé neštovice, tuberkulóza, polyopie,slzení očí), rodinné tragédieWeil der Stadt (Švábsko, Stuttgart)otec žoldnéř a dobrodruh, matka KateřinaGuldenmannová (negramotná kořenářka a léčitelka);4 roky vězněna, Kepler zachránil před upálením(zemřela po několika měsících 1623)1597 sňatek s Barborou (6 dětí, zemřely + Regina),1611 podlehla tyfuse Zuzanou 7 dětí (přežily 2 dcery)V Tübingenu učitelem Michael Mästlin =⇒Koperníkovo učení =⇒ závěrečná práce odmítnuta;uvažoval o dráze knězeMästlin doporučil na evangelické gymnázium vGratzu (1594)1596, 1621: Mysterium cosmographicum: „Z tétojediné knížky vzešlo zaměření celého mého života,mého bádání i jiných děl.“ (Titiova-Bodehoposloupnost: {0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2, . . .})

MysteriumCosmographicum

(1596)KEF/DF, PřF UP, 17. prosince 2014 17 / 22

.. Johannes Kepler (27. 12. 1571–15. 11. 1630)

1601: 2. KZ, 1605 Mästlinovi: „Dráha Marsu jeelipsa, v jejímž ohnisku je Slunce.“ =⇒ 1609Astronomia Nova (štočky v Praze, tisk v Heidelbergu– císař „nemá“ peníze, průtahy Brahových dědiců, …)v předmluvě úvahy o přitažlivé síle směrem ke Slunci(magnetická, ∝ 1/r)1619: Harmonices mundi, 3. KZ; věnována Jakubovi I(tchán Fridricha Falckého + amatérský astronom),díle mnohostěny, pokrytí roviny mnohoúhelníky,…1604: supernova v souhvězdí Hadonoše (1606 +proměnná hvězda v souhvězdí Labutě)1607: skvrnka na Slunci – předpověděl přechodyMerkuru a Venuše (ale tento případ byla skvrna)1604: Ad Vitellionem paralipomena… – optika,Jesenius popsal anatomii oka, odraz od zrcadel,pojem ohnisko

Astronomia nova(1609)


.. Johannes Kepler (27. 12. 1571–15. 11. 1630)

1610: Galileův „Hvězdný posel“ =⇒ „Rozprava zhvězdným poslem“ („otevřený dopis“), Jupiterovyměsíce opět vkládáním geometrických těles1611: „Dioptrika“ (× katoptrika o odrazu):mnohovědoucí přístroj, dává vládu nad dílem BožímK. dalekohled Christoph Scheiner – jezuita vIngolstadtu, spor s Galileem o skvrnyobjevil totální reflexiThomas Harriot (1560–1621): zákon lomu 1601,nepublikoval; skvrny, odjel do Virginieargument proti nekon. vesmíru: Olbersův paradoxcísařský rada Jan Matouš Wacker z Wackenfelsu,1611 novoroční dárek „O šestiúhelníkovém sněhu“„Sen neboli měsíční astronomie“: hl. hrdinaautobiograf. rysy, čarodějnice umožní navštívit Měsíc(naštěstí vydal až syn Ludvík 1634)

Christoph Scheiner

Thomas Harriot


.. Johannes Kepler (27. 12. 1571–15. 11. 1630)

1612: umírá Rudolf II., syn Fridrich (č. neštovice)=⇒ Linec1617 na skok v Praze: logaritmy – John Napier(1550–1617, SKot), Joost Bürgi (1552–1632)logaritmy ( B. před N.+ tabulky); Kepler jako prvník astr. výpočtům1627–1628: předává Ferdinandu II. Rudolfínskétabulky, pak Zaháň (Albrecht z V.), 1630 Jičíndo Řezna na říšský sněm (císař dluží peníze), zápalplic, jako protestant pohřben za městem

Christoph Scheiner

Thomas Harriot


.. Johannes Kepler (27. 12. 1571–15. 11. 1630)


.. Výzkum plynů

Johann Baptist van Helmont (1579–1644),vlámský „filozof ohně“, málem se otrávil (neznalsložení)

vodík: 1766 Henry Cavendish (shoří na H2O)dusík: 1772 Joseph Priestley, Daniel Rutherfordkyslík: 1774 Carl Wilhelm Scheele

Galileo: příroda se bojí vakua jen trochuEvangelista Torricelli (1608–1647)

žák Benedetto Castelliho (doporučil Galileovi),dvorní matematik toskánského velkovévody1644: „Opera geometrica“podlehl epidemii tyfu


dějinyfyziky...

Documents