ประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์

ฟิสิกส์ยุคแรกเริ่ม

ตั้งแต่แรก ช่วงเวลาของประวัติศาสตร์ ผู้คนพยายามเข้าใจพฤติกรรมของสสาร: ทำไมวัตถุจึงตกลงสู่พื้น ทำไมวัสดุต่างกันจึงมีสมบัติต่างกัน และอื่น ๆ เช่นเดียวกับปริศนาเกี่ยวกับลักษณะของเอกภพ เช่น รูปแบบของโลก และพฤติกรรมของเทหวัตถุบนท้องฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ พฤติกรรมและธรรมชาติของโลกมักถูกอธิบายเป็นแบบฉบับว่าเกิดจากการก่อกำเนิดการกระทำของพระเจ้า ในที่สุดแล้วการอธิบายธรรมชาติในทางทฤษฎีถูกสร้างขึ้นมาจากการพิจารณาคำถาม เกือบทั้งหมดผิด แต่นี่เป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติในความกล้าได้กล้าเสียของการอธิบายอย่างเป็น ระบบ และแม้กระทั่งทฤษฎียุคใหม่ เช่น กลศาสตร์ควอนตัม และทฤษฎีสัมพัทธภาพ ยังถูกพิจารณาเป็นเพียง "ทฤษฎีที่ยังไม่มีใครโค่นล้ม" เท่านั้น ทฤษฎีทางกายภาพในยุคโบราณถูกชี้นำไปในทางปรัชญา และน้อยครั้งที่จะมีการตรวจสอบด้วยการทดสอบทดลองอย่างเป็นระบบ

[แก้] ฟิสิกส์ยุคใหม่

Table of Mechanicks, 1728 Cyclopaedia.

การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ ซึ่งเริ่มต้นจากปลาย คริสตวรรษที่ 16 สามารถมองเป็นการแบ่งบานของยุคเรเนสซองซ์ และหนทางสู่อารยธรรมยุคใหม่ ส่วนหนึ่งของความรู้เหล่านี้มาจากการค้นพบใหม่จากองค์ประกอบของวัฒนธรรมกรีก อินเดีย จีนและอิสลามซึ่งรักษาและพัฒนาต่อมาโดยโลกอิสลามจากคริสตรวรรษที่ 8 ถึง 15 และแปลโดยพระชาวคริสต์เป็นภาษาละติน เช่น Almagest

การพัฒนาเริ่มด้วยนักวิจัยเพียงส่วนน้อย ซึ่งเกี่ยวพันกันความกล้าได้กล้าเสียซึ่งยังต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน เริ่มต้นด้วนดาราศาสตร์ หลักการทางปรัชญาธรรมชาติได้ตกผลึกเป็น กฎทางฟิสิกส์ พื้นฐานซึ่งรวบรวมและพัฒนาในศตวรรษแห่งความสำเร็จ ในคริสตวรรษที่ 19 วิทยาศาสตร์ได้แบ่งเป็นหลายสาขาโดยนักวิจัยเฉพาทาง และสาขาทางฟิสิกส์ ถึงแม้ว่าจะดังขึ้นมาก่อนในทางตรรกะ ก็ไม่สามารถอ้างว่าเป็นเจ้าของสาขาทั้งหมดของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

[แก้] คริสตวรรษที่ 16

ใน คริสตวรรษที่ 16นิโคลัส โคเปอร์นิคัส ได้ฟื้นแบบจำลองของ ระบบสุริยะ แบบ heliocentric ของ Aristarchus ในยุโรปขึ้นมา (ซึ่งอยู่รอดในตอนแรกด้วยการพูดถึงใน The Sand Reckoner ของ อาร์คีมีดิส) เมื่อแบบจำลองนี้ถูกตีพิมพ์ในช่วงท้ายชีวิตของเขา มันมีบทนำโดย Andreas Osiander ที่ถืออย่างเคร่งครัดว่ามันเป็นเพียงรูปสะดวกทางคณิตศาสตร์ สำหรับคำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์ และไม่ได้เป็นธรรมชาติจริง ๆ ของวงโคจรดาวเคราะห์เหล่านั้น

ในอังกฤษ วิลเลียม กิลเบิร์ต (ค.ศ. 1544-1603) ได้ศึกษา แม่เหล็ก และตีพิมพ์งานต้นแบบ De Magnete (ค.ศ. 1600) ในนั้นเขาได้แสดงผลการทดลองจำนวนมากอย่างละเอียด

[แก้] คริสตวรรษที่ 17

ในช่วงต้น คริสตวรรษที่ 17โจฮันเนส เคปเลอร์ ได้เขียนสูตรของแบบจำลองระบบสุริยะบนรากฐานของ Platonic solid ห้าดวงโดยพยายามอธิบายว่าทำไมวงโคจรของดาวเคราะห์จึงมีขนาดสัมพัทธ์กันอย่าง ที่มันเป็นอยู่ การเข้าหาข้อมูลการสังเกตทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำสูงของ ไทโค บราห์ ทำให้เขาสามารถพิจารณาได้ว่าแบบจำลองของเขาไม่สอดคล้องกับวงโคจรที่สังเกต ได้ หลังจากเจ็ดปีแห่งความพยายามอย่างวีรบุรุษในการสร้างแบบจำลองการเคลื่อนที่ ที่แม่นยำขึ้นของ ดาวอังคาร (ระหว่างที่เขาเริ่มค้นพบ integral calculus ยุคใหม่) เขาสรุปว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อยที่ตามวงโคจรแบบวงกลม แต่เป็น วงรี ที่มีดวงอาทิตย์อยู่ตรงโฟกัสของวงรีนั้น การค้นพบนี่เป็นการคว่ำความเชื่อนับพันปีที่ตั้งอยู่บนแนวคิดของ ปโตเลมี ของวงโคจรวงกลม "สมบูรณ์" สำหรับวัตถุแห่งสรวงสวรรค์ "สมบูรณ์" เคปเลอร์ไปถึงการเขียนสูคร กฎสามข้อของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ของเขา เขายังเสนอแบบจำลองของดาวเคราะห์อันแรกที่มีแรงส่งออกมาจากดวงอาทิตย์ดึงดาว เคราะห์จากการเคลื่อนที่ "ธรรมชาติ" ของพวกมัน ทำให้มันเคลื่อนไปตามวงโคจรโค้ง

อุปกรณืที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ เวอร์เนียร์ ซึ่งวัดในงานเชิงกลของมุมและระยะทางได้อย่างแม่นยำ ประดิษฐ์โดยชาวฝรั่งเศสนาม Pierre Vernier ใน ค.ศ. 1631 เวอร์เนียร์ถูกใช้แพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ และร้านเครื่องกลจนกระทั่งทุกวันนี้

Otto von Guericke ได้สร้างเครื่องสูบลมในปี ค.ศ. 1650 และสาธิตฟิสิกส์ของสุญญากาศและความดันบรรยากาศโดยใช้ Magdeburg hemispheres ต่อมาเขาหันไปสนใจใน ไฟฟ้าสถิต และประดิษฐ์อุปกรณ์เชิงกลที่ประกอบด้วยทรงกลมจุซัลเฟอร์ ที่เราสามารถเปิดข้อเหวี่ยงและประจุและลบประจุได้หลายครั้งเพื่อสร้างประกาย ไฟฟ้า

ในปี ค.ศ. 1656 นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ คริสเตียน ฮอยเกนส์ ได้ประดิษฐ นาฬิกาเชิงกล โดยใช้ เพนดูลัม ที่แกว่างผ่านส่วนโค้งรูปวงรี ซึ่งใช้พลังงานจากตุ้มถ่วงที่ตก อันนำไปสู่ยุคการจับเวลาให้แม่นยำ

การหาค่าเชิงปริมาณของ อัตราเร็วแสง ครั้งแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1676 โดย Ole Rømer โดยจับเวลาการเคลื่อนที่ของบริวารดาวพฤหัส คือ ไอโอ ด้วยกล้องโทรทรรศน์

ระหว่างช่วงแรกของ คริสตวรรษที่ 17กาลิเลโอ กาลิเลอิ ได้บุกเบิกการใช้การทดลองเพื่อตรวจสอบทฤษฎีทางฟิสิกส์ ซึ่งเป็นแนวคิดหลักใน กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ การใช้การทดลองของกาลิเลโอ และการยืนยันของกาลิเลโอและเคปเลอร์ว่า ผลการสังเกตย่อมมาก่อนผลทางทฤษฎีใด ๆ (in which they followed the precepts of Aristotle if not his practice) ได้ปัดการยอมรับความเชื่อทางศาสนาออกไป และให้กำเนิดยุคที่แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ถูกเปิดกว้างให้ถกเถียงและทดสอบ อย่างแน่ชัด กาลิเลโอเขียนสูตรและทดสอบผลการทดลองได้สำเร็จใน พลศาสตร์ รวมทั้งกฎที่ถูกต้องของการเคลื่อนที่ที่มีความเร่ง วิถีการเคลื่อนที่แบบพาราโยลา และสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่แบบไม่มีความเร่ง รวมทั้งกฎของ ความเฉื่อย ในแบบแรกเริ่ม

ใน ค.ศ. 1687ไอแซก นิวตัน ตีพิมพ์ Principia Mathematica, อันมีรายละเอียดของทฤษฎีสองข้อที่ครอบคลุมและประสบความสำเร็จ คือ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน จากสิ่งที่ทำให้เกิด กลศาสตร์คลาสสิก และ กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน ซึ่งบรรยาย แรงพื้นฐาน ของ ความโน้มถ่วง ทั้งสองทฤษฎีเข้ากับผลการทดลองได้ดี กฎความโน้มอ่วงนำไปสู่สาขาวิชา astrophysics ซึ่งบรรยายปรากฏการณ์ทาง ดาราศาสตร์ โดยใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์

[แก้] คริสตวรรษที่ 18

จาก คริสตวรรษที่ 18 เป็นต้นมา แนวคิดทาง เทอร์โมไดนามิกส์ ถูกพัฒนาโดย โรเบิร์ต บอยล์โทมัส ยัง และคนอื่นมากมาย อีกทั้งการพัฒนาเครื่องจักรไอน้าสู่ศตวรรษถัดไป ในปี ค.ศ. 1733Daniel Bernoulli ได้ใช้แนวคิดเชิงสถิติกับกลศาสตร์คลาสสิกมาแสดงผลทางเทอร์โมไดนามิกส์ ซึ่งเป็นการเริ่มต้นของสาขา กลศาสตร์สถิติ. เบนจามิน ทอมสัน ได้แสดงความแปลงงานเชิงกลที่ไม่จำกัดเป็นความร้อน

ในปี ค.ศ. 1746 ก้าวสำคัญในการพัฒนาด้านไฟฟ้าได้เกิดขึ้นเมื่อมีการประดิษฐ Leyden jar คือตัวเก็บประจุ ที่สามารถเก็บและถ่ายประจุไฟฟ้าออกโดยวิธีที่ควบคุมได้ เบนจามิน แฟรงคลิน ใช้มันอย่างมีประสิทธิภาพ (ร่วมกับ von Guericke's generator) ในงานวิจัยของเขาเพื่อศึกษาธรรมชาติของ ไฟฟ้า เมื่อ ค.ศ. 1752

ราว ค.ศ. 1788 Joseph Louis Lagrange ได้สรรค์สร้างการเขียนสูตรใหม่ทางกลศาสตร์ที่มีความสำคัญซึ่งใช้ calculus of variationsprinciple of least action และสมการ Euler-Lagrange

[แก้] คริสตวรรษที่ 19

ในจดหมายถึง Royal Society เมื่อ ค.ศ. 1800อเลสซานโดร โวลตา ได้บรรยายงานประดิษฐ์ แบตเตอรี่ไฟฟ้า ของเขา นั่นเป็นครั้งแรกที่มีการสร้างกระแสไฟฟ้าคงที่ และเปิดสาขาใหม่ของฟิสิกส์สำหรับการค้นคว้าต่อไป

พฤติกรรมของ ไฟฟ้า และ แม่เหล็ก ถูกศึกษาโดย ไมเคิล ฟาราเดย์จอร์จ โอห์มฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด และคนอื่น ๆ ฟาราเดย์ผู้เริ่มงานทางด้านเคมีภายใต้อำนาจ ฮัมฟรีย์ เดวี ณ Royal Institution ได้แสดงว่าปรากฏการณ์ทาง ไฟฟ้าสถิต กิริยาของกลุ่มไฟฟ้าที่ได้รับการค้นพบใหม่หรือ แบตเตอรี่ ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเคมี และ ฟ้าแลบ เป็นข้อบ่งชี้ในแบบต่าง ๆ กันของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า ฟาราเดย์ยังค้นพบอีกใน ค.ศ. 1821 ว่าไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงกลแบบหมุน และในปี ค.ศ. 1831 ได้ค้นพบหลักของ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยการเคลื่อนที่เชิงกลสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ดังนั้นฟาราเดย์จึงเป็นผู้ค้นพบทั้ง มอเตอร์ไฟฟ้า และ electric generator

ในปี ค.ศ. 1855James Clerk Maxwell ได้รวมปรากฏการณ์สองอย่างเป็นทฤษฎีเดียวของ แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งบรรยายโดย สมการของแมกซ์เวลล์ ผลการทำนายของทฤษฎีคือว่า แสง เป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การค้นพบ Hall effect เมื่อ ค.ศ. 1879 เป็นหลักฐานว่าตัวพากระแสไฟฟ้าเป็นประจุลบ

ในปี ค.ศ. 1847เจมส์ จูล ยืนยันกฎการคงตัวของ พลังงาน ในรูปของความร้อนเช่นเดียวกับพลังงานกล อย่างไรก็ตามหลักอนุรักษ์พลังงานได้ถูกนำเสนอในหลายรูปแบบ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ฝรั่งเศส อังกฤษ และอื่น ๆ บางทีอาจจะเป็นโหลในระหว่างครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 ในเวลาประมาณเดียวกันนั้น เอนโทรปี และกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ถูกอธิบายอย่างชัดเจนในผลงานของ รูดอล์ฟ คลาวเซียส ใน ค.ศ. 1875 ลุดวิก โบลซ์มานน์ ได้สร้างความเชื่อมโยงระหว่างจำนวนของสถานะที่เป็นไปได้ที่ระบบจะวางตัวได้กับเอนโทรปีของมัน ด้วยการตั้งตั้นในปี ค.ศ. 1876 และ ค.ศ. 1878Josiah Willard Gibbs ได้พัฒนาสูตรทางทฤษฎีมากมายสำหรับ เทอร์โมไดนามิกส์ และวางรากฐานในทศวรรษถัดมาอย่างชัดเจนในการค้นพบสำหรับ กลศาสตร์สถิติ &mdas ส่วนใหญ่เป็นของที่ ลุดวิก โบลซ์มานน์ ได้ค้นพบเองก่อนแล้ว ในปี ค.ศ. 1881 Gibbs ยังมีอิทธิพลในการขับเคลื่อนสัญลักษณ์ทางฟิสิกส์จาก Hamilton's quaternions ไปเป็น เวกเตอร์

กลศาสตร์คลาสสิกได้ถูกเขียนในรูปใหม่โดย วิลเลียม โรวาน แฮมิลตัน ในปี ค.ศ. 1833 ซึ่งมีบทนำสู่สิ่งที่เราเรีบกกันทุกวันนี้ว่า Hamiltonian ซึ่งนำไปสู่การเขียนสูตรเชิงกลของกลศาสตร์ควอนตัมในศตวรรษถัดมา

การวิเคราะห์ไดเมนชันส์ ถูกใช้เป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1878 โดย ลอร์ดเรลีย์ ผู้พยายามเข้าใจว่าทำไม ท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า

ในปี ค.ศ. 1887 แจ้ง Blog ไม่เหมาะสม