Второй этап развития естествознания

(60-е годы XIX в. - 1894 г.)

Второй этап начинается с создания в 1860...1865 гг. Дж. Максвеллом общей теории электромагнитных процессов. Используя концепцию поля М. Фарадея, он дал точные пространственно-временные законы электромагнитных явлений в виде системы известных уравнений - уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

Теория Максвелла получила дальнейшее развитие в трудах Г. Герца и Г. А. Лоренца, в результате чего была создана электродинамическая картина мира, которой и завершается период классической физики.

v 1860...1865 гг. Создание Дж Максвеллом теории электромагнитного поля (первые дифференциальные уравнения поля записаны им в 1855 г.).

v 1860 г. Введение Г. Кирхгофом понятия абсолютно черного тела. Открыт 55-й элемент - цезий (Р. Бунзен, Г. Кирхгоф). Д.И. Менделеев открыл существование критической температуры. Вычисление длины свободного пробега молекул (Р. Клаузиус). Дж. Максвелл начал разрабатывать кинетическую теорию газов, применяя представления теории вероятностей. Установил статистический закон распределения молекул газа по скоростям (распределение Максвелла). Построен двигатель постоянного тока с коллектором (кольцевой электродвигатель) и изобретена динамомашина (А. Пачинотти).

v 1861 г. А. М. Бутлеров развил теорию химического строения. Введение Дж. Максвеллом понятия о токе смещения. Интерпретация «фраунгоферовых линий» как линий поглощения. Открыт 37-й элемент - рубидий (Р. Бунзен, Г. Кирхгоф). Открыт 81-й элемент - таллий (У. Крукс).

v 1862 г. Установление Р. Клаузиусом неравенства интеграл (дробь) dQ/T < 0 (неравенство Клаузиуса). Открытие аномальной дисперсии света (Ф. Леру), ее наблюдал также в 1870 г. К. Кристиансен.

v 1863 г. Открыт 49-й элемент - индий (Ф. Рейх, Т. Рихтер).

v 1865 г. Дж. Максвелл постулировал существование электромагнитных волн. Дж. Максвелл выдвинул идею электромагнитной природы света. Введение Р. Клаузиусом понятия энтропии.

v 1866 г. И. Лошмидт рассчитал диаметр молекулы. А. Кундт разработал метод пылевых фигур для определения длины звуковой волны и скорости звука.

v 1867 г. У. Хеггинс обнаружил эффект Допплера для света. Открытие Ч. Уитстоном принципа самовозбуждения электромагнитных машин.

v 1868 г. Разработка Л. Больцманом статистики, названной его именем (статистика Больцмана).

v 1869 г. Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона химических элементов и создание периодической системы элементов. Независимо периодическую закономерность установил Л. Мейер. Т. Эндрюс открыл явление непрерывности жидкого и газообразного состояния, введя понятие критической точки (критическое состояние наблюдал в 1822 г. Ш. Каньяр де Ла Тур, существование критической температуры в 1860 г. открыл Д.И. Менделеев). Создание Г. Гельмгольцем колебательного контура из индуктивности и емкости.

v 1870 г. Р. Клаузиус доказал теорему вириала. Развитие Г. Гельмгольцем теории электродинамических процессов в проводящих неподвижных телах.

v 1871 г. Создание холодильной машины, в которой охлаждение достигалось за счет расширения газа (К. Линде). Д. И. Менделеев предсказал существование скандия, галлия и германия.

v 1872 г. Э. Аббе разработал теорию образования изображения в микроскопе. У. Томсон изобрел электрический счетчик. Изобретение А.Н. Лодыгиным электрической лампы накаливания. В 1879 г. Т. Эдисон создал лампу накаливания с угольной нитью достаточно долговечной конструкции и удобную для промышленного изготовления. Л. Больцман вывел основное кинетическое уравнение газов. Л. Больцман сформулировал H-теорему. Л. Больцман установил связь энтропии физической системы с вероятностью ее состояния и доказал статистический характер второго начала термодинамики. Ф. Клейн предложил так называемую «эрлангенскую программу», где произвел классификацию различных геометрических дисциплин, исходя из допустимых в них групп преобразований.

v 1873 г. Ван дер Ваальс вывел уравнение состояния реальных газов (уравнение Ван дер Ваальса). Открытие внутреннего фотоэффекта (фотопроводимости) английским физиком У. Смитом. Дж. Максвелл теоретически определил величину давления света (идея светового давления выдвинута была И. Кеплером в 1619 г.). В 1876 г. А. Бартоли сделал это, исходя из термодинамических соображений. Начало систематического изучения магнитных свойств ферромагнетиков и снятие первой кривой магнитной проницаемости ферромагнетика (А.Г. Столетов).

v 1874 г. Введение Н. А. Умовым понятия о скорости и направлении движения энергии и потоке энергии (вектор Умова). Применительно к электромагнитной энергии это сделал в 1884 г. Дж. Пойнтинг (вектор Умова-Пойнтинга). Дж. Стоней высказал мысль о дискретности электрического заряда и вычислил его величину (опубликовано в 1881 г.), в 1891 г. он предложил для постулированной единицы электрического заряда название электрон. Ф. Кольрауш установил возрастание проводимости электролитов с ростом температуры. Разработка Г. Гельмгольцем теории дисперсии (в рамках «упругой» теории света).

v 1874 г. Д. И. Менделеев, обобщив уравнение Клапейрона, вывел уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона).

v 1874...1875 гг. Я. Вант-Гофф разработал теорию пространственного размещения атомов в молекулах органических соединений.

v 1875...1878 гг. Разработан метод термодинамических потенциалов, сформулированы общие условия термодинамического равновесия, разработана общая теория фаз и теория капиллярности (Дж. Гиббс).

v 1875 г. Открытие Дж. Керром явления возникновения двойного лучепреломления в оптически изотропных веществах, помешенных в однородное электрическое поле (электрооптический эффект Керра). Обнаружение Г. Роуландом магнитного поля конвекционных токов (опыт Роуланда). Открыт 31-й элемент - галлий (Л. де Буабодран). Создание У. Круксом радиометра (радиометр Крукса). Г. Липпман вывел основное уравнение теории электрокапиллярности.

v 1876 г. Изобретение П.Н. Яблочковым первого практически пригодного источника электрического освещения (свеча Яблочкова). Изобретение А. Беллом телефонного аппарата. Открытие Дж. Керром магнитооптического эффекта. Изготовлен селеновый фотоэлемент (В. Адаме, Р. Дэй).

v 1877 г. Получен жидкий кислород (Л. Кальете, Р. Пикте). Проведены первые измерения осмотического давления (В. Пфеффер). Изобретение фонографа (Т. Эдисон).

v 1878 г. Открыт 67-й элемент - гольмий (Ж. Соре). Открыт 70-й элемент - иттербий (Ж. Мариньяк). Изобретение микрофона (Д. Юз). Изобретение П.Н. Яблочковым первого трансформатора (в 1882 г. трансформатор также построили И, Ф. Усагин и Л. Голар). Э. Аббе построил первый современный оптический микроскоп, показал ограниченность разрешающей способности оптического микроскопа длиной волны света.

v 1878...1882 гг. Эксперименты А. Майкельсона по точному определению скорости света.

v 1879 г. Открытие Э. Холлом гальваномагнитного явления, названного его именем (эффект Холла). Открыт 62-й элемент - самарий (Л. де Буабодран).

v Открыт 21-й элемент - скандий (Л. Нильсон). Развивая идеи О.Ф. Моссоти, Р. Клаузиус разработал теорию поляризации диэлектриков и установил соотношение между диэлектрической проницаемостью и плотностью диэлектрика (уравнение Клаузиуса-Моесоти).

v 1879 г. Открыт 69-й элемент - тулий (П. Клеве). Установление И. Стефаном закона пропорциональности энергии излучения абсолютно черного тела четвертой степени абсолютной температуры. В 1884 г. этот же закон теоретически выведен Л. Больцманом. Отсюда его название - закон Стефана - Больцмана.

v 1880 г. Доказана возможность передачи электроэнергии на большие расстояния без значительных потерь при условии повышения напряжения (Д.А. Лачинов). Открыт 64-й элемент - гадолиний (К. Мариньяк). Введение понятия гистерезиса (Э. Варбург). Открытие пьезоэлектрического эффекта (Пьер и Поль Жан Кюри). Г. А. Лоренц независимо от датского физика Л. Лоренца дал формулу зависимости показателя преломления вещества от его плотности (формула Лоренц - Лоренца). К этой формуле Л. Лоренц пришел еще в 1869 г.

v 1881 г. Введение Дж. Дж. Томсоном понятия электромагнитной массы. Открытие сверхтонкой структуры спектральных линий (А. Майкельсон). Установлены международные единицы измерения физических величин (ампер, вольт, ом, джоуль и др.). Изобретение С. Ленгли болометра. Изобретен термоэлектрический генератор (Л. Голар).

v 1882 г. Г. Гельмгольц ввел понятие свободной энергии. Г. Роуланд изобрел вогнутую дифракционную решетку. Вступила в строй первая электростанция (Т. Эдисон).

v 1883 г. Введение волновых чисел (В. Хартли). Введено понятие числа Рейнольдса (О. Рейнольдс).

v 1884 г. Л. Больцман впервые применил к излучению принципы термодинамики. Открытие Т. Эдисоном явления термоионной эмиссии (эффект Эдисона).

v 1885 г. И. Бальмер обнаружил закономерность в спектральных линиях водорода и вывел формулу, названную его именем (формула Бальмера). Открыты 59-й и 60-й элементы - неодим и празеодим (А. фон Вельсбах).

v 1886 г. Открытие каналовых лучей (Э. Гольдштейн). Установление Р. Этвешем зависимости молекулярной поверхностной энергии от температуры (закон Этвеша). Изготовлены первые полупроводниковые выпрямители на основе селена (К. Фриттс). Открыт 66-й элемент - диспрозий (Л. де Буабодран). Открыт 9-й элемент - фтор (А. Муассан). Открыт 32-й элемент - германий (К. Винклер).

v 1887 г. Г. Герц сконструировал генератор электромагнитных колебаний (вибратор Герца). Проведение А. Майкельсоном и Э. Морли опыта по обнаружению «эфирного ветра» - влияния движения Земли на скорость света (опыт Майкельсона - Морли). С точностью до 5 км/сек было показано, что скорость света одинаково независима от того, распространяется ли свет по направлению орбитального движения Земли или перпендикулярно ему. В 1881 г. подобный опыт проводил сам Майкельсон. Разработана теория электролитической диссоциации (С. Аррениус). Разработка М. Планком термодинамической теории разбавленных растворов. Г. Гейтель и Ю. Эльстер открыли эмиссию отрицательных зарядов из нити накаливания (явление термоэлектронной эмиссии). Дж, Рэлей обнаружил явление магнитного последействия, или магнитной вязкости. Открытие внешнего фотоэффекта (Г. Герц, В. Гальвакс, А. Риги). Изобретение шведом К. Лавалем паровой турбины.

v 1888 г. Г. Герц опытным путем обнаружил электромагнитные волны. Открытие А. Г. Столетовым закона внешнего фотоэффекта (закон Столетова). И. Ридберг ввел универсальную постоянную (постоянная Ридберга) и предложил приближенные формулы для частот линий спектральных серий щелочных и щелочноземельных металлов. В. Рентген доказал, что ток связанных зарядов (рентгенов ток), возникающий при движении наэлектризованного диэлектрика, тождественный току проводимости (опыт Рентгена). Открыто явление вращающегося магнитного поля (Н. Тесла, Г. Феррарис). Создание генератора трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Доказана тепловая природа броуновского движения (Л. Гюи).

v 1889 г. О. Винер обнаружил существование стоячих световых волн (опыт Винера). Дж. Гопкинсон открыл явление резкого возрастания магнитной проницаемости ферромагнетиков в слабом магнитном поле вблизи точки Кюри (эффект Гопкинсона). И. Ридберг предположил, что спектры испускания химических элементов должны привести к пониманию периодической системы. Р. Этвеш с точностью до 10-9 доказал равенство инертной и тяжелой масс.

v 1890 г. Создание асинхронного короткозамкнутого двигателя трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Изобретен трансформатор трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Г. Герц и О. Хевисайд придали уравнениям Максвелла стройную математическую (симметрическую) форму (уравнения Максвелла - Герца).

v 1890 г. Г. Герц предпринял попытку описать электромагнитные явления в движущихся средах на основе электродинамики Максвелла. Э. Бранли изобрел когерер.

v 1890...1895 гг. Г. Кайзер, К. Рунге и Ф. Пашен получили ряд формул для спектральных серий различных элементов.

v 1891 г. М.И. Доливо-Добровольский впервые осуществил электропередачу трехфазного тока. Изобретен высокочастотный трансформатор (Н. Тесла). Г. Герц показал, что катодные лучи способны проникать через тонкие пластинки, и заложил тем самым основу для изучения строения вещества. Изобретение Г. Липпманом цветной фотографии, получение первой цветной фотографии солнечного спектра.

v 1892 г. Создание электронной теории дисперсии (Г. А. Лоренц). Г. А. Лоренц для объяснения отрицательного результата опыта Майкельсона - Морли высказал гипотезу о сокращении размеров тел в направлении движения (сокращение Фитцджеральда - Лоренца). В 1891 г. эту же гипотезу независимо выдвинул Дж. Фитцджеральд. Изобретен сосуд Дьюара (Дж. Дьюар). Б. Л. Розинг высказал идею о существовании внутри ферромагнетика «особого молекулярного поля». Проведение А. Майкельсоном и Р. Бенуа эксперимента по сравнению длины эталонного метра с длиной световой волны.

v 1892...1895 гг. Создание Г. А. Лоренцом классической электронной теории.

v 1893 г. В. Вин открыл два закона излучения абсолютно черного тела (закон излучения Вина и закон смещения Вина). Введение Б.Б. Голициным понятия температуры излучения абсолютно черного тела. А. Блондель изобрел электромагнитный осциллограф. Положено начало интерференционной микроскопии (Дж. Сиркс).

v 1894 г. Использование О. Лоджем в качестве индикатора электрических колебаний трубки с опилками, названной им когерером (детектор герцовых волн). А. Зоммерфельд дал строгое решение задачи о дифракции плоских волн на плоском полубесконечном отражающем экране. П. Кюри сформулировал принцип, позволяющий определять симметрию кристалла, находящегося под каким либо воздействием (принцип Кюри). Открыт 18-й элемент - аргон (У. Рамзай и Дж. Рэлей). Открыт 2-й элемент - гелий (У. Рамзай). Немецкий ученый Поккельсон описал необычные диэлектрические, пьезоэлектрические и электрооптические свойства сегнетовой соли. А.С. Попов изобрел антенну.

Период с 1895 г. по 1904 г. является периодом революционных открытий и изменений, прежде всего в физике. Именно она переживала в это время наиболее глубокий процесс обновления, перехода к новой, современной физике, фундамент которой заложили специальная теория относительности и квантовая теория.