Fizyka na przełomie XIXI i

XX wieku

Co wiedziano przed stu laty?

Plan całego kursu

I.

Tło historyczne powstania

szczególnej teorii względności

(STW)

1.

Fizyka na przełomie wieków (XIX i XX)

2.

Prace poprzedzające sformułowanie STW

3.

Prace Einsteina z 1905 roku i późniejsze ich

rozwinięcia

II.

Wczesna faza recepcji STW w Polsce

III.

Tło historyczne powstania ogólnej teorii

względności (OTW)

IV.

Wzrost zainteresowania teorią

względności w Polsce (1920-1939)

Bibliografia do części I

1. A.K. Wróblewski „Historia fizyki”, WN PWN 2007;
2. A.K. Wróblewski, „Einstein i fizyka 100 lat temu”,

Postępy Fizyki, 57 (2006), s. 148-156;

3. A.K. Wróblewski, „Fizyka około roku 1900”,

<

www.fuw.edu.pl/~akw/Fizyka_okolo_roku_1900_druk.pdf>;

4. Ł.A. Turski, „Annus mirabilis 1905: wtedy i dziś”,

Postępy Fizyki, 56 (2005), s. 269-275;

5. A. Krasiński, „Jak powstawała teoria względności?”,

Postępy Fizyki, 54 (2003), s. 95-106;

6. S.L. Bażański, „Powstawanie i wczesny odbiór

szczególnej teorii względności”, Postępy Fizyki, 56
(2005), s. 253-261; 262-268;

Jak widziano fizykę przed stu

laty?

„Le monde est

aujourd’hui sans
mystère”

Marcelin Berthelot (1885)

James Clerk Maxwell
(1831-1879)

prace w latach 1854-1873,

1861-1865 sformułowanie teorii
elektromagnetyzmu
(unifikacja elektryczności i magnetyzmu)

• Teoria przepowiadała istnienie fal elektromagnetycznych.
• Maxwell wnioskował, ze względu na podobieństwo

prędkości, że światło musi być falą elektromagnetyczną.

• Maxwell bazował na analogiach mechanicznych, ale jego

prace przyczyniły się do przełamania mechanicyzmu.

Triumfy fizyki XIX w.

prawo Faradaya

Zmienne w czasie pole magnetyczne

wytwarza pole elektryczne

prawo Ampère'a

rozszerzone

przez Maxwella

Przepływający prąd oraz zmienne pole

elektryczne wytwarzają wirowe pole

magnetyczne

prawo Gaussa dla

elektryczności

Źródłem pola elektrycznego są ładunki

prawo Gaussa dla

magnetyzmu

Pole magnetyczne jest bezźródłowe, linie

pola magnetycznego są zamknięte

Równania Maxwella

gdzie:
D – indukcja elektryczna, [ C / m²]
B – indukcja magnetyczna, [ T ]
E – natężenie pola elektrycznego, [ V / m ]
H – natężenie pola magnetycznego, [ A / m ]
j – gęstość prądu, [A/m²]
ρ – gęstość ładunku, [ C / m³]
– operator dywergencji, [1/m],
– operator rotacji, [1/m].

And God said…

…and there was light.

Einstein o Maxwellu

Abraham Pais, biograf Einsteina:

Według Einsteina, Maxwell był prawdziwym

rewolucjonistą.

Czysto mechaniczny obraz świata został zniszczony

"przez wielką rewolucję, którą już zawsze będziemy

wiązać z nazwiskami Faradaya, Maxwella i Hertza. Lwi

udział w tej rewolucji należy przypisać Maxwellowi.

[...] Od jego czasów uważamy, że rzeczywistość

fizyczną opisują ciągłe pola. [...] Ta zamiana koncepcji

rzeczywistości to najgłębsza i najbardziej owocna

przemiana w fizyce od czasów Newtona".

Heinrich Rudolf Hertz
(1857-1894)

odkrycie fal elektromagnetycznych (1886)

ogłoszenie wyników:
Zjazd Przyrodników i Lekarzy Niemieckich
w Heidelbergu (20 września 1889)
referat: „O związku między światłem i elektrycznością”

Zaskakujące odkrycia i

pomysły

1871 — korpuskularna natura promieni

katodowych (problem budowy materii)

1895 — odkrycie promieni X (Wilhelm

Röntgen)

1896 — odkrycie naturalnej

promieniotwórczości (Henri Becquerel)

1900 — Planck postuluje hipotezę

nieciągłości energii — zapoczątkował
teorię kwantów

Jak wyglądała fizyka w 1900

roku?

Dane wg A.K. Wróblewski, Historia

fizyki

• Liczba fizyków na całym świecie: ok.

1100

• Liczba wybitnych fizyków ok. 190

Liczba fizyków wg kraju

pochodzenia

Źródło: A.K. Wróblewski, „Fizyka około roku 1900”, s. 70

Znani fizycy w 1900 roku

• Niemcy: Max Abraham, Paul Drude, Wilhelm Hallwachs, Johann Wilhelm Hittorf,

Friedrich Kohlrausch, Philip Lenard, Otto Lummer, Walther Nernst, Max Planck,
Ernst Prinsgheim, Carl Pulfrich, Wilhelm Conrad Röntgen, Heinrich Rubens, Emil
Warburg, Wilhelm Wien

• Wielka Brytania: William Crookes, James Dewar, Joseph Larmor, Oliver Lodge,

John Poynting, George Stokes, William Strutt (Lord Rayleigh), John Joseph
Thomson, William Thomson (Lord Kelvin)

• Francja: Emil Amagat, Henri Becquerel, Marcel Brillouin, Marie Alfred Cornu,

Pierre Curie,

Maria Skłodowska-Curie

, Gabriel Lippmann, Eleuthere Mascart,

Jean Perrin, Henri Poincaré

• Stany Zjednoczone: Josiah Gibbs, Samuel Langley, Albert Michelson, Henry

Rowland, Robert Wood

• Holandia: Heike Kamerlingh-Onnes, Hendrik Lorentz, Johannes van der Waals,

Pieter Zeeman

• Austro-Węgry: Ludwig Boltzmann, Roland Eötvös, Ernst Lecher,

Karol Olszewski

• Rosja: Boris Golicyn, Piotr Lebiediew, Nikołaj Umow

• Szwecja: Johannes Rydberg

Źródło: A.K. Wróblewski, Historia fizyki, s. 425

Wybrane problemy fizyki XIX

wieku

• Teoria Maxwella nie jest niezmiennicza ze względu

na zmianę zmiennych (przy zmianie układów

odniesienia) → wyróżnia układ odniesienia

• Czy fizykę można zredukować do teorii Maxwella?

Skąd bierze się masa? (elektromagnetyczna teoria

materii)

• W czym rozchodzą się fale elektromagnetyczne?

>>>

PROBLEM ETERU

<<<