물리학의 역사

물리학은 물질과 에너지를 주요 연구 대상으로 하는 과학의 한 분야이다.물리학의 발견은 자연과학 및 기술 전반에 걸쳐 응용되고 있습니다.오늘날의 물리학은 대략 고전 물리학과 현대 물리학으로 나눌 수 있다.

고대사

물리학이 된 것의 요소들은 주로 기하학 연구를 통해 방법론적으로 통합된 천문학, 광학, 그리고 역학의 분야에서 도출되었다.이러한 수학은 고대 바빌로니아인들과 아르키메데스와 프톨레마이오스와 같은 헬레니즘 작가들과 함께 시작되었다.한편 고대 철학에는 "물리학"이라고 불리는 것이 포함되어 있었다.

그리스 개념

자연에 대한 이성적인 이해를 향한 움직임은 적어도 소크라테스 이전의 철학자들과 함께 그리스의 고대 시대 (기원전 650-480년)부터 시작되었다.자연 현상에 대한 다양한 초자연적, 종교적 또는 신화적 설명을 받아들이지 않아 "과학의 아버지"로 불리는 철학자 밀레투스의 탈레스는 모든 사건에는 자연적 ^[1]원인이 있다고 선언했다.탈레스는 또한 기원전 580년에 물이 기본 요소라고 제안하면서 자석과 문지른 호박 사이의 흡인력을 실험하고 최초의 기록된 우주론을 만들어냄으로써 발전을 이루었습니다.원생 진화 이론으로 유명한 아나키만더는 탈레스의 생각에 이의를 제기했고 물보다는 아피론이라고 불리는 물질이 모든 물질의 구성 요소라고 제안했다.기원전 500년경, 헤라클리투스는 우주를 지배하는 유일한 기본 법칙은 변화의 원리이며 어떤 것도 무한히 같은 상태로 남아있지 않다고 제안했다.이러한 관찰은 그를 현대와 현대의 ^{[citation needed]}물리학에서 핵심적이고 때로는 논쟁의 여지가 있는 개념인 우주에서 시간의 역할을 다룬 최초의 고대 물리학 학자 중 한 명으로 만들었다.

그리스의 고전 시대(기원전 6, 5, 4세기)와 헬레니즘 시대에는 자연 철학이 서서히 흥미롭고 논쟁적인 학문 분야로 발전했다.플라톤의 제자인 아리스토텔레스 (그리스어: ἀτττττ, 아리스토텔레스) (384–322 BC)는 물리적 현상을 관찰하는 것이 궁극적으로 그것들을 ^{[citation needed]}지배하는 자연 법칙의 발견으로 이어질 수 있다는 개념을 홍보했다.아리스토텔레스의 저작은 물리학, 형이상학, 시, 연극, 음악, 논리학, 수사학, 언어학, 정치학, 정부, 윤리학, 생물학과 동물학을 다룬다.그는 그 연구를 "물리학"이라고 지칭하는 첫 번째 작품을 썼다 – 기원전 4세기에 아리스토텔레스는 아리스토텔레스 물리학으로 알려진 체계를 만들었다.그는 네 가지 원소의 이론으로 운동(그리고 중력)과 같은 생각을 설명하려고 시도했다.아리스토텔레스는 모든 물질은 에테르, 즉 지구, 물, 공기, 불의 네 가지 원소의 조합으로 이루어져 있다고 믿었다.아리스토텔레스에 따르면, 이 네 개의 지구 원소는 상호 변환이 가능하고 자연 위치로 이동하기 때문에, 돌은 우주의 중심을 향해 아래로 떨어지지만, 불은 원주를 향해 위로 올라갑니다.결국, 아리스토텔레스의 물리학은 유럽에서 수 세기 동안 엄청난 인기를 끌었고, 중세의 과학적이고 학문적인 발전을 알렸다.그것은 갈릴레오 갈릴레이와 아이작 뉴턴 시대까지 유럽에서 주요한 과학적 패러다임으로 남아있었다.

고대 그리스에서는 지구가 구형("원형")이라는 지식은 일반적이었다.기원전 240년경, 에라토스테네스 (기원전 276–194년)는 그 둘레를 정확하게 추정했다.아리스토텔레스의 지구중심적 견해와는 대조적으로 사모스의 아리스타르코스(그리스어: ἀίαρα ςς ς, c. 310–c. 230 BC)는 지구가 아닌 태양을 중심에 두는 태양계의 태양중심적 모델에 대한 명확한 주장을 제시했다.아리스타르코스의 태양중심 이론의 추종자인 셀레우키아의 셀레우코스는 지구가 자신의 축을 중심으로 회전하고, 그것은 다시 태양 주위를 돈다고 말했다.비록 그가 사용한 논쟁은 사라졌지만, 플루타르코스는 셀레우코스가 추론을 통해 태양중심계를 증명한 최초의 사람이라고 말했다.

기원전 3세기에, 고대 최고의 수학자이자 역사상 가장 위대한 수학자 중 한 명으로 여겨지는 시라쿠사의 그리스 수학자 아르키메데스 (그리스어: ἀιμή2828 (기원전 287–212)는 수력학, 정역학, 지렛대의 기초 수학의 기초를 닦았다.고전 고대의 선도적인 과학자였던 아르키메데스는 또한 최소한의 노력으로 큰 물체를 움직이기 위한 정교한 도르래 시스템을 개발했습니다.아르키메데스의 나사는 현대 수공학을 뒷받침했고, 그의 전쟁 기계는 제1차 포에니 전쟁에서 로마의 군대를 저지하는데 도움을 주었다.아르키메데스는 수학과 자연을 분리하는 것이 불가능하다고 지적하면서 아리스토텔레스와 그의 형이상학의 논거까지 갈기갈기 찢어놓았고 수학 이론을 실용적인 발명품으로 전환함으로써 그것을 증명했다.게다가, 기원전 250년경, 그의 작품 "떠다니는 물체에 관한"에서, 아르키메데스는 아르키메데스의 원리로도 알려진 부력의 법칙을 발전시켰다.수학에서, 아르키메데스는 포물선의 호 아래 면적을 무한 급수의 합으로 계산하기 위해 소진 방법을 사용했고, 놀라울 정도로 정확한 파이 근사치를 제공했습니다.그는 또한 자신의 이름이 새겨진 나선형, 혁명의 수량을 나타내는 공식, 그리고 매우 많은 수를 표현하는 기발한 체계를 정의했다.그는 또한 잘 알려진 학자들, 갈릴레오와 뉴턴에게 영향을 미칠 수 있는 생각인 균형 상태와 무게중심의 원리를 개발했습니다.

천문학과 수학에 초점을 맞춘 히파르코스(190–120 BC)는 일식이 일어날 시간을 예측하면서 별과 행성의 움직임을 지도화하기 위해 정교한 기하학적 기술을 사용했다.그는 당시 사용되었던 관측 기구들에 대한 그의 개선을 바탕으로 태양과 달의 거리 계산을 추가했다.초기 물리학자 중 가장 유명한 또 다른 사람은 로마 제국 시대의 주도적인 인물 중 한 명인 프톨레마이오스였다.프톨레마이오스는 몇몇 과학 논문의 저자로, 적어도 세 권은 이후의 이슬람과 유럽 과학에 지속적으로 중요했다.첫 번째 천문학 논문은 현재 알마게스트(그리스어로 δμμμα δα δα δα δα δα δα δα δα δ μα δα δ δα δ δα δ δ μα δ δ δ δ μα δ α δ δ δ δ δ α δ δ δ δ δ α δ δ δ δ α δ δ δ α α δ δ α δ δ α α α δ δ δ두 번째는 지리학으로, 그리스-로마 세계의 지리학적 지식을 철저하게 논의한 것입니다.

고대 세계에 축적된 지식의 많은 부분이 없어졌다.더 잘 알려진 사상가들의 작품들조차도, 거의 남아있지 않았다.그는 적어도 14권의 책을 썼지만, 히파르코스의 직접적인 작품 중 거의 아무것도 남아있지 않았다.150여 점의 아리스토텔레스의 작품 중 30여 점만이 존재하며, 그 중 일부는 ^{[according to whom?]}"강의록에 불과하다"는 것이다.

인도와 중국

고대 중국과 인도 과학에도 중요한 물리적, 수학적 전통이 존재했다.

인도 철학에서 마하리시 카나다는 기원전 200년경에^[2] 원자론을 체계적으로 발전시킨 최초의 인물이었지만,^[3][4] 몇몇 작가들은 그에게 기원전 6세기 이전 시대를 할당했다.그것은 서기 ^[5]1천년기에 불교 원자론자인 다르마키르티와 디그나가에 의해 더욱 정교해졌다.기원전 6세기 인도 철학자이자 고타마 붓다의 동시대인인 파쿠다 카카야나 또한 물질 세계의 원자 구성에 대한 아이디어를 제시했었다.이 철학자들은 에테르를 제외한 다른 원소들이 물리적으로 촉각될 수 있고 따라서 물질의 미립자를 구성한다고 믿었다.더 이상 세분할 수 없는 물질의 마지막 미립자는 파르마누라고 불렸다.이 철학자들은 원자를 파괴할 수 없고 따라서 영원하다고 여겼다.불교 신자들은 원자를 육안으로 볼 수 없는 미세한 물체라고 생각했고, 원자는 순식간에 나타났다 사라졌다.Vaishhika 학파 철학자들은 원자가 우주의 한 점에 불과하다고 믿었다.그것은 또한 적용된 힘과 움직임 사이의 관계를 최초로 묘사했다.원자에 대한 인도의 이론은 매우 추상적이고 개인적인 경험이나 실험이 아닌 논리에 기초했기 때문에 철학에 얽매여 있다.인도 천문학에서, Aryabhata의 Aryabhatiya (499 CE)는 지구의 자전을 제안했고, Kerala 학파의 Nilakantha Somayji (1444–1544)는 Tychonic 체계와 유사한 반-인간 중심 모델을 제안했습니다.

고대 중국에서 자기에 대한 연구는 기원전 4세기까지 거슬러 올라간다. (악마의 계곡에서)^[6] 이 분야의 주역은 항해와 진정한 북방의 개념을 최초로 설명한 수학자이자 정치가 심궈(1031–1095)였다.광학 분야에서는 심궈가 독자적으로 카메라 ^[7]옵스쿠라를 개발했다.

이슬람 세계

7세기에서 15세기에 걸쳐 이슬람 세계에서 과학적인 발전이 일어났다.아리스토텔레스의 작품을 포함하여 인도, 아시리아, 사산어(페르시아어), 그리스어로 된 많은 고전 작품들이 ^[8]아랍어로 번역되었다.중요한 공헌은 현대 광학의 창시자로 여겨지는 아랍 과학자인 이븐 알-헤이탐 (965–1040)에 의해 이루어졌다.프톨레마이오스와 아리스토텔레스는 빛이 물체를 비추기 위해 눈에서 빛나거나 물체 자체에서 "형태"가 나온다는 이론을 세운 반면, 알-헤이삼은 빛이 물체의 다른 지점에서 나오는 광선을 통해 눈으로 이동한다고 제안했다.페르시아 과학자인 이븐 알-헤이탐과 아부 레이한 부룬의 작품은 결국 서유럽으로 넘어갔고 그곳에서 로저 베이컨과 위텔로와 ^[9]같은 학자들에 의해 연구되었다.

Ibn al-Haytham과 Biruni는 과학적 방법의 초기 지지자였다.이븐 알-헤이담은 실험 데이터와 ^[10][11]그 결과의 재현성에 중점을 두었기 때문에 일부 사람들에 의해 "현대 과학 방법의 아버지"로 여겨진다.현대적 의미의 실험에 대한 가장 초기의 체계적인 접근은 결과를 ^[12]얻기 위한 귀납적 실험 방법을 도입한 이븐 알-헤이담의 작품에서 볼 수 있다.Brrun은 1020년대와 1030년대에 ^{[13][note 2]}역학의 초기 실험 방법을 포함한 여러 다른 연구 분야에 대한 초기 과학적 방법을 도입했다.비루니의 방법론은 현대의 과학적 방법과 유사했고, 특히 반복적인 ^[14]실험을 강조했습니다.

"아비센나"로 알려진 이븐 스나 (980년–1037년)는 부하라 출신의 박식가로 물리학, 광학, 철학, 의학에 중요한 공헌을 했다.그는 자신의 운동 이론을 힐링서(1020)에 발표했는데, 여기서 그는 던지는 사람에 의해 발사체에 추진력이 부여된다고 주장했고, 그것은 진공 상태에서도 쇠퇴하는 일시적인 미덕이라고 믿었다.그는 그것이 지속적이고,^[15][16][17] 그것을 소멸시키기 위해 공기 저항과 같은 외부 힘이 필요하다고 보았다.이븐 시나는 '힘'과 '경사'(mayl이라고 함)를 구별했고, 물체가 자연의 움직임과 반대일 때 물체를 얻는다고 주장했다.그는 운동의 지속은 물체에 전달되는 기울기에 기인하며, 그 물체는 5월이 다 될 때까지 움직일 것이라고 결론지었다.그는 또한 진공상태의 발사체는 작용하지 않으면 멈추지 않을 것이라고 주장했다.이 운동의 개념은 뉴턴의 운동 제1법칙인 관성과 일치하는데, 관성은 움직이는 물체가 외부 ^[15]힘에 의해 작용하지 않는 한 운동을 계속할 것이라고 말한다.아리스토텔레스적 관점에 반대한 이 사상은 나중에 이븐 시나의 ^[18]치유서에 영향을 받은 존 부리던에 의해 "임페투스"로 묘사되었다.

히바트 알라 아부엘 바라카트 알-바그다디 (1080년 경-1165년)는 발사체 운동에 대한 이븐 시나의 이론을 채택하고 수정했습니다.그의 키타브 알-무타바르에서 아부엘-바라카트는 이동자가 이동자에 폭력적인 성향(마일 카스트리)을 부여하고 이동 물체가 ^[19]이동자와 거리를 둘수록 이것이 감소한다고 말했다.그는 또한 연속적인 ^[20]속도 증가와 함께 연속적인 동력 증가의 축적을 통한 낙하 물체의 가속에 대한 설명을 제안했다.Shlomo Pines에 따르면, 알-바그다디의 운동 이론은 "아리스토텔레스의 기본 역학 법칙에 대한 가장 오래된 부정, 즉 일정한 힘이 균일한 운동을 만든다는 것"이었고, 고전 역학의 기본 법칙에 대한 막연한 형태의 기대입니다.작센의 장 부리단과 알베르트는 나중에 아부엘 바라카트를 언급하면서 낙하하는 물체의 가속은 증가하는 ^[19]추진력의 결과라고 설명했다.^[21]

유럽에서 "아베파체"로 알려진 이븐 바지하 (1085년–1138년)는 모든 세력에는 항상 반동 세력이 있다고 제안했다.이븐 바지자는 프톨레마이오스의 비평가였고 그는 아리스토텔레스에 의해 이론화된 것을 대체할 새로운 속도 이론을 만드는 데 힘썼다.두 명의 미래 철학자들이 아베파시스가 만든 이론, 아베파시안 역학이라고 알려진 이론을 지지했다.이 철학자들은 가톨릭 신부 토마스 아퀴나스와 존 던스 ^[22]스코투스였다.갈릴레오는 계속해서 아베파체의 공식을 채택했다. "특정 물체의 속도는 그 물체의 운동력과 운동 매체의 저항력의 차이이다."^[22]

바그다드에서 사망한 페르시아의 천문학자이자 수학자인 나시르 알-딘 알-투시 (1201–1274)는 투시 부부를 소개했다.코페르니쿠스는 나중에 알 딘 알 투시와 그의 제자들의 작품에 많은 관심을 보였지만 ^[23]인정받지 못했다.

중세 유럽

고대 작품에 대한 인식이 아랍어에서 라틴어로의 번역을 통해 서양으로 다시 유입되었다.그들의 재도입은 유대-이슬람 신학 주석과 결합되어 토마스 아퀴나스와 같은 중세 철학자들에게 큰 영향을 끼쳤다.고대 고전 철학자들의 철학과 기독교 신학을 조화시키려는 유럽의 스콜라 학자들은 아리스토텔레스를 고대 세계의 가장 위대한 사상가라고 선언했다.성경과 직접적으로 모순되지 않는 경우, 아리스토텔레스 물리학은 유럽 교회의 물리적 설명의 기초가 되었다.정량화는 중세 ^[24]물리학의 핵심 요소가 되었다.

아리스토텔레스의 물리학에 기초하여, 스콜라 물리학은 사물이 본질에 따라 움직인다고 묘사했다.완벽한 원형 운동이 천체의 손상되지 않은 영역에 존재하는 천체의 타고난 특성으로 여겨졌기 때문에 천체는 원을 그리며 움직이는 것으로 묘사되었다.관성과 운동성의 개념의 조상인 자극 이론은 존 필로포누스와 장 부리단과 같은 중세 철학자들에 의해 비슷한 노선을 따라 개발되었다.달 구면 아래의 움직임은 불완전하다고 보여서 일관된 움직임을 보일 것으로 예상할 수 없었다."지상의" 영역에서 보다 이상적인 움직임은 오직 책략을 통해서만 이루어질 수 있었고, 17세기 이전에는 많은 사람들이 인공 실험을 자연계에 대해 배우는 유효한 수단으로 보지 않았다.지하세계에서의 물리적 설명은 성향을 중심으로 이루어졌다.돌은 대지를 포함하고 있고, 지구상의 물체들은 특별히 ^[25]막지 않는 한 지구의 중심(그리고 아리스토텔레스의 지구중심적 관점에서는 우주)을 향해 직선으로 이동하는 경향이 있었다.

과학 혁명

16세기와 17세기 동안, 유럽에서 과학 혁명으로 알려진 과학 진보의 큰 발전이 일어났다.오래된 철학적 접근법에 대한 불만은 더 일찍 시작되었고 개신교 개혁과 같은 사회의 다른 변화들을 만들어냈지만, 자연 철학자들이 스콜라 철학 프로그램에 지속적인 공격을 가하기 시작했고 수학적 서술적 계획이 채택되었다고 가정했을 때 과학의 혁명은 시작되었다.역학과 천문학 같은 분야들은 실제로 운동과 다른 개념의 보편적으로 유효한 특성을 만들어 낼 수 있다.

니콜라우스 코페르니쿠스

천문학의 비약적인 발전은 폴란드 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 1543년에 표면적으로는 행성 운동을 보다 정확하게 만들고 그 생성을 단순화하기 위한 수단으로 태양계의 태양 중심 모델에 대해 강한 주장을 펼쳤을 때 이루어졌습니다.태양계의 태양 중심 모형에서, 지구는 지구 은하의 다른 물체들과 함께 태양 주위를 돈다. 그리스-이집트 천문학자 프톨레마이오스에 따르면, 이 모순은 지구를 우주의 중심에 두고 1,400년 이상 동안 받아들여져 왔다.사모스의 그리스 천문학자 아리스타르코스 (c.310–c.230 BC)는 지구가 태양 주위를 돈다고 제안했지만, 코페르니쿠스의 논리는 이 "혁명적인" 생각을 영구적으로 받아들이게 했다.이론을 제시한 코페르니쿠스의 책(De Revolvis Orbium coelestium, "천체의 회전에 대하여")은 1543년 그가 죽기 직전에 출판되었고, 현재 일반적으로 현대 천문학의 시작을 알리는 것으로 여겨지고 있으며, 과학 ^{[citation needed]}혁명의 시작을 알리는 것으로도 여겨진다.티코 브라헤의 정확한 관측과 함께 코페르니쿠스의 새로운 관점은 독일 천문학자 요하네스 케플러 (1571–1630)가 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 행성 운동에 관한 그의 법칙을 공식화할 수 있게 했다.

갈릴레오 갈릴레이

이탈리아 수학자, 천문학자, 물리학자 갈릴레오 갈릴레이(1564–1642)는 코페르니쿠스주의 지지, 천문학적 발견, 경험적 실험 그리고 망원경의 개선으로 유명했다.수학자로서, 갈릴레오는 그의 시대의 대학 문화에서 세 가지 주요 연구 주제인 법, 의학, 그리고 신학에 종속되었다.갈릴레오는 그러나, 특히 태양, 지구, 달, 행성의 상대적인 움직임에 대한 코페르니쿠스의 분석 - 천문학 관측의 수학적 분석이 유니의 본질에 대한 철학자들의 진술이 제시되었기 때문에, 기술 분야의 서술적인 내용은 철학적 관심을 보증한다고 느꼈다.오류가 있는 것으로 나타날 수 있습니다.갈릴레오는 또한 "자연적"이든 "인공적"이든 상관없이 운동 자체가 수학적으로 묘사될 수 있는 보편적으로 일관된 특성을 가지고 있다고 주장하면서 기계적 실험을 수행했다.

갈릴레오는 피사 대학에서 의학을 공부했지만, 곧 수학과 물리학에 끌렸다.19세에 그는 맥박을 이용해 피사 대성당에서 흔들리는 램프의 진동을 측정했을 때 진자의 등시적 특성을 발견했고, 그 진폭이 어떻게 되든 각 흔들림에 대해 동일하게 유지된다는 것을 발견했다.그는 곧 유체 정역학적 저울의 발명과 고체 물체의 무게중심에 대한 논문으로 알려지게 되었다.피사 대학에서 가르치는 동안, 그는 아리스토텔레스의 받아들여진 가르침과 너무나 모순되는 결과를 가져온 움직이는 신체의 법칙에 관한 실험을 시작했고 강한 반감을 불러일으켰다.그는 몸이 무게에 비례하는 속도로 떨어지지 않는다는 것을 발견했다.갈릴레오가 피사의 사탑에서 무게를 떨어뜨렸다고 하는 유명한 이야기는 사실무근이지만, 그는 발사체의 경로가 포물선이고 뉴턴의 운동 법칙을 예상한 결론으로 인정받고 있다는 것을 발견했다.이것들 중에서, 현재 갈릴레이의 상대성 이론이라고 불리는 것이 있는데, 이것은 ^{[citation needed]}3차원 기하학 바깥의 공간과 시간의 특성에 대해 정밀하게 공식화된 최초의 진술이다.

갈릴레오는 "현대 관측 ^[26]천문학의 아버지", "현대 ^[27]물리학의 아버지",^[27] "과학의 아버지", "현대 ^[28]과학의 아버지"로 불려왔다.스티븐 호킹에 따르면, "갈릴레오, 아마도 다른 어떤 한 사람보다도 현대 ^[29]과학의 탄생에 책임이 있었을 것입니다."종교적 정통주의가 태양계에 대한 지구중심적 또는 타이코닉적 이해를 선언함에 따라, 갈릴레오는 태양중심주의에 대한 지지를 논란을 일으켰고 그는 종교재판에서 재판을 받았다.그는 "이단자로 의심받고 있다"는 사실을 알게 된 후 강제로 퇴짜를 맞고 여생을 가택연금 상태로 보냈다.

갈릴레오가 관측 천문학에 기여한 것은 금성의 위상을 망원경으로 확인하였고, 1609년에 목성의 가장 큰 4개의 위성을 발견하였고, 태양 흑점의 관측과 분석을 포함합니다.갈릴레오는 또한 응용 과학과 기술을 추구하여 특히 군사 나침반을 발명했다.그의 목성의 위성 발견은 1610년에 출판되었고 그는 메디치 궁정에 수학자와 철학자의 지위를 얻을 수 있었다.이와 같이, 그는 아리스토텔레스 전통에서 철학자들과 토론에 참여하기를 기대받았고, 두 개의 새로운 과학에 관한 토론과 수학적인 시연 (양대 세계 체계에 관한 대화 출판을 위해 체포된 후 해외에서 출판됨)과 같은 그의 출판물로 많은 청중을 받았다.e ^[30][31]어세이저운동에 대한 수학적 기술을 실험하고 공식화하는 것에 대한 갈릴레오의 관심은 실험을 자연 철학의 필수적인 부분으로 확립했다.윌리엄 길버트와 프란시스 베이컨과 같은 철학 개혁주의자들의 "실험사" 수집에 대한 비수학적인 강조와 결합되어, 에반젤리스타 토리첼리와 아카데미아 델 시멘탈의 참가자들을 포함한 갈릴레오의 죽음까지 이어지는 몇 년 동안 상당한 추종자들을 끌어 모았습니다.n 이탈리아, 프랑스의 마린 메르센과 블레이즈 파스칼, 네덜란드의 크리스티안 호이겐스, 영국의 로버트 후크와 로버트 보일.

르네 데카르트

프랑스 철학자 르네 데카르 (1596–1650)는 당시의 실험 철학 네트워크와 잘 연결되어 있고 그 안에서 영향력이 있었다.그러나 데카르트는 스콜라 철학의 전통을 완전히 대체하는 것을 목표로 한 보다 야심찬 의제를 가지고 있었다.감각을 통해 해석되는 현실에 의문을 제기하면서 데카르트는 모든 지각된 현상을 보이지 않는 "고환"의 바다의 움직임에 기인하는 것으로 줄임으로써 철학적 설명 체계를 재정립하려고 했다. (특히 그는 인간의 생각과 신을 그의 계획에서 제외시키고, 그것들을 물리적 우주로부터 분리시켰다.)데카르트는 이 철학적 틀을 제안하면서 행성의 움직임과 지구상의 물체의 움직임과 같은 다른 종류의 움직임이 근본적으로 다른 것이 아니라 단지 보편적인 원리를 따르는 끝없는 입자 운동 사슬의 다른 표현이라고 가정했다.특히 우주에서의 소립체의 소용돌이 운동에 대한 그의 설명 (데카르트는 방법은 아니더라도, 스콜라스틱스의 믿음에 따라 ^[32][33][34]진공은 존재할 수 없다고 주장), 그리고 물체를 아래로 밀어내는 소립체의 관점에서 중력에 대한 그의 설명이 영향을 미쳤다.

데카르트는 갈릴레오처럼 수학적 설명의 중요성을 확신했고 그와 그의 추종자들은 17세기 수학과 기하학의 발전에 있어 중요한 인물이었다.운동에 대한 데카르트 수학 기술은 모든 수학적 공식은 직접적인 물리적 작용의 관점에서 정당화되어야 한다고 주장했습니다, 호이겐스와 독일 철학자 고트프리드 라이프니츠가 가지고 있던 위치, 그는 데카르트 전통을 따르는 동안, 그가 개략적으로 설명한 스콜라스틱주의에 대한 자신만의 철학적 대안을 개발했습니다.그의 1714년 작품 모나돌로지데카르트는 '현대 철학의 아버지'로 불리며, 그 이후의 서양 철학은 오늘날까지 자세히 연구되고 있는 그의 글에 대한 반응이다.특히 그의 '제1철학 명상'은 대부분의 대학 철학과에서 표준 교재로 남아 있다.수학에서 데카르트의 영향력은 똑같이 명백하다; 대수 방정식이 2차원 좌표계에서 기하학적 모양으로 표현될 수 있도록 하는 데카르트 좌표계는 그의 이름을 따서 명명되었다.그는 대수학과 기하학을 잇는 해석기하학의 아버지로서 미적분과 해석학의 발견에 중요한 역할을 했다.

크리스티안 호이겐스

네덜란드의 물리학자, 수학자, 천문학자, 발명가 크리스티안 호이겐스 (1629–1695)는 갈릴레오와 뉴턴 사이의 유럽에서 가장 중요한 과학자였습니다.호이겐스는 17세기 네덜란드 사회에서 중요한 위치를 차지했던 귀족 가문 출신이다. 네덜란드 공화국이 경제적으로나 문화적으로 번성했던 시기이다.네덜란드 역사의 대략 1588년에서 1702년 사이인 이 시기는 네덜란드 과학이 유럽에서 가장 찬사를 받았던 과학 혁명 기간 동안 네덜란드 황금기라고도 불린다.이 시기에 르네 데카르트, 바룩 스피노자, 피에르 바일, 안토니 반 리우웬훅, 존 로크, 휴고 그로티우스와 같은 지식인들과 과학자들이 네덜란드에 거주했다.Christiaan Huygens가 자란 곳은 이 지적 환경이었다.크리스티아안의 아버지 콘스탄틴 호이겐스는 중요한 시인과 별개로 오렌지 공국의 비서이자 외교관이었다.그는 르네 데카르트와 마린 메르센을 포함한 그의 접촉과 지적 관심사 때문에 당대의 많은 과학자들을 알았고, 크리스티안 호이겐스가 그들의 업적을 알게 된 것은 이러한 접촉 때문이었다.특히 데카르트는 그의 기계철학이 호이겐스 자신의 작품에 큰 영향을 미칠 것이라고 말했다.데카르트는 나중에 크리스티안 호이겐스가 기하학에서 보여준 기술에 깊은 인상을 받았고 메르센은 그를 "새로운 아르키메데스"라고 세례했다.

신동이었던 호이겐스는 17살 때 마린 메르센과 편지를 주고받기 시작했다.호이겐스는 페르마, 블레이즈 파스칼, 지라르 드사르게의 작품을 접하면서 우연의 게임에 관심을 갖게 되었다.그에게 Spelen van Gluck의 Van Rekeningh를 쓰도록 격려한 사람은 Blaise Pascal이었다. Frans van Schooten은 그것을 번역하여 1657년에 Ludo Alae의 De Ratiociniis로 출판했다.이 책은 그 주제에 대한 가장 초기의 과학적 해석이며, 그 당시 운명의 게임에 대한 수학적 접근법의 가장 일관성 있는 표현이다.2년 후, Huygens는 그의 작품 De Vi 원심력(1659)에서 구심력과 원심력에 대한 현재 고전 역학에서 기하학적으로 표준 공식을 도출했다.비슷한 시기에 호이겐스의 호로학 연구는 시계추 시계의 발명을 가져왔다; 시간 기록의 비약적인 발전이자 거의 300년 동안 가장 정확한 시간 기록이다.추의 작동 방식에 대한 이론적 연구는 결국 그의 가장 중요한 업적 중 하나인 호롤로기움 진동기를 출판하게 되었다.이 작품은 1673년에 출판되었고 역학에 관한 세 개의 가장 중요한 17세기 작품 중 하나가 되었다.^[35]호롤로지움 진동기는 물리적인 문제(낙하하는 물체의 가속 운동)가 일련의 매개 변수에 의해 이상화되고 수학적으로 분석되는 최초의 현대 논문이며 응용 ^[36][37]수학의 주요 작품 중 하나이다.이런 이유로 호이겐스는 최초의 이론 물리학자이자 현대 ^[38][39]수리 물리학의 창시자 중 한 명으로 불리고 있다.호이겐스의 호롤로지움 진동은 물리학 역사, 특히 이 작품을 매우 존경했던 아이작 뉴턴의 연구에 엄청난 영향을 끼쳤다.예를 들어 호롤로지움 진동기에서 호이겐스가 설명한 법칙은 구조적으로 뉴턴의 첫 번째 두 가지 ^[40]운동 법칙과 동일합니다.

호롤로지움 진동기를 출판한 지 5년 후, 호이겐스는 그의 빛의 파동 이론을 설명했다.1678년에 제안되었지만, 그것은 1690년에야 그의 책인 Attribute de la Lumiére에 출판되었다.그의 빛에 대한 수학적 이론은 처음에는 뉴턴의 빛의 입자 이론으로 받아들여지지 않았지만, 1821년 어거스틴-진 프레넬이 빛의 직선적 전파와 회절 효과에 대한 완전한 설명을 하기 위해 호이겐스의 원리를 채택했습니다.오늘날 이 원리는 Huygens-Fresnel 원리로 알려져 있습니다.천문학자로서, 호이겐스는 천체 연구를 위한 망원경을 만들기 위해 그의 동생 콘스탄틴 주니어와 렌즈를 갈기 시작했다.그는 토성의 고리를 "얇고 평평한 고리, 어디에도 닿지 않으며 황도에 기울어져 있다"고 처음으로 확인했고 굴절 망원경을 사용하여 토성의 위성 중 첫 번째 위성인 타이탄을 발견했다.

호이겐스는 물리학과 천문학에서 많은 중요한 발견과 기발한 장치의 발명 외에도, 물리 현상에 대한 설명에 수학적 엄격함을 가져온 최초의 사람이었다.이 때문에 대륙에서 과학 연구를 위한 제도적 틀을 개발했다는 사실 때문에 그는 "유럽에서 과학을 만드는 주역"으로 일컬어진다.^[41]

아이작 뉴턴

17세기 후반과 18세기 초에는 케임브리지 대학의 물리학자이자 수학자인 아이작 뉴턴 경 (1642년-1727년)의 업적이 보였다.영국왕립학회 연구원인 뉴턴은 역학과 천문학에 대한 자신의 발견을 우주의 작용을 설명하는 단일 체계를 만들기 위해 초기 발견과 결합했다.뉴턴은 운동과 물체 사이의 관계를 공식화한 세 가지 운동 법칙과 만유인력의 법칙을 공식화했는데, 후자는 지구상의 낙하하는 물체뿐만 아니라 행성과 다른 천체들의 행동을 설명하는데 사용될 수 있다.그의 결과에 도달하기 위해, 뉴턴은 완전히 새로운 수학 분야의 한 가지 형태를 발명했다: 미적분학 (또한 Gottfried Leibniz에 의해 독립적으로 발명되었다) 그것은 대부분의 물리학 분야의 후기 발전에 필수적인 도구가 될 것이었다.뉴턴의 발견은 1687년에 출판된 자연철학의 수학적 원리(Philosié Naturalis Principia Mathmatica)에 명시되어 있다.

뉴턴은 모든 움직임은 소체에 의해 가해지는 즉각적인 힘에 관해 설명되어야 한다는 데카르트 역학적 전통을 반박할 수 있었다.그의 세 가지 운동 법칙과 만유인력의 법칙을 사용하여, 뉴턴은 물체가 자연 형상에 의해 결정되는 경로를 따른다는 생각을 없앴고 대신 정기적으로 관찰된 경로뿐만 아니라 모든 물체의 미래 운동은 그들의 현존하는 운동, 질량, 그리고 fo에 대한 지식을 바탕으로 수학적으로 추론될 수 있다는 것을 증명했습니다.놈들에게 영향을 미치기 시작했어하지만, 관측된 천체의 움직임은 뉴턴의 치료법에 정확히 부합하지 않았고, 신학에 깊은 관심이 있었던 뉴턴은 신이 태양계의 지속적인 안정성을 보장하기 위해 개입했다고 상상했다.

뉴턴의 원칙은 대륙 철학자들과 논쟁의 여지가 있었고, 대륙 철학자들은 운동과 중력에 대한 그의 형이상학적 설명이 철학적으로 받아들여지지 않는다고 생각했습니다.1700년경부터 대륙과 영국의 철학적 전통 사이에 격렬한 균열이 시작되었는데, 이는 각각 독립적으로 발전한 미적분의 분석적 기술에 대한 우선권에 관한 뉴턴과 라이프니츠의 추종자들 사이의 뜨겁고, 진행 중이며, 악랄하게 개인적인 논쟁으로 촉발되었다.처음에, 데카르트 전통과 라이프니츠 전통이 대륙에 우세했다.뉴턴 자신은 중력에 대한 철학적 이해의 결여에 대해 개인적으로 불안하게 여겼지만, 그의 글에서 중력의 실체를 추론할 필요는 없다고 주장했다.18세기가 진행되면서, 대륙의 자연 철학자들은 수학적으로 묘사된 ^[42][43][44]운동에 대한 존재론적 설명을 포기하려는 뉴턴주의자들의 의지를 점점 더 받아들였다.

뉴턴은 프리즘이 하얀 빛을 가시 스펙트럼을 형성하는 많은 색상으로 분해한다는 관찰에 기초하여 최초의 기능 반사^[45] 망원경을 만들고 Opticks에 발표된 색 이론을 개발했습니다.뉴턴이 빛을 작은 입자로 구성한다고 설명한 반면, 파동의 관점에서 그것의 행동을 설명하는 경쟁적인 빛의 이론은 1690년 크리스티안 호이겐스에 의해 제시되었습니다.하지만, 뉴턴의 명성과 결합된 기계 철학에 대한 믿음은 파동 이론이 19세기까지 상대적으로 지지를 받지 못했다는 것을 의미했다.뉴턴은 또한 냉각의 경험적 법칙을 공식화했고, 음속을 연구하고, 멱열을 조사했으며, 일반화 이항 정리를 증명하고 함수의 근을 근사하는 방법을 개발했습니다.무한 시리즈에 대한 그의 작업은 사이먼 스테빈의 ^[46]십진법에서 영감을 얻었다.가장 중요한 것은, 뉴턴이 지구와 천체의 움직임이 변덕스럽지도 않고 악의적이지도 않은 동일한 자연 법칙에 의해 지배된다는 것을 보여주었다.케플러의 행성 운동 법칙과 그의 중력 이론 사이의 일관성을 증명함으로써, 뉴턴은 또한 태양중심론에 대한 마지막 의심을 없앴다.과학 혁명 동안 제시된 모든 아이디어들을 한데 모아 뉴턴은 수학과 과학에서 현대 사회의 기반을 효과적으로 구축했다.

기타 성과

다른 물리 분야들도 과학 혁명 기간 동안 주목을 받았다.엘리자베스 1세 여왕의 궁정 의사인 윌리엄 길버트는 1600년에 지구 자체가 어떻게 거대한 자석처럼 행동하는지 설명하는 자기에 관한 중요한 연구를 발표했다.로버트 보일(1627–91)은 실내에 둘러싸인 가스의 거동을 연구했고 그를 위해 명명된 가스 법칙을 공식화했다. 그는 또한 생리학 및 현대 화학의 창립에 기여했다.과학 혁명의 또 다른 중요한 요소는 다양한 국가에서 학회와 학회의 출현이었다.이들 중 가장 이른 것은 이탈리아와 독일에 있었고 수명이 짧았다.더 영향력 있는 것은 영국 왕립 협회와 프랑스의 과학 아카데미이다.전자는 런던에 있는 사립 기관이었고 존 월리스, 윌리엄 브런커, 토마스 시덴햄, 존 메이우, 크리스토퍼 렌(건축뿐만 아니라 천문학과 해부학에 공헌한)과 같은 과학자들을 포함했고, 후자는 파리에 있는 정부 기관이었고 네덜란드인 Huygens의 일원으로 포함되었습니다.18세기에, 중요한 왕실 아카데미는 베를린과 세인트루이스에 설립되었습니다.페테르부르크(1724년).사회와 학회는 과학 혁명 기간과 후에 과학적 결과의 출판과 토론을 위한 주요 기회를 제공했다.1690년 제임스 베르누이는 사이클로이드가 토토크로네 문제에 대한 해결책이라는 것을 보여주었고, 다음해인 1691년 요한 베르누이는 두 지점에서 자유롭게 매달린 사슬이 두 개의 고정된 지점 사이에 있는 가장 낮은 무게 중심을 가진 곡선을 형성할 것이라는 것을 보여주었다.그리고 그는 1696년에 사이클로이드가 브라키스토크론 문제에 대한 해결책이라는 것을 보여주었다.

초기 열역학

이 엔진의 전신은 독일 과학자 오토 폰 게리케에 의해 설계되었으며, 그는 1650년 마그데부르크 반구 실험에서 증명된 것처럼 진공 펌프를 만들기 위해 세계 최초의 진공 펌프를 설계하고 제작했습니다.그는 '자연은 진공을 혐오한다'는 아리스토텔레스의 오랜 가정을 반박하기 위해 진공을 만들도록 강요받았다.그 직후 아일랜드의 물리학자이자 화학자인 보일은 게릭케의 디자인을 알게 되었고 1656년 영국의 과학자 로버트 후크와 협력하여 공기 펌프를 만들었다.이 펌프를 사용하여 Boyle과 Hooke는 PV = k, 여기서 P는 압력, V는 부피, k는 상수라는 기체에 대한 압력-부피 상관관계를 알아냈습니다. 이 관계를 Boyle의 법칙이라고 합니다.그 당시 공기는 움직이는 분자의 시스템이 아니라 움직이는 입자의 시스템으로 간주되었다.열운동의 개념은 2세기 후에 나왔다.그러므로, 보일의 1660년 출판물은 기계적인 개념에 대해 말한다: 에어 스프링.^[47]나중에 온도계가 발명된 후 특성 온도를 정량화할 수 있었다.이 도구는 게이-루삭에게 그의 법칙을 도출할 수 있는 기회를 주었고, 그것은 곧 이상 가스 법칙으로 이어졌다.하지만, 이미 이상적인 가스 법칙이 확립되기 전에, 보일의 데니스 파핀이라는 이름의 동료는 1679년에 고압이 생성될 때까지 수증기를 가두는 꼭 맞는 뚜껑이 있는 밀폐된 용기인 뼈 굴착기를 만들었습니다.

이후 설계에서는 기계가 폭발하는 것을 막기 위해 증기 방출 밸브를 구현했습니다.밸브가 리드미컬하게 위아래로 움직이는 것을 보면서 파핀은 피스톤과 실린더 엔진의 아이디어를 생각해냈다.그러나 그는 그의 디자인을 끝까지 하지 않았다.그럼에도 불구하고, 1697년 파핀의 디자인에 기초하여, 기술자 토마스 세이버리가 최초의 엔진을 만들었다.비록 이러한 초기 엔진은 조잡하고 비효율적이었지만, 그들은 당대의 선도적인 과학자들의 관심을 끌었다.따라서, 1698년과 세이버리 엔진이 발명되기 전에, 말은 양동이에 부착된 도르래에 동력을 공급하는데 사용되었고, 이는 영국의 침수된 소금 광산에서 물을 끌어올렸다.몇 년 후, 뉴코멘 엔진, 그리고 나중에는 와트 엔진과 같은 더 많은 종류의 증기 엔진이 만들어졌습니다.시간이 지나면, 이러한 초기 엔진은 결국 말 대신 사용될 것이다.따라서, 각 엔진은 얼마나 많은 말을 교체했느냐에 따라 어느 정도의 "말의 힘"과 연관되기 시작했습니다.이러한 첫 번째 엔진의 주요 문제는 입력 연료의 2% 미만이 유용한 작업으로 전환되는 느리고 서툴렀다는 것입니다.즉, 대량의 석탄(또는 목재)을 태워야 작업 생산량의 극히 일부만 산출할 수 있었습니다.따라서 엔진 다이내믹스에 대한 새로운 과학의 필요성이 대두되었습니다.

18세기의 발전

18세기 동안, 더 많은 수학자들이 미적분을 배우고 그것의 초기 공식에 대해 상세히 설명하면서 뉴턴에 의해 설립된 역학은 몇몇 과학자들에 의해 개발되었다.움직임의 문제에 대한 수학적 해석의 적용은 유리 역학, 또는 혼합 수학으로 알려져 있었다.

메카닉스

1714년 브룩 테일러는 미분방정식을 풀어 장력과 단위 길이당 질량의 관점에서 늘어뜨린 진동줄의 기본 주파수를 구했다.스위스의 수학자 다니엘 베르누이 (1700–1782)는 1세기 이상 후에 발달한 가스의 운동 이론을 예측하면서 가스의 거동에 대한 중요한 수학 연구를 했고, 최초의 수학 물리학자로 ^[48]일컬어졌습니다.1733년 다니엘 베르누이는 미분 방정식을 풀어서 매달린 사슬의 기본 주파수와 고조파를 도출했다.1734년 베르누이는 한쪽 끝에 고정된 탄성 막대의 진동에 대한 미분 방정식을 풀었다.베르누이의 유체 역학에 대한 치료와 유체 흐름의 연구는 그의 1738년 작품 Hydrodynamica에 소개되었다.

합리적 역학은 뉴턴의 원리를 기초로 하여 관찰된 운동의 정교한 수학적 처리의 개발을 주로 다루었고, 복잡한 계산의 추적성과 분석적 근사 방법의 개발을 강조했다.대표적인 현대 교과서가 요한 침례교 호바스에 의해 출판되었다.세기 말에는 분석적 치료가 신의 개입을 고려하지 않고 오로지 뉴턴의 법칙을 바탕으로 태양계의 안정성을 검증할 수 있을 만큼 충분히 엄격했다. 비록 중력의 세 가지 신체 문제처럼 단순한 시스템에 대한 결정론적 치료가 ^[49]난해한 상태로 남아있더라도 말이다.1705년 에드먼드 핼리는 핼리 혜성의 주기성을 예측했고, 윌리엄 허셜은 1781년 천왕성을 발견했으며, 헨리 캐번디시는 중력 상수를 측정해 1798년 지구의 질량을 측정했다.1783년, 존 미첼은 어떤 물체들은 너무 커서 빛조차 그것들로부터 빠져나오지 못할 수도 있다고 제안했다.

1739년, 레온하르트 오일러는 강제 고조파 발진기에 대한 상미분 방정식을 풀었고 공명 현상을 알아챘다.1742년, 콜린 맥로린은 균일하게 회전하는 자기 중력 구상체를 발견했다.1742년, 벤자민 로빈스는 공기역학 과학을 확립하면서 포격에서 그의 신원칙을 발표했다.테일러와 맥로린과 같은 수학자들이 수행한 영국의 연구는 세기가 지나면서 대륙의 발전에 뒤처졌다.한편, 베르누이, 오일러, 라그랑주, 라플라스, 레전드르와 같은 수학자들이 이끄는 대륙의 과학 아카데미에서 작업은 번창했다.1743년, 장 르 론드 달랑베르는 그의 Traite de Dynamique를 출판했는데, 이 책에서 그는 제약이 있는 시스템과 시스템을 가속시키는 일반화된 힘의 개념을 도입했고, 현재 달랑베르의 원리로 알려진 동적 문제를 해결하기 위해 가상 작업의 새로운 아이디어를 뉴턴의 제2법칙에 대항하기 위해 적용했다.1747년, 피에르 루이 모페르튀이는 최소한의 원리를 역학에 적용했다.1759년에 오일러는 직사각형 드럼의 진동에 대한 편미분 방정식을 풀었다.1764년, 오일러는 원형 드럼의 진동에 대한 편미분 방정식을 조사했고 베셀 함수 해 중 하나를 발견했습니다.1776년, John Smeaton은 동력, 일, 운동량, 운동 에너지와 관련된 실험에 관한 논문을 발표했고, 에너지 보존을 지지했다.1788년, 조셉 루이 라그랑주는 Mécanique Analytique에서 라그랑쥬의 운동 방정식을 발표했는데, 그 안에서 모든 역학은 가상 일의 원리를 중심으로 구성되었다.1789년, 앙투안 라부아지에가 질량 보존의 법칙을 말한다.18세기에 발달한 합리적인 역학은 라그랑주의 1788년 작품과 피에르 시몬 라플라스의 천체역학 (1799–1825)에서 훌륭한 설명을 받았다.

열역학

18세기 동안 열역학은 열("열량"), 전기, 프롤기스톤과 같은 무중력 "불가능한 유체" 이론을 통해 발전되었다.이러한 개념이 실제 유체라고 가정하면, 그 흐름은 기계 장치나 화학 반응을 통해 추적될 수 있습니다.이러한 실험의 전통은 레이든 항아리 같은 새로운 종류의 실험 기구와 열량계와 같은 새로운 종류의 측정 기구와 온도계와 같은 오래된 기구들의 개량된 버전을 개발하도록 이끌었다.실험은 또한 글래스고 대학의 실험자 조셉 블랙의 잠열 개념과 필라델피아 지식인 벤자민 프랭클린의 전기 유체에 대한 특성화(나중에 양전하와 음전하의 관점에서 재해석된 개념)와 같은 새로운 개념을 만들어냈다.프랭클린은 또한 1752년에 번개가 전기라는 것을 보여주었다.

18세기에 받아들여진 열의 이론은 그것을 열량이라고 불리는 일종의 유체라고 보았다; 비록 이 이론이 나중에 잘못된 것으로 밝혀졌지만, 그럼에도 불구하고 조셉 블랙과 헨리 캐번디쉬를 포함한 많은 과학자들이 현대 이론을 발전시키는데 중요한 발견을 했다.주로 화학자들에 의해 개발된 이 열량 이론과는 반대로, 열은 물질의 입자의 움직임 때문이라는 뉴턴 시대의 덜 받아들여진 이론이었다.이 기계 이론은 1798년 열과 기계 에너지 사이의 직접적인 관계를 발견한 럼포드 백작(벤자민 톰슨)의 대포 지루 실험으로부터 지지를 얻었다.

18세기 초에 뉴턴의 운동 원리와 유사한 정전기 및 자기력에 대한 절대적인 이론을 찾는 것이 중요한 업적이 될 것이라는 것이 인정되었지만, 어떤 것도 다가오지 않았다.이러한 불가능성은 19세기 초에 런던에 새로 설립된 왕립 기관과 같은 곳에서 실험적인 관행이 더 널리 퍼지고 더 정교해지면서 서서히 사라졌다.한편, 합리적 역학의 분석 방법은 실험 현상에 적용되기 시작했고, 1822년에 ^[50][51][52]출판된 프랑스 수학자 조셉 푸리에의 열 흐름에 대한 분석적 처리와 함께 가장 큰 영향을 끼쳤다.조셉 프리스틀리는 1767년에 전기 역제곱 법칙을 제안했고, 샤를 오귀스틴 드 쿨롱은 1798년에 전기 정전기학의 역제곱 법칙을 도입했습니다.

세기 말에 프랑스 과학 아카데미의 회원들은 이 분야에서 ^{[44][53][54][55]}확실한 우위를 점했다.동시에 갈릴레오와 그의 추종자들에 의해 확립된 실험적인 전통이 지속되었다.왕립 학회와 프랑스 과학 아카데미는 실험 작업의 수행과 보고를 위한 주요 센터였다.18세기에는 역학, 광학, 자기, 정전기, 화학 및 생리학에서의 실험이 서로 명확하게 구별되지 않았지만 설명 체계에서 상당한 차이가 생겨 실험 설계가 생겨났다.예를 들어, 화학 실험자들은 추상적인 뉴턴 힘의 체계를 화학적 연관성에 적용하려는 시도를 무시하고, 대신 화학 물질과 ^[56]반응의 분리 및 분류에 초점을 맞췄다.

19세기

메카닉스

1821년, 윌리엄 해밀턴은 해밀턴의 특징적인 기능에 대한 분석을 시작했다.1835년, 그는 해밀턴의 표준 운동 방정식을 발표했다.

1813년, 피터 유워트는 움직이는 힘의 측정에 관한 그의 논문에서 에너지 보존에 대한 생각을 지지했다.1829년, 가스파드 코리올리는 오늘날 그들이 가지고 있는 의미와 함께 일(힘 곱하기 거리)과 운동에너지를 소개했다.1841년 아마추어 과학자 Julius Robert von Mayer는 비록 그의 학문적 훈련이 거부로 이어졌음에도 불구하고 에너지 보존에 관한 논문을 썼다.1847년 헤르만 폰 헬름홀츠는 공식적으로 에너지 보존의 법칙을 발표했다.

전자기학

1800년에, 알레산드로 볼타는 전기 배터리를 발명했고, 따라서 전류를 연구하는 방법도 개선했다.1년 후, 토마스 영은 빛의 파동성과 간섭의 원리를 증명했습니다(오거스틴 진 프레넬의 연구로부터 강한 실험적인 지지를 받았습니다).1820년, 한스 크리스티앙 외르스테드는 전류가 흐르는 도체가 주변의 자기력을 발생시킨다는 것을 알아냈고, 외르스테드의 발견이 프랑스에 도달한 지 일주일 만에 앙드레 마리 암페르는 두 개의 평행 전류가 서로에게 힘을 가한다는 것을 알아냈다.1821년, 마이클 패러데이는 전기로 움직이는 모터를 만들었지만, 조지 옴은 1826년 전압, 전류, 그리고 전기 회로의 저항 사이의 관계를 표현하면서 그의 전기 저항의 법칙을 발표했습니다.

1831년 패러데이(그리고 독립적으로 조셉 헨리)는 전자기 유도로 알려진 자성을 통한 전위 또는 전류 생성이라는 역효과를 발견했습니다. 이 두 가지 발견은 각각 전기 모터와 전기 발전기의 기초입니다.

열역학의 법칙

19세기에 열과 기계 에너지 사이의 연관성은 1840년대에 열의 기계적 등가물을 측정한 줄리어스 로버트 폰 메이어와 제임스 프레스콧 줄에 의해 양적으로 확립되었다.1849년, Joule은 열이 에너지의 한 형태라는 것을 보여주는 일련의 실험 결과를 발표했는데, 이는 1850년대에 받아들여졌다.열과 에너지의 관계는 증기 엔진의 발전에 중요했고, 1824년 Sadi Carnot의 실험적이고 이론적인 연구가 발표되었습니다.Carnot은 이상적인 엔진의 효율에 대한 논의에서 열역학 아이디어 중 일부를 포착했습니다.사디 카르노의 연구는 후에 켈빈 경으로 알려진 윌리엄 톰슨과 루돌프 클라우시우스에 의해 1850년 경에 기술된 열역학 제1법칙(에너지 보존의 법칙을 다시 기술한 것)의 공식을 위한 기초를 제공했습니다.1848년에 기체에서 모든 물질로 절대 0의 개념을 확장한 켈빈 경은 라자르 카르노, 사디 카르노, 에밀 클라페이론의 공학 이론과 더불어 기계적, 화학적, 열적, 전기적 형태의 상호 교환성에 대한 제임스 프레스콧 줄의 실험을 바탕으로 최초의 공식화 과정을 만들었다.오.

켈빈과 클라우시우스는 또한 열역학 제2법칙을 언급했는데, 이것은 원래 열이 더 차가운 물체에서 더 뜨거운 물체로 자발적으로 흐르지 않는다는 관점에서 공식화되었습니다.다른 공식들은 빠르게 뒤따랐고(예를 들어, 두 번째 법칙은 톰슨과 피터 거스리 타이트의 영향력 있는 저작인 자연철학 논문에 설명되었다) 켈빈은 특히 법의 일반적인 의미 중 일부를 이해했다.두 번째 법칙은 움직이는 분자로 이루어진 기체가 1738년 다니엘 베르누이에 의해 상세하게 논의되었지만, 호의에서 벗어나 1857년 클라우시우스에 의해 부활되었다는 생각이었다.1850년, Hippolyte Fizeau와 Léon Foucault는 물에서 빛의 속도를 측정했고 빛의 파동 모델을 지지하기 위해 그것이 공기보다 느리다는 것을 발견했습니다.1852년, Joule과 Thomson은 빠르게 팽창하는 가스가 식는다는 것을 증명했고, 나중에 Joule-로 명명되었다.톰슨 효과 또는 줄-켈빈 효과.헤르만 폰 헬름홀츠는 클라우시우스가 dQ/T(클라우시우스 정리)의 중요성을 확립한 바로 그 해인 1854년에 우주의 열사설을 제기했습니다.

통계역학(과학에 대한 근본적으로 새로운 접근법)

1859년, 제임스 클러크 맥스웰은 분자 속도의 분포 법칙을 발견했습니다.맥스웰은 전기장과 자기장이 빛의 속도와 같은 속도로 근원으로부터 바깥쪽으로 전파되고 빛은 주파수와 파장만 다른 여러 종류의 전자기 방사 중 하나라는 것을 보여주었다.1859년에 맥스웰은 기체 분자의 속도 분포에 대한 수학을 연구했다.빛의 파동 이론은 맥스웰의 전자기장 연구 시기에 널리 받아들여졌고, 그 후 빛과 전기와 자성에 대한 연구는 밀접하게 연관되어 있었다.1864년 제임스 맥스웰은 전자기장의 역동적인 이론에 대한 논문을 발표했고 1873년 맥스웰의 전기와 자기에 관한 논문 발표에서 빛은 전자기 현상이라고 말했다.이 연구는 카를 프리드리히 가우스와 빌헬름 베버와 같은 독일 이론가들의 이론적인 작업에 바탕을 두었다.미립자 운동에서의 열의 캡슐화와 뉴턴 역학에서의 전자기력의 추가는 물리적 관측에 엄청나게 강력한 이론적 토대를 확립했다.

빛이 "루미네슘 에테르"를 통해 파동 형태의 에너지 전달을 나타낸다는 예측과 헬름홀츠 학생 하인리히 헤르츠의 1888년 전자파 방사선의 검출로 그 예측의 확증처럼 보이는 것은 물리 이론의 큰 승리였고 훨씬 더 근본적인 이론들이 기초를 두고 있다는 가능성을 높였다.곧 ^{[57][58][59][60]}개발될 수 있을 것입니다.맥스웰 이론의 실험적인 확인은 헤르츠가 1886년 전파를 발생 및 검출하고 그 성질을 확인함으로써 라디오, 텔레비전, 그리고 다른 장치들에서 그들의 적용을 암시했다.1887년, 하인리히 헤르츠는 광전 효과를 발견했다.전자파에 대한 연구는 곧 시작되었고, 많은 과학자들과 발명가들이 그들의 특성에 대한 실험을 수행했다.1890년대 중후반 Guglielmo Marconi는 전파 기반의 무선 전신 시스템을 개발했습니다(라디오 발명 참조).

물질의 원자론은 19세기 초에 화학자 존 달튼에 의해 다시 제안되었고 열역학의 법칙을 설명하기 위해 클라우시우스와 제임스 클러크 맥스웰에 의해 개발된 가스의 운동 분자 이론의 가설 중 하나가 되었다.

운동 이론은 차례로 루드비히 볼츠만(1844–1906)과 조시아 윌러드 깁스(1839–1903)의 통계 역학인 과학에 대한 혁명적인 접근으로 이어졌다.이러한 입자의 조직 상태의 특정 상태의 통계적 가능성과 그 상태의 에너지를 상호 연관시키면서, Clausius는 에너지 소산을 분자 구성의 통계적 경향으로 재해석하였습니다. (d를 설명하기 위해 "엔트로피"라는 용어를 합성함)국가의 조직).열역학 제2법칙에 대한 통계적 대 절대적 해석은 수십 년 동안 지속된 논쟁을 일으켰고, ^[62][63]20세기 초에 원자의 거동이 확실히 확립될 때까지 확실하게 해결되지 않을 것이다.1902년 제임스 진스는 중력 교란이 거의 균질한 정적 매체에서 커지는 데 필요한 길이 척도를 발견했다.

기타 개발

1822년, 식물학자 로버트 브라운은 브라운 운동을 발견했다: 액체 속의 빠르게 움직이는 원자나 분자에 의한 폭격으로 인해 물 속의 꽃가루 알갱이가 움직이는 것을 발견했다.

1834년, 칼 야코비는 균일하게 회전하는 자기 중력 타원체를 발견했습니다.

1834년, 존 러셀은 에딘버러 근처의 유니언 운하(Union Canal)에서 붕괴되지 않는 단독 물결(soliton)을 관찰했고, 물탱크를 사용하여 단독 물결 속도가 파도의 진폭과 수심에 미치는 의존성을 연구했습니다.1835년 가스파드 코리올리는 이론적으로 물레방아의 기계적 효율을 조사하고 코리올리 효과를 추론했다.1842년 크리스찬 도플러는 도플러 효과를 제안했다.

1851년, 레오 푸코는 거대한 추로 지구의 자전을 보여주었다.

20세기 전반에는 연속체 역학의 중요한 진보가 있었다. 즉, 고체 탄성 법칙의 공식화와 나비에의 발견이다.-유체에 대한 방정식을 고정합니다.

20세기: 현대 물리학의 탄생

19세기 말에, 물리학은 고전 역학이 거시적인 상황을 포함한 매우 복잡한 문제들을 다룰 수 있는 지점까지 발전했습니다; 열역학과 운동 이론은 잘 확립되었습니다; 기하학과 물리 광학은 전자파의 관점에서 이해될 수 있었습니다; 그리고 에너지 보존의 법칙.nd 운동량(및 질량)은 널리 받아들여졌다.이것들과 다른 발전들은 너무 심오해서 일반적으로 물리학의 모든 중요한 법칙들이 발견되었고, 따라서 연구는 사소한 문제들을 해결하는 것과 특히 방법과 측정의 개선에 관심을 가질 것이다.하지만, 1900년경, 고전 이론의 완성도에 대한 심각한 의구심이 생겼습니다. 예를 들어 맥스웰 이론의 승리는 이미 나타나기 시작한 불충분함들에 의해 훼손되었습니다. 그리고 흑체 방사선의 에너지 분포와 광전 효과와 같은 특정한 물리적 현상을 설명할 수 없는 그들의 무능함, 왜?이론적인 공식들 중 일부는 한계에 다다랐을 때 역설로 이어졌다.헨드릭 로렌츠, 에밀 콘, 에른스트 비셰르트, 빌헬름 빈과 같은 저명한 물리학자들은 맥스웰 방정식의 일부 수정이 모든 물리 법칙의 기초를 제공할 수 있다고 믿었다.고전 물리학의 이러한 단점들은 결코 해결될 수 없었고 새로운 아이디어가 필요했다.20세기 초에 물리학계를 뒤흔든 큰 혁명은 일반적으로 ^[64]현대 물리학이라고 불리는 새로운 시대를 이끌었다.

방사선 실험

19세기에 실험자들은 예기치 않은 형태의 방사선을 검출하기 시작했다.빌헬름 뢴트겐은 1895년 엑스레이의 발견으로 센세이션을 일으켰다; 1896년 앙리 베크렐은 특정한 종류의 물질이 스스로 방사선을 방출한다는 것을 발견했다.1897년, J. J. 톰슨은 전자를 발견했고, 마리와 피에르 퀴리에 의해 발견된 새로운 방사성 원소는 파괴되지 않는 것으로 추정되는 원자와 물질의 본질에 대해 의문을 제기했다.Marie와 Pierre는 물질의 이러한 특성을 설명하기 위해 "방사능"이라는 용어를 만들었고, 방사성 원소인 라듐과 폴로늄을 분리했다.어니스트 러더포드와 프레데릭 소디는 베크렐의 두 가지 형태의 방사선을 전자와 헬륨 원소로 확인했다.러더포드는 두 가지 유형의 방사능을 확인하고 이름을 붙였고 1911년에 원자가 음전하를 띤 전자로 둘러싸인 밀도가 높고 양전하를 띤 핵으로 구성되어 있다는 실험 증거를 해석했다.그러나 고전 이론은 이 구조가 불안정해야 한다고 예측했다.고전 이론은 또한 19세기 말에 나타난 두 가지 다른 실험 결과를 성공적으로 설명하지 못했다.그 중 하나는 Albert A에 의한 시연이었다. Michelson-Morley 실험으로 알려진 Michelson과 Edward W. Morley는 전자파 현상을 기술하기 위해 가상의 발광 에테르와 관련하여 선호되는 기준 프레임이 없는 것으로 보였다.방사능과 방사능 붕괴에 대한 연구는 라이즈 마이트너와 오토 프리쉬에 의한 핵분열의 발견이 "원자" 에너지라고 불리는 것의 실질적인 개발의 길을 열었던 1930년대까지 계속해서 물리적이고 화학적인 연구를 위한 중요한 초점이 되었다.

알버트 아인슈타인의 상대성 이론

1905년, 26세의 독일 물리학자 알버트 아인슈타인은 시간과 공간의 측정이 관찰자 사이의 움직임에 의해 어떻게 영향을 받는지를 보여주었다.아인슈타인의 급진적인 상대성 이론은 과학에 혁명을 일으켰다.비록 아인슈타인이 과학에 많은 다른 중요한 공헌을 했지만, 상대성 이론만으로도 역사상 가장 위대한 지적 업적 중 하나를 대표한다.비록 상대성 개념은 아인슈타인에 의해 소개되지 않았지만, 그의 주요한 공헌은 진공에서의 빛의 속도가 일정하다는 것을 인식한 것이다. 즉, 모든 관찰자들에게 동일하고 운동에 대한 절대적인 물리적 경계이다.대부분의 물체들이 광속보다 훨씬 느린 속도로 이동하기 때문에 이것은 사람의 일상생활에 영향을 미치지 않는다.그러나 광속 가까이 이동하는 물체의 경우, 상대성 이론은 이러한 물체와 관련된 시계가 더 느리게 돌아가고 지구상의 관찰자의 측정치에 따라 물체의 길이가 짧아진다는 것을 보여준다.아인슈타인은 또한 질량과 에너지의 등가를 나타내는 유명한 방정식인 E² = mc를 도출했다.

특수상대성이론

아인슈타인은 빛의 속도는 모든 관성 기준 프레임에서 일정하며 전자기 법칙은 기준 프레임으로부터 독립하여 유효해야 한다고 주장했다. 즉, 물리 이론에서 에테르를 "초과"하게 만든 주장, 그리고 관찰자가 어떻게 움직이는지에 따라 시간과 길이의 관찰이 달라졌다고 주장했다.('특수 상대성 이론'이라고 불리게 된) 측정 대상 물체에 대한 것입니다.또한 질량과 에너지는 E=mc라는² 공식에 따라 교환 가능한 양이라는 사실도 밝혀졌습니다.같은 해에 발표된 다른 논문에서 아인슈타인은 이론 물리학자 막스 플랑크가 1900년에 흑체 방사선의 분포를 위한 정확한 이론에 도달하기 위해 가정한 상수에 따라 전자기 복사가 이산량("양자")으로 전달된다고 주장했다.광전 효과의 특징

특수 상대성 이론은 물리적 관찰과 시공간 개념 사이의 관계를 공식화한 것입니다.그 이론은 전자기학과 뉴턴 역학 사이의 모순에서 생겨났고 두 분야 모두에 큰 영향을 미쳤다.최초의 역사적 이슈는 전자파를 전달하는 "에테르"와 그에 대한 운동을 논의하는 것이 의미 있는지 여부였고, 또한 Michelson-Morley 실험에서 실패했던 것처럼 그러한 움직임을 감지할 수 있는지 여부였다.아인슈타인은 그의 특수 상대성 이론에서 이러한 질문과 에테르 개념을 없앴다.그러나 그의 기본 공식은 상세한 전자기 이론을 포함하지 않는다."시간이란 무엇인가?"라는 질문에서 비롯된다.뉴턴은 "절대, 참, 수학 시간은 그 자체로, 그리고 그 자체의 본질에서, 외부 어떤 것과 관계 없이 동등하게 흐르며, 다른 이름으로 지속 시간이라고 불린다"라는 명확한 답을 주었다.이 정의는 모든 고전 물리학의 기본이다.

아인슈타인은 그것에 의문을 제기할 수 있는 천재성을 가지고 있었고, 그것이 불완전하다는 것을 알았다.대신, 각 "관찰자"는 반드시 자신만의 시간 척도를 사용합니다. 상대적인 움직임을 보이는 두 관찰자의 시간 척도는 서로 다릅니다.이는 위치 측정에 관련된 효과를 유도합니다.공간과 시간은 기본적으로 관찰자에 따라 서로 얽힌 개념이 됩니다.각 관찰자는 자신의 시공간 프레임워크 또는 좌표계를 관리합니다.절대 기준 프레임이 없는 경우, 주어진 이벤트의 모든 관찰자는 서로 다르지만 동등하게 유효한(및 조정 가능한) 측정을 수행합니다.절대적인 것으로 남아 있는 것은 아인슈타인의 상대성 이론 가설에 명시되어 있다: "물리학의 기본 법칙은 서로에 대해 일정한 상대 속도를 가진 두 관찰자에게 동일하다."

특수상대성이론은 물리학에 지대한 영향을 끼쳤다: 전자기 이론의 재고로 시작되었고, 그것은 오래된 갈릴레오 대칭을 대체하는 현재 푸앵카레 대칭이라고 불리는 자연의 새로운 대칭 법칙을 발견했다.

특수상대성이론은 역학에 또 다른 장기적인 영향을 미쳤다.처음에는 "질량과 에너지의 통합"으로 인정되었지만, 상대론적 역학이 입자 또는 입자 시스템의 불변(관측자 독립) 특성인 정지 질량과 시스템의 에너지와 운동량 사이에 확실한 구별을 확립했다는 것이 명백해졌다.후자의 두 가지는 모든 상황에서 별도로 보존되지만 다른 관찰자에 대해 불변하지는 않는다.입자 물리학에서 질량이라는 용어는 의미론적 변화를 겪었고, 20세기 후반부터 그것은 거의 전적으로 나머지 (또는 불변의) 질량을 나타낸다.

일반상대성이론

1916년까지 아인슈타인은 이것을 더 일반화해서 비균일한 가속을 포함한 모든 운동 상태를 다룰 수 있었고, 이것이 일반 상대성 이론이 되었다.이 이론에서 아인슈타인은 또한 시공간 곡률이라는 새로운 개념을 지정했는데, 이것은 공간의 모든 지점에서 중력 효과를 묘사했다.사실, 시공간 곡률은 뉴턴의 만유인력의 법칙을 완전히 대체했다.아인슈타인에 따르면, 일반적인 의미의 중력은 우주의 기하학적 구조에 의해 야기되는 일종의 착각이다.질량이 존재하면 질량 근처에서 시공간 곡률이 발생하며, 이 곡률은 자유롭게 움직이는 모든 물체가 따라야 하는 시공간 경로를 나타냅니다.또한 이 이론에서 빛은 중력에 노출되어야 한다고 예측되었다 - 모든 것이 실험적으로 검증되었다.이 상대성 이론은 태양 주위에서 빛이 휘는 현상, 예측된 블랙홀 및 우주 마이크로파 배경 복사의 특성을 설명했습니다. 이 발견은 고전적인 정상 상태 가설의 근본적인 이상을 나타냅니다.아인슈타인은 상대성 이론, 광전 효과, 흑체 방사선에 대한 업적으로 1921년 노벨상을 받았다.

아인슈타인의 상대성 이론과 광전송의 양자화 특성, 그리고 닐스 보어의 원자 모델의 점진적인 수용은 그들이 해결한 만큼 많은 문제를 야기했고, 새로운 기본 원리에 대한 물리학을 재정립하려는 전면적인 노력으로 이어졌다.1910년대에 기준 프레임을 가속하는 경우로 상대성이론을 확장하면서 아인슈타인은 가속력의 관성력과 중력력 사이에 등가성을 가정하여 공간은 곡면이고 크기가 유한하다는 결론과 중력 렌즈와 t와 같은 현상의 예측을 이끌어냈다.중력장에서의 시간의 왜곡을 말합니다.

양자역학

상대성이론에 의해 Michelson과 Morley에 의해 증명된 전자기 현상의 충돌이 해결되었지만, 두 번째 이론적인 문제는 흑체에 의해 방출된 전자기 방사선의 분포에 대한 설명이었다. 실험 결과 짧은 파장에서는 스펙트럼의 자외선 끝을 향해 에너지가 0, bu에 근접했다.t 고전 이론은 그것이 무한해질 것이라고 예측했다.자외선 대참사로 알려진 이 눈부신 불일치는 양자역학의 새로운 이론에 의해 해결되었다.양자역학은 원자와 아원자 시스템의 이론이다.대략 20세기의 첫 30년은 이론의 개념과 진화의 시기를 나타낸다.양자 이론의 기본 개념은 에너지의 수량화된 성질을 발견한 공로로 1918년 노벨 물리학상을 받은 막스 플랑크(1858–1947)에 의해 1900년에 소개되었다.양자 이론(이전에는 양자화된 원자의 세계와 "고전적" 세계의 연속성 사이의 "대응"에 의존했던)은 콤프턴 효과가 빛이 운동량을 전달하고 입자에서 산란할 수 있다는 것을 확립했을 때, 그리고 루이스 드 브로이가 물질이 행동하는 것으로 보일 수 있다고 주장했을 때 받아들여졌다.전자파가 입자처럼 행동하는 것과 거의 동일한 방식으로 파장으로 간주됩니다(파장-파장 이중성).

1905년, 아인슈타인은 광전 효과를 설명하기 위해 양자 이론을 사용했고, 1913년 덴마크 물리학자 닐스 보어는 수소가스에 의해 방출되는 빛의 주파수뿐만 아니라 러더포드 원자의 안정성에 대해서도 같은 상수를 사용했다.원자의 양자화 이론은 1920년대에 본격적인 양자역학으로 대체되었다.1925년 베르너 하이젠베르크, 맥스 보른, 파스쿠알 조던이 매트릭스 형태로 공식화한 "고전적" 역학의 새로운 원리는 이산적인 "상태" 사이의 확률론적 관계에 기초했으며 인과 관계의 가능성을 부인했다.양자역학은 1926년 파동에 기초한 동등한 이론을 확립한 하이젠베르크, 볼프강 파울리, 폴 디락, 에르빈 슈뢰딩거에 의해 광범위하게 발전되었다; 그러나 하이젠베르크의 1927년 "불확실성 원리" (정밀하고 동시에 위치와 운동량을 측정할 수 없다는 것을 나타냄)와 "코벤하겐 해석" o.비록 아인슈타인과 같은 반대론자들은 은유적으로 "신은 우주를 주사위처럼 다루지 않는다"^[65]고 주장했지만, 보어의 고향 도시의 이름을 따서 명명된 양자역학은 근본적인 인과 관계의 가능성을 계속 부정했다.새로운 양자역학은 원자 수준에서 현상을 조사하고 설명하는 데 없어서는 안 될 도구가 되었다.또한 1920년대에 광자와 양자역학에 대한 인도 과학자 Satyendra Nath Bose의 연구는 보스-아인슈타인 응축물 이론인 보스-아인슈타인 통계의 기초를 제공했습니다.

스핀통계정리는 양자역학에서 어떤 입자도 보손(통계적으로 보스-아인슈타인) 또는 페르미온(통계적으로 페르미-디락)일 수 있다는 것을 증명했다.나중에 모든 기본 보손이 전자성을 전달하는 광자와 같은 힘을 전달한다는 것이 밝혀졌다.

페르미온은 "전자나 핵자와 같은" 입자이고 물질의 일반적인 구성 요소입니다.페르미-디락 통계는 나중에 천체 물리학(퇴화 물질 참조)에서 반도체 설계까지 수많은 다른 용도를 발견했다.

현대 및 입자 물리학

양자장론

철학적 성향이 있는 사람들이 우주의 근본적인 본질에 대한 논쟁을 계속하면서, 1928년 폴 디락의 상대론적 양자 이론 공식화를 시작으로 양자 이론이 계속해서 생산되었다.하지만, 전자기 이론을 완전히 양자화하려는 시도는 1930년대 내내 무한한 에너지를 생성하는 이론적인 공식에 의해 좌절되었다.이 상황은 제2차 세계 대전이 끝난 후 줄리안 슈윙거, 리처드 파인만, 신이티로 토모나가가 독립적으로 재규격화 기술을 배치하여 강력한 양자전기역학(QED)^[66]을 확립할 때까지 충분히 해결되지 않았다.

한편, 양자 세계에 내재된 불확실성을 지배하는 법칙에 따라 존재하게 된 단수명의 "가상" 입자의 교환에 의해 규제되는 "교환력"을 통해 필드를 양자화한다는 새로운 이론이 확산되었다.특히, 유카와 히데키는 핵의 양전하가 전자와 양성자 사이의 질량을 가진 입자에 의해 매개되는 강력하지만 단거리 힘에 의해 함께 유지된다고 제안했다.이 입자인 "파이온"은 1947년 제2차 세계대전 이후 발견된 수많은 입자의 일부로 확인되었다.처음에는 이러한 입자들이 우주선에 의해 남겨진 이온화 방사선으로 발견되었지만, 점점 더 새롭고 더 강력한 입자 가속기에서 ^[67]생산되게 되었다.

입자 물리학 이외에도, 그 시대의 중요한 발전은 다음과 같다.

• 레이저 발명(1964년 노벨 물리학상)
• 초전도 이론 및 실험 연구, 특히 비탈리 긴츠부르크와 레프 란다우의 초전도 양자 이론 발명(1962년 노벨 물리학상)과 쿠퍼 쌍을 통한 설명(1972년 노벨 물리학상)쿠퍼 쌍은 준입자의 초기 예시였다.

통일장론

아인슈타인은 자연의 모든 근본적인 상호작용이 하나의 이론으로 설명될 수 있다고 생각했다.통합 필드 이론은 여러 상호작용을 "합치"하려는 수많은 시도였다.그러한 이론의 많은 공식들 중 하나는 게이지 이론, 즉 대칭 개념의 일반화이다.결국 표준 모델(아래 참조)은 강, 약 및 전자기 상호작용을 통합하는 데 성공했다.중력을 다른 것과 통합하려는 모든 시도는 실패했다.

이 섹션은 확장해야 합니다.추가해서 도움을 드릴 수 있습니다. (2014년 1월)

표준 모델

우치엔-슝에 의해 그녀의 실험에서 약한 상호작용으로 패리티가 깨졌을 때,^[69] 그 후 일련의 발견들이 만들어졌다.이러한 입자들의 산란과 붕괴에 의한 상호작용은 새로운 기본 양자 이론의 열쇠를 제공했다.머레이 겔만과 유발 니만은 이러한 새로운 입자들을 특정한 특성에 따라 분류함으로써 어떤 질서를 가져다주었는데, 이는 겔만이 "8중 길"이라고 말한 것에서부터 시작된다.쿼크 모델은 처음에는 강력한 핵력을 설명하기에 불충분해 보였지만, S-Matrix와 같은 경쟁 이론의 일시적인 상승을 가능하게 했고, 1970년대에 양자 색역학의 확립은 "표준 모드"의 확립을 가능하게 한 일련의 기본 입자와 교환 입자를 완성했다.l"은 중력을 제외한 모든 힘을 성공적으로 기술한 게이지 불변성의 수학에 기초하고 있으며,^[65] 이는 적용 영역 내에서 일반적으로 받아들여지고 있다.

Yang-Mills^[70] 이론에 기초한 표준 모델은 전약 상호작용 이론과 양자 색역학을 게이지 그룹 SU(3)×SU(2)×U(1)로 나타내는 구조로 그룹화합니다.표준 모델에서 전자기 상호작용과 약한 상호작용의 통합은 Abdus Salam, Steven Weinberg, 그리고 그 후 Sheldon Glashow에 의해 공식화된다.이후 (중성 ^{[71][72][73][74]}약전류의 관측에 의해) 전약 이론은 실험적으로 확인되었고, 1979년 노벨 ^[75]물리학상에 의해 구별되었다.

1970년대 이후, 기초 입자 물리학은 초기 우주 우주론, 특히 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 결과로 제안된 빅뱅 이론에 대한 통찰력을 제공해 왔다.그러나 1990년대부터 천문학 관측은 은하 안정성에 대한 새로운 설명의 필요성과 우주의 팽창에 대한 명백한 가속(암흑 에너지)과 같은 새로운 도전도 제공해 왔다.

가속기는 다양한 충돌 에너지에서 예상되는 입자 상호작용을 감지함으로써 표준 모델의 대부분의 측면을 확인했지만, 초대칭과 끈 이론은 많은 이론가들에 의해 유망한 방법이라고 믿었지만, 표준 모델과 일반 상대성 이론을 조화시키는 이론은 아직 발견되지 않았다.그러나 2008년에 가동되기 시작한 거대 강입자 가속기는 초대칭과 끈 ^[76]이론을 뒷받침하는 어떤 증거도 찾지 못했다.

우주론

우주론은 1915년 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 발표되면서 심각한 연구 문제가 되었다고 말할 수 있지만, "일반 상대성 이론의 황금기"로 알려진 시기까지 과학적 주류에 들어오지는 않았다.

약 10년 후, "대논쟁"이라고 불린 가운데, 허블과 슬리퍼는 1920년대에 은하 성운에서 도플러 스펙트럼의 적색편이를 측정하는 우주의 팽창을 발견했습니다.아인슈타인의 일반 상대성 이론을 이용하여, Lematretre와 Gamow는 빅뱅 이론으로 알려지게 될 것을 공식화했다.정상 상태 이론이라고 불리는 경쟁자는 호일, 골드, 나리카르, 본디에 의해 고안되었다.

우주 배경 방사선은 1960년대에 펜지아스와 윌슨에 의해 검증되었고, 이 발견은 정상 상태 시나리오를 희생시키면서 빅뱅을 선호했다.이후 스무트 외 연구진(1989)은 우주 배경 탐사기(CoBE)와 윌킨슨 마이크로파 이방성 탐사기(WMAP) 위성의 데이터를 사용하여 이러한 관측을 개선했다.1980년대(COBE 측정의 같은 10년)에는 앨런 거스의 인플레이션 이론 제안도 있었다.

최근 암흑 물질과 암흑 에너지의 문제가 우주론 의제의 최우선 과제로 떠올랐다.

힉스 입자

2012년 7월 4일, CERN의 거대 강입자 충돌기에서 일하는 물리학자들은 왜 소립자가 질량을 가지고 있는지, 그리고 ^[77]실제로 우주의 다양성과 생명체의 존재에 대한 잠재적인 열쇠인 힉스 입자와 매우 유사한 새로운 아원자 입자를 발견했다고 발표했습니다.현재, 일부 물리학자들은 이것을 "하이그스 같은"^[77] 입자라고 부르고 있다.산타 바바라 캘리포니아 대학의 조 인칸델라는 "예를 들어,^[77] 지난 30년 또는 40년 동안 우리 분야에서 새로운 현상을 관찰한 것 중 가장 큰 것 중 하나가 될 수 있습니다."라고 말했다.시카고 대학의 우주학자이자 물리학 센터 이사장인 마이클 터너는 다음과 같이 말했다.

"이것은 입자 물리학에 있어서 중요한 순간이며 기로에 서게 될 것입니다.이것이 최고점이 될 것인가, 아니면 우리가 제기하고 있는 정말 큰 문제를 해결하기 위해 우리를 인도하는 많은 발견 중 첫 번째가 될 것인가?

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Peter Higgs는 세 개의 독립된 그룹으로 활동한 6명의 물리학자 중 한 명으로 1964년에 힉스장(우주 당밀)의 개념을 발명했습니다.다른 사람들은 런던 임페리얼 칼리지의 톰 키블, 로체스터 대학의 칼 하겐, 브라운 대학의 제럴드 구랄니크, 그리고 프랑수아 엥글레르와 로베르 브루트, 둘 다 브루셀 대학의 ^[77]학생들이다.

비록 한번도 목격된 적이 없지만, 힉스 같은 장은 우주의 이론과 끈 이론에서 중요한 역할을 한다.아인슈타인 물리학의 이상한 설명에 따르면, 어떤 조건에서는, 그것들은 반중력을 가하는 에너지로 가득 찰 수 있다.그러한 분야는 우주 초기에 인플레이션이라고 알려진 엄청난 팽창의 원천으로 제안되어 왔고,^[77] 어쩌면 현재 우주의 팽창을 가속화하는 것으로 보이는 암흑 에너지의 비밀일 수도 있다.

물리 과학

19세기에 고급 분석 기술에 대한 접근성과 정교함이 높아지면서 물리학은 운동과 에너지의 보편적 원리, 물질의 기본적 성질을 찾는 것보다 더 많지는 않더라도 그 기술에 의해 정의되었다.음향학, 지구물리학, 천체물리학, 공기역학, 플라즈마 물리학, 저온 물리학, 고체물리학 등의 분야가 광학, 유체역학, 전자기학, 그리고 물리학의 분야로 결합되었다.20세기에 들어서면서 물리학은 전기, 항공우주, 재료 공학 같은 분야와 밀접하게 제휴하게 되었고, 물리학자들은 학문적인 환경만큼이나 정부와 산업 실험실에서 일하기 시작했다.제2차 세계 대전 이후 물리학자의 인구는 극적으로 증가하여 미국을 중심으로 이루어졌고, 반면에 최근 수십 년 동안 물리학은 그 어느 때보다도 국제적인 추구가 되었다.

정물리학 출판물

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메모들

레퍼런스

원천

추가 정보

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• De Haas, Paul, "물리학의 역사 논문(20세기)"

외부 링크

• 뉴턴 프로젝트의 "아이작 뉴턴과 그의 생각에 관한 작품들"