Zóny pre každého študenta

Veda v prvej polovici 20. storočia

Veda v prvej polovici 20. storočia

Einstein [ajnštajn] Albert, * 14. 3. 1879, † 18. 4. 1955, americký teoretický fyzik německo-židovského původu; jeden z nejvýznamnějších fyziků 20. stol., spoluzakladatel moderní fyziky. Po studiích ve Švýcarsku pracoval na patentovém úřadě v Bernu. 1909 publikoval speciální teorii relativity, která zásadně změnila chápání hmoty, prostoru a času a patří k nejdůležitějším objevům moderní fyziky vůbec. 1911až 1912 řádný profesor na německé univerzitě v Praze, 1912 v Curychu, 1913 ředitel Fyzikálního ústavu císaře Viléma. 1915 formuloval obecnou teorii relativity, zobecnění speciální teorie relativity. Pracoval též v oblasti kvantové fyziky (vysvětlil např. fotoelektrický jev a luminiscenci) a statistické fyziky (vysvětlil Brownův pohyb). 1933 nucen pro svůj židovský původ opustit Německo; do své smrti působil v USA na univerzitě v Princetonu (stát New Jersey), kde se (neúspěšně) pokoušel vytvořit jednotnou teorii pole, která by vysvětlovala působení gravitačních, elektromagnetických i jaderných sil. 1939 spolu s dalšími vědci podepsal dopis prezidentu USA F. D. Rooseveltovi, v němž upozorňovali na možnosti využití jaderné energie k vojenským účelům v Německu. To přispělo k zahájení amerického programu vývoje atomové bomby, kterého se však Einstein neúčastnil. Po 2. světové válce se zapojil do hnutí za zákaz atomových zbraní. Nobelova cena 1921 za přínos v oblasti kvantové fyziky, zejména za objev fotoelektrického jevu.

Teorie relativity a) speciální teorie relativity, teorie prostoru a času, zformulovaná v roce 1905 Albertem Einsteinem. Je založena na Einsteinově principu konstantní rychlosti světla ve vakuu a na předpokladu, že všechny inerciální soustavy jsou pro popis fyzikálních dějů ekvivalentní. Ze speciální teorie relativity plyne kontrakce délek a dilatace času při přechodu z jednoho inerciálního systému do druhého, který se vůči prvému pohybuje nenulovou konstantní rychlostí; b) obecná teorie relativity, moderní fyzikální teorie prostoročasu a gravitace vytvořená A. Einsteinem. Vychází ze dvou základních principů: z principu relativity a principu ekvivalence. V obecné teorii relativity jsou hmotná tělesa zdrojem gravitačního pole, které určuje metriku prostoročasu. Tato metrika je neeuklidovská a zpětně ovlivňuje stav a pohyb těles. Základem obecné teorie relativity jsou Einsteinovy tenzorové a nelineární rovnice gravitačního pole. Některé jevy předvídané obecnou teorií relativity byly experimentálně ověřeny (posuv perihelu Merkuru, gravitační odchylka světla a rudý posuv spektrálních čar v gravitačním poli). Poznatky obecné teorie relativity využívá zejm. astrofyzika a kosmologie.

Astrofyzika, vědní obor, který zkoumá stavbu, fyzikální vlastnosti a chemické složení kosmických těles (viz též vesmír). Podle metod výzkumu těchto objektů se dělí na fotometrii, spektroskopii, radioastronomii, astrofyziku rentgenovou, infračervenou, ultrafialovou a neutrinovou.

Fotometrie

Astronomie, fyzika obor zabývající se měřením hodnot světelných veličin (světelný tok, jas, svítivost, osvětlení, barva) měřicími přístroji (fotometry), jejichž princip je obvykle založen na fotoelektrickém jevu;

Spektroskopie, původně vizuální pozorování optického spektra, v současnosti obor fyziky zabývající se vznikem a vlastnostmi všech druhů spekter (optických, rentgenových, elektronových, hmotnostních). Vzhledem ke vztahu spekter látek k jejich vnitřní stavbě přináší spektroskopie cenné údaje pro fyzikální, chemické a technické obory.

Radioastronomie, obor astronomie, který se zabývá výzkumem vesmíru pomocí rádiových vln. Radioastronomie se dělí na pasívní (záření pouze přijímá) a aktivní neboli radarovou (vysílá záření k blízkým tělesům a odraz registruje).

Kvantová teorie, ucelený systém teoretických oborů, které popisují vlastnosti a chování mikročástic a fyzikálních polí a jejich vzájemnou interakci. Charakteristické rysy kvantové teorie: diskrétní (kvantová) struktura fyzikálních veličin, statistické předpovědi pozorovatelných jevů, korpuskulárně vlnový dualismus, kritická revize klasických pojmů a zákonů. Nezbytnou součástí kvantové teorie je teorie měření, popisující vztah mezi mikroskopickými charakteristikami systému a měřitelnými veličinami. Do kvantové teorie patří zejm. kvantová mechanika, kvantová teorie polí a elementárních částic, kvantová elektrodynamika, kvantová statistická fyzika a řada aplikovaných oborů, jako kvantová elektronika, kvantová chemie, kvantová nelineární optika. Pro kvantovou teorii je typická procedura kvantování, tj. formální postup, který jak fyzikálním veličinám, tak i fyzikálním polím přiřazuje diskrétní kvantové stavy a interpretuje je jako částice nebo kvazičástice.

Kvantová mechanika, fyzikální teorie studující vlastnosti a chování elementárních částic a jejich soustav (atomů, molekul, krystalů). Její vznik (1925 – 26) byl podmíněn selháním klasické fyziky při popisu mikrosvěta. Základy kvantové mechaniky formulovali W. K. Heisenberg (maticová mechanika), E. Schrödinger (vlnová mechanika) a P. A. M. Dirac (relativistická kvantová mechanika). Mezi typické znaky kvantové mechaniky patří její složitý matematický aparát, kvantování fyzikálních veličin (přípustnost pouze některých hodnot), vlnově korpuskulární dualismus, omezení současné měřitelnosti fyzikálních veličin (relace neurčitosti) a statistický charakter popisů vlastností a změn kvantových systémů (hustota pravděpodobnosti polohy částice, pravděpodobnost kvantových přechodů). Kvantová mechanika popisuje stavy systémů pomocí vlnových funkcí (odtud též název vlnová mechanika) a fyzikální veličiny pomocí operátorů. Základní rovnicí nerelativistické kvantové mechaniky je Schrödingerova rovnice, relativistické kvantové mechaniky Dirakova rovnice; jejich řešení popisují časové změny stavů systému. Kvantová mechanika rozhodujícím způsobem stimulovala vznik obecnější kvantové teorie; je její základní součástí a pomocí ní se podařilo vysvětlit stavbu atomů, chemickou vazbu, strukturu pevných látek i atomových jader.

Klasická fyzika, souhrn fyzikálních oborů, jejichž rozvoj byl dovršen zač. 20. stol. Vyvíjela se jako fyzikální obraz makrosvěta přímo dostupného smyslovým orgánům člověka. Pojem klasické fyziky obvykle zahrnuje Newtonovskou mechaniku, teorii elektromagnetického pole, geometrickou a fyzikální optiku, termodynamiku, klasickou statistickou fyziku a speciální teorii relativity. Pojmový aparát a zákony klasické fyziky se ukázaly jako nepoužitelné pro popis částic v mikrosvětě. Krize klasické fyziky podnítila rozvoj fyziky kvantové; je však i nadále významnou součástí fyziky.

Curie-Skłodowská [kirijová] Marie, * 7. 11. 1867, † 4. 7. 1934, francouzská fyzička a chemička polského původu; profesorka fyziky na Sorbonně, ředitelka Ústavu pro radium v Paříži. Zavedla pojem radioaktivita pro jaderné záření. S manželem P. Curiem objevili prvky polonium a radium (1898). Elementární radium získala spolu s A. Debiernem z jáchymovského smolince (1910). Nobelova cena v roce 1903 (spolu s P. Curiem a A. H. Becquerelem) a v roce 1911.

Curie [kiri] Pierre, * 15. 5. 1859, † 19. 4. 1906, francouzský fyzik a chemik; objevitel piezoelektrického jevu. Zabýval se krystalografií a magnetickými vlastnostmi látek, s manželkou M. Curie-Skłodowskou se od roku 1895 věnoval výzkumu radioaktivity a jejích účinků, mj. i fyziologických; 1898 společně objevili radium a polonium. Nobelova cena v roce 1903 (spolu s M. Curie-Skłodowskou a A. H. Becquerelem).

Joliot-Curie [žoljotová kirijová] Irčne, * 12. 9. 1897, † 17. 3. 1956, francouzská fyzička a chemička; dcera M. Curie-Skłodowské, profesorka na pařížské Sorbonně. Zabývala se výzkumem neutronů, 1939 objevila nový typ jaderných reakcí. Nobelova cena 1935 (spolu s F. Joliotem-Curie) za syntézu nových radioaktivních prvků.

Joliot-Curie [žoljo kiri] Frédéric, * 19. 3. 1900, † 14. 8. 1958, francouzský fyzik; spolupracovník M. Curie-Skłodowské a manžel její dcery I. Joliot-Curie. Profesorem Collčge de France v Paříži a na Sorbonně, vědecký pracovník a ředitel Institutu radia, člen Francouzské akademie věd. 1934 objevil umělou radioaktivitu působením heliových jader na atomy hliníku. Konstruoval atomový reaktor, který pracoval s uranem a těžkou vodou (D2O). Nobelova cena 1935 (spolu s I. Joliot-Curie) za syntézu nových radioaktivních prvků.

Radioaktivita, radioaktivní přeměna – proces rozpadu nestabilních atomových jader spojený s uvolněním energie ve formě radioaktivního záření. Radioaktivita je buď přirozená (v přírodě je kolem 40 prokazatelně radioaktivních prvků), nebo umělá (nestabilní jádra vznikají z jader stabilních působením jiných částic či záření). Rychlost radioaktivního rozpadu je přímo úměrná množství radioaktivních jader ve vzorku (konstanta této úměrnosti je tzv. rozpadová konstanta). Viz též radioaktivní řady.

Radioaktivní záření, záření, které se uvolňuje při rozpadu atomových jader. Podle charakteristických vlastností se dělí na záření a, b, g . Záření a je částicové (jádra helia), má největší ionizující účinky a nejmenší pronikavost (viz též alfa záření). Záření b je rovněž částicové (elektrony). Nejpronikavější je záření g (elektromagnetické záření podobné rentgenovému). Detekce radioaktivního záření se provádí nejčastěji na základě jeho ionizačních účinků (např. Geigerův-Müllerův počítač).

Oppenheimer [openhaimr] Jacob Robert, * 22. 4. 1904, † 20. 2. 1967, americký fyzik. Zabýval se teorií atomového jádra, kvantovou mechanikou, interakcemi elektronů a neutronů s atomovým jádrem, vypočítal model neutronové hvězdy. Od roku 1943 vedl práce na výrobě jaderné bomby v Los Alamos v USA.

Zbraně jaderné, zbraně a zbraňové komplety založené buď na štěpné nukleární reakci (atomové zbraně), nebo na slučování atomových jader (termonukleární zbraně); součást zbraní hromadného ničení. Působí ničivě tlakovou vlnou, světelným a tepelným zářením, pronikavou radiací, radioaktivním zamořením a elektromagnetickým impulsem. Na cíl jsou přepravovány nosiči jaderných zbraní (dělostřelecká munice, řízené střely a bombardovací letouny). První atomový výbuch proveden 16. 6. 1945 v USA; proti obyvatelstvu použit 6. 8. 1945 v Hirošimě.

Los Alamos [elemous], město na jihu USA (stát New Mexico), asi 50 km od Santa Fe. V roce 1942 zde byla zřízena výzkumná atomová laboratoř a sestrojena první atomová bomba. V současnosti je výzkumné středisko přičleněno ke kalifornské univerzitě.

Manhattan [menheten], krycí jméno amerického programu vývoje atomové bomby za 2. světové války. Iniciátorem výzkumu byl 1939 A. Einstein, práce na projektu začaly v roce 1940. Výrobu atomové bomby ve středisku Los Alamos (stát Nové Mexiko) řídil J. R. Oppenheimer. První ze tří atomových bomb byla vyzkoušena 16. 7. 1945, zbývající dvě svrženy na Hirošimu (6. 8. 1945) a Nagasaki (9. 8. 1945).

Fermi Enrico, * 29. 9. 1901, † 28. 11. 1954, americký fyzik italského původu. Zabýval se fyzikou vysokých energií a elementárních částic. V roce 1938 emigroval do USA, kde se podílel na vývoji atomové bomby. 1942 uskutečnil v Chicagu první řízenou řetězovou reakci na světě. Nobelova cena v roce 1938 za využití pomalých neutronů k přípravě nových radioaktivních prvků.

Zones.sk – Najväčší študentský portál
https://www.zones.sk/studentske-prace/dejepis/30753-veda-v-prvej-polovici-20-storocia/