ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN LỊCH SỬ VẬT LÝ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN LỊCH SỬ VẬT LÝ MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN 1 MỤC LỤC 2 CHƯƠNG 1 4 Vật lí học cổ đại 4 1.1. Sự phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên 4 1.2. Khoa học phương Đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp 5 1.2.1. Khoa học phương Đông cổ đại 5 1.2.2. Triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, sự mở đầu của khoa học cổ đại 6 1.3. Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle 6 1.3.1. Nguyên tử luận của Democritos 6 1.3.2. Vật lí học của Aristotle 7 1.4. Vật lí học thời kì Hi Lạp hoá 8 CHƯƠNG 2 10 Vật lí học thời trung đại 10 2.1. Khoa học phương Đông trung đại 10 2.2. Khoa học châu Âu trung đại 11 CHƯƠNG 3 12 Vật lí học thời kì phục hưng. Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất 12 3.1. Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất 13 3.1.1. Copernic và hệ nhật tâm 13 3.1.2. Cuộc đấu tranh cho hệ nhật tâm 13 3.2. Sự ra đời của vật lí học thực nghiệm 14 3.2.1. Galileo và sự phát triển thuyết nhật tâm 14 3.2.2. Phương pháp mới trong khoa học 16 3.2.3. Tổ chức mới trong khoa học 16 CHƯƠNG 4 19 Cơ học Newton và sự hoàn thành cuộc cách mạng khoa học 19 4.1. Vũ trụ học Descartes (Descartes) (tự học) 19 4.2.1. Toán học 20 4.2.2. Quang học 20 4.3. Cơ học Newton 20 4.3.1. Những khái niệm cơ bản của cơ học Newton 21 4.3.2. Không gian và thời gian trong cơ học Newton 21 4.3.3. Những định luật cơ bản của cơ học Newton 21 4.3.4. Định luật vạn vật hấp dẫn 22 4.4. Thế giới quan khoa học của Newton và những ảnh hưởng của nó đến vật lí học 22 CHƯƠNG 5 24 Bước đầu hình thành vật lí học cổ điển 24 5.1. Cơ học giải tích và cơ học lí thuyết 24 5.2. Vật lí phân tử và nhiệt học 25 5.2.1. Phép đo nhiệt độ (tự học) 25 5.2.2. Nhiệt lượng và bản chất của nhiệt 26 5.3. Quang học 26 5.4. Điện học và từ học 27 5.4.1. Những nghiên cứu định tính về tĩnh điện 27 5.4.2. Những nghiên cứu định lượng về điện 28 5.4.3. Tĩnh điện học và tĩnh từ học 29 CHƯƠNG 6 29 Vật lí học thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa (nửa đầu thế kỉ XIX) 29 6.1. Bước phát triển mới của quang học sóng 30 6.1.1. Young và cuộc mở đầu cuộc đấu tranh cho quang học sóng 30 6.1.3. Fraunhofer và sự phát triển quang phổ học (tự học) 31 6.2. Những bước đầu tiên của điện động lực học 31 6.2.1. Sự phát minh ra dòng điện (tự học) 31 6.2.2. Sự ra đời của điện động lực học 31 6.2.3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 31 6.3. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32 6.3.1. Bước đầu nghiên cứu sự chuyển hóa giữa nhiệt và công (tự học) 32 6.3.2. Mayer và những quan niệm tổng quát về bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32 6.3.3. Joule và việc xây dựng cơ sở thực nghiệm cho định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32 6.3.4. Việc tiếp tục củng cố và phát triển định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 33 CHƯƠNG 7 33 Sự hoàn chỉnh vật lí học cổ điển (nửa cuối thế kỉ XIX) 33 Vài nét về hoàn cảnh lịch sử: 34 7.1. Nhiệt động lực học 34 7.1.1. Sự hình thành nhiệt động lực học (tự học) 34 7.1.2. Sự phát triển thuyết động học phân tử 35 7.2. Vật lí thống kê 36 7.3. Sự hình thành và phát triển lí thuyết trường điện từ 36 7.3.1. Sự hình thành điện động lực học Maxwell 36 7.3.2. Những cơ sở thực nghiệm của điện động lực học Maxwell 37 7.4. Những đặc điểm cơ bản của vật lí học cổ điển 38 CHƯƠNG 8 40 Sơ lược về vật lí học thế kỉ XX 40 8.2. Sự hình thành và phát triển thuyết tương đối 43 8.2.1. Sự phát triển vật lí học trước Einsten (Tự học) 43 8.2.2. Sự ra đời của thuyết tương đối hẹp 43 8.2.4. Cuộc đấu tranh khẳng định thuyết tương đối (Tự học) 45 8.3. Sự hình thành và phát triển thuyết lượng tử 45 8.3.1. Sự phát triển vật lí học trước thuyết lượng tử (Tự học) 45 8.3.5. Việc giải thích ý nghĩa của cơ học lượng tử 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 CHƯƠNG 1 Vật lí học cổ đại Số tiết: 4 (Lí thuyết: 04, BT, TL: 0) *) Mục tiêu: - Kiến thức: Sinh viên phải: + Biết được quá trình phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên của nhân loại + Biết được đặc điểm của khoa học phương đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, so sánh được về đặc điểm kinh tế, chính trị văn hóa ở hai vùng này. + Hiểu được nội dung của Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle và vai trò của chúng đối với sự phát triển của khoa học và của vật lí học thời kì Hi Lạp hóa. - Kĩ năng: Phân tích được sự giống và khác nhau giữa hai nền văn hóa Phương Đông và Hi Lạp để từ đó chỉ ra được những yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học tại hai vùng này. - Thái độ: Tích cực, chủ động tham gia thảo luận và tìm hiểu những nội dung liên quan đến bài học. 1.1. Sự phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên Người nguyên thủy sống rất cực nhọc, hoạt động hái lượm, săn bắn, mọi hoạt động của con người chỉ nhằm bảo đảm những điều kiện tối thiểu để tồn tại được. Trong cuộc sống như vậy chưa có nhu cầu và cũng chưa có điều kiện cho khoa học hình thành mặc dù những kinh nghiệm sống rời rạc đã được tích lũy dần và được truyển khẩu từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tình hình trên đã thay đổi hẳn khi con người chuyển từ hái lượm săn bắt sang trồng trọt và chăn nuôi. ở lưu cực các con sông lớn Nin, Tigrơ và Ơphrat… các bộ lạc du mục trước đây đã định cư, có những vụ gặt ổn định hằng năm, tập hợp lại thành các thôn, xóm và các đô thị và từ 4000 năm trước Công Nguyên đã hình thành các quốc gia chiếm hữu nô lệ. Đó chính là những cái nôi của khoa học hiện đại. Lao động sản xuất có năng suất cao hơn trước, một người lao động khôn những nuôi sống được bản thân mình mà còn có phần dư thừa để góp phần nuôi người khác và tích lũy cho ngày mai. Trong tình hình đó, một số người được giải phóng khỏi lao động chân tay trực tiếp kiếm sống và trở thành những người lao động trí óc chuyên lo quản lí xã hội, làm triết học, khoa học, nghệ thuật. Sự phân công lao động xã hội đã được hình thành. Để trồng trọt và chăn nuôi, cần biết tính toán thời vụ, biết dự báo mùa nóng và mùa lạnh, mùa mưa và mùa khô, thời kì nước sông lên và cạn. Để làm việc đó, con người cổ đại đã quan sát sự chuyển động của các sao trên bầu trời và phát hiện ra tính tuần hoàn cuả sự chuyển động đó. Đặc biệt quan trọng là con người đã thấy được rằng sự luân phiên tuần hoàn của các mùa và các hiện tượng thiên nhiên khác trên Trái Đất gắn chặt với sự chuyển động tuần hoàn của các vì sao trên trời. Trên cơ sở đó, con người cổ đại đã làm ra lịch, xác định năm, tháng, ngày, xác định thời vụ cho trồng trọt và chăn nuôi. Thiên văn học là môm khoa học đầu tiên của nhân loại, đã do nhu cầu của sản xuất mà ra đời. Nó có tác dụng to lớn đối với việc trồng trọt và chăn nuôi, thậm chí có nơi còn có tác dụng quyết định vì kết quả trồng trọt và chăn nuôi phụ thuộc hầu như hoàn toàn vào việc dự báo thời tiết. Điều đó đã làm nẩy sinh quan niệm cho rằng vị trí và sự chuyển động của các sao trên trời có vai trò quyết định số mệnh của từng con người và của toàn thể xã hội. Do đó, khoa chiêm tinh cũng xuất hiện song song với thiên văn học. Nhu cầu đếm và tính toán khi phân phối sản phẩm, trao đổi sản phẩm, kiểm kê sản phẩm dự trữ,… đã làm nẩy sinh các hệ thống đếm và quy tắc của bốn phép tính số học. Việc đo ruộng đất, đo các thể tích trong sản xuất và xây dựng đã làm hình học ra đời. Toán học là môn khoa học thứ hai của nhân loại nảy sinh do nhu cầu của sản xuất. Con người cổ đại đã biết dùng các máy đơn giản trong các công trình xây dựng. Các kim tự tháp vĩ đại ở Ai Cập chứng tỏ từ ba nghìn năm trước Công Nguyên con người cổ đại đã có những tri thức nhất định về cơ học và đã có khả năng quản lí một ngưồn nhân lực và một nguồn nguyên liệu rất lớn trong các công trình xây dựng. Tuy nhiên những trí thức vật lí học ban đầu còn rời rạc, lẻ tẻ chưa thành hệ thống. Tóm lại, ở thời cổ đại, nhu cầu sản xuất đã làm nẩy sinh những mầm mống ban đầu của thiên văn học và toán học nhưng chưa có mầm mống của vật lí học mặc dù đã có một vài tri thức về cơ học. 1.2. Khoa học phương Đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp 1.2.1. Khoa học phương Đông cổ đại Những mầm mống đầu tiên của khoa học đã sớm phát sinh ở phương Đông cổ đại. Từ những thế kỉ XIII – XII trước Công Nguyên, người Trung Quốc đã làm ra âm – dương lịch, vào thế kỉ III trước Công Nguyên họ đã biết dùng la bàn và vào đầu thế kỉ II đã biết chế tạo ra giấy bằng giẻ rách và vỏ cây sau đó đã biết in sách bằng các bản khắc gỗ. Người Ai Cập cổ đại đã biết tính năm theo vị trí các sao trên trời, và chia ra một năm thành 36 tuần 10 ngày, thêm vào 5 ngày lễ nữa là 365 ngày. Người Babilon (thành phố cổ gần Bagda của Irac) đã quan trắc thiên văn rất chính xác và biết được tính tuần hoàn của các kì nhật, nguyệt thực. Như vậy ngay từ thời kì chiếm hữu nô lệ, ở phương Đông cổ đại đã có những tiền đề của khoa học thực nghiệm. Tuy nhiên, mặc dù trình độ toán học và thiên văn học khá cao, quan niệm về thế giới của người Ai Cập cổ đại và người Babilon cổ đại vẫn là những quan niệm thiếu hệ thống, bị tôn giáo kiểm soát rất ngặt nghèo và không có điều kiện để tập hợp lại thành những trường phái rõ rệt. Trái lại, ở Trung Quốc đã diễn ra những cuộc đấu tranh giữa các trường phái triết học. Vào thế kỉ V trước Công Nguyên đã xuất hiện học thuyết của Lão Tử về “đạo”. Tới thế kỉ III – II trước Công Nguyên, ở Trung Quốc có thuyết “ngũ hành”. Vào thế kỉ II trước Công Nguyên xuất hiện học thuyết về “khí” (sinh khí nguyên thủy), coi như là nguồn gốc của vũ trụ. Các thuyết về đạo, ngũ hành, âm dương đều xuất phát từ những kinh nghiệm sống hàng ngày và được khái quát hóa lên một mức độ cao nhằm giải thích sự hình thành và vận động của vũ trụ theo một quan điểm duy vật. Tuy nhiên, sản xuất và công nghiệp hóa ở các nước phương Đông chậm phát triển nên các thuyết đó không có điều kiện để kiểm tra và thử thách hoàn chỉnh trong thực tiễn. Chúng dần bị bóp méo, xuyên tạc và biến thành những thuyết huyền bí không góp phần vào sự phát triển của vật lí học và khoa học thế giới, mặc dù nội dung của chúng rất sâu sắc và hiện nay vẫn đang được nghiên cứu. 1.2.2. Triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, sự mở đầu của khoa học cổ đại Quê hương thật sự của khoa học hiện đại là Hi Lạp cổ đại, nơi đã từng có một nền sản xuất, một nền văn minh phát triển sôi động. Tới thế kỉ VI trước công nguyên xã hội chiếm hữu nô lệ ở Hi Lạp đã đạt mức độ phồn vinh cao, tạo điều kiện cho khoa học, nghệ thuật ra đời và phát triển. Triết học tự nhiên ra đời hầu như đồng thời ở Ấn độ, Trung Quốc, Hi Lạp cổ đại, nhưng chỉ có triết học tự nhiên cổ Hi Lạp có ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của khoa học thế giới. Người Hi Lạp đòi hỏi phải nêu ra phép chứng minh các quy tắc, phải xây dựng một quan niệm có hệ thống về thế giới, một phương pháp khoa học. Người Hi Lạp không những giải quyết những nhu cầu do thực tiễn đề ra mà còn muốn dùng lí trí của mình để tự mình hiểu biết thiên nhiên, không cần nhờ ân huệ của các đấng thần linh ban phát cho hiểu biết đó. Ở Hi Lạp cổ đại đã xuất hiện nghề bác học để nghiên cứu sự khôn ngoan và nghề thầy giáo để dạy sự khôn ngoan cho người khác. Trường phái khoa học đầu tiên của Hi Lạp là trường phái Ionia (Iôni), người sáng lập là Thales (khoảng 624 – khoảng 547 TCN). Trong khi khẳng định mọi thứ đều biến đổi phái Ionia cũng cho rằng mọi thứ đều xuất phát từ một vật chất ban đầu và từ đó mà phát triển lên, nghĩa là chúng có một nguồn gốc chung. Đồng thời với trường phái duy vật Ionia cũng xuất hiện trường phái Pythagore do Pythagore (khoảng 580 – khoảng 500 TCN) sáng lập. Phái Pythagore cho rằng những con số đóng vai trò thần thánh và chúng điều khiển thế giới. Một trường phái duy tâm khác xuất hiện bấy giờ là trường phái Elea (Êlê) người tiêu biểu là Zénon (khoảng 490 – khoảng 430TCN). Tư tưởng về vật chất ban đầu của phái Ioni được nhiều người chấp nhận, nhưng nó không giải thích được sự đa dạng và sự biến đổi không ngừng của thế giới tự nhiên. Để giải quyết mâu thuẫn đó, phái Elea chủ trương rằng thế giới là tĩnh tại, những biến đổi, những chuyển động quanh ta chỉ là do ta tưởng tượng ra, do giác quan lừa dối chúng ta. Tư tưởng đó hoàn toàn trái ngược với những kinh nghiệm sống hàng ngày, nhưng để phủ nhận chuyển động và biến đổi, Zenon đã đưa ra những lập luận gọi là aporia (nghĩa là lập luận dẫn đến bế tắc). Phải đến hơn hai nghìn năm sau, khi toán học đã có các đại lượng vô cùng nhỏ, về giới hạn và đã phát minh ra phép tính vi phân thì người ta mới bác bỏ được các aporia bằng sự chứng minh toán học. Như vậy, ngay từ ban đầu các nhà triết học tự nhiên cổ Hi Lạp đã tìm cách giải quyết những vấn đề cơ bản về cấu trúc của vật chất, về nguyên nhân của chuyển động, nhằm xây dựng một bức tranh khoa học tổng quát về thế giới. Trong lập luận của họ không thể tránh được những cái còn ngây thơ, hoang đường, gò ép. Nhưng điều kiện sản xuất, điều kiện kĩ thuật thời đó chưa cho phép họ kiểm tra các giả thuyết của mình bằng thực nghiệm và bằng toán học, vì vậy các giả thuyết của họ chỉ dừng lại ở đó mà không phát triển lên được. Tuy nhiên, các nhà triết học tự nhiên cổ Hi Lạp đã thể hiện rõ tư tưởng về sự tồn tại vĩnh viễn của vật chất và chuyển động, về sự vận động của thế giới do những nguyên nhân tự nhiên, khách quan chứ không do ý muốn tùy tiện của một thần linh nào. Tư tưởng đó đã có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển sau này của vật lí học. 1.3. Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle 1.3.1. Nguyên tử luận của Democritos Democritos (khoảng 460 – khoảng 370 TCN) đã kế thừa những tư tưởng đó và phát triển chúng thành nguyên tử luận cổ đại. Những luận điểm cơ bản của nguyên tử luận của Democritos như sau:  Không có cái gì tự sinh ra từ hư vô, không có cái gì đang tồn tại lại bị hủy diệt. Mọi sự biến đổi đều do các bộ phận tách rời nhau ra hoặc hợp lại với nhau.  Không có cái gì ngẫu nhiên. Mọi cái xảy ra đều có nguyên nhân và đều là tất yếu.  Chỉ có nguyên tử và chân không là có thật, mọi cái khác đều do ta tưởng tượng ra. Các nguyên tử nhiều vô hạn và có vô số hình dạng. Chúng chuyển động vĩnh viễn trong không gian vô tận.  Các vật khác nhau là do chúng được tạo thành từ những nguyên tử có độ lớn, hình dạng, số lượng khác nhau và sắp xếp khác nhau  Tâm hồn được tạo thành từ các nguyên tử tinh tế, nhẵn nhụi, tròn trịa và linh hoạt nhất. Chúng chuyển động và xuyên thấu vào cơ thể tạo thành mọi hiện tượng của sự sống. Trong học thuyết của Democritos, vật chất được bảo toàn và chân không là một khái niệm mới chưa từng có trong các thuyết trước đó. Nguyên tử luận của Democritos đã vấp phải sự chống đối mạnh mẽ của các học thuyết duy tâm và của giới tăng lữ. Mặt khác, cũng phải thừa nhận rằng học thuyết của Democritos mặc dù rất tinh tế và sâu sắc nhưng không thể có ứng dụng nào trong điều kiện xã hội cổ đại và kĩ thuật thời cổ đại cũng không cho phép kiểm tra xem nó đúng hay sai đến đâu. Vì vậy nó dễ bị lãng quyên và phải hơn hai nghìn năm sau mới được hồi sinh và trở thành cơ sở của nguyên tử luận hiện đại của thế kỉ XX. 1.3.2. Vật lí học của Aristotle Cuối thế kỉ V, đầu thế kỉ IV trước công nguyên, Athens, thủ đô của Hi Lạp cổ đại, bị người Xpatơ đánh chiếm và bắt đầu suy tàn. Trong xã hội và trong hệ tư tưởng cổ Hi Lạp diễn ra những biến đổi sâu sắc. Hệ thống tư tưởng duy vật của phái Ionia và phái nguyên tử luận bị đẩy lùi, nhường chỗ cho hệ thống tư tưởng duy tập của Socrate (Xôcrat) (470 – 399 TCN) và học trò của ông là Platon. Tới nửa sau thế kỉ IV TCN, vua xứ Maxêđônia là Alexandre chinh phục được Hi Lạp và một miền đất đai rộng lớn bao quanh Địa Trung Hải, trở thành Alexandre đại đế. Một gia đoạn huy hoàng mới của Hi Lạp cổ đại đã bắt đầu. Aristotle (384 – 322 TCN) là học trò của Platon và là thầy dạy Alexandre (Alexandre) đại đế khi còn trẻ. Ông là một nhà bác học uyên thâm, đã đi theo học trò của mình trong các cuộc viễn chinh và đã nghiên cứu tỉ mỉ thiên nhiên các vùng quanh Địa Trung Hải. Những công trình nghiên cứu đồ sộ nhiều mặt mà ông để lại được coi như một bộ bách khoa toàn thư đầy đủ về mọi tri thức khoa học thời bấy giờ và tạo cho ông một uy tín khoa học rất lớn. Aristotle cũng là người đã sáng lập ra môn logic hình thức là khoa học về các phép chứng minh và bác bỏ. Trong cuốn “Vật lí học” của ông, Aristotle đã nêu rõ quan điểm và nhận thức của ông về thế giới tự nhiên. Phương pháp của ông trong cuốn “Vật lí học” khác hẳn với phương pháp ngày nay, không có một công thức toán học và không có một nghiệm nào trong công trình này. Aristotle chủ trương rằng thế giới vật chất do bốn nguyên tố tạo thành là đất, nước, không khí và lửa, các nguyên tố có thể chuyển hóa, cái này tạo thành cái kia. Bốn nguyên tố mang tính chất nguyên thủy là khô, ẩm, nóng, lạnh phân bố như sau: - Đất thì khô và lạnh. - Nước thì lạnh và ẩm. - Không khí thì ẩm và nóng. - Lửa thì nóng và khô. Bốn tính chất nguyên thủy luôn luôn đấu tranh với nhau, tạo ra sự chuyển hóa các nguyên tố và mọi sự biến đổi trong thiên nhiên. Hệ thống triết học tự nhiên của Aristotle dựa vào nhiều sự kiện quan sát hơn các thuyết trước đó (mặc dù vẫn là quá ít) và dẫn đến nhiều kết luận phù hợp với thực tế hơn (mặc dù vẫn còn rất khái quát, thiếu cụ thể, chưa có quan hệ định lượng) do đó nó có ảnh hưởng nhiều hơn đến các tri thức vật lí và làm cho nguyên tử luận của Democritos bị lãng quên. Trong lí thuyết của Aristotle có sự pha trộn các yếu tố duy tâm và duy vật, các luận điểm kì quặc và các lập luận biện chứng có giá trị. Trong thời gian về sau, giáo hội Thiên chúa giáo đã tước bỏ những yếu tố duy vật và biện chứng khoa học trong học thuyết của ông, tuyệt đối hóa chúng thành những giáo điều bất khả xâm phạm, mặc dù Aristotle không bao giờ coi những luận điểm của mình là những giáo điều và luôn chủ trương phải chứng minh, phải tranh luận để đi tới chân lí. Học thuyết Aristotle mà giáo hội cho phép lưu hành sau này ở thời Trung thế kỉ là một học thuyết đã được sửa sang, dàn dựng lại cho phù hợp với lợi ích tôn giáo. Tới cuối thời Trung thế kỉ đã có sự đấu tranh của các nhà khoa học đòi phục hồi các văn bản gốc của Aristotle, phục hồi học thuyết đích thực của Aristotle. 1.4. Vật lí học thời kì Hi Lạp hoá. Những cuộc chinh chiến của Alexandre đại đế đã tạo ra sự tiếp xúc và xâm nhập lẫn nhau giữa các nền văn minh Hi Lạp và phương Đông. Alexandre đã chinh phục được một miền đất đai rộng lớn, đi từ Ai Cập qua khắp miền Trung, Cận Đông đến tận bờ sông Induxơ. Alexandre đã khởi công xây dựng một đế chế hùng mạnh trong đó kẻ chiến thắng và chiến bại đều bình đẳng với nhau và cung sức xây dựng xã hội. Những mối quan hệ quân sự, chính trị, kinh tế, thương mại trên một lãnh thổ lớn đã làm cho kĩ thuật chiến tranh, kĩ thuật xây dựng, thiên văn học, địa lí, sinh học và nhiều ngành khoa học khác trở thành nhu cầu thực sự của xã hội. Cuối thế kỉ IV TCN, Alexandre qua đời mà chưa hoàn thành được ý tưởng của mình. Các tướng lĩnh của ông không có được tầm tư tưởng lớn như ông, họ đem chia nhau những miền đất chiếm được và lập thành những quốc gia riêng biệt. Đế quốc Hi Lạp cổ đại tan rã nhưng văn minh cổ Hi Lạp vẫn tồn tại và phát triển ở các quốc gia xung quanh Địa Trung Hải. Một thời kì mới đã hình thành, gọi là thời kì Hi Lạp hóa, thời kì mà các quốc gia xung quanh Địa Trung Hải được tổ chức theo khuôn mẫu của nền văn minh Hi Lạp cổ đại. Trong thời kì Hi Lạp hóa, khoa học bắt đầu đi sâu vào từng ngành tri thức cụ thể, các ngành khoa học xã hội, khoa học tự nhiên bắt đầu hình thành. Những người kế tục Alexandre đại đế đã tạo ra những điều kiện thuận lợi cho công tác nghiên cứu khoa học. Các nhà khoa học được trợ cấp hoàn toàn để tập trung vào việc nghiên cứu. Khi đó, Euclide và Archimède đều là những nhà bác học nổi bật, có những đóng góp quan trọng nhất cho sự phát triển của vật lí học. Euclide (thế kỉ III TCN) đã tổng kết và hệ thống hóa những tri thức toán học cổ đại. Ông đã vận dụng phương pháp logic của Aristotle và trên cơ sở một số định nghĩa và tiên đề, đã dùng các chứng minh chặt chẽ để xây dựng nên một hệ thống hình học hoàn chỉnh được mọi nhà khoa học chấp nhận suốt hơn hai nghìn năm và ngày nay được gọi là hình học Euclide. Không gian của hình học Euclide là không gian trống rỗng, vô tận, đẳng hướng đồng nhất và có 3 chiều. Đó chính là không gian diễn ra các hiện tượng cơ học của cơ học Newton và các hiện tượng vật lí của vật lí học cổ điển sau này. Mãi tới thế kỉ XIX người ta mới hiểu được rằng hình học Euclide không phải là hệ thống hình học duy nhất phản ánh đúng hiện thực khách quan. Và cũng từ đó người ta cho nó tên gọi là “hình học Euclide” để phân biệt nó với các hệ thống hình học khác gọi là “hình học phi Euclide”. Ông đã đặt cơ sở cho quang hình học trong các công trình của ông mang tên “Quang học” (nghiên cứu sự truyền ánh sáng) và “Phản quang học” (nghiên cứu sự phản xạ ánh sáng). Ông đã xây dựng khái niệm tia sáng là một khái niệm cơ bản của quang học và dùng phép chứng minh hình học để tìm ra những định luật của sự truyền thẳng ánh sáng và sự phản xạ ánh sáng qua các gương phẳng và gương cầu. Archimède (Acsimet) (287 – 212 TCN) sống ở Xiracuda một thành phố cảng đồng thời là một quốc gia nhỏ trên đảo Xixilia, thường xuyên bị các quốc gia láng giềng đe dọa xâm lăng. Ông đã chế tạo nhiều loại máy cơ học để nâng nước sông lên tưới đồng ruộng (ốc vô tận Archimède), máy ném đá, cần cẩu và nấn chìm chiến thuyền địch…Dựa trên kinh nghiệm của thực tiễn kĩ thuật Archimède đã tìm ra quy tắc đòn bẩy, đã định nghĩa trọng tâm của một vật và xác định được trọng tâm của các vật phẳng. Archimède cũng đã tìm ra định luật nổi tiếng về lực đẩy của chất lỏng mang tên định luật Archimède. Không những ông đã nghiên cứu điều kiện nổi của các vật mà còn nghiên cứu điều kiện cân bằng bền của các vật nổi có hình dạng khác nhau. Archimède là đỉnh cao của khoa học cổ đại, là người thường xuyên có ý thức và thực hiện thành công sự gắn liền khoa học với kĩ thuật. Những nhà khoa học cổ đại sống sau ông đã không thêm được bao nhiêu vào di sản khoa học của ông. Tới thế kỉ III TCN, thiên văn học bắt đầu tách ra thành một môn khoa học riêng biệt. Các nhà thiên văn đã thực hiện nhiều quan sát chính xác trong những thời gian dài làm cơ sở cho việc mô tả chuyển động của các thiên thể. Thuyết địa tâm phát triển mạnh mẽ do ảnh hưởng của Aristotle. Các nhà thiên văn cổ đại cho rằng các sao bất động được gắn chặt trên một mặt cầu ở rất xa Trái Đất, mặt cầu này quay tròn đều đặn quanh một tâm điểm trùng với tâm Trái Đất. Mặt Trời, mặt trăng và các hành tinh cũng quay tròn quanh Trái Đất nhưng chuyển động của các hành tinh có một điều lạ là có lúc hành tinh dừng lại trên quỹ đạo, quay ngược lại rồi lại tiếp tục quay về phía trước. Để giải thích sự không bình thường đó, có người cho rằng mỗi hành tinh quay trên một vòng tròn nhỏ và tâm của vòng tròn nhỏ đó quay trên một vòng tròn lớn có tâm là tâm Trái Đất. Cũng có người cho rằn mỗi hành tinh quay đều trên một vòng tròn và tâm của các vòng tròn này không trùng nhau và không cùng với tâm của Trái Đất. Hai cách giải thích khác nhau đó cũng dẫn đến những kết quả như nhau khi người ta sử dụng chúng để tính toán và xác định vị trí của các hành tinh trên bầu trời vào những thời điểm khác nhau trong một năm. Ptolemy (thế kỉ II) đã hoàn chỉnh các cách giải thích trên và xây dựng một hệ địa tâm sau này được gọi là hệ địa tâm Ptolemy. Theo lí thuyết của ông thì mối hành tinh chuyển động trên một vòng tròn nhỏ gọi là vòng ngoại luân và tâm của vòng ngoại luân chuyển động trên một vòng tròn lớn gọi là vòng nội luân. Chuyển động quan sát được của các hành tinh là tổng hợp của hai chuyển động đơn giản đó. Ptolemy nêu lên rằng có thể mô tả chuyển động của các hành tinh bằng nhiều cách khác nhau nhưng phải tìm ra cách mô tả đơn giản nhất. Tác phẩm của Ptolemy mang tên Ả Rập là “Anmagiet” được các nhà thiên văn Phương Đông cũng như Châu Âu coi là một tài liệu chính thống cho tới khi thuyết Copernic ra đời. Khác với các nhà thiên văn, các nhà triết học lại tranh luận sôi nổi về học thuyết của Ptolemy. Các nhà thiên văn cổ đại đã hiểu được rằng có nhiều cách khác nhau để phân tích chuyển động của các thiên thể (và các vật thể nói chung) thành các chuyển động thành phần. Đó chính là bước đi đầu tiên dẫn đến khái niệm về tính tương đối của chuyển động cơ học mà sau này Galileo sẽ phát biểu một cách tường minh. *) Tài liệu học tập 1. Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội. *) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận Câu 1. Nêu sự phát triển của khoa học phương Đông cổ đại. Câu 2. Hãy phân tích nội dung của nguyên tử luận cổ Hi lạp của Democritos, lấy ví dụ dẫn chứng cho phân tích đó. Câu 3. Phân tích các quan điểm của vật lí học của Aristotle, mối quan hệ giữa bốn nguyên tố tạo nên thế giới vật chất, từ đó chỉ ra những điểm mới, tiến bộ trong học thuyết của ông? CHƯƠNG 2 Vật lí học thời trung đại Số tiết: 2 (Lí thuyết: 02, TL, BT: 0) *) Mục tiêu - Kiến thức: Sinh viên phải: + Hiểu được tình hình lịch sử thời trung đại tại châu Âu và phương Đông + Phân tích được những điểm cơ bản trong sự phát triển của khoa học phương Đông trung đại và khoa học châu Âu trung đại - Thái độ: Tích cực, chủ động trong việc thảo luận nhóm. Vài nét lịch sử thời trung đại: Tới các thế kỉ II và I TCN, La Mã chinh phục Hi Lạp, Ai Cập và thành đế quốc La Mã. Thiên chúa giáo ra đời và dần chiếm vị trí lãnh đạo trong xã hội La Mã, nền văn hóa Hi Lạp tàn lụi nhường chỗ cho nền văn hóa La Mã. Ngay từ khi ra đời thiên chúa giáo đã kịch liệt chống lại khoa học và chống lại nền văn hóa Hi Lạp. Tiếp sau đó, những cuộc nổi dậy của những người nô lệ và của những dân tộc bị trị, những cuộc xâm lăng khốc liệt của các bộ tộc từ phương bắc và phương đông tràn tới đã hủy hoại nền văn minh cổ Hi Lạp và cổ La Mã. Trung tâm khoa học và thư viện quý giá Alecxandria bị đốt trụi, các thành phố trù phú bị tàn phá, sách vở và các công trình văn hóa bị hủy diệt. Đế quốc La Mã tan rã, xã hội chiếm hữu nô lệ châu Âu tan rã, từ thế kỉ thứ V, chế độ phong kiến châu Âu hình thành. Trong khi đó ở Trung Đông, từ thế kỉ V đã hình thành những quốc gia phồn vinh có nền văn hóa và khoa học phát triển. Các nước Ả Rập đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử văn hóa và lịch sử khoa học thế giới và là chiếc cầu nối giữa phương đông và phương tây, giữa thời cổ đại và thời trung đại. Nếu không có vai trò của các nước Ả Rập nền văn hóa phong phú cổ Hi Lạp có thể đã bị quét sạch không để lại dấu tích gì trên Trái Đất chúng ta. 2.1. Khoa học phương Đông trung đại Châu Âu thời phong kiến sơ kì là một quang cảnh tiêu điều. Trong khi đó thì phương đông trung thế kỉ thì giàu có và văn minh hơn hẳn. Thương nghiệp phát triển thúc đẩy sự phát triển của toán học, thiên văn học, địa lí. Nghề thủ công phát triển kéo theo sự phát triển của kĩ thuật và nghệ thuật thực nghiệm. Dựa vào các thành tựu đã đạt được ở Ấn Độ, Trung Quốc, Hi Lạp, các nhà bác học Ả Rập đã viết giáo trình số học và đại số. Các tác phẩm của Aristotle, Ptolemy và các nhà bác học cổ Hi Lạp khác đã được dịch ra tiếng Ả Rập. Người Ả Rập đã quan tâm tới khoa học thực nghiệm, đã tìm ra các cách xác định tỉ trọng của các chất rắn một cách chính xác. Họ đã xây dựng được phương pháp xác định bán kính Trái Đất và tìm ra kết quả khá chính xác khoảng 6490km (con số [...]... rõ con đường hình thành của vật lí học cổ điển + Biết được những công trình nghiên cứu có đóng góp to lớn cho sự hình thành của vật lí học cổ điển + Hiểu được những quan điểm, quan niệm của các nhà khoa học thời này - Thái độ: Hợp tác, tự giác trong học tập và thảo luận Vài nét về hoàn cảnh lịch sử: Cách mạng khoa học làm nảy sinh vật lí học thực nghiệm và làm cho khoa học phục vụ sản xuất phục vụ... trọng của cơ học Newton trong sự phát triển của vật lí học + Biết được nội dung của phương pháp thực nghiệm trong vật lí - Thái độ: Tích cực, tự giác tìm hiểu bài học và các nội dung liên quan, tham gia thảo luận nhóm một cách hợp tác, có hiệu quả 4.1 Vũ trụ học Descartes (Descartes) (tự học) Xuất phát từ một số ít những nguyên lý tổng quát nhất và đơn giản nhất, nhà bác học Descartes đã sử dụng phương... vấn đề trên một cách rõ ràng và đầy đủ Với sự nhiệt tình của Halley, 1687 cuốn “những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên” của Newton được xuất bản Trong cuốn này, Newton trình bày rõ ràng cơ sở của cơ học, các khái niệm cơ bản, các định nghĩa, định luật và giải các bài toán lý thuyết và xây dựng lý thuyết về chuyển động của các hành tinh Đây chính là giáo trình cơ học đầu tiên trong lịch sử được... nhà vật lí đi đến nhận thức thiên nhiên bằng lí trí tự do của mình Những thành tích mà vật lí học thực nghiệm đã đạt được trong một trăm năm kể từ khi thuyết Copernic ra đời đã vượt xa những thành tích của hơn một nghìn năm trước đó Chính điều đó nói lên sức sống của vật lí học thực nghiệm *) Tài liệu học tập 1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội *) Câu hỏi, bài. .. thì điện học thế kỉ XIX mới phát triển mạnh mẽ theo con đường hoàn toàn mới *) Tài liệu học tập 1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội *) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận Câu 1 Phân tích con đường hình thành của vật lí học cổ điển một cách khái quát Câu 2 Trình bày những công trình nghiên cứu có đóng góp to lớn cho sự hình thành của vật lí học cổ điển... niệm của các nhà khoa học trong thời kì này CHƯƠNG 6 Vật lí học thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa (nửa đầu thế kỉ XIX) Số tiết: 2 (Lí thuyết: 2, BT, TL:0) *) Mục tiêu: - Kiến thức: Sinh viên phải: + Biết được những chuyển biến trong lịch sử phát triển của vật lí học theo sự phát triển của lịch sử + Biết được những kết quả, những thành tựu có ý nghĩa lớn của vật lí học trong thời kì phát... đông đảo các nhà khoa học công nhận như một định luật tổng quát của thiên nhiên Ngày nay các nhà khoa học tin rằng không có bất cứ quá trình vật lí nào vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng *) Tài liệu học tập 1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội *) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận Câu 1 Phân tích hoàn cảnh lịch sử thời kì phát triển... khoa học và trong vật lí học thời kì đó Câu 2 Trình bày và phân tích những thành tựu có ý nghĩa lớn của vật lí học trong thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa CHƯƠNG 7 Sự hoàn chỉnh vật lí học cổ điển (nửa cuối thế kỉ XIX) Số tiết: 4 (Lí thuyết: , BT, TL:) *) Mục tiêu: - Kiến thức: sinh viên phải: + Biết được đặc điểm của sự phát triển vật lí học nửa cuối thế kỉ XIX, đặc điểm của vật lí học. .. điện động lực học, đến việc nghiên cứu tính chất các vật liệu từ và việc xây dựng lí thuyết các hiện tượng từ Trong sự phát triển vật lí học cuối thế kỉ XIX đã nổi lên rất rõ sự gắn bó mật thiết của vật lí học với kĩ thuật và sản xuất Triết học cuối thế kỉ cũng có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của vật lí học Các nhà vật lí lúc bấy giờ vẫn chưa thoát ra khỏi ảnh hưởng của chủ nghĩa duy vật siêu hình... được nội dung và ý nghĩa của học thuyết Copernic, hệ nhật tâm, vai trò của nó trong sự phát triển của vật lí học Biết được sự đấu tranh của các nhà khoa học để bảo vệ học thuyết đó + Biết được hoàn cảnh ra đời của vật lí thực nghiệm và vai trò của nó trong sự phát triển của khoa học nói chung và của vật lí học nói riêng + Hiểu được nội dung của phương pháp mới trong khoa học - Kĩ năng: So sánh thuyết . biển. Torricelli (Torixenli) (1608 – 1674) là học trò và là người kế tục Galileo. Ông là người đầu tiên chứng minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của áp su t khí quyển và của “chân không Torricelli ” ra đời của vật lí học thực nghiệm 3.2.1. Galileo và sự phát triển thuyết nhật tâm Galileo (1564 – 1642 ) sinh ra tại Piza và học ở đại học Piza (Italia). Năm 25 tuổi ông được nhận làm giáo sư. trợ. Năm 1603 ở Italia đã thành lập “Viện hàn lâm mắt linh miêu” do một người quý tộc tổ chức và tài trợ. Các nhà khoa học đã quy tụ lại đây và có thời kì bảo vệ các nghiên cứu của Galileo. Sau đó