Fysiikan laitos
Download
Report
Transcript Fysiikan laitos
Fysiikan historia ja filosofia 2013
Heimo Saarikko
Fysiikan laitos
Sisältö
1. Johdanto ja tavoitteet
2. Luonnonfilosofia, lukukäsitys ja matematiikka historian
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
alkuhämärässä ja suurten jokilaaksojen
varhaiskulttuureissa
Joonialainen luonnonfilosofia ja antiikin Kreikan ihme
Rooman valtakunnan ja arabialaisen suurvallan aika
Eurooppa keskiajalla ja renessanssissa
Kokeellisen tutkimuksen läpimurto
Christiaan Huygens – tiedemies Galilein ja Newtonin
varjossa
Sir Isaac Newtonin aikakausi ja klassisen mekaniikan
myöhempi kehitys
Klassisen termodynamiikan kehittyminen ja kulminaatio
pääsäännöiksi
2
10.Sähkömagnetismi kautta aikojen
11.Lämmön kineettinen teoria ja molekyylin koon ongelma
12.Fysiikan kultaiset vuodet
13.Valon mysteeri – hiukkasia vai aaltoja?
14.Ketkä oikeastaan kehittivät suhteellisuusteorian?
15.Planckin ”suuri” interpolaatio ja lämpösäteilyn
kvanttihypoteesi
16.Valosähköinen ilmiö ja sen selitys
17.Viivaspektrit ja Bohrin atomimalli
18.Kvanttimekaniikan synty ja debatti uuden teorian
tulkinnasta
19.Atomi-, ydin- ja hiukkasfysiikan kehityksestä
20.Suomen fysiikan tutkimuksen ja opetuksen historiaa
21.Fysiikka ja yhteiskunta: Nobelin fysiikan palkinnot ja
muut kunnianosoitukset tiedepoliittisina indikaattoreina
3
Päätavoitteet
Niveltää fysiikan historia historian päävirtaan
Esitellä
fysiikkatieteen
fysiikan
historialliset vaiheet
ja lähitieteiden differentoitumis- ja
yhdentymisprosessit
fysiikan
oppirakennelman taustoja
luonnontieteellisen
historiallista
metodin kehitys
näkökulmaa opetustyön kannalta ja tueksi
Huom. Persoonalliset painotukset voimakkaampia kuin
oppirakenteen esittely
4
Kurssin tavoitteita
katsotaan ajassa taaksepäin nykyisyyden oikea tulkinta ja tulevaisuuden
suunnittelu
selventää fysiikan luonnetta kokeellisena luonnontieteenä
antaa kuva fysiikan asemasta tieteiden kentässä
analysoida tieteiden differentoitumisprosessia ja fysiikan jakautumista eri
osa-alueisiin
edistää tieteidenvälisen tutkimuksen mahdollisuuksien hahmottamista
johtaa omaksutun fysiikan käsiterakenteen syvällisempään tuntemiseen
antaa kuva fysiikan suurista kehityslinjoista
selventää käsitystä fysiikan ja sen sovellusten merkityksestä
yhteiskunnalle, erityisesti fysiikan opetuksen näkökulmasta
antaa valmiuksia historiallisen näkökulman soveltamiseen opetuksessa
5
Fysiikan vaiheet
I.
Antiikin perusta – joonialainen filosofia
-
lukukäsite, algebra ja geometria
-
joonialainen filosofia
-
geometrinen tähtitiede
-
(hydro)statiikka
-
Aristoteleen maailmankuva
-
arabialainen maailmanvalta
II. Klassinen fysiikka – kokeellisen tutkimuksen läpimurto
-
1400 taivaanmekaniikka
-
1500 statiikka ja Galilein mekaniikka
-
1600 Newtonin mekaniikka, lämpöoppi, paine ja tilavuus,
sähköstatiikka
6
-
1700 lämpö ja kaasut, pyörimisliike, analyyttinen
mekaniikka, sähkövirrat
-
1800 termodynamiikka, sähkömagneettinen induktio ja
elektrodynamiikka, fysiikan kultaiset vuodet 1895-1898
III. Moderni fysiikka
-
suhteellisuusteoriat
-
kvanttifysiikka
-
kvanttimekaniikka
-
aineen rakenne
-
soveltava fysiikka
7
Kulttuurikronologiaa
8
(Sarton):
Intellektuaalisen luomisen intensiteetti
antiikista nykypäivään
9
Fysiikan vaikutus inhimilliseen
todellisuuskuvaan
maailmankuva esim. Aristoteleen, Newtonin
maailmankuva
mekanistinen maailmankuva tiedeoptimismi,
mekanistinen sosiologia, kommunismin kriisi
teollinen vallankumous automatiikka ja robotiikka,
kapitalismin kriisi
ydinenergia varustekilpailu, kylmä sota, rauhanliikkeet
(Einstein)
suhteellisuusteoria yleinen suhteellisuusajattelu
10
Fysiikan sovellusten vaikutus historialliseen
kehitykseen
kompassi
löytöretket
kaukoputki
laajentuva maailmankuva
mikroskooppi
lääketieteen, bakterologian, rokotteiden,
biologian, mikrobiologian, biotekniikan kehitys
höyrykone
teknistyminen, automaatio
sähkömagnetismi
energiantuotanto, teollinen vallankumous
sähködynamiikka
liikenne, tietoliikenne, lennätin, radio, TV
ydinenergia
energiantuotanto, ydinpommi
tietoliikenne
kauppa, politiikka, sota, tiedotus,
yhteiskunnan tietoverkot
11
- 600 Ionialaisen filosofian synty
+ 529 Keisari Justinianus sulkee viimeisen filosofikoulun Ateenassa
+ 1543 Kopernikuksen teos De revolutionibus … ilmestyy
12
Fysiikan historian solmukohdat
1687 Newtonin Principia ilmestyi
1820 Oersted keksi sähkövirtojen magneettiset
vaikutukset
1864 Maxwellin Elektrodynamiikka julkaistiin
1870 Statistisen mekaniikan läpimurto
1925 Kvanttimekaniikan synty
13
Fysiikan historian solmukohdat (Hund)
14
Fysiikan prosessi – oppirakennelman tausta
Historialliset vaiheet ja murrokset (esim. karakteristiset vaiheet)
Tutkimusmetodin kehitys
järki ja logiikka
myytit
luonnontieteellinen metodi, empiria ja teoria
tietoteoria ja filosofia
Suuret ideat, suuret murrokset ja yhdentymiskehitys
suuret
ideat
- energian säilyminen
- termodynamiikan 2. pääsääntö
- ajan suhteellisuus
- aalto-hiukkasdualismi
käänteentekevät
kokeet
yhdentymiskehitys
15
…jatkuu
Inhimillisen toiminnan ja ajattelun luontaiset polut
Aristoteleen
”peripateettinen dynamiikka”
heittoliikkeen
mallin kehitys
Sattuma, onnettomat ja onnekkaat virheet
16
Syvällisempi ymmärrys
Menneisyyden kautta nykyisyyden syvällinen tulkinta ja
perspektiivi oman ajan saavutuksille
Suureiden, lakien, teorioiden ja tutkimusmenetelmien
syntyhistoria ja pätevyysalue
Kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen vuorovaikutus
17
Tärkeitä aiheita, teemoja, integraatio
fysiikan historian päävaiheet
Yksikköjärjestelmän kehittyminen
ajanlaskun historia
voiman ja liikkeen historia (tieteen vallankumous)
tähtitieteellisen maailmankuvan kehitys
lämmön ja energian historia (teollinen vallankumous)
Valo-opin historia
smg-induktion keksimisen historia
smg-aaltojen teorianmuodostuksen historia
Atomihypoteesin ja -teorioiden historia
kvanttifysiikan syntyhistoria
arkipäivän tekniikka (liikenne)
ympäristö (energia, varustelu)
Projektit ja integraatio (arkipäivä, muu opetus)
18
Fysiikan integraatio (ja different.) prosessi
19
Fysiikan käsitteiden hierarkkiset tasot
20
Michael Barth: 20 advices for teaching
History of Science
21