Fysikkens historie: et lite overblikk

Oppdatert 27 April 2010

 

Som inngang til fysikkfaget er det naturlig å ta utgangspunkt i historien. Her er nokre highlights frå fysikken historie:

Naturfilosofien.

Den tidlige fysikken kan ikkje skiljast frå naturvitenskapen eller filosofien. Ideen om harmoni og orden var ein grunnleggjande tanke for dei første filosofane. Denne fasen kallar vi naturfilosofien. Viktige navn og stikkord her er:

  • Thales - leiting etter "urstoffet", "alt er vatn"
  • Anaximander - "det ubestemte urstoffet "
  • Anaximenes - uttynning og fortetting som overgangar mellom stoff
  • Heraklit - forandring skjer etter ei uforanderlig lov.
  • Empedokles - dei fire elementa
  • Demokrit – Atomet. Tanken om den minste del.

Aristoteles:

Aristoteles oppsummerte og samla dei rådande ideane, og danna skule. Dette var problematisk i forhold til:

  1. Verdensbilde: Han plasserte jorda i ro i sentrum av et antal sfærer (kuleskall) med månen i den innerste, og deretter Merkur, Venus, Sola og dei andre planetane Mars, Jupiter og Saturn, og ytterst stjernene. Dette er det sk. Ptolemeiske, eller det geosentriske verdensbilde.
  2. Bevegelseslære: Han meinte at ein gjenstand fell med ein hastighet som er PROPORSJONAL med vekta. dvs. ein gjenstand som er dobbelt så tung som ein annan vil falla dobbelt så fort som den andre. Dette kan relativt lett avkreftast, ved eksperiment, og det viser at Aristoteles ikkje dreiv med slikt. (Men det kan vel også avvisast med litt omtanke: Tenk deg kva som ville skjedd når mange fallskjermhopparar kobla seg saman!)
  3. Metode: Aristoteles og naturfilosofane tenkte seg fram til sine resultat, dei gjorde hverken observasjonar eller forsøk for å bekrefta eller avkrefta sine teoriar.

Den vitenskapelige revolusjon

Innføring av observasjon og forsøk som ein del av fysikkens metoder markerer ikkje bare starten på fysikk som egen vitenskap, men fører også til eit nytt verdensbilde og endrar synet på oss sjølve og vår posisjon i verda. Viktige hendelsar og personar er:

  • Roger Bacon – forstår betydningen av observasjon
  • Nicolaus Copernicus, Tycho Brahe og Johannes Kepler – utviklar det heliosentriske verdensbilde
  • Galileo Galilei – startar med eksperiment, og innfører den hypotetisk deduktive metoden.
  • Isaac Newton – utviklar klassisk mekanikk og calculus.

Klassisk fysikk frå Newton og fram til ca. 1900

Stadig fleire og forbetra matematiske og eksperimentelle verktøy gir oss ein jevn framgang på stadif fleire felt:

  • klassisk mekanikk: bevegelseslære, astronomi
  • klassisk optikk
  • elektrisitetslære
  • varmelære og statistisk fysikk
  • akustikk og hydrodynamikk

Moderne fysikk: Den andre revolusjonen, frå ca. 1900

I overgangen til nittenhundretalet skjer det plutselig mange viktige ting på ein gong. Einstein kjem med sine relativitetsteoriar, og kvantefysikken er i startgropa. Begge deler kjem til å forandra vår oppfatning av verkeligheten på ein radikal måte, og fysikken blir aldri den samme.

Ferda mot det uendelige

Ny teknologi og nye innsikter gir basis for endå meir sofistikert fysikk. Kraftigare partikkelakseleratorar, nye og sterkare teleskop osv. fører til nye oppdagelsar. Vi fortset på den fascinerande reise inn i mikrokosmos og ut i verdensaltet. Dette kan vi kalla Ferda mot det uendelige:

  • Ferda utover: moderne astronomi og kosmologi.
  • Ferda innover: atomfysikk, kjernefysikk og partikkelfysikk

Anvendelsar i krig og fred:

Samtidig får vi ei uendelig rekkje av anvendelsar som både er nyttige og farlige. Kjernekraft og kjernevåpen, laser, elektronikk, data og kommunikasjonsteknologi, romteknologi og satelittovervåking. Alt kan brukast både til fredelige og krigerske formål, og set stadig større krav til demokratisk kontroll, og etisk standard. Vi får også stadig større utfordringar knytta til klima- og energi.

Ferden vidare

Men fremdeles er det mange spørsmål som ikkje har fått svar. Korleis kan vi forena dei to store greinene av fysikk, nemlig kvantefysikken og relativitetsteorien? Og kva med mystiske ting som mørk materie og mørk energi?

Fysikkens framskritt

Fysikkfaget har utvikla seg del fordi ein har bygd vidare på andre sine oppdagingar, og dels ved enkeltpersonars innsikt. Altså har det vanligvis gått i små skritt, sakte men sikkert, men plutselig i store sprang eller revolusjonar:

  • Den første er den såkalte naturvitenskapelige revolusjon, og går like mykje på metode som på resultat. Likevel fekk vi med Copernicus også eit nytt verdensbilde.

  • Den andre er overgangen til den ”moderne” fysikken dvs. relativitetsteoriane og kvantefysikken (Einstein, Planck, Bohr mfl.), og gjekk på korleis vi tenkjer fysikk. Kvantefysikken innførte begrep som kvantisering og usikkerhet, og gav oss ein ny forståelse av verda. Begge braut med klassisk fysikk og rista derved fysikkens grunnvollar.

Lista over personar som har bidratt til fysikkens framskritt er lang. Bare dei aller viktigaste er nevnt her.

Av Gunnar Øyro