XVIII век

XVIII век характеризуется дальнейшим развитием мануфактуры и переходом к машинному производству. Переход к машинному производству означал, прежде всего, широкое применение в промышленности машин, заменявших ручной труд (в Англии текстильная промышленность). Механизация всё шире и шире проникает в другие отрасли промышленности и сопровождается развитием фабрично-заводской системы.

В 1771г. англичанин Аркрайт построил механическую прядильню с большим числом веретён, приводимых в движение одним водяным двигателем. Это был новый тип промышленного предприятия, в котором обеспечивалась ритмичная работа многих механизмов и машин.

Промышленный переворот XVIII в. толкал вперед развитие механики, а в самом конце
XVIII в. он привел к бурному развитию физики и химии. В городах Англии появились центры научной мысли, объединявшие практиков-механиков, центры, примером которых может служить известное нам из биографии Уатта "лунное общество", неофициальная академия бирмингамских ученых, собиравшихся ежемесячно в полнолуние (чтобы не возвращаться домой в темноте) и занимавшихся техническими открытиями, химическими опытами, гидротехническими проектами. Лондонское королевское общество усиленно интересовалось техническими проблемами, связывало их с физическими и химическими экспериментами и математической обработкой экспериментальных данных.

Таким образом, физика XVIII в. включает основные разделы классической физики. Она уже оформилась в самостоятельную область естествознания и проходит первый этап своего развития. Характерной особенностью физики на этом рубеже является то, что изучение механики, оптики, тепловых, электрических и магнитных явлений протекает до известной степени обособленно. Перед физикой не встал еще вопрос исследования превращений различных физических форм движения друг в друга. Физика, выделившись из натурфилософии, не пытается построить общую физическую картину мира. Она ограничивается главным образом тщательным количественным изучением отдельных явлений, расчлененным познанием природы, установлением экспериментальных фактов, частных закономерностей.

В области механики в этот период времени занимался Атвуд Джордж (1746-1807). Во второй половине XVIII в. вышел в свет его трактат по механике, в котором описан прибор, изобретённый им для проверки законов свободного падения тел.

Учение о тепловых явлениях начало развиваться только в XVIII в. после изобретения первого теплоизмерительного прибора термометра. Важным было открытие теплоты плавления. Оно было сделано английским учёным Джозефом Блэком (1728-1799). Ещё в 50-х годах он установил, что если взять определённую массу льда при температуре его плавления и такую же массу воды при температуре примерно 80оС, то в результате смешивания весь лёд растает, а температура воды станет равной первоначальной температуре льда. Отсюда он сделал вывод, что на процесс таяния льда затрачивается определённое количество теплоты, хотя температура его при этом не изменяется. Теплота поглощается водой, образовавшейся из льда. Эта теплота была названа Блэком "скрытой теплотой". Блэк также открыл существование "скрытой теплоты парообразования". В конце XVIII в. Джоном Дальтоном (1766-1844) проводились исследования теплового расширения газа. В 1802 г. Дальтон открыл закон, согласно которому все газы расширяются при нагревании одинаково и имеют один и тот же постоянный коэффициент расширения, равный 0,00375 град-1.

В первой половине XVIII в. были сделаны новые шаги в изучении электрических явлений. Френсис Гауксби (1666-1713) в 1706 г. показал, что стекло при трении шерстью подобно янтарю приобретает электрические свойства и светится; построил первую стеклянную электрическую машину. В этом же году Гауксби положил начало в исследовании разрядов в газах. Позже в 1709 г. опубликовал сочинение "Физико-механические опыты по различным вопросам, содержащим обзор некоторых удивительных явлений, относящихся к свету и электричеству, вызываемых посредством взаимного трения тел". Англичанин Грей Стефен (1666-1736) в 1729 г. открыл явление электропроводности. Он обнаружил, что электричество способно передаваться некоторыми телами, и все тела были разделены им на проводники и непроводники.

Изучение электрических явлений продолжается и во второй половине XVIII в. Закон, известный в современной физике как закон Шарля Кулона (силы электрического взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния между зарядами), опубликованный им в 1785 г., был сформулирован значительно ранее Пристли Д. (1733-1804) в 1766 г., Генри Кавендиш (1731-1810) в 1771 г.

Генри Кавендиш в 1798 г. измерил при помощи крутильных весов силу притяжения двух небольших сфер, подтвердив тем самым закон всемирного тяготения, определил гравитационную постоянную, массу и среднюю плотность Земли.

В течение XVIII в. в физике распространялись сравнительно точные весовые, температурные, оптические, магнитные и электрические измерения. Это стало возможным благодаря изобретению новых и усовершенствованию старых приборов: Кантон Дж. сконструировал в 1753 г. электроскоп и электрометр; он же в 1762 г. усовершенствовал электрическую машину; в 1786 г. Абрахам Беннет (1750-1799) сконструировал электроскоп с золотыми листочками; в 1787 г. У. Никольсон (1753-1815) усовершенствовал весовой ареометр и гидрометр (гидрометр Никольсона), годом позже усовершенствовал дупликатор Беннета (дупликатор Никольсона). Эксперимент стал по преимуществу количественным; он опирался на измерение физических величин и служил основой математической обработки наблюдений.

Из этого следует, что в Англии в XVIII в. получило значительное развитие учение об электричестве, благодаря труду таких знаменитых физиков, как Генри Кавендиш, Кантон Джон, Д. Пристли. Нельзя не отметить значительный шаг английских физиков в области изобретения и совершенствования приборов. Несмотря на преобладание исследований в области электричества, развивалось учение и о теплоте. Следующим шагом в развитии физики станет попытка построить общую физическую картину мира.