§2 Методы исследования в физике

Древние люди боялись природных явлений. Одним из самых страшных была гроза: она поражала своей красотой и мощью. Люди считали, что боги ведут войны, а молнии – это их стрелы. Со временем люди, наблюдавшие за грозой, накопили факты, которые помогли научно объяснить это явление. Появились различные гипотезы (предположения) об истинных причинах грозы. Одна из гипотез гласила, что молния – это атмосферное электричество, возникающее из-за накопления электрических зарядов в грозовом облаке.

Чтобы подтвердить эту гипотезу, один из учёных даже пытался «поймать грозу», используя для этого воздушный змей. Бенджамин Франклин, один из авторов американской Конституции (изображён на купюре в 100 $), известен также изобретением молниеотвода и опытами с электричеством.

10 июня 1752 года Франклин провёл следующий опыт: привязал бечёвкой воздушный змей к металлическому ключу, прикрепил на конце змея медный штырь и запустил змея в грозовое облако. Франклин считал, что электрические заряды, вытягиваясь медным штырём из грозовой тучи, пройдут по намокшей от дождя бечёвке до ключа. В результате этого на конце ключа будет виден электрический разряд. (Не пытайтесь повторить этот опыт: Франклин предпринял всё возможное, чтобы изолировать полученный заряд. А его последователь, Георг Рихман, допустил ошибку и был убит током).

В ходе эксперимента Франклин увидел, как топорщатся волокна бечёвки, как они притягиваются к пальцу, если его приблизить, как вылетают искры с поверхности ключа. Такие же признаки были в опытах со статическим электричеством при натирании предметов о шерсть. Так было доказано, что молния имеет электрическую природу. В наше время «вызвать молнию» может любой физик: для этого нужны электрофорная машина или электрический разрядник.

Как видите, человек прошёл длинный путь от страха перед неизвестным явлением, до понимания этого явления. Весь длинный путь исследования можно разделить на несколько этапов (мы будем называть их методами исследования).

Методы исследования физических явлений:

• Наблюдение: человек следил за молнией;
• Накопление фактов: молния сопровождается громом, ветвится, излучает свет и т.д.;
• Выдвижение гипотезы: молния имеет электрическую природу;
• Эксперимент: опыт Франклина с воздушным змеем, опыты по электризации в лаборатории;
• Формулировка закона: молния имеет электрическую природу.

Используя физические законы, человек может «приручить» и использовать многие явления природы. Например, благодаря пониманию причин возникновения молнии, человек не только придумал средство защиты от неё (молниеотвод), но и разработал устройства, работающие по тому-же принципу (дуговая сварка, лампы дневного света и т.д.).

Давайте подведем итог:

• Изучить физическое явление – значит установить причину его возникновения и найти закономерности его протекания;
• Чтобы изучить явление, его нужно исследовать. Методы исследования представлены на схеме: