NIKOLAUSZ KOPERNIKUSZ

Átírás

1 ARKHIMÉDÉSZ (kb. i. e. 287.,Szürakuszai - i. e. 212., Szürakuszai) görög természettudós, matematikus, mérnök, fizikus, csillagász, filozófus. A hagyomány szerint egy római támadást nagy számú tükörrel (amik esetleg kifényesített pajzsok lehettek) úgy hiúsított meg, hogy a Nap fényét a támadó hajókra tükrözte, amíg azok tüzet nem fogtak. Olyan módszert fejlesztett ki, amit ma integrálszámításnak neveznénk, de ami után egzakt geometriai módszerekkel bizonyította be a számítás helyességét. Vita tárgyát képezi, hogy integrálszámítása milyen pontosságig ment el. Bebizonyította, hogy egy kör kerületének és átmérőjének aránya ugyanannyi, mint a területének és a sugara négyzetének az aránya. Ezt nem hívta π -nek, de megadott egy módszert a tetszőleges megkölítésére, és adott egy közelítést rá, ami szerint /71 (kb ) és 3 + 1/7 (kb ) közé esik. Bevezette a sűrűség fogalmát, felfedezte a felhajtóerőt (Arkhimédész törvénye) fürdés közben, minek örömére kiugrott a kádból és meztelenül végigrohant az utcákon azt kiáltozva, hogy Heuréka! Ide kapcsolódik a híres történet, amikor a szürakuszai király felkérte, állapítsa meg, vajon a koronája tényleg teljesen aranyból készült-e. Arkhimédész rájött, hogy ha vízbe mártja a koronát, akkor a vízszint emelkedése okozta térfogatváltozás megegyezik a korona térfogatával, a korona súlycsökkenése pedig úgy aránylik a korona súlyához, mint a víz sűrűsége a korona sűrűségéhez. Ebből meg tudta állapítani, milyen arányban kevertek ezüstöt a korona aranyához, azaz mennyi aranyat loptak el belőle. Arkhimédész létrehozta a statika tudományát, leírta az emelőt, meghatározta a tömegközéppont fogalmát és kiszámolta számos geometriai alakzatra. Csillagász eszközöket is készített. Az egyik egy gömbön ábrázolta a csillagos eget, a másik megjósolta a Nap, a Hold és a bolygók mozgását. Egy római katona ölte meg a második pun háború idején Szürakuszai kifosztásakor, a római parancsnok Marcus Claudius Marcellus parancsa ellenére, miszerint sértetlenül kellett volna hagyni. A görögök szerint aközben ölték meg, hogy egy egyenletet rajzolt a homokba. Éppen egy diagramba feledkezett bele és türelmetlenül kifakadt, amiért megzavarták, mielőtt egy dühös római katona lemészárolta volna. Ekkor hangzott el híres utolsó mondata: Ne zavarjátok köreimet! NIKOLAUSZ KOPERNIKUSZ (1473. február 19., Torun május 24., Frombork): lengyel asztrológus, csillagász, matematikus és közgazdász. Nevéhez fűződik a II. század óta egyeduralkodó ptolemaioszi, geocentrikus világképet felváltó heliocentrikus világkép megalkotása. A királyi Poroszországban dolgozott, mint plébános, kormányzó, adminisztrátor, közgazdász, bíró, orvos, asztrológus. A csillagászattal csak szabadidejében foglalkozott. Elméletét, amely a világmindenséget úgy modellezte, hogy a Nap volt a központban, nem pedig a Föld (amely csak a Hold pályájának középpontja), a tudomány történetének legfontosabb hipotézisei között tartják számon, ezen felül a csillagászat és a modern tudományok kiindulópontjának is tekintik. A kopernikuszi elmélet további két jelentős változást is hozott a tudományos világképben. Az első a világegyetem látszólagos méretével kapcsolatos. A csillagok mindig ugyanabban a rögzített helyzetben jelennek meg, de ha a Föld mozog a Nap körül, akkor kisebb, periodikus elmozdulást kellene mutatniuk. Kopernikusz megmagyarázta, hogy a csillagok szférája túl messze van, a változások ezért nem észlelhetők. Elmélete így a korábban elképzeltnél sokkal nagyobb világegyetemhez vezetett. Kialakult a végtelen, a térben mindenütt elszórt csillagokból álló világegyetem képe. A második változás a testek földre esésének az okával kapcsolatos. Arisztotelész tanítása szerint a testek "természetes helyükre" esnek, ez a világegyetem középpontja. De a heliocentrikus elmélet szerint a Föld már nem esik egybe a világegyetem közepével, új magyarázatra volt szükség. Az eső testekre vonatkozó törvények újragondolása vezetett el végül az általános tömegvonzás newtoni felfogásához. Kopernikusz elméletét Az égitestek körforgásáról című könyvben írta meg, amely csak halála után jelent meg. Kopernikusz kéziratához a luteránus teológus, Andreas Osiander egy olyan előszót fűzött, mely szerint a könyvben leírt napközéppontú világmodell nem a valóságot írja le, hanem csak egy matematikai modell, amely a számításokat könnyíti meg. Így próbáltak enyhíteni az esetleges vallásos támadásokon, mivel úgy gondolták, hogy Kopernikusz elmélete ellentmondásban van az Ószövetséggel. Galileo Galilei volt az, akit a modell valóságként való hirdetéséért az inkvizíció elítélt.

2 GALILEO GALILEI (1564. február 15., Pisa január 8., Arcetri): itáliai természettudós. A testek hőmérsékletváltozását jelző termoszkópot épített, valamint iránytűket konstruált ben szabadalmaztatta vízszivattyú gépét ben bemutatta az első távcsövét a velencei törvényhozóknak ben nyilvánosságra hozta a kezdeti csillagászati megfigyeléseit: felfedezett a Jupiter négy nagy holdja közül hármat: az Iót, az Europát és a Callistót. Pár nappal később a Ganymedest is sikerült feljegyeznie. Rájött, hogy ezek a holdak keringenek az égitest körül, mivel néha ideiglenesen eltűnnek; ezt a Jupiter mögötti mozgásuknak tulajdonította. Galilei volt az első európai, aki napfoltokat figyelt meg (a kínai csillagászok ezt már korábban megtették). A napfoltok léte problémát vetett fel a tökéletesnek hitt menny fogalmával. Ő volt az első, aki hegyeket és krátereket vélt felfedezni a Holdon, amire a felszínen látható fény-árnyék mintákból következtetett. Ezen megfigyelések segítségével becsülte meg a hegységek magasságát. Majd arra a következtetésre juttatta, hogy a Hold durva és egyenetlen, csakúgy mint a Föld felszíne maga és nem tökéletes gömb, mint ahogy Arisztotelész gondolta. Galilei látta meg először a Tejutat korábban ködfoltnak vélve, majd rájött, hogy az valójában csillagok tömege, amelyek ilyen sűrűn a Földről nézve felhőnek látszanak. Beazonosított sok más csillagot, ami szabad szemmel nem vagy nehezen látható. Galilei fedezte fel 1612-ben a Neptunuszt, de nem jött rá, hogy az egy bolygó és így nem vizsgálta különös figyelemmel. A jegyzetfüzetében a bizonytalan és beazonosíthatatlan csillagok közé sorolta. Galileiről rengeteg történet kering. Ezek közül talán a leghíresebb a pisai ferde toronyból leejtett különböző tömegű testek elbeszélése. Ezzel bizonyította, hogy a szabadesés sebessége független a testek tömegétől (kizárva a légellenállást). Ez ellentétes volt azzal, amit Arisztotelész állított: a nehezebb testek gyorsabban, a könnyebbek lassabban esnek, egyenes arányosságban a tömeggel. Galilei kísérletezett lejtőn leguruló golyókkal is, amivel ugyanazt tudta bizonyítani: a leguruló vagy szabadeső golyók a tömegüktől függetlenül gyorsulnak. Felírt egy precíz matematikai törvényt a gyorsulásra: a gyorsulás teljes útja, nyugalomból indulva, az idő négyzetével arányos (ez a törvény rengeteg későbbi tudományos megállapítás elődjének tekinthető). Bebizonyította még, hogy a testek mindaddig megőrzik a sebességüket, amíg egy másik erő gyakran súrlódási nem hat rájuk, megcáfolva az elfogadott arisztotelészi hipotézist, miszerint a testek természetüknél fogva lelassulnak és megállnak, ha nem hat rájuk erő. Ez az alapelv testesítette meg Newton első mozgástörvényét. Továbbá rájött, hogy az inga lengésideje nem függ annak maximális kitérésétől csak az inga hosszától. Ez megfelelő egy óra szabályozásához, erre Galilei maga is rájött. Az 1600-as évek elején, Galilei és egy társa megpróbálta megmérni a fény sebességét. Mindketten egy hegytetőn álltak redőnyös lámpát tartva. Galilei kinyitotta a redőnyt, majd amikor a társa meglátta a fényt ő is kinyitotta. Egy mérföld körüli távolságnál, Galilei nem tudott nagyobb eltérést észlelni, mint amikor pár méterre álltak egymástól. Arra a következtetésre jutott, hogy a hegycsúcsok távolsága nem elég nagy a pontos méréshez. Az elsők között volt, akik rájöttek: a hangnak is van frekvenciája. Miután két vésőt különböző sebességgel dörzsölt össze, kapcsolatot talált a hangmagasság és a vésők rezgése között ben Párbeszédek című könyvében Galilei leírta a dagály-apály jelenség fizikai magyarázatát, ami a Föld forgásán alapult. Ez erős bizonyíték volt a Föld saját tengelye körüli mozgására. A könyv a heliocentrikus világképet hirdette, ami miatt perbe is fogták 1633-ban. A per során Galilei kénytelen volt visszavonni a Föld mozgására vonatkozó tanait, de közben, állítólag, végig azt mormolta maga elé: Eppur si muove! ( Mégis mozog! ). Az ítélet életfogytiglan házi őrizet volt. Ennek ideje alatt írja legkiválóbb, a majdani newtoni rendszer alapjait jelentő Matematikai érvelések és bizonyítások című művét. Galilei szerint senki sem tudja egy test sebességét megállapítani viszonyítási pont nélkül. Később ezen alapult Einstein relativitáselmélete is ben, 359 évvel Galilei tárgyalása után, II. János Pál pápa bocsánatot kért, és megszüntette az inkvizíció rendeletét Galilei ellen.

3 JOHANNES KEPLER (1571. December 27., Weil der Stadt November 15., Regensburg): német matematikus, csillagász és optikus ben megfigyelt egy fényes szupernóvát, és a megfigyeléseit "A Kígyótartó lábában megjelent új csillagról" című könyvében jelentette meg. Kepler kimutatta, hogy a Mars pályája nem kör, hanem ellipszis, és annak egyik gyújtópontjában van a Nap (Kepler első törvénye). Megfigyelte azt is, hogy a bolygók a Naphoz közelebb járva gyorsabban mozognak, mint távol. Levezette a megfigyelésekből, hogy azonos idők alatt azonos területet súrol a bolygók vezérsugara (második törvény). A két törvényt az 1609-ben megjelenő Új csillagászat című művében közölte. Kepler egyik legjelentősebb munkája az Optika volt, amiben az egész optikát tudományos szintre emelte ben megjelent művében az általa felfedezett Kepler-távcső csak mellékes dolognak tűnik a fénytöréssel és az optikai leképezéssel kapcsolatos eredményeihez képest. A Mars adatainak kitartó tanulmányozásával 1618-ban összefüggést talált a bolygók keringési ideje és a Naptól való távolságuk között, amelyet ma Kepler harmadik törvényének nevezünk. Ezt a törvényt az 1619-ben írt "A világ harmóniája" című művében közölte. Élete vége felé, 1627-ben adta ki a Rudolf-féle táblázatokat, élete utolsó nagy művét. Kiértékelte Tycho Brahe megfigyeléseit és az addigi legpontosabb bolygópálya-leírásokat adta meg. Ez a bolygótáblázat szolgált később alapul Isaac Newton számára, hogy megalkossa a gravitációs és mozgástörvényeit. Foglalkozott térfogatszámítással, ezzel az integrálszámítás előfutárának is tekinthető. A hópelyhek szimmetriáját vizsgálva észrevette, hogy bár egyedi alakúak, az ágak 60 fokos szöge mindegyikre jellemző. Ez vezette el ahhoz a problémához, hogy hogyan lehet gömböket és köröket legsűrűbben elhelyezni. Ezeknek a vizsgálatoknak ma a kristálytanban és a kódoláselméletben van szerepe. Kepler megsejtette, hogy akkor tudjuk a gömböket a legsűrűbben elhelyezni, ha piramisszerűen helyezzük egymásra. Ezt csak 400 év múlva ban bizonyította be Thomas Hales matematikus. CHRISTIAAN HUYGENS (1629. április 14., Hága július 8., Hága), holland matematikus és fizikus. Nagy szerepe volt a modern integrál- és differenciálszámítás megteremtésében. Ezenkívül a fénnyel kapcsolatos, annak hullám-részecske kettősségével foglalkozó vitáival szerzett magának hírnevet. A Huygenselv segítségével mely szerint a hullámfront minden egyes pontja elemi hullámforrásnak tekinthető a hullámtan és az optika számos, addig érthetetlen jelensége megmagyarázhatóvá vált ben fedezte fel a Szaturnusz Titán nevű holdját. Tanulmányozta a Szaturnusz gyűrűit, és 1656-ban fedezte fel, hogy azok különböző méretű sziklákból állnak. Ugyanabban az évben figyelte meg az Orionködöt. Modern teleszkópja segítségével sikerült megkülönböztetnie az egyes csillagokat a felhőn belül. (Ennek tiszteletére az Orion-köd fényesebb belső részei a Huygens Régió nevet viselik.) Az ő nevéhez fűződik még számos csillagköd, és néhány kettős csillag felfedezése is. Dolgozott tengerészeti navigációhoz szükséges pontos óraművek készítésén is ban publikált egy könyvet ebben a témában. Nagy áttörésnek számított az időmérés történetében Huygens 1656-ban bejegyeztetett szabványa, az ingaóra ben szabadalmaztatott egy általa készített zsebórát. Feltalálója számos egyéb eszköznek is, például egy oktávonként 31 tónusú billentyűs hangszernek, amelyet az általa felfedezett 31-tet -es zenei skála szerint készített.

4 ISAAC NEWTON (1642. december 25., Woolsthorpe-by-Colsterworth március 20., London): angol fizikus, matematikus, csillagász, filozófus és alkimista. Korszakalkotó műve A természetfilozófia matematikai alapelvei (1687), melyben leírja az egyetemes tömegvonzás törvényét valamint az általa lefektetett axiómák révén megalapozta a klasszikus mechanika tudományát. Ő volt az első, aki megmutatta, hogy az égitestek és a Földön lévő tárgyak mozgását ugyanazon természeti törvények határozzák meg. Matematikai magyarázattal alátámasztotta Kepler bolygómozgási törvényeit, kiegészítve azzal, hogy a különböző égitestek nem csak elliptikus, de akár hiperbola- vagy parabolapályán is mozoghatnak. Optikai kutatásokat is végzett. Ő fedezte fel azt is, hogy a prizmán megfigyelhető színek valójában az áthaladó fehér fény alkotóelemei, nem pedig a prizma fényt színező hatásának eredményei. Ebből levonta a következtetést, hogy a lencsés távcsőre rossz hatással van a fény színekre bomlása, és saját kezűleg csiszolt tükrökkel megépített egy újfajta teleszkópot, melyet ma Newton-távcsőnek nevezünk. Felfedezte, hogy a fénynek kettős természete van (részecske és hullám). JAMES WATT (1736. január 19., Greenock augusztus 19., Heathfield) skót feltaláló és mérnök. Kis műhelyében, a Glasgow-i Egyetemen, Watt kísérletezni kezdett a gőzzel, megkísérelt egy gőzgépet szerkeszteni. Végül 1765-ben bemutatott egy működő modellt. Ezután nagy küzdelem kezdődött egy ipari méretű gőzgép elkészítéséért. A fő nehézséget a dugattyú és a henger megmunkálása okozta. Az akkori idők vasmunkásai inkább kovácsok voltak, mint gépészek, így az eredmény sok kívánnivalót hagyott maga után ban végre az első ipari gőzgépeket üzembe helyezték. Ezek a gőzgépek szivattyút hajtottak és csak alternáló (oda-vissza) mozgást végeztek. A találmány alkalmazási területe lényegesen kibővült, amikor Watt forgó mozgásra képes gőzgépet kezdett készíteni köszörülésre, fűrészelésre és őrlésre. A kazánrobbanás veszélye és a tömítési nehézségek miatt Watt ellenezte a nagynyomású gőz használatát, gépei mind közel atmoszférikus nyomáson üzemeltek. Nevét őrzi a teljesítmény SI mértékegysége, a watt ban az egységnyi idő alatt végzett munka vizsgálata során egy erős igáslovat tett próbára, és azt találta, hogy az 150 fontot (68 kg-ot) képes egy másodperc alatt 3,6 láb (1,1 m) magasra emelni. Vagyis a lóerőnek elnevezett egységnyi teljesítményre a P = W/t = mgh/t = 68 9,81 1,1/1 = 734 kgm 2 /s 2 értéket kapta. Az SI mértékegységrendszer bevezetésekor a kgm 2 /s 2 et nevezték el wattnak. (Kicsit pontosabban egy lóerő egyenlő 735,5 watt-tal.) 1784-től gőzvezetékkel fűtötte irodáját, őt tekinthetjük a gőzfűtés feltalálójának is. ANDRÉ-MARIE AMPÈRE (1775. január 22., Lyon június 10., Marseille) francia fizikus kora őszén Ampère tudomást szerzett Hans Christian Oersted kísérletéről, melyben az elektromos áram elhajlította a mágnestűt. Ampère felismerte, hogy maga az elektromosság az oka a mágnesességnek. Ezután megállapította az elektromos áram és az általa keltett mágneses tér erőssége közti összefüggést, amit ma Ampère-féle gerjesztési törvénynek nevezünk. Ugyancsak a nevét viseli az Ampère-féle jobbkéz-szabály, amely a vezető árama által keltett mágneses tér irányát határozza meg ben egy kísérletsorozattal igazolta, hogy két áram által átjárt vezető vonzza egymást, amennyiben azonos az áramirány, és taszítja egymást, amennyiben ellentétes. Ez a felfedezés vezetett az elektromágnes feltalálásához is, amiben több párhuzamos vezető van ami által erősebb mágneses erőhatást képes kifejteni. Ampère nevéhez fűződik a galvanométer (érzékeny árammérő műszer) és az elektromos távíró feltalálása is.

5 GEORG SIMON OHM (1787. március 16, Erlangen július 6, München), német fizikus és matematikus. Pontos mérésekkel kimutatta, nemcsak az áramerősség egyenes arányosságát a feszültséggel (Ohm-törvény), hanem az ellenállásnak a vezetõtõl és a keresztmetszetétõl való függését is. Különbözõ anyagok között ellenállási sorrendet határozott meg. Kísérleti törvényeit 1827-ben elméleti meggondolásokkal is alátámasztotta. Ekkor jelent meg A galvanikus lánc című könyve. Ebben a hõterjedésre és az elektromos áramra vonatkozó törvények hasonlósága alapján arra következtetett, hogy a hõjelenségek és az elektromosság között valamilyen belsõ kapcsolatnak kell lennie. Ebben a könyvben olvashatók az áramelágazásokra vonatkozó, Ohm által kísérletileg ellenõrzött és késõbb Kirchoff-törvényeknek nevezett összefüggések is. Ugyanitt állapította meg, hogy az áram felbontó ereje az elektrolízisben arányos az áramerõsséggel. Eredményes kutatómunkát végzett az optika, a hangtan és a fényinterferencia területén is. MICHAEL FARADAY (1791. szeptember 22., Newington Butts Augusztus 25., Hampton Court) angol fizikus és kémikus, a legnagyobb kísérletező. Feltalálta a korábbi változatát annak a szerkezetnek, mely később Bunsen-égő néven vált ismertté és világszerte szinte az összes tudományos laboratóriumban fellelhető, mint könnyen hozzáférhető hőforrás. Faraday az indukció felfedezője augusztus 29-én egy vastag vasgyűrű egyik oldalára szigetelt huzalt tekercselt, és ezt egy telephez kötötte. A gyűrű másik oldalára tekercselt huzalhoz galvanométert kapcsolt. Arra számított, hogy a telepre kapcsolt áramkör zárásakor a második áramkörben az árammérő kitér. Zárta az első áramkört, örömmel és megelégedéssel látta a galvanométer mutatójának kilendülését. Az első, primer tekercs áramot indukált a második, szekunder tekercsben. Az áramkör megszakításakor viszont Faraday meglepetéssel tapasztalta a galvanométer mutatójának ellenkező irányú kimozdulását. Valamiért az áram kikapcsolása is áramot indukált a szekunder körben, ennek a nagysága egyenlő, iránya ellentétes volt az eredeti áraméval. Felfedezte, hogy egy állandó mágnes ki-be mozgatásának hatására is áram indukálódik a tekercsben. Hamarosan felfedezte a mágnesekkel való áramkeltés törvényét is: az áram nagysága a vezető által időegység alatt átmetszett vonalak számától függ. Azonnal felismerte, hogy egy erős mágnes pólusai közé helyezett rézkorong forgatásával ha a korong peremére és a közepére vezetékeket kötnek folyamatosan lehet áramot előállítani. A korong széle több erővonalat metsz, mint a belseje, így a peremet a középpel összekötő áramkörben állandó áram keletkezik. Ez volt az első áramgenerátor. Ugyanez a szerkezet az elektromotor közvetlen elődje is, mert csak meg kellett fordítani a helyzetet: a korong a belétáplált elektromos áram hatására forgásba jött ban megfogalmazta az elektrolízis két alaptörvényét, amelyeket ma Faraday-törvényeknek nevezünk. Biztos volt abban, hogy minden anyagnak valamilyen módon reagálnia kell a mágneses térre. Ez igaznak is bizonyult, de váratlan módon. Bizonyos anyagok, például a vas, a nikkel, a kobalt és az oxigén úgy álltak a mágneses térbe, hogy kristály- vagy molekulaszerkezetük hossztengelye párhuzamos volt az erővonalakkal, más anyagok az erővonalakra merőlegesen rendeződtek el. Faraday az első csoportot paramágnesesnek, a másodikat diamágnesesnek nevezte. További vizsgálatok alapján arra jutott, hogy a paramágneses anyagok a környezetüknél jobban, a dimágnesesek rosszabbul vezetik a mágneses indukcióvonalakat.

6 JEDLIK ÁNYOS ISTVÁN (1800. január 11., Szimő december 13., Győr): magyar természettudós ban, hogy rendtársait meglepje, szódavizet állított elő. Később a tervei alapján épült fel az első szikvíz üzem től a pesti tudományegyetemen oktat től megkezdődik a magyar nyelvű oktatás az egyetemen, melyhez Kazinczy Ferenc és Czuczor Gergely (aki egyébként Jedlik unokatestvére volt) unszolására elkezdte megalkotni a magyar műszaki és természettudományos nyelvhez szükséges szakszavakat, tőle származik például a merőleges, az eredő erő, vagy a dugattyú szavaink. Az elektromos áram elektromágneses hatásának órai bemutatására építette meg a villamdelejes forgonyát, amely tulajdonképpen egy elektromotor volt. A készüléket tökéletesítve és modellt alkotva megmutatta, hogy az áram járművek hajtására is alkalmas, így megteremtette a későbbi elektromos mozdonyok, vagy a mai áram hajtotta autók nagyon korai ősét és 1854 között alkotta meg egysarki villamindítóját, mai nevén az egyenáramú dinamót. Első írásos bizonyíték erről az 1861-ben készített leltár, amely egyik használati utasításában megtaláljuk a dinamó működési elvének szabatos leírását. Sajnos Jedlik nem ismerte fel ennek jelentőségét, és 1867-ben Werner Siemens és Charles Wheatstone nyújtott be rá szabadalmat. Jedlik fontos optikai újítása az optikai rácsok előállítására használt rácsosztó gép tökéletesítése volt. Később a pontosság kedvéért már elektromotort használt annak meghajtására, majd a műszerei tökéletesítése közben letette a magyar finommechanika alapjait is. Fontos találmánya volt a csöves villámfeszítő, egy nagy kapacitású kondenzátor, amelynek alapelvét az atomfizikai kutatások kezdetén használták fel. JAMES PRESCOTT JOULE (1818. december 24., Salford október 11., London): angol fizikus ben fedezte fel, hogy a testeket csak egy meghatározott mértékig lehet mágnesezni. Felfedezte az elektromos áram hőhatására vonatkozó törvényt. Eszerint az elektromos mező W = I 2 Rt munkát végez a töltések vezetőn való átjuttatásakor. Ezt a munkát ami a vezető és környezete melegítésére fordítódik felfedezője után Joule-hőnek nevezzük től 1878-ig azzal az ötletével kísérletezett, hogy lehetséges-e mechanikai energiát közvetlenül hőenergiává alakítani bármilyen elektromos lépések nélkül ben bemutatott híres lapátkerék kísérletével megalapozta a hőmennyiség és a mechanikai munka közötti azonosság elméletét. Joule-lal két német fizikus, Hermann von Helmholtz és Julius von Mayer, illetve 1852-től 1862-ig az angol fizikus, William Thompson (a későbbi Lord Kelvin) is együtt dolgozott a fizikai törvényszerűségek kutatásán. Az általuk felfedezett energiamegmaradás törvénye kimondja, hogy az egyik formában felszabadult energia újra megjelenik egy másikban és sohasem vész el. Megállapította továbbá a gázok hirtelen terjeszkedésekor előforduló hűtő hatást (Joule-Kelvin effektus), amit a hűtőrendszereknél azóta is használunk. Joule ismerte fel azt is, hogy a gáznak az edény falára gyakorolt nyomása a részecskék fallal történő ütközéséből származik.

7 JAMES CLERK MAXWELL (1831. június 13., Edinburgh november 5., Cambridge), skót matematikus, fizikus. Maxwell volt az, aki egy összefoglaló egyenletrendszerbe írta le az elektromosság és a mágnesesség alapjait (a Maxwell-egyenletek készítették elő az utat Einstein speciális relativitáselméletéhez, és gondolatai a XX. Századi fizika másik nagy eredményének, a kvantumelméletnek a megszületését is elősegítették). A kinetikus gázelmélet nem tőle származik, de ő volt az első, aki a valószínűségszámítás és a statisztika módszereivel írta le a molekulahalmazok tulajdonságait (Maxwell-Boltzmann eloszlás). Megmutatta, hogy az elektromos és mágneses erő az elektromágnesesség két kiegészítő nézőpontja. Bebizonyította, hogy a mágneses és elektromos mező a térben hullámok formájában terjed, konstans m/s sebességgel. Feltételezte, hogy a fény is elektromágneses sugárzás. Maxwell még az 1850-es években tanulmányt írt a Szaturnuszról, s feltételezte, hogy gyűrűinek anyaga nem összefüggő. Ezt száz évvel később a Voyager-1 űrszonda igazolta től 1872-ig időnkét publikált a színérzékeléssel és a színvaksággal kapcsolatban. Az eszközök, amiket kitalált a vizsgálatokra, nagyon egyszerűek és jól használhatóak voltak. Például a Maxwell-lemezek, amiket arra használt, hogy változtatható keveréket tudjon előállítani a 3 elsődleges színből (piros, kék, zöld) és megfigyelhesse a forgás közben kialakuló színt. EÖTVÖS LORÁND (1848. július 27., Buda április 8., Budapest): magyar fizikus, egyetemi tanár, 1894-ben vallás- és közoktatási miniszter. Eötvös már egyetemi hallgató korában elkezdett a kapillaritással (hajszálcsöves jelenségekkel) foglalkozni. Úttörõ kutatásai során alapvetõ törvényszerűségeket tárt fel, amelyek "Eötvös-törvény" néven váltak az egyetemes tudomány részévé. A kapillaritás vizsgálata után Eötvös érdeklõdése a gravitáció és földmágnesség felé fordult. E vizsgálatokban a gravitáció térbeli változásainak tanulmányozására a Cavendish-féle torziós inga módosított változatát, a szinte hihetetlen érzékenységû műszert, az Eötvös-féle torziós ingát használta fel. Az elsõ nagyobb területre kiterjedõ Eötvös-inga mérésekre 1901 telén, a Balaton jegén került sor. Eötvös azért választotta a tükörsíma jégfelületet méréseinek színhelyéül, hogy ne kelljen foglalkoznia a felszíni zavaró tömegek hatásával. A mérési eredményekbõl megállapították, hogy a tó tengelyével párhuzamosan egy tektonikai vonal húzódik. A XX. század húszas-harmincas éveiben kõolajmezõk százait fedezték fel szerte a világon Eötvös zseniális műszerének segítségével. A gravitációs állandó meghatározására Eötvös 1890-ben kidolgozta ún. dinamikus eljárását, melynek lényege, hogy két párhuzamos ólomfal közé helyezett ingájának lengésideje különbözik, attól függõen, hogy a lengõ a falakkal párhuzamosan vagy azokra merõlegesen helyezkedik el. A falak méreteinek és sűrűségének ismeretében a gravitációs állandó lengésidõ mérésekkel meghatározható. Eötvöst különösen izgatta a súlyos és tehetetlen tömeg arányosságának problémája, vagyis az, hogy az F = ma és a G = mg képletekben a tömegek ugyanazok-e. Megállapította, hogy a tehetetlen és súlyos tömeg legfeljebb 1/200,000,000 arányban térhet el egymástól. Élete utolsó éveiben végezte Eötvös azon kísérleteit, amelyekkel kimutatta, hogy a Földön mozgó testek súlya a mozgás irányától és sebességétõl függõen megváltozik. Ezt a jelenséget ma Eötvös-effektusnak hívjuk. A kísérlet egyben a Föld forgásának egy újabb bizonyítéka.

8 JOSEPH JOHN THOMSON (1856. december 18., Cheetham Hall augusztus 30., Cambridge): angol fizikus ban "a gázokon áthaladó elektromosság elméleti és kísérleti vizsgálataival szerzett érdemei elismeréséül" Nobel-díjat kapott. 25 évesen már kimutatta, hogy egy töltött részecske növekvő sebességgel egyre jobban ellenáll a gyorsításnak. Ez volt a relativisztikus tömegnövekedés első jele. Megmérte a katódsugárzás (egy vákuumcsőbeli, felhevített fémlemezből kilépő, elektromos térben felgyorsított részecskenyaláb) sebességét, ami a fénysebesség ezred részének adódott. Ebből következett, hogy a katódsugárzás nem lehet elektromágneses hullám, mert az közismerten fénysebességgel halad ben azt tapasztalta, hogy a katódsugárzás elektromos mezőben is eltéríthető. Ekkoriban elkezdett mérései vezettek el az elektron felfedezéséhez ben megmutatta, hogy a fényelektromos jelenség során kilépő részecskék fajlagos töltése megegyezik a katódsugárzás részecskéinek fajlagos töltésével, tehát a fényelektromos jelenségben is elektronok lépnek ki az anyagból ben az első figyelemre méltó atommodellt alkotja meg. Kezdetben azt hitte, hogy az elektron az az ősanyag, amiből minden elem felépül, de hamarosan úgy módosította elképzelését, hogy a pozitív atomon belüli negatív töltésű magocskák az elektronok ban felfedezte a neon 22-es tömegszámú módosulatát. Mivel azonban ő maga nem nagyon hit az izotópok létezésében, ezért az eredményt inkább valamilyen neonvegyületnek vélte. HEINRICH RUDOLF HERTZ (1857. február 22., Hamburg Január 1., Bonn): német fizikus. Dipólus antennájával kimutatta az elektromágneses hullámok létezését, valamint megmérte hullámhosszukat és sebességüket. Igazolta, hogy az elektromágneses hullámok a fény- és hőhullámokkal megegyező módon verődnek vissza és törnek meg új közeg határán. Ezzel minden kétséget kizáróan megállapította, hogy a fény és a hő elektromágneses sugárzás. Gyakorlatban is bizonyította és világszerte elfogadottá tette Maxwell elektromágneses térelméletét. Kísérleteivel megteremtette a hírközlés alapjait ben kísérleteket folytatott a fotoeffektus megismerésére. Észrevette, hogy az ultraibolya fénnyel megvilágított fém testek töltése pozitívabbá válik. A jelenség magyarázatára 1905-ig várnunk kellett (Einstein). MAX PLANCK (1858. április 23., Kiel október 4., Göttingen): német fizikus ban "annak az érdemének az elismeréseként, amit a fizika továbbfejlesztésében kvantumelméletével szerzett" Nobel-díjat kapott. Planck a feketetest hõmérsékleti sugárzásával kapcsolatos kutatásait 1896 körül kezdte el. (A feketetest csak a hőmérséklete miatt sugároz; minden ráeső elektromágneses hullámot elnyel, nem ver vissza szemernyit sem.) Eredményérõl, a kvantumhipotézisről december 14-én számolt be a berlini Fizikai Társaság elõtt. Ezt a napot tekintjük a kvantummechanika születésnapjának. A náci uralom alatt üldözték származása miatt, ennek ellenére ő nem hagyta el hazáját. Egyik fiát 1944-ben kivégezték, mert részt vett egy Hitler elleni sikertelen merényletben.

9 A CURIE-HÁZASPÁR: PIERRE CURIE (1859. május 15. Párizs április 19. Párizs): francia fizikus, kémikus; MARIE CURIE, leánykori nevén Maria Sklodowska (1867. november 7. Varsó július 4. Sallanches): lengyel származású francia fizikus ban a sugárzási jelenségekre vonatkozó együttes vizsgálataikért Nobel-díjat kaptak. Pierre első munkái a hőhullámok hullámhosszára vonatkozó számítások voltak. Ezt igen fontos kristálytani vizsgálatok követték, amelyekben bátyja, Jacques is részt vett. Felfedezte a piezoelektromosságot, vagyis azt, hogy bizonyos kristályokban deformáció hatására elektromos feszültség jön létre (kristálymikrofon, elektromos öngyújtó). A mágnesesség három ismert típusának ferromágnesesség, paramágnesesség és diamágnesesség tanulmányozásához 0,01 mg tömeg mérésére képes torziós mérleget fejlesztett ki, amelynek egyszerűsített változatát még ma is használják (Curie Chènevau-féle mágneses mérleg). A házaspár 1898 nyarán felfedezte a polóniumot (amelynek nevével Marie szülőföldje előtt kívánt tisztelegni), majd néhány hónappal később a rádiumot is. A Henri Becquerel által felfedezett jelenséget Marie nevezte el radioaktivitásnak, ezzel egy időben pedig felfedezte, hogy a tórium is radioaktív. Míg Pierre Curie elsősorban a sugárzások tanulmányozásával foglalkozott bebizonyította, hogy a radioaktív sugárzásban pozitívan és negatívan töltött, valamint semleges részecskék is vannak, Marie kidolgozta, hogyan lehet vegytiszta, fémes állapotú rádiumot előállítani. Pierre ezt követően a rádium élettani hatásainak megfigyelésével foglalkozott, amivel megteremtette a sugárterápia alapjait. Pierre korai halála után (elgázolta egy lovas kocsi) Marie a munkába temetkezett. Az I. világháború alatt leányával, Irène-nel együtt a röntgensugaras fényképezés, a röntgenográfia alkalmazásainak fejlesztésén dolgozott. A Marie Curie által összegyűjtött radioaktív anyagkészlethez hasonló sehol a világon nem volt a részecskegyorsító-berendezések megjelenéséig (1930). Ennek a segítségével fedezte fel James Chadwick a neutront, valamint Irène és Frédéric Joliot-Curie 1934-ben a mesterséges radioaktivitást. Marie Curie néhány hónappal e felfedezés után belehalt a sugárzás okozta fehérvérűségbe. ERNEST RUTHERFORD (1871. augusztus 30., Nelson október 19., Cambridge): új-zélandi fizikus ban "az atomok bomlásának és a radioaktív anyagok kémiájának vizsgálatáért" kémiai Nobel-díjat kapott ben elektromágneses hullámokkal kísérletezett, miközben ilyen nagy távolságot a világon elsőként áthidalva rádiókapcsolatot létesített a laboratórium és az attól három kilométerre lévő csillagvizsgáló között ban a röntgensugárzás kutatásába kezdett; megkülönböztette a radioaktív és a röntgensugarakat. A Pierre Curie által kimutatott sugárzásfajtáknak Rutherford adta az -, - és -sugárzás nevet ban felfedezte a radongázt, továbbá a rádium, a polónium, és a bizmut számos új radioaktív izotópját ban felfedezte a radioaktív bomlás exponenciális törvényét, és bevezette a felezési idő fogalmát ben munkatársaival végzett szórási kísérlete kapcsán következtetett az atommag létezésére, majd 1918-ban a protonéra, 1920-ban pedig megsejtette, hogy még egy semleges részecskének kell lennie utóbb ez vezet a neutron felfedezéséhez ben 14-es tömegszámú nitrogént bombázott -részekkel, és elõször figyelt meg atommag-átalakulást, amikor 17-es tömegszámú oxigén és proton keletkezett.

10 ALBERT EINSTEIN (1879. március 14., Ulm Április 18., Princeton): német elméleti fizikus ban "elméleti fizikai munkásságáért és különösen a fényelektromos hatás törvényének fölfedezéséért" Nobel-díjat kapott. Az 1905-ben írt első cikkében leírta a Brown-mozgással kapcsolatos tanulmányait. Megállapította, hogy ez a jelenség, mely a megfigyelése után évtizedekkel is kielégítő magyarázatra várt, kísérleti bizonyítékot szolgáltat az atomok létezésére. Második cikkében felvetette a fénykvantum ötletét (melyet most fotonnak hívnak), és megmutatta, hogyan lehet használni ezt a fényelektromos jelenség magyarázatára. A fénykvantumok elmélete komoly jel volt, hogy létezik egyfajta hullám-részecske kettősség: a fizikai rendszerek hullámszerű és részecskeszerű tulajdonságot is képesek mutatni. Ez az elképzelés szolgált alapvető útmutatóként a kvantummechanika kidolgozói számára. Einstein harmadik dolgozata vezeti be a speciális relativitáselméletet. Ez szolgált a Michelson-kísérlet óta fennálló rejtély megoldásaként (a kísérlet kimutatta, hogy a fénysebesség állandó, és nem függ a fényforrás vagy a megfigyelő mozgásától). Einstein elmélete két axiómára épült: Galilei régi ötletére, hogy a természet törvényeinek minden egymáshoz képest egyenletesen mozgó megfigyelő számára azonosnak kell lenniük, és arra a szabályra, hogy a fénysebesség minden megfigyelő számára azonos. Az 1905 végén publikált negyedik dolgozata a relativitás elvének újabb következményét mutatta be: a tömegenergia ekvivalenciát (E = mc 2 ) novemberében, előadássorozatot tartott a Porosz Tudományos Akadémián, amiben leírta az általános relativitáselméletet. Az utolsó előadás tetőpontja az volt, hogy bevezette a newtoni gravitációelméletet felváltó egyenletét. Az elmélet szempontjából minden megfigyelő egyenértékű, nem csak azok, akik állandó sebességgel mozognak. Az általános relativitáselméletben a gravitáció nem erő (ahogy a newtoni elméletben), hanem a téridő görbületének következménye. Ez az elmélet szolgált a világegyetem keletkezésével és fejlődésével foglalkozó kozmológia megalapozására és az univerzum sok olyan tulajdonságának megértésére, melyet jóval Einstein halála után fedeztek csak fel. Einstein elutasította a kvantummechanika valószínűségelméleti szemléletét, szerinte Isten nem dobókockázik, vagyis a fizikai folyamatok determinisztikusak, kimenetelük pontosan meghatározható. Einstein és korábbi tanítványa, Szilárd Leó együtt fejlesztettek ki egy hűtőgépet 1926-ban, amelyben a hűtőfolyadék fém (nátrium, kálium, ólom, esetleg higany). A folyadékot az elektromos áramtól átjárt cseppfolyós fémre ható mágneses mező keringteti. Ma ezen az elven hűtik az atomerőművek tenyésztőreaktorait, mivel nincsenek benne könnyen meghibásodó alkatrészek: forgó részek, dugattyúk. A tenyésztőreaktorok olyan reaktorok, amelyek több nukleáris tüzelőanyagot (plutónium) állítanak elő, mint amennyit elhasználnak (urán). NIELS BOHR (1885. október 7., Koppenhága november 18., Koppenhága): dán fizikus ben "az atomok szerkezete és a belőlük kiinduló sugárzások kutatásával szerzett érdemeiért" Nobel-díjat kapott. Rutherford elméletét továbbfejlesztve Bohr 1913-ban publikálta az atom szerkezetének Bohr-modelljét. Alapvető szerepe volt a kvantummechanika fizikai hátterének és filozófiai értelmezésének tisztázásában. Úgy gondolta, az atomtitkot meg kell osztani a nemzetközi tudományos közösséggel. Meglátogatta Franklin D. Roosevelt elnököt, hogy meggyőzze, a Manhattan Tervet meg kell osztani az oroszokkal az eredmények felgyorsítása érdekében. Roosevelt javasolta Bohrnak, utazzon Angliába, hogy elnyerje jóváhagyásukat; ám Winston Churchill ellenezte a tervet. Az oroszok nem jutottak hozzá az atombomba technológiájához.

11 SZILÁRD LEÓ (Budapest, február La Jolla, Kalifornia, USA, május 30.) magyar fizikus. Szilárd Leó 1927-ben Einsteinnel közösen szabadalmaztatott egy mozgó alkatrész nélküli hűtőgépet, amely az as években a tenyésztő atomreaktorok hűtőrendszerének alapja lett. Ezt követte 1929-ben a ciklotron-elv szabadalmaztatása, majd 1934-ben a neutronok láncreakciójának és a kritikus tömeg elvének felismerése és szabadalma ben bebizonyította az atommagok rezonancia-tartományainak létezését, vagyis azt, hogy a magok csak bizonyos sebességtartományon belüli neutronokat képesek elnyelni. Ez később az atomreaktorok tervezésében döntő szerepet játszott. Szilárd és Walter Zinn 1939-ben megállapították, hogy az uránból hasadásonként átlagosan 2,3 neutron keletkezik. Következtetésük szerint a természetes urán által elnyelt egyetlen termikus neutronból átlagosan 1,4 újabb keletkezik, ami lehetővé teszi a nukleáris láncreakció létrejöttét. A kísérleti eredmények és elméleti megfontolások elegendőnek bizonyultak ahhoz, hogy 1939 nyarán Szilárd Leó Enrico Fermivel megtervezze az első atomreaktort. Ugyanezen a nyáron előkészítette és javasolta, hogy kérjék meg Einsteint, írja alá a Roosevelt elnök részére szövegezett levelet az atombomba létrehozása ügyében december 2-án Fermi és Szilárd üzembe helyezte az általuk tervezett első atomreaktort. Szilárd javasolta olyan tenyésztő atomreaktor létrehozását is, amelyik alkalmas további hasadóanyag termelésére től az atombomba elkészítésére létrehozott Manhattan-terv főfizikusa volt. Ám felismerve az atomenergia háborús alkalmazásának az egész emberiségre kiterjedő veszélyét, 1944-ben abbahagyta az ilyen irányú kutatásait és a nukleáris leszerelési és nemzetközi ellenőrzési mozgalom élére állt. WERNER HEISENBERG (1901. december 5., Würzburg február 1., München): német fizikus ben a kvantummechanika megalapozásáért Nobeldíjat kapott ben fejlesztette ki a mátrixmechanikát, a kvantummechanika első egzakt matematikai leírását. A következő évben jelentkezett Erwin Schrödinger a hullámmechanikával, aki azt is megmutatta, hogy a két megfogalmazás ekvivalens. Heisenberg 1927-ben felfedezte a határozatlansági relációt, ami szerint bizonyos mennyiségek egyszerre való pontos megmérése elvi akadályba ütközik (ugyanis a mérés során beavatkozunk a megfigyelt folyamatba, ami megváltoztatja azt, amit mérünk). Ezen mennyiségek értékének csak a valószínűségéről beszélhetünk. Dolgozott a németek számos atomfegyver és atomenergia programjának egyikén. A fenntartható atommaghasadás módozatain és egy plutóniumreaktor kidolgozásán fáradozott. Heisenberg szerepe a német atombombaprogramban a mai napig vitatott. A sírfelirata: "Valahol itt nyugszik" ("Er liegt irgendwo hier"). WIGNER JENŐ (1902. november 17., Budapest New Jersey, január 1., Princeton): magyar fizikus ban az atommagok és az elemi részek elméletének fejlesztéséért Nobel-díjat kapott. A késő 1930-as években kifejlesztett egy fontos általános elméletet az atommagreakciókra ben és 1940-ben nagy szerepe volt a Manhattan-projekt melletti agitációban, ami az atombomba megépítetéséhez vezetett. Ennek keretében Roosevelt létrehozta az Uránium Bizottságot, amelybe a katonákon kívül Enrico Fermit, Szilárd Leót, Teller Edét és Wigner Jenőt nevezte ki. Eközben Wigner egy elméleti fizikai csoportnak lett a vezetője, amelynek feladata az első atomreaktor megtervezése és megépítése volt. Az önfenntartó láncreakció December 2-án valósult meg egy kis laboratóriumi reaktorban. Wigner a világ első reaktormérnökeként a nagy teljesítményű reaktorok tervezését végezte, amelyek meg is épültek Hanfordban. Ezek termelték a kísérleti robbantásokhoz nélkülözhetetlen plutóniumot.

12 TELLER EDE (1908. január 15., Budapest szeptember 9., Stanford): magyar fizikus ban két motoros túra közt közös dolgozatot publikált George Gamow-val a termonukleáris fúzió elméletéről, amely a Nap energiatermelését magyarázta. Az december 7-i Pearl Harbor-i támadás idején Teller Chicagóban dolgozott Fermi mellett az első atomreaktor megépítésén. Itt vetette fel Fermi az ötletet, nem lehetne-e egy atombombával termonukleáris fúziót beindítani. Teller ezután kezdett gondolkodni a szuperbombán ben végrehajtották az első sikeres hidrogénbomba kísérletet. Teller felismerte, hogy a grafitmoderátoros, vízhűtésű reaktorok néhány üzemállapota instabil. Véletlen túlhevülés esetén elforr a víz, amely neutronelnyelő anyag. Így több neutron marad maghasításra, több lesz a hasadások által termelt energia, a reaktor még tovább melegszik. Az így létrejött pozitív visszacsatolás folytán megszaladhat a neutron-láncreakció (Teller-effektus), kigyulladhat az erőmű ban Csernobilban be is következett a Teller által előrelátott megszaladás. Utolsó éveiben Teller Ede olyan atomerőművek építése mellett érvelt, amelyekhez nem kell emberi kezelőszemélyzet, amelyek biztonságát nem is a járulékos elektronika garantálja, hanem a természet törvényei. Az ezredforduló táján hosszan tanulmányozta Csikai Gyulával a radon egészségre gyakorolt hatását. Ennek a kutatásnak az alapjául egy mátraderecskei felmérés szolgált, ahol a levegőbeli radonkoncentráció nagyságrendekkel nagyobb az átlagosnál. GÁBOR DÉNES (1900. június 5., Budapest február 9., London): magyar fizikus, villamosmérnök ben "a holografikus módszer feltalálásáért és a kifejlesztéshez való hozzájárulásáért" Nobel-díjat kapott. Felismerte, hogy a tökéletes optikai leképezéshez a tárgyról visszavert hullámok valamennyi információját fel kell használni. Nemcsak a hullámintenzitást mint azt a hagyományos eszközök teszik -, hanem a hullám fázisát és amplitúdóját is. Ha ez megvalósul, akkor a tárgyról teljes (holo) és térbeli (graf) kép nyerhető. Az optikai holográfia elméletét Gábor Dénes 1946 és 1951 között dolgozta ki. A holográfia azonban 1960-ig, a lézer felfedezéséig nem terjedt el es "Az elektronmikroszkóp" című könyvében az optikai lencsék torzítását (aberrációját) analizálja, s felvillantja az egyes atomok lefényképezésének lehetõségét. A második világháborút követõ években kezd az elektronmikroszkópiával és általában a szabad elektronok külsõ térbeli mozgásával foglalkozni. Felismeri a kis nyomású neongáz, higanygõz és nátriumgõz plazmaállapotának számos törvényszerűségét ban szerkeszt egy Wilson-féle ködkamrát, amelyben a részecskék sebessége is mérhetõ. Alkot holográfiai mikroszkópot, univerzális analóg számítógépet, és egy lapos, színes tv-képcsövet.