Второй этап развития естествознания

(60-е годы XIX в. - 1894 г.)

Второй этап начинается с создания в 1860...1865 гг. Дж. Максвеллом общей теории электромагнитных процессов. Используя концепцию поля М. Фарадея, он дал точные пространственно-временные законы электромагнитных явлений в виде системы известных уравнений - уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

Теория Максвелла получила дальнейшее развитие в трудах Г. Герца и Г. А. Лоренца, в результате чего была создана электродинамическая картина мира, которой и завершается период классической физики.

v 1860...1865 гг. Создание Дж Максвеллом теории электромагнитного поля (первые дифференциальные уравнения поля записаны им в 1855 г.).

v 1860 г. Введение Г. Кирхгофом понятия абсолютно черного тела. Открыт 55-й элемент - цезий (Р. Бунзен, Г. Кирхгоф). Д.И. Менделеев открыл существование критической температуры. Вычисление длины свободного пробега молекул (Р. Клаузиус). Дж. Максвелл начал разрабатывать кинетическую теорию газов, применяя представления теории вероятностей. Установил статистический закон распределения молекул газа по скоростям (распределение Максвелла). Построен двигатель постоянного тока с коллектором (кольцевой электродвигатель) и изобретена динамомашина (А. Пачинотти).

v 1861 г. А. М. Бутлеров развил теорию химического строения. Введение Дж. Максвеллом понятия о токе смещения. Интерпретация «фраунгоферовых линий» как линий поглощения. Открыт 37-й элемент - рубидий (Р. Бунзен, Г. Кирхгоф). Открыт 81-й элемент - таллий (У. Крукс).

v 1862 г. Установление Р. Клаузиусом неравенства интеграл (дробь) dQ/T < 0 (неравенство Клаузиуса). Открытие аномальной дисперсии света (Ф. Леру), ее наблюдал также в 1870 г. К. Кристиансен.

v 1863 г. Открыт 49-й элемент - индий (Ф. Рейх, Т. Рихтер).

v 1865 г. Дж. Максвелл постулировал существование электромагнитных волн. Дж. Максвелл выдвинул идею электромагнитной природы света. Введение Р. Клаузиусом понятия энтропии.

v 1866 г. И. Лошмидт рассчитал диаметр молекулы. А. Кундт разработал метод пылевых фигур для определения длины звуковой волны и скорости звука.

v 1867 г. У. Хеггинс обнаружил эффект Допплера для света. Открытие Ч. Уитстоном принципа самовозбуждения электромагнитных машин.

v 1868 г. Разработка Л. Больцманом статистики, названной его именем (статистика Больцмана).

v 1869 г. Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона химических элементов и создание периодической системы элементов. Независимо периодическую закономерность установил Л. Мейер. Т. Эндрюс открыл явление непрерывности жидкого и газообразного состояния, введя понятие критической точки (критическое состояние наблюдал в 1822 г. Ш. Каньяр де Ла Тур, существование критической температуры в 1860 г. открыл Д.И. Менделеев). Создание Г. Гельмгольцем колебательного контура из индуктивности и емкости.

v 1870 г. Р. Клаузиус доказал теорему вириала. Развитие Г. Гельмгольцем теории электродинамических процессов в проводящих неподвижных телах.

v 1871 г. Создание холодильной машины, в которой охлаждение достигалось за счет расширения газа (К. Линде). Д. И. Менделеев предсказал существование скандия, галлия и германия.

v 1872 г. Э. Аббе разработал теорию образования изображения в микроскопе. У. Томсон изобрел электрический счетчик. Изобретение А.Н. Лодыгиным электрической лампы накаливания. В 1879 г. Т. Эдисон создал лампу накаливания с угольной нитью достаточно долговечной конструкции и удобную для промышленного изготовления. Л. Больцман вывел основное кинетическое уравнение газов. Л. Больцман сформулировал H-теорему. Л. Больцман установил связь энтропии физической системы с вероятностью ее состояния и доказал статистический характер второго начала термодинамики. Ф. Клейн предложил так называемую «эрлангенскую программу», где произвел классификацию различных геометрических дисциплин, исходя из допустимых в них групп преобразований.

v 1873 г. Ван дер Ваальс вывел уравнение состояния реальных газов (уравнение Ван дер Ваальса). Открытие внутреннего фотоэффекта (фотопроводимости) английским физиком У. Смитом. Дж. Максвелл теоретически определил величину давления света (идея светового давления выдвинута была И. Кеплером в 1619 г.). В 1876 г. А. Бартоли сделал это, исходя из термодинамических соображений. Начало систематического изучения магнитных свойств ферромагнетиков и снятие первой кривой магнитной проницаемости ферромагнетика (А.Г. Столетов).

v 1874 г. Введение Н. А. Умовым понятия о скорости и направлении движения энергии и потоке энергии (вектор Умова). Применительно к электромагнитной энергии это сделал в 1884 г. Дж. Пойнтинг (вектор Умова-Пойнтинга). Дж. Стоней высказал мысль о дискретности электрического заряда и вычислил его величину (опубликовано в 1881 г.), в 1891 г. он предложил для постулированной единицы электрического заряда название электрон. Ф. Кольрауш установил возрастание проводимости электролитов с ростом температуры. Разработка Г. Гельмгольцем теории дисперсии (в рамках «упругой» теории света).

v 1874 г. Д. И. Менделеев, обобщив уравнение Клапейрона, вывел уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона).

v 1874...1875 гг. Я. Вант-Гофф разработал теорию пространственного размещения атомов в молекулах органических соединений.

v 1875...1878 гг. Разработан метод термодинамических потенциалов, сформулированы общие условия термодинамического равновесия, разработана общая теория фаз и теория капиллярности (Дж. Гиббс).

v 1875 г. Открытие Дж. Керром явления возникновения двойного лучепреломления в оптически изотропных веществах, помешенных в однородное электрическое поле (электрооптический эффект Керра). Обнаружение Г. Роуландом магнитного поля конвекционных токов (опыт Роуланда). Открыт 31-й элемент - галлий (Л. де Буабодран). Создание У. Круксом радиометра (радиометр Крукса). Г. Липпман вывел основное уравнение теории электрокапиллярности.

v 1876 г. Изобретение П.Н. Яблочковым первого практически пригодного источника электрического освещения (свеча Яблочкова). Изобретение А. Беллом телефонного аппарата. Открытие Дж. Керром магнитооптического эффекта. Изготовлен селеновый фотоэлемент (В. Адаме, Р. Дэй).

v 1877 г. Получен жидкий кислород (Л. Кальете, Р. Пикте). Проведены первые измерения осмотического давления (В. Пфеффер). Изобретение фонографа (Т. Эдисон).

v 1878 г. Открыт 67-й элемент - гольмий (Ж. Соре). Открыт 70-й элемент - иттербий (Ж. Мариньяк). Изобретение микрофона (Д. Юз). Изобретение П.Н. Яблочковым первого трансформатора (в 1882 г. трансформатор также построили И, Ф. Усагин и Л. Голар). Э. Аббе построил первый современный оптический микроскоп, показал ограниченность разрешающей способности оптического микроскопа длиной волны света.

v 1878...1882 гг. Эксперименты А. Майкельсона по точному определению скорости света.

v 1879 г. Открытие Э. Холлом гальваномагнитного явления, названного его именем (эффект Холла). Открыт 62-й элемент - самарий (Л. де Буабодран).

v Открыт 21-й элемент - скандий (Л. Нильсон). Развивая идеи О.Ф. Моссоти, Р. Клаузиус разработал теорию поляризации диэлектриков и установил соотношение между диэлектрической проницаемостью и плотностью диэлектрика (уравнение Клаузиуса-Моесоти).

v 1879 г. Открыт 69-й элемент - тулий (П. Клеве). Установление И. Стефаном закона пропорциональности энергии излучения абсолютно черного тела четвертой степени абсолютной температуры. В 1884 г. этот же закон теоретически выведен Л. Больцманом. Отсюда его название - закон Стефана - Больцмана.

v 1880 г. Доказана возможность передачи электроэнергии на большие расстояния без значительных потерь при условии повышения напряжения (Д.А. Лачинов). Открыт 64-й элемент - гадолиний (К. Мариньяк). Введение понятия гистерезиса (Э. Варбург). Открытие пьезоэлектрического эффекта (Пьер и Поль Жан Кюри). Г. А. Лоренц независимо от датского физика Л. Лоренца дал формулу зависимости показателя преломления вещества от его плотности (формула Лоренц - Лоренца). К этой формуле Л. Лоренц пришел еще в 1869 г.

v 1881 г. Введение Дж. Дж. Томсоном понятия электромагнитной массы. Открытие сверхтонкой структуры спектральных линий (А. Майкельсон). Установлены международные единицы измерения физических величин (ампер, вольт, ом, джоуль и др.). Изобретение С. Ленгли болометра. Изобретен термоэлектрический генератор (Л. Голар).

v 1882 г. Г. Гельмгольц ввел понятие свободной энергии. Г. Роуланд изобрел вогнутую дифракционную решетку. Вступила в строй первая электростанция (Т. Эдисон).

v 1883 г. Введение волновых чисел (В. Хартли). Введено понятие числа Рейнольдса (О. Рейнольдс).

v 1884 г. Л. Больцман впервые применил к излучению принципы термодинамики. Открытие Т. Эдисоном явления термоионной эмиссии (эффект Эдисона).

v 1885 г. И. Бальмер обнаружил закономерность в спектральных линиях водорода и вывел формулу, названную его именем (формула Бальмера). Открыты 59-й и 60-й элементы - неодим и празеодим (А. фон Вельсбах).

v 1886 г. Открытие каналовых лучей (Э. Гольдштейн). Установление Р. Этвешем зависимости молекулярной поверхностной энергии от температуры (закон Этвеша). Изготовлены первые полупроводниковые выпрямители на основе селена (К. Фриттс). Открыт 66-й элемент - диспрозий (Л. де Буабодран). Открыт 9-й элемент - фтор (А. Муассан). Открыт 32-й элемент - германий (К. Винклер).

v 1887 г. Г. Герц сконструировал генератор электромагнитных колебаний (вибратор Герца). Проведение А. Майкельсоном и Э. Морли опыта по обнаружению «эфирного ветра» - влияния движения Земли на скорость света (опыт Майкельсона - Морли). С точностью до 5 км/сек было показано, что скорость света одинаково независима от того, распространяется ли свет по направлению орбитального движения Земли или перпендикулярно ему. В 1881 г. подобный опыт проводил сам Майкельсон. Разработана теория электролитической диссоциации (С. Аррениус). Разработка М. Планком термодинамической теории разбавленных растворов. Г. Гейтель и Ю. Эльстер открыли эмиссию отрицательных зарядов из нити накаливания (явление термоэлектронной эмиссии). Дж, Рэлей обнаружил явление магнитного последействия, или магнитной вязкости. Открытие внешнего фотоэффекта (Г. Герц, В. Гальвакс, А. Риги). Изобретение шведом К. Лавалем паровой турбины.

v 1888 г. Г. Герц опытным путем обнаружил электромагнитные волны. Открытие А. Г. Столетовым закона внешнего фотоэффекта (закон Столетова). И. Ридберг ввел универсальную постоянную (постоянная Ридберга) и предложил приближенные формулы для частот линий спектральных серий щелочных и щелочноземельных металлов. В. Рентген доказал, что ток связанных зарядов (рентгенов ток), возникающий при движении наэлектризованного диэлектрика, тождественный току проводимости (опыт Рентгена). Открыто явление вращающегося магнитного поля (Н. Тесла, Г. Феррарис). Создание генератора трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Доказана тепловая природа броуновского движения (Л. Гюи).

v 1889 г. О. Винер обнаружил существование стоячих световых волн (опыт Винера). Дж. Гопкинсон открыл явление резкого возрастания магнитной проницаемости ферромагнетиков в слабом магнитном поле вблизи точки Кюри (эффект Гопкинсона). И. Ридберг предположил, что спектры испускания химических элементов должны привести к пониманию периодической системы. Р. Этвеш с точностью до 10-9 доказал равенство инертной и тяжелой масс.

v 1890 г. Создание асинхронного короткозамкнутого двигателя трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Изобретен трансформатор трехфазного тока (М.И. Доливо-Добровольский). Г. Герц и О. Хевисайд придали уравнениям Максвелла стройную математическую (симметрическую) форму (уравнения Максвелла - Герца).

v 1890 г. Г. Герц предпринял попытку описать электромагнитные явления в движущихся средах на основе электродинамики Максвелла. Э. Бранли изобрел когерер.

v 1890...1895 гг. Г. Кайзер, К. Рунге и Ф. Пашен получили ряд формул для спектральных серий различных элементов.

v 1891 г. М.И. Доливо-Добровольский впервые осуществил электропередачу трехфазного тока. Изобретен высокочастотный трансформатор (Н. Тесла). Г. Герц показал, что катодные лучи способны проникать через тонкие пластинки, и заложил тем самым основу для изучения строения вещества. Изобретение Г. Липпманом цветной фотографии, получение первой цветной фотографии солнечного спектра.

v 1892 г. Создание электронной теории дисперсии (Г. А. Лоренц). Г. А. Лоренц для объяснения отрицательного результата опыта Майкельсона - Морли высказал гипотезу о сокращении размеров тел в направлении движения (сокращение Фитцджеральда - Лоренца). В 1891 г. эту же гипотезу независимо выдвинул Дж. Фитцджеральд. Изобретен сосуд Дьюара (Дж. Дьюар). Б. Л. Розинг высказал идею о существовании внутри ферромагнетика «особого молекулярного поля». Проведение А. Майкельсоном и Р. Бенуа эксперимента по сравнению длины эталонного метра с длиной световой волны.

v 1892...1895 гг. Создание Г. А. Лоренцом классической электронной теории.

v 1893 г. В. Вин открыл два закона излучения абсолютно черного тела (закон излучения Вина и закон смещения Вина). Введение Б.Б. Голициным понятия температуры излучения абсолютно черного тела. А. Блондель изобрел электромагнитный осциллограф. Положено начало интерференционной микроскопии (Дж. Сиркс).

v 1894 г. Использование О. Лоджем в качестве индикатора электрических колебаний трубки с опилками, названной им когерером (детектор герцовых волн). А. Зоммерфельд дал строгое решение задачи о дифракции плоских волн на плоском полубесконечном отражающем экране. П. Кюри сформулировал принцип, позволяющий определять симметрию кристалла, находящегося под каким либо воздействием (принцип Кюри). Открыт 18-й элемент - аргон (У. Рамзай и Дж. Рэлей). Открыт 2-й элемент - гелий (У. Рамзай). Немецкий ученый Поккельсон описал необычные диэлектрические, пьезоэлектрические и электрооптические свойства сегнетовой соли. А.С. Попов изобрел антенну.

Период с 1895 г. по 1904 г. является периодом революционных открытий и изменений, прежде всего в физике. Именно она переживала в это время наиболее глубокий процесс обновления, перехода к новой, современной физике, фундамент которой заложили специальная теория относительности и квантовая теория.

Период современной физики

Период современной физики начинается с 1905 г - года создания А. Эйнштейном специальной теории относительности и превращения гипотезы квантов М. Планка в теорию квантов света. Это продемонстрировало отход от классических представлений и понятий и положило начало созданию новой физической картины мира - квантово-релятивистской. Переход от классической физики к современной характеризовался не только возникновением новых идей, открытием новых неожиданных фактов и явлений, но и преобразованием ее духа в целом, возникновением нового способа физического мышления, глубоким изменением методологических принципов. В этом периоде целесообразно выделить три этапа:

1. Первый этап (1905...1931 гг.) - характеризуется широким использованием идей релятивизма и квантов и завершается становлением квантовой механики.

2. Второй этап – этап субатомной физики (1932...1954 гг.), физики проникли в мир атомного ядра.

3. Третий этап – этап субъядерной физики и физики космоса, отличительной особенностью которого является изучение явлений в новых пространственно-временных масштабах. При этом за начало отсчета условно можно взять 1955 г., когда физики проникли в мир нуклона, в мир элементарной частицы.

v 1905 г. А. Пуанкаре и А. Эйнштейн установили ковариантность уравнений Максвелла относительно «группы Лоренца». А. Эйнштейн выдвинул гипотезу о квантовом характере светового излучения (фотонная теория света). Он открыл закон взаимосвязи массы и энергии, предложил специальный принцип относительности, принцип постоянства скорости света и на их основе создал специальную теорию относительности, содержащую новые пространственно-временные представления. Совместно с квантовой теорией она составила фундамент физики XX в. Обнаружен эффект Доплера в каналовых лучах. Объяснение А. Эйнштейном законов фотоэффекта на основании существования квантов света, или фотонов. Разработка П. Ланжевеном классической теории диа- и парамагнетизма. Э. Швейдлер установил статистический характер закона превращения химических элементов, подтвержденный экспериментально в 1906 г.

v 1905...1906 гг. А. Эйнштейн и М. Смолуховский дали последовательное объяснение броуновского движения на основе молекулярно-кинетической теории.

v 1906 г. Изобретен триод (Л. Форест). М. Планк вывел уравнения релятивистской динамики, получив выражения для энергии и импульса электрона, ввел термин «теория относительности». Открыт 71-й элемент – лютеций (Д. Урбен). Открыта односторонняя проводимость у некоторых полупроводников и создан кристаллический детектор (К. Браун). Т. Лайман открыл спектральную серию атома водорода (серия Лаймана). Установление В. Нернстом третьего начала термодинамики (теорема Нернста). Предсказание им эффекта «вырождения газа». Ч. Варила открыл характеристические рентгеновские лучи. Э. Резерфорд обнаружил рассеяние альфа-частиц.

v 1907 г. А. Эйнштейн ввел принцип эквивалентности гравитации и инерции, являющийся фундаментом общей теории относительности, и, исходя из него, вычислил красное смещение света в поле тяготения Солнца. Б. Л. Розинг изобрел первую электронную систему получения телевизионного изображения при помощи электроннолучевой трубки (в 1911 г. продемонстрировал прием простых геометрических фигур). Выдвинута гипотеза о существовании в ферромагнетиках участков самопроизвольной намагниченности и разработана первая статистическая теория ферромагнетизма (П. Вейсс). Подобную идею высказал еще в 1892 г. Б. Л. Розинг. Г. Минковский сформулировал точные инвариантные уравнения поля для движущихся тел. Дж. Пирс доказал электрическую природу явления выпрямления. М. Планк и А. Эйнштейн провели обобщение термодинамики в рамках специальной теории относительности. Открытие Э. К.Оттоном и А. Мутоном явления двойного лучепреломления в веществах, помещенных в магнитное поле, при распространении света в направлении, перпендикулярном полю (эффект Коттона – Мутона). Первое определение длины волны рентгеновских лучей (В. Вин). Разработка А. Эйнштейном первой квантовой теории теплоемкости твердых тел.

v 1908 г. А. Бухерер провел опыт, окончательно подтвердивший справедливость релятивистской формулы Лоренца для зависимости массы от скорости. В. Ритц улучшил предложенные в 1888 г. И. Ридбергом приближенные формулы для частот спектральных серий, установив один из основных принципов систематики атомных спектров – комбинационный принцип (принцип Ридберга – Ритца). Г. Гейгер и Э. Резерфорд сконструировали прибор для регистрации отдельных заряженных частиц. В 1928 г. Гейгер усовершенствовал его с В. Мюллером (счетчик Гейгера – Мюллера). Г. Минковский высказал идею объединения трех измерений пространства и времени в одно четырехмерное пространство (пространство Минковского) и развил современный четырехмерный аппарат теории относительности. Ж. Перрен осуществил эксперименты по исследованию 1913 гг. броуновского движения, окончательно доказавшие реальность существования молекул. М. Смолуховский разработал теорию критической опалесценции. Получение Г. Камерлинг-Оннесом жидкого гелия при температуре 4,2°К. Ф. Пашен обнаружил спектральную серию атома водорода в инфракрасной области (серия Пашена). Э. Грюнейзен установил, что отношение коэффициента теплового расширения к теплоемкости твердого тела не зависит от температуры (закон Грюнейзена).

v 1909 г. Доказано, что альфа-частицы являются дважды ионизированными атомами гелия (Э. Резерфорд, Т. Ройдс). Разработан новый метод количественного изучения аномальной дисперсии света – «метод крюков» (Д. С. Рождественский).

v 1910 г. В. де Гааз разработал модель атома, в которой впервые сделана попытка связать квантовый характер излучения со структурой атома. Внедрение фотоэлементов в технику (Ю. Эльстер, Г. Гейтель). Прообразом фотоэлемента была еще установка А. Г. Столетова (1888 г.) по исследованию фотоэффекта. Обнаружение космологического красного смещения в спектрах галактик (В. Слайфер). Это смещение, как было показано со временем, связано с эффектом разбегания галактик. Первое определение энергии бета-частиц по их отклонению в магнитном поле (О. Байер, О. Ган). Получен металлический радий (М. Склодовская-Кюри, А. Дебьерн).

v 1911 г. А. Зоммерфельд заметил, что постоянная Планка имеет размерность механического действия и предложил произвести квантование действия в ряде задач. А. Эйнштейн доказал искривление световых лучей в поле тяготения Солнца. Г. Гейгер и Дж. Нэттол установили зависимость между временем жизни и энергией распада радиоактивных ядер (закон Гейгера – Нэттола). Дж. Дж. Томсон разработал «метод парабол» для определения относительных масс частиц ионных пучков. Изготовлен первый международный радиевый эталон (М. Склодовская-Кюри, А. Дебьерн). Открытие Г. Камерлинг-Оннесом сверхпроводимости (обнаружил бесконечную проводимость, получив в металлическом кольце незатухающий ток). Постулирование П. Вейссом кванта магнитного момента – магнетона. Независимо от П. Вейсса магнетон предсказал П. Ланжевен и вычислил его величину. Э. Резерфорд дал формулу для эффективного поперечного сечения рассеяния нерелятивистских заряженных точечных частиц, взаимодействующих по закону Кулона (формула Резерфорда). Э. Резерфорд построил теорию рассеяния альфа-частиц в веществе, открыл атомное ядро и создал планетарную модель атома. Экспериментально доказана дискретность электрического заряда и впервые достаточно точно измерена величина заряда электрона (Р. Милликен).

v 1912 г. А.И. Бачинский установил закон вязкости жидкостей (закон Бачинского). В. Гесс открыл космические лучи. В 1900...1901 гг. к мысли о существовании ионизирующего воздействия, способного проникать через толстые слои грунта, пришел Ч. Вильсон. В 1900 г. неизвестный источник ионов в воздухе заметили также Г. Гейтель и Ю. Эльстер. Дж. Нордстрем предложил теорию гравитации, обобщающую закон тяготения Ньютона в соответствии с требованиями специальной теории относительности и принципом эквивалентности. Л. Брэгг сформулировал условие дифракции падающего на кристалл монохроматического потока рентгеновских лучей. Это же уравнение, связывающее длину волны рентгеновского излучения с периодом решетки кристалла, дал в 1913 г. также Ю.В. Вульф (отсюда и название – формула Брэгга – Вульфа). М. Абрагам предложил теорию гравитации, обобщающую закон Ньютона, но не учитывающую принцип эквивалентности. Открытие П. Дебаем закона зависимости теплоемкости от абсолютной температуры (закон теплоемкости Дебая). Открыто явление дифракции (интерференции) рентгеновских лучей при прохождении их через кристаллы, что окончательно подтвердило их электромагнитную природу (М. Лауэ, В. Фридрих, П. Книппинг). П. Дебай развил упрощенное представление твердого тела в виде изотропной упругой среды (модель твердого тела Дебая). П. Эвальд развил теорию поляризации диэлектрических кристаллов. Построен спектрометр с магнитной фокусировкой (Дж. Даныш). Р. Милликен проверил уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и вычислил из него постоянную Планка. Развита теория колебаний кристаллической решетки (П. Дебай, М. Борн, Т. Карман). Разработана теория интерференции рентгеновских лучей на кристаллах и предложено использовать их как своеобразные дифракционные решетки для рентгеновских лучей (М. Лауэ). Установление А. Эйнштейном основного закона фотохимии (закон Эйнштейна). Ф. Пашен и Э. Бак открыли эффект, названный их именем (эффект Пашена – Бака). Ч. Вильсон изобрел прибор для наблюдения следов заряженных частиц (камера Вильсона). В 1923 г. П.Л. Капица и Д.В. Скобельцын впервые поместили камеру в сильное магнитное поле и наблюдали искривление треков частиц. Экспериментальное доказательство периодичности атомной структуры кристаллов, существования кристаллической решетки (Г. и Л. Брэгги).

v 1913...1914 гг. Г. Мозли установил зависимость между частотой спектральных линий характеристического рентгеновского излучения элемента и его порядковым номером (закон Мозли) и доказал равенство заряда ядра атома порядковому номеру его элемента. Предсказано диффузионное рассеяние рентгеновских лучей колебаниями кристаллической решетки (П. Дебаи, Л. Бриллюэн).

v 1913 г. А. Эйнштейн и М. Гроссман отождествили гравитационное поле с 10-компонентным метрическим тензором геометрии Римана и предложили теорию тяготения, учитывающую принцип эквивалентности. В.К. Аркадьев дал феноменологическое описание и первую теорию магнитных спектров, заложив основы магнитной спектроскопии. В. К. Аркадьев обнаружил избирательное поглощение радиоволн в ферромагнетиках (эффект Аркадьева), что было по существу открытием ферромагнитного резонанса. Он же разработал общую макроскопическую теорию электромагнитного поля в ферромагнитных металлах. Введено понятие дефекта массы (П. Ланжевен). Г. Брэгг изобрел рентгеновский спектрометр. Г. Ми построил теорию тяготения, основывающуюся на специальной теории относительности, но не удовлетворяющую принцип эквивалентности. Дж. Франк и Г. Герц экспериментально доказали существование дискретных уровней энергии атомов (опыты Франка – Герца). Использование триода для генерирования незатухающих электрических колебаний (А. Мейсснер). Обнаружение Г. Камерлинг-Оннесом разрушения сверх-, проводимости под влиянием сильных магнитных полей и токов. Открытие явления расщепления спектральных линий в электрическом поле. Впервые (1899 г.) обратил внимание на возмущение атомов электрическим полем В. Фогт. Н. Бор, применив идею квантования энергии к теории планетарного атома, сформулировал три квантовых постулата, которые характеризуют особенности движения электронов в атоме и разработал первую квантовую теорию атома водорода (теория атома Бора), ввел главное квантовое число. Положено начало рентгеноструктурному анализу (Г. и Л. Брэгги, Ю.В. Вульф) и рентгеновской спектроскопии. Создан магнитный спектрометр с фокусировкой и фотографической регистрацией (Дж. Даныш, Э. Резерфорд, Г. Робинсон). Сформулировано положение, что заряд ядра атома численно равен порядковому номеру соответствующего элемента в периодической таблице (А. Ван ден Брук). Сформулировано представление об изотопах элементов и введен термин «изотопы» (Ф. Содди). Впервые изотопы были открыты Дж. Дж. Томсоном, который в 1912 г. обнаружил существование атомов неона с массой 20 и 22. Мысль о неодинаковости атомов одного и того же элемента высказал в 1886 г. У. Крукс. Установление И. Ленгмюром закона для термоионного тока (закон Ленгмюра). Установлено, что различные изотопы свинца являются конечным продуктом трех естественных радиоактивных семейств. Ф. Астон предложил метод газовой диффузии для разделения изотопов. Ф. Седди и К. Фаянс независимо друг от друга установили правило смещения при радиоактивном распаде (закон Содди – Фаянса). Это сделал также А. С. Рассел. Ч. Бялобжеский высказал идею о лучистом переносе энергии в звездах. Э. Резерфорд предсказал протон. А. Ван ден Брук выдвинул гипотезу строения атомных ядер из протонов и электронов (протонно-электронная гипотеза). Однако с годами последняя привела ко многим противоречиям. В 1932 г. протонно-электронная гипотеза была заменена протонно-нейтронной.

v 1914...1915 гг. А. Эйнштейн вывел полевые уравнения для метрического тензора и вычислил гравитационное отклонение света и смещение перигелия Меркурия.

v 1914 г. В. Коссель объяснил возникновение рентгеновских спектров излучения, исходя из представлений об электронных оболочках атома, которые создают вокруг ядра последовательные слои. Дж. Чэдвик открыл непрерывный спектр энергии бета-излучения. Доказана идентичность рентгеновских спектров изотопов, чем окончательно подтверждено равенство порядковых номеров у изотопов данного элемента (Э. Резерфорд, Э. Андраде). Доказано существование стабильных изотопов свинца (Ф. Содди и др.). Н. Бор дал формулу для уровней энергии атома. Наблюдение слабого ферромагнетизма (Т. Смит). Обнаружено, что ток, циркулирующий в сверхпроводящем кольце, не изменяется по величине в течение нескольких дней без приложения какой-либо внешней э. д. с. С. Барнеттом обнаружено явление возникновения в теле при вращении в отсутствие внешнего магнитного поля намагниченности (эффект Барнетта). Э. Резерфорд выдвинул идею об искусственном превращении атомных ядер. Э. Резерфорд и Э. Андраде экспериментально осуществили дифракцию гамма-лучей на кристалле, доказав их электромагнитную природу. Э. Резерфорд предсказал внутреннюю конверсию.

v 1915...1916 гг. А. Зоммерфельд усовершенствовал теорию атома Бора, распространив ее с просто периодических на случай многократно периодических систем, разработал квантовую теорию эллиптических орбит (теория Бора – Зоммерфельда), ввел радиальное и азимутальное квантовые числа.

v 1915 г. А. Зоммерфельд построил теорию тонкой структуры водородного спектра. А. Эйнштейном и В. де Гаазом обнаружено возникновение вращения при намагничивании (эффект Эйнштейна – де Гааза). Разработан метод меченых атомов (Д. Хевеши, Ф. Панет). Разработана теория химической связи в органических соединениях и предложена гипотеза валентных электронов. Установлен коротковолновой предел непрерывного спектра рентгеновских лучей.

v 1916 г. А. Зоммерфельд и П. Дебай завершили построение квантовой теории эффекта Зеемана. В. Коссель, исходя из теории атома Бора, объяснил химические взаимодействия, в том числе и гетерополярных молекул. Вышла работа А. Эйнштейна «Основы общей теории относительности», которой он завершил создание релятивистской теории гравитации, дав систематическое изложение ее физических основ и математического аппарата. Немецкий ученый К. Шварцшильд получил первое решение уравнения тяготения Эйнштейна, описывающее гравитационное поле сферической массы (решение Шварцшильда). П. Дебай и А. Зоммерфельд показали, что компоненты момента. количества движения в направлении поля также квантуются, и ввели понятие магнитного квантового числа. П. Дебай и П. Шеррер предложили метод исследования структуры поликристаллических материалов при помощи дифракции рентгеновских лучей (метод Дебая – Шеррера). П. Эвальд построил динамическую теорию рассеяния рентгеновских лучей. П. Эренфест выдвинул адиабатический принцип. П.С. Эпштейн я К. Шварцшильд сформулировали общую квантовую теорию многократно периодических систем. Постулирование А. Эйнштейном гравитационных волн. В 1918 г. он вывел формулу для мощности гравитационного излучения. Теоретически прогнозировано индуцированное излучение и введены вероятности спонтанного и вынужденного излучений (А. Эйнштейн).

v 1917 г. А. Эйнштейн на основе своих уравнений поля развил представление о пространстве с постоянной во времени и пространстве кривизной (модель Вселенной Эйнштейна, знаменующая зарождение космологии), ввел космологическую постоянную. В. де Ситтер выдвинул космологическую модель Вселенной (модель де Ситтера). Изготовлены первые фотосопротивления (Т. Кэйз). Открыт 91-й элемент – протактиний (О. Ган, Л. Мейтнер). Получена первая удачная рентгеноспектрограмма (Э. Вагнер). У. Харкинс нашел, что более стабильны ядра с четным значением атомного числа и встречаются чаще, чем с нечетным.

v 1918...1919 гг. Г. Вейль предложил первый вариант единой теории поля, основанный на обобщении римановой геометрии.

v 1918 г. А. Демпстер построил первый масс-спектрометр. Бор сформулировал принцип соответствия (начал разрабатывать еще в 1914...1915 гг.). Выдвинута идея объединенного описания всех полей и всего вообще вещества на базе геометризированной картины мира – единая теория толя (Г. Вейль, Э. Картан, А. Эддингтон, А. Эйнштейн и др.). Доказан факт существования изотопов среди продуктов радиоактивного распада (Дж. Дж. Томсон). Обнаружено явление инерции электронов в металлах (Р. Толмен, Т. Стюарт). Первая правильная интерпретация явления дана в 1936 г. Ч. Дарвином. Открыты изобары (Стюарт). П. Вейсс и Г. Пикар открыли магнетокалорический эффект. Э. Нетер открыла связь свойств симметрии с физическими законами сохранения (теорема Нетер).

v 1919 г. В. Коссель и А. Зоммерфельд установили спектроскопический закон смещения. Введение А. Зоммерфельдом внутреннего квантового числа и основанных на нем правил отбора для дублетных и триплетных спектров. Впервые проведено непосредственное измерение скорости молекул (О. Штерн). Выдвинуто предположение, объясняющее энергию Солнца и звезд реакциями превращения водорода в гелий (А. Эддингтон). Г. Баркгаузен открыл явление скачкообразного изменения намагниченности ферромагнетиков при непрерывном изменении поля (эффект Баркгаузена). М. Саха вывел формулу, определяющую степень термической ионизации в газе (формула Саха). М. Сигбаи впервые изучил сателлиты в рентгеновских спектрах. Объяснение отличия массы водорода от целого числа (Ф. Астон). Объяснено происхождение линейчатого, спектра бета-излучения. Первая экспериментальная проверка отклонения света звезды в поле тяготения Солнца, предсказанного общей теорией относительности (А. Эддингтон). Получено первое значение размеров ядра. Ф. Астон построил масс-спектрограф с достаточно высокой разрешающей способностью. Принцип действия масс-спектрографа предложил в 1907 г. Дж. Дж. Томсон. Ф. Астон предложил электромагнитный метод разделения изотопов. Э. Резерфорд осуществил первую искусственную ядерную реакцию, превратив азот в кислород, а также первый непосредственно доказал наличие в ядрах элементов протонов.

v 1920 г. Э. Резерфорд выдвинул гипотезу о существовании нейтрона. К идее нейтрона пришел также в этом же году и У. Харкинс.

v 1921 г. А. Ланде построил теорию аномального эффекта Зеемана. О. Ган открыл явление изомерии атомных ядер (на примере протактиния-234). На существование ядерной изомерии указывал еще в 1918 г. Ст. Мейер. Получен первый советский радий (В.Г. Хлопин).

v 1922...1925 гг. Разработка А. Ланде, Ф. Хундом и Г. Расселом система-тики сложных спектров.

v 1922 г. А. Ланде ввел g-фактор (множитель Ланде). А.А. Фридман нашел нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель), подтвержденное в 1929 г. открытием явления разбегания галактик. Г. Буш выдвинул идею электронного микроскопа. Дж. Лилиенфельд открыл явление холодной электронной эмиссии при воздействии сильного электрического поля. Объяснение этого явления на основе электронного туннелирования дали в 1928 г. Р. Фаулер и Л. Нордгейм. Испанский физик М. Каталан ввел понятие мультиплетов. О. Штерн и В. Горлах экспериментально доказали, что магнитный момент электрона в атоме приобретает лишь дискретные значения (пространственное квантование), дав первые экспериментальные методы измерения атомных и молекулярных моментов. О.В. Лосев предложил использовать кристаллические детекторы для усиления и генерирования электромагнитных колебаний. Предсказание Л. Бриллюэном рассеяния света в кристаллах (аналогичные результаты в 1926 г. получены и Л.И. Мандельштамом). Отсюда название – эффект Бриллюэна – Мандельштама. Экспериментально обнаружен в 1930 г. Е.Ф. Гроссом. Ф. Брэкетт открыл спектральную серию атома водорода в инфракрасной области (серия Брэкетта).

v 1923...1924 гг. Луи де Бройль высказал идею о волновых свойствах материи (волны де Бройля). Эта идея Л. де Бройля о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма легла в основу квантовой механики Шредингера.

v 1923 г. А. Комптон открыл явление рассеяния коротковолнового излучения на свободном или слабо связанном электроне (эффект Комптона), чем экспериментально доказал существование фотона, постулированного в 1905 г. А. Эйнштейном. В 1923 г. Комптон и П. Дебай дали теоретическую интерпретацию этому явлению. А. Эйнштейн предложил вариант единой теории поля, разработкой которой он занимался всю последующую жизнь. Д. Хевеши впервые применил метод меченых атомов к биологическим проблемам (исследование поглощения растениями свинца из раствора). Д. Хевеши и Д. Костер открыли рентгеноскопическим методом 72-й элемент – гафний. Н. Бор пришел к представлению об оболочечной структуре атома, основанному на классификации электронных орбит по главному и азимутальному квантовым числам. Объяснение Н. <