Э. Резерфорд и А. Эйнштейн.

Эрнест Резерфорд (1871-1937) - английский физик, заложивший основы учения о радиоактивности и строении атома; первым осуществил искусственное превращение элементов. Член Лондонского королевского общества (1903). За научные заслуги получил титул лорда Нельсона (1931). Основные работы Р. посвящены вопросам атомного ядра. В первых работах он показал, что излучение радиоактивного вещества - сложный процесс, в котором основная часть энергии переносится частицами. Одним из первых открытий Резерфорда стали компоненты радиоактивного излучения в 1898 году. Ученый назвал их альфа- и бета-лучами. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента (они состоят из быстродвижущихся частиц), а также показал, что существует еще и третий компонент, который назвал гамма-лучами. До него супруги Кюри и множество ученых считали энергию внешним источником. Резерфорд выяснил, что мощная энергия исходит изнутри отдельных атомов урана.В 1900 открыл продукт распада радия, названный эманацией. В 1903 году Резерфорд и Содди выдвинули и доказали идею о преобразовании элементов в процессе радиоактивного распада. До этого ученые полагали, что отдельные атомы неделимы и неизменяемы. Резерфорд смог показать, что когда атом испускает альфа- или бета-лучи, он преобразуется в атом иного сорта. Так, в ходе множества экспериментов он трансформировал уран в свинец. Резерфорд измерил скорость распада и сформулировал важную концепцию «полураспада». Это привело к технике радиоактивного исчисления, которая стала одним из важнейших научных инструментов и нашла широкое применение в геологии, археологии, астрономии и во многих других областях. Именно эта ошеломляющая череда открытий принесла ученому в 1908 году Нобелевскую премию.

В 1911 он предложил планетарную модель атома, представляющую собой подобие Солнечной системы: в центре — положительно заряженное ядро, вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. На исследованиях Резерфорда основывался Нильс Бор, создавший теорию атома и спектров, описывающий атом как миниатюрную солнечную систему, управляемую квантовой механикой. Он использовал для своей модели в качестве отправной точки ядерную теорию Резерфорда.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) - гениальный физик-теоретик, один из самых выдающихся ученых XX века, общественный деятель-гуманист, лауреат Нобелевской премии. В 1905 году в журнале «Анналы физики» выходят теории Эйнштейна: специальная теория относительности, закон фотоэффекта, математическое описание броуновского движения молекул, закон взаимосвязи массы и энергии (знаменитая формула «E = mc2»), который станет основой ядерной физики. Одна из этих работ была посвящена объяснению броуновского движения - хаотического зигзагообразного движения частиц, взвешенных в жидкости. Работу «К электродинамике движущихся тел» (1905) Эйнштейн начал с предположения, что во всех координатных системах, движущихся с постоянной скоростью относительно друг друга, справедливы одни и те же физические законы, и такое предположение он назвал принципом относительности. Он так же ввел такой постулат: свет в пустоте распространяется с постоянной скоростью С, не зависящей от скорости движения тела, и назвал его принципом постоянства скорости света. Эти две предпосылки достаточны для того, чтобы построить простую, свободную от противоречий электродинамику движущихся сред, в которой будут излишни понятия эфира, абсолютного пространства и абсолютного времени. Время и пространство, существовавшие до Эйнштейна в физике как независимые, оказались связанными друг с другом скоростью света.

Во вселенной существует лишь собственное время различных движущихся тел, оно одинаково только для тех тел, которые находятся в покое относительно друг друга. Это - релятивистское представление о времени, представление его относительности, которое ведет к фундаментальному заключению: для движущегося тела все процессы идут медленнее, само время течет медленнее и тем медленнее, чем ближе скорость движения к скорости света.

Взаимосвязь между массой и энергией оценивалась Эйнштейном как самый значительный вывод специальной теории относительности. В формуле закона сохранения энергии E=mc^2 - E - полная энергия тела, m - его масса, а c - скорость света в пустоте. Она иллюстрирует то, что масса и энергия, по сути, одно и то же свойство физической материи. По выражению Эйнштейна, масса должна рассматриваться как «сосредоточение колоссального количества энергии». При этом масса в теории относительности не является более сохраняющейся величиной, а зависит от выбора системы отсчета и характера взаимодействия между частицами.

Прошло много лет, теория относительности стала одним из оснований всей физической науки, от теории элементарных частиц до космологии. Экспериментально, в прямых опытах, замедление времени для движущихся тел было доказано гораздо позже, в 30х годах XX века.

35. Н.Тесла – ученый и инженер.

Никола Тесла (10 июля 1856 - 8 января 1943) - изобретатель в области электротехники и радиотехники, инженер, физик. Родился и вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы в основном работал во Франции и США.

С 1889 года Никола Тесла исследует токи высокой частоты и высоких напряжений. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в том числе индукторного типа) и высокочастотный трансформатор (трансформатор Теслы 1891), создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники — техники ВЧ. В ходе исследований токов высокой частоты Тесла уделял внимание и вопросам безопасности. Экспериментируя на своём теле, он изучал влияние переменных токов различной частоты и силы на человеческий организм. Многие правила, впервые разработанные Теслой, вошли в современные основы техники безопасности при работе с ВЧ-токами. Он обнаружил, что при частоте тока свыше 700 Гц электрический ток протекает по поверхности тела, не нанося вреда тканям организма. 12 октября 1887 года Тесла дал научное описание вращающегося магнитного поля. 1 мая 1888 года Тесла получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. С использованием двухфазной системы, которую он считал наиболее экономичной, в США был пущен ряд промышленных электроустановок, в том числе Ниагарская ГЭС (1895) крупнейшая в те годы. С 1896 по 1914 он опубликовал ряд новых изобретений, которые положили начало современной радиотехнике. Весной 1898 Тесла построил радио-управляемую модель корабля, и 1 Июля 1898 получил патент, относящийся к управлению на расстоянии посредством радио движущихся судов и транспортных средств. Этим изобретением он заложил основу беспроводной телемеханики. Он представил результаты своей работы в статье, озаглавленной "Проблема Увеличения Человеческой Энергии", опубликованной в Июне 1900. Тесла с его важными открытиями и изобретениями занимает одно из выдающихся мест в истории современной науки и техники.

36. Информационные технологии XX века: телефон, телевиденье и ЭВМ.

Информационной технологией называется совокупность способов и методов, с помощью которых осуществляют информационные процессы во всех сферах жизни и деятельности человека. До середины XIX века существовали "ручные" технологии, инструментарием которых были: ручка, бумага, книга. Передача информации на дальние расстояния осуществлялась путём пересылки писем и пакетов. С конца XIX века человек перешёл к механическим технологиям, инструментарием которых были: печатная машинка, телефон, телеграф. С середины XX века начался период электронных технологий, благодаря возникновению новых форм представления и способов сохранения информации, которые используются в компьютере и компьютерных сетях.

До появления ЭВМ все эти процессы осуществлялись отдельно друг от друга. Средства фиксации информации: рисунки, язык, письменность, книгопечатание, пишущие машинки, фотоаппараты, фотокамеры, магнитофоны. Средства счёта: пальцы, камешки, абак, линейка, арифмометр, табулятор, перфоратор, калькулятор. Копировально-множительная техника: фотокопиры, электрокопиры, светокопиры. Средства связи: сигналы, гонцы, телеграф, телефон, радио, телевидение. ЭВМ позволяет все процессы объединить. Телефон - аппарат для передачи звуков(в основном человеческой речи), информации на расстоянии. Самые первые телефоны были механическими приборами с прямым акустическим каналом, т.е. их принцип действия основывался на распространении звуковых колебаний в сплошных средах (воздух и др.), в отличие от современных электрических приборов, использующих электромагнитные сигналы. Создан 14 февраля 1876 - Александр Грехам Белл подал в Бюро патентов США заявку на изобретенный им аппарат, который он назвал телефоном. Всего двумя часами позже подобную же заявку сделал другой американец по фамилии Грей.

Телевидение - комплекс устройств для передачи движущегося изображения и звука на расстояние. Телевидение основано на принципе последовательной передачи элементов изображения с помощью радиосигнала или по проводам. Количество элементов изображения выбирается в соответствии с полосой пропускания радиоканала и физиологическими критериями. Для сужения полосы передаваемых частот и уменьшения заметности мерцания экрана телевизора применяют чересстрочную развёртку. Также она позволяет увеличить плавность передачи движения. В основе телевизионной передачи лежат 3 важнейших физических процесса:

Преобразование световой энергии оптического изображения в электрические сигналы. Для этого преобразования используют явление фотоэффекта открытого Г. Герцем в 1887 году и фундаментально исследованного в 1888 – 1890 годах профессором Московского университета А. Г. Столетовым. Передача полученных электрических сигналов по каналам связи. Обратное преобразование принятых электрических сигналов в оптическое изображение. Это преобразование впервые осуществил с помощью электронно-лучевой трубки преподаватель Петербургского технологического института Б. Л. Розинг (1907 – 1911 годах).

В октябре 1967 года телевизионное вещание перешло к новому этапу своего развития – начались регулярные передачи цветного телевидения.

Телевизионный тракт в общем виде включает в себя следующие устройства: Телевизионная передающая камера. Служит для преобразования изображения, получаемого при помощи объектива на мишени передающей трубки или полупроводниковой матрице, в телевизионный видеосигнал. Телекинопроектор. Преобразует изображение и звук на киноплёнке в телевизионный сигнал, и позволяет демонстрировать кинофильмы по телевидению. Видеомагнитофон. Видеомикшер. Позволяет переключаться между несколькими источниками изображения: камерами, видеомагнитофонами и другими. Передатчик. Несущий сигнал высокой частоты модулируется телевизионным сигналом и передается по радио или по проводам. Приёмник — сам телевизор.

Кроме того, для создания телевизионной передачи используется звуковой тракт, аналогичный тракту радиопередачи.

ЭВМ (электронная вычислительная машина) – средство и для фиксации информации, счёта, копирования, связи.

1941 год — Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машину Z3, обладающую всеми свойствами современного компьютера.1942 год — в Университете штата Айова Джон Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри (англ. Clifford Berry) создали (а точнее — разработали и начали монтировать) первый в США электронный цифровой компьютер ABC. Хотя эта машина так и не была завершена (Атанасов ушёл в действующую армию), она, как пишут историки, оказала большое влияние наДжона Мокли, создавшего двумя годами позже ЭВМ ЭНИАК.

Начало 1943 года — успешные испытания прошла первая американская вычислительная машина Марк I, предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ.

Конец 1943 года — заработала британская вычислительная машина специального назначения Colossus. Машина работала над расшифровкой секретных кодов фашистской Германии.1944 год — Конрад Цузе разработал ещё более быстрый компьютер Z4, а также первый язык программирования высокого уровня Планкалкюль.1946 год — создана первая универсальная электронная цифровая вычислительная машина ЭНИАК.1950 год — группой Лебедева в Киеве создана первая советская электронная вычислительная машина.1957 год — американской фирмой NCR создан первый компьютер на транзисторах.1958 год — Н. П. Брусенцов с группой единомышленников построил первую троичную ЭВМ с позиционной симметричной троичной системой счисления «Сетунь».

Название “вычислительная машина” не отражает значение компьютера, его возможностей. Слово “вычислительная” отражает, скорее, сущность компьютера, его устройство, потому что, чтобы не делала ЭВМ: считала, рисовала, воспроизводила мелодию, работала с текстами, передавала информацию на расстояние, на самом деле она считает. Последнее время компьютер определяют как информационную систему.