ФИЗИКА – ТАБИҒАТ ТУРАЛЫ ҒЫЛЫМ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

КІРІСПЕ

I ТАРАУ. ФИЗИКА - ТАБИҒАТ ТУРАЛЫ ҒЫЛЫМ

1.1.Физика жане астрономия ғылымының шығу тарихы

Физика сөзінің өзі жалпы грек тілінен аударғанда табиғат деген мағына береді. Физика- өріс пен заттың жалпы қасиеттерін және олардың қозғалыс заңдарын зерттейтін ғылым. Физика -- табиғат жөніндегі жетекші ғылымдардың бірі. Ол басқа да жаратылыс тану ғылымдары сияқты ұзақ тарихи даму жолынан өтті.
Жеке физикалық ілімдердің пайда болу дәуірі. Физика жайлы алғашқы деректер Ежелгі Вавилон, Египет жазбаларында кездеседі. Зәулім сарайлар мен күрделі құрылыстар (пирамида, қорғандар) салу жұмысында құрылыс механикасы мен статиканың қарапайым заңдылықтары және рычаг, көлбеу жазықтық, тәрізді қарапайым механизмдер пайдаланылды. Практикалық талаптардан туған Ежелгі Вавилон, Египет ғылымының теориялық негізі халық арасына тарамады. Ғылым түгелдей діни абыздар қолында болды. Ежелгі грек ғалымдары табиғат құбылыстарын табиғаттан тысқары күштің әсерінсіз-ақ ғылми негізде түсіндіруге ерекше мән берді. Ежелгі грек ғалымдары (Гераклит, Анаксимандр, Анаксимен, Фалес т. б.) табиғат негізінен төрт элементтен (от, топырақ, ауа және су) тұрады десе Демокрит (б.з.б. 5 ғ.) І Эпикур (б.з.б. 341 -- 270), Лукреций (б. з. б. 1 ғ.) дүниенің ең қарапайым кірпіші одан әрі бөлінбейтін бөлшек -- атом деп санады. Атом туралы ілім (атомистика) талай ғасырға созылған талас-тартыстан кейін, қазіргі табиғат жайлы ғылымдардың негізіне айналды. Аристотелъдің табиғат жайлы жазған кітабы Физика деп аталған. Осыған орай Аристотельді физиканың негізін қалаушы деп те айтады. Архимед гидростатиканың негізгі заңын (қ. Архимед заңы) ашты, қарапайым механизмдерді зерттеді. Ол механикамен қатар оптикамен, астрономиямен де айналысты. Электр мен магнетизмге қатысты кейбір қарапайым құбылыстар тым ертеден-ақ белгілі болған. Грек-рим мәдениеті дәуірінде статиканың қарапайым заңдары (рычаг ережесі, ауырлық центрі), геометриялық оптиканың алғашқы заңдылықтары (жарықтың түзу сызықты таралу заңы, шағылу заңдары, жарықтың сыну құбылысы) ашылды[5].
Демокрит, Аристотель, Архимед тәрізді ерте дүниедегі ұлы ғалымдардың ғылымға қосқан теңдесі жоқ мол үлесі халықтың ғасырлар бойына жинақталан тәжірибесімен ұштаса келіп, Физиканың ірге тасы болып саналатын классикалық механиканың тууына қолайлы жағдай жасады.
Орта ғасырдың алғашқы кезеңінде ғылымның дамуына араб мәдениеті елеулі үлес қосты. Арабтар эксперименттік зерттеу тәсілдерін қолдана бастады. Европада А л х а з е н деген атпен белгілі болған Египет физигі Әл-Хайсам оптикалық зерттеулер жүргізді. Ол көздің көру теориясын жетілдірді, эксперименттер жүргізіп, құралдар жасады. Алхазеннің Оптика кітабы атты еңбегі 12 ғ-да латын тіліне аударылды. Орта Азия мен Қазақстанан шыққан ғылымдар араб мәдениеті мен ғылымың одан әрі дамытты. Әбу Насыр әл-Фараби өзінің Вакуум атты трактатында ежелгі гректерде қолданылған эксперименттік тәсілдер мен Физика ғылымының сол кездегі жетістіктеріне сүйене отырып, абсолют вакуумның жоқ екендігін дәлелдеуге ұмтылды. Ал Бируни өзі жасаған құралдың көмегімен металдар мен кейбір заттардың меншікті салмағын аса үлкен дәлдікпен анықтады. Ол сондай-ақ астрономия және география зерттеулерді де мұқияттылықпен жүргізді. Ұлықбек мектебінің өкілдері физика-математика ғылымдарының дамуына өз үлестерін қосты. Бірақ Европа мәдениетіне кенжелеп қосылған бұл ғылыми зерттеулер, соңғы кездері ғана ғылым тарихынан өз орнын ала бастады[4].
15 -- 16 ғ-ға дейін физика ғылыми бақылаулар мен тәжірибелік зерттеу жұмыстары кездейсоқ сипатта жүргізілді. Нақтылы бір мақсатты көздеп жасалған эксперименттік зерттеу жұмыстары аз болды. Эксперименттік тәсіл Физикада тек 17 ғ-дан бастап жүйелі түрде қолданыла бастады.
Астрономия грекше астрон -жұлдыз, ал номос - заң деген ұғымды білдіреді. Астрономия да, физика сияқты - табиғат туралы көне ғылымдардың бірі. Оның дамуына ертедегі адамдардың тұрмыс-тіршілігне байланысты қажеттілік себеп болды. Ол кезде уақытты, бағыт-бағдарды дәл көрсететін құралдар мен жабдықтар болмаған. Сондықтан да адамдар Күн мен Айға, аспандағы жұлдыздарға қарап жыл мерзімі мен уақытты айыратын болған. Ал мұндай жұмыс аспан денелерінің қозғалысын үнемі бақылап отыруды талап етті[1].
Аспан денелерінің қозғалысын бақылау қажеттігінен туындаған ежелгі құрылыстардың қорымы Қазақстанда көптеп кездеседі .
Қазіргі астрономияның зерттеу ауқымы кеңейіп, көп салалы ғылымға айналды. Астрономия ғарыш кеңістігіндегі жекелеген денелерде немесе денелер жүйесінде болып жатқан құбылыстарды зерттейді. Аспан денелеріне жұлдыздар (соның бірі - Күн),планеталар (соның бірі - Жер), планеталардың серіктері; мысалы, Жер серігі - Ай, сондай-ақ кометалар, метеориттер жатады. Жұлдыздар жүйелері мен олардың шоғырлары ғаламдарды (галактикаларды) құрайды.Шексіз әлемнің біздер орналасқан бөлігін Біздің ғалам деп атайды. Онда 150 миллиардтай жұлдыздар бар. Біздің ғаламның құылымы көрсетілген. Күн - бізге ең жақын қатардғы орташа жұдыз. Бір секундта 300 000 шақырым жылдамдықпен Қозғалатын жарық Күннен Жер бетіне 8 минутта, ал біздің ғаламның бір шетінен екінші шетіне жүз мың жыл жүріп жетеді.
Жер Күнді айналып жүрген тоғыз планеталардын бірі. Оны айналып жүрген серігі - Ай. Басқа планеталардың да серіктері бар. Бұлардың барлығы Күн жүйесіне енеді[3].
Біздің ғаламның сыртында тағы да жүз миллиондай ғаламдар бар екені белгілі болды. Кейбір ғаламдағы жұлдыздар құйын үйірген шаң-тозаңдай, оралма (спираль) бойымен орналаскан. Аспандағы кұс жолы - Біздің ғаламдағы жұлдыздар жиі орналасқан сондай оралмалардың бір бұтағы. Ғаламдардың барлығы да қозғалыс үстінде дамиды, өзгереді, өшеді, қайтадан түзіледі.
Қазіргі астрономия жұлдыздардың, планеталардың және басқа аспан-денелерінің қозғалысын да, ондағы өзгерістер мен процестерді де зерттейді.
Астрономиялық құбылыстар қатарына әлем кеңістігіндегі денелердің қозғалысы, сондай-ақ ол денелерде жүріп жатқан сан алуан процестер жатады. Ал ондай процестер физикалық, химиялық, биологиялық, геологиялық, т.с.с. құбылыстармен тығыз байланыста болады. Ендеше астрономия ғылымы да көптеген басқа ғылымдармен астаса отырып дамиды[5].
Физика мен астрономия ғылымдарының бір-бірімен кірігуі құбылыстардың сырын тереңірек ұғуға жәрдемдеседі. Бұл екі ғылымның өзара байланысы арқасында бүкіл әлемдегі құбылыстардың табиғи бірлігі белгілі болды. Мысалы, денелердің Жер бетіне құлауы, планеталардың Күнді айнала қозғалуы бір ғана күш арқылы сипатталады. Оларды сипаттайтын заң да біреу ғана. Ол - И. Ньютон ашқан Бүкіл әлемдіктартылыс заңы.
Көптеген физикалық жаңалықтардың ашылуы аспан денелерін зерттеумен тікелей байланысты. Мысалы, гелий газы әуелі Күннен табылды. Ол физиканың зерттеу әдісін қолдану арқылы анықталды. Ең алғаш бұл газ Күн құрамынан табылғандықтан, оны гелий (грекше гелиос- Күн) деп атаған. Кейінірек ол Жердегі ауа құрамында да бар болып шықты. Астрономия құбылыстарын физикалық әдістермен зерттейтін ғылым саласы - астро-физика деп аталады.
Ғарыш кеңістігі, ондағы денелер физиктер үшін тамаша зертхана болып табылады. Мысалы, Жер бетінде ауасыз кеңістік (терең вакуум) алу немесе денелердің температурасын миллиондаған градустарға көтеру аса қиын жұмыс. Ал ғарышта бұл жағдайлардың барлығы да бар. Мысалы, Ай бетінде ауа мүлдем жоқ. Сондықтан онда Жердегідей терең вакуум алатын күрделі қондырғысыз-ақ тәжірибелер жүргізіп, ғылыми-зерттеу жұмыстарын жасауға болады. Ай - Жердің табиғи серігі. Ол Жерге ең жақын тұрған аспан денесі. Оған бірінші рет адамзат ұрпағының табаны 1969 жылы тиді. Америка азаматтары
Н. Армстронг пен Э.Олдриннің ғарыш кемесінен шығып, Айға табан тіреген алғашқы сәті көрсетілген.
Ю. А. Гагариннің тұңғыш рет ғарышқа көтерілуінен бастап, астрономияның жаңа саласы -- космонавтика (грекше космос -- ғарыш және наутик- кеме жүргізу) жедел дамып келеді. Космонавтика әлем кеңістігіндегі ғарыш аппараттарының қозғалысын талдап зерттейді.
Казіргі астрономия сонымен қатар бірнеше басқа салаларды да қамтиды. Аспан денелерінің пайда болуын және дамуын зерттейтін астрономия тарамын космогония деп атайды. Космогония әлемдегі ғаламдар мен жұлдыздар және басқа денелер қашан және қалай пайда болды? Оларда қандай өзгерістер жүріп жатыр? деген сұрақтарға жауап береді[9].
Сондай-ақ бүкіл әлем туралы, оның жалпы қасиеттері туралы астрономия ілімін космология дейді.
1.2 Физика Ғылымының Даму Кезеңдері
Физиканың дамуындағы бірінші кезең Г. Галилей (экспе-рименттік тәсілдің негізін қалаған) еңбектерінен басталады. Галилей Аристотель динамикасының қате қағидаларын біржолата теріске шығарды. Сөйтіп, динамиканың алғашқы ғылми негізін қалады (инерция заңын және қозғалыстарды қосуды ашты). Галилей мен Б. Паскалъдың еңбектерінде гидростатиканың негізі жасалды. И. Ньютон өзінің Табиғат философиясының математикалық негіздері атты еңбегінде (1687) механика заңдарының ең жетілдірілген түжырымдамасын берді. Ол өзінен бұрынғы ғалымдардың жұмыстарын қорытындылай отырып, күш туралы ұғымды жалпылады және масса ұғымын енгізді; жүйе динамикасының негізгі заңы -- әсер мен қарсы әсердің теңдік заңын тағайындады. Сонымен Галилей мен Ньютон ғасырлар бойы жинақталған тәжірибелерді қорытып, матем. жүйеге келтірді. Бұл зерттеулер бір жүйеге келіп, классикалық механиканың негізін жасаумен аяқталды[10].
18 ғ-да Физиканың барлық салаларын онан әрі дамытуға, жетілдіруге бағытталған зерттеулер кеңінен жүргізілді. Ньютон механикасы, жер бетіндегі денелер мен аспан денелерінің қозғалыс заңдарын толық қамтитын, кең тараған ілімдер жүйесіне айналды. Физиканың басқа салаларында да тәжірибелік деректер онан әрі жинақталып қарапайым заңдар тұжырымдала бастады. Бір-біріне ешқандай байланыссыз жүргізілген зерттеулер нәтижесінде Г. Кавендиш ағылшын ғалымы Дж. Пристли және Ш. Кулон электростатиканың негізі болып саналатын зарядтар-дың әсер заңын ашты. Атмосфералық электр туралы ілім де пайда болды (М. В. Ломоносов, В. Франклин). Химия мен металлургияның дамуы жылу жайлы ілімнің қалыптасуын тездетті[2].
17 ғ-дан бастап тәжірибе мен математикалық зерттеулердің жиынтығы Физиканың негізгі тәсілі болып қалыптасты. Бірақ әр түрлі құбылыстар бір-біріне байланыссыз зерттелгендіктен, олар жекеленген салмақсыз материяның көрінісі ретінде қарастырылды. Жылу ерекше салмақсыз сұйық -- жылу тегі түрінде қалыптасты. Заттардың электрленуі -- электр сұйығы, магниттік құбылыстар магнит сұйығы жайлы болжамның көмегімен түсіндірілді.
18 ғ-да салмақсыз сұйық жайлы түсінік Физиканың барлық саласына ене бастады. Оқымыстылардың басым көпшілігі салмақсыз сұйыққа күмәнданудан қалды. Өйткені олар жылулық, электрлік, магниттік, оптикалық құбылыстар арасында ешбір байлалыс жоқ деп санады. Тек Л. Эйлер, Ломоносов тәрізді алдыңғы қатарлы ғалымдар ғана салмақсыз материя жайлы түсініктің дәйексіздігін көрсетіп, жылулық құбылыстар мен газ қасиеттері көзге көрінбейтін өте кішкентай бөлшектердің тынымсыз қозғалысына байланысты екендігін айтты[1].
Физика тарихындағы екінші кезең 19 ғ-дың бірінші он жылдығынан басталады. 19 ғ-да Физикаға біртұтас ғылми сипат берген аса маңызды жаңалықтар ашылды, теориялық қорытындылар жасалды. Әр түрлі физикалық процестердің бірлігі энергияның сақталу заңында өз өрнегін тауып, айқындалды. Физиканың дамуына химия да елеулі ықпал жасады. 18 ғ-дың аяғында біраз химиялық элементтер ашылды, массаның сақталу заңы тағайындалды (Ломоносов, кейіннен А. Лавуазъе). Ал 19 ғ-дың басында ғылми атомистика қалыптасты (Дж. Далътон).
Жан-жақты және ұзақ уақыт бойы жүргізілген тәжірибелердің көмегімен, сондай-ақ бұрыннан қалыптасқан ескі түсініктерге қарсы қиян-кескі күрес жағдайында, әр түрлі физикалық процестердің өзара қайтымдылығы және осыған орай сол кездегі белгілі физ. құбылыстардың бірлігі дәлелденді. Энергияның сақталу заңының кез келген физика және химия процестерде орындалуы Ю. Р. Майердің, Дж. Джоульдің жәнө Г. Гельмгольдтің еңбектерінде нақтылы дәлелденді[3].
Барлық физикалық құбылыстардың бірлігі жайлы қағида, 19 ғ-дың 2-жартысында, Физиканы түгелдей қайта құруға әкеліп соқты. Бүкіл физика екі үлкен бөлімге -- заттар физикасы мен өрістер физикасына біріктірілді. Бірінші бөлім заттың молекула-кинетикалық теориясына, ал екінші бөлім әлектромагниттік өріс жайлы ілімге негізделді.
Электромагниттік өріс жайлы ілімнің негізін М. Фарадей қалады. Ол 1831 ж. электромагниттік индукцияны ашты. 19 ғ-дың 60 жылдары Дж. Максвелл Фарадейдің әлектромагниттік өріс жайлы көзқарасын онан әрі дамытып, оны матем. тұрғыдан жетілдірді. 19 ғ-дың екінші жартысында Физиканың техниканы дамытудағы ролі ерекше артты. Электр жайлы ілім байланыс жұмыстарымен (телефон, телеграф) ғана шектеліп қоймай, энергетикалық мақсатта да қолданыла бастады. Электромагниттік толқындар сымсыз байланыс жүйесін (А. С. Попов) дамытуға мүмкіндік беріп, радиобайланыс кең өріс ала бастады. Техникалық термодинамика іштен жанатын двигателъдердің дамуына ықпал жасады. Төмен темпралар техникасы пайда болды. Сөйтіп Фииканың жаратылыс тану ғылымдарына ықпалы арта бастады[6].
19 ғ-дың соңында кейбір физиктер физиканың дамуы аяқталды деп санады. Классикалық физиканы кез келген құбылысқа (галактикалардан бастап атом дүниесіне дейін) пайдаланбақ болу -- елеулі қайшылықтарға, тіпті күрделі қателерге әкеліп соқты. Классикалық физикаға, оның негізгі қағидаларына ғылми тұрғыдан қарап, өзгеріс енгізу ол кездегі ғалымдарға үлкен қиындыққа түсті. Дәл осы тұста молекула мен атомның реалдығы жөніндегі қорытындыға күмәнданған ғалымдар да болды. Тіпті В. Рентген өзі сабақ беретін факультетте электрон деген сөзді айтуға тыйым салған.
Физика тарихындағы үшінші (қазіргі) кезең 19 ғ-дың соңғы жылдарынан басталды. Бұл кезеңде зат құрылысын, оның микроқұрылымын тереңірек зерттеу қолға алынды. Электрон ашылды, оның әсері мен қасиеттері зерттелді (Дж. Томсон, Г. Лоренц)[7].
Электрондар динамикасына және электрондардың сәулелер өрісімен әсерлесуіне байланысты қазіргі физиканың ең жалпылау теориясы -- салыстырмалық теориясы (А. Эйнштейн, 1906) пайда болды. Жаңа теория материя қозғалысын және сол қозғалысқа қатысты физиканың негізгі ұғымдары -- кеңістік пен уақыт жөніндегі түсініктерді жаңа белеске көтеріп, олардың қасиеттері жөніндегі ғасырлар бойы қалыптасқан көзқарасты негізінен өзгертті. Салыстырмалық теориясы ғасырлар бойы қалыптасқан физика заңдарын түгелдей теріске шығарған жоқ, қайта оның қолданылу шекарасын анықтап берді. Мысалы, жарық жылдамдығына шамалас жылдамдықпен қозғалған денелерге Ньютон механикасының заңдарын қолдануға болмайтындығын көрсетті. Ядролық процестерде байқалатын энергия мен масса арасындағы байланысты өрнектейтін Эйнштейн формуласы салыстырмалық теориясының дәйектілігін онан әрі айқындай түседі. 1916 ж. Эйнштейн ашқан жалпы салыстырмалық теориясы Әлемнің алыс түкпіріндегі материяның қозғалысы мен орнықтылығын теориялық жолмен зерттеудегі бірден-бір аса маңызды тәсіл болды. Бұл теория тартылыс жайлы ескі ілімді қайта құрып, жаңа сатыға көтерді.
М. Планк 20 ғасырдың басында заттың сәуле шығаруы және жұтуы үздіксіз жүретін құбылыс емес, үздікті түрде, энергия үлестері күйінде өтетін құбылыс екенін көрсетті. А. Эйнштейн, Э. Шрёдингер, Л. де Бройлъ, В. Гейзенберг т. б. Планк идеясын онан әрі дамытып. оны математикалық тұрғыдан бір жүйеге келтірді. Кванттық теория және оның негізінде кванттық механика осылай қалыптасты. Кванттық теорияның негізінде атомның әр түрлі қасиеттері және оның ішінде өтіп жатқан процестер түсіндірілді (Н. Бор т. б.)[9].
20 ғ-дың 2-ширегінен бастап атом ядросының құрылымын және онда байқалатын процестерді зерттеуге, сондай-ақ элементар бөлшектер физикасының жасалуына байланысты физикадағы революциялық өзгерістер онан әрі жалғасты. 19 ғ-дың соңында радиоактивтілік және ауыр ядролардың радиоактивтік түрленуі ашылды (А. Беккерель, П.Кюри, М. Складовская-Кюри). 20 ғ-дың басында изотоптар аиықталды. Э. Резерфорд бөлшектермен атқылау арқылы азоттың орнықты (ыдырамайтын) ядросын оттек ядросына түрлендірді (1919). Физиканың дамуындағы келесі кезең нейтронның (1932) ашылуына байланысты болды. Бұл жаңалық ядроның қазіргі нуклондық моделін жасауға мүмкіндік берді. 1932 ж. позитрон, ал 1934 ж. жасанды радиоактивтілік ашылды. Ядролық физиканың дамуында зарядты бөлшек үдеткіштері елеулі роль атқарды. 1944 ж. В. И. Векслер енгізген автофазировка тәсілі үдеткіш-тер техникасын жаңа сатыға көтеріп, оның даму горизонтын кеңейтті. Соңғы кездері қарама-қарсы шоқтар үдеткішінде жүргізілген зерттеулер (Г. И. Будкер) жемісті нәтижелер берді. Бұл кезеңдегі аса маңызды оқшалардың бірі -- атом ядросының бөлінуі және ядро ішіндегі энергияның аса мол қорын бөліп алу мүмкіндігінің ашылуы болды.
20 ғ-дың 40 -- 50 жылдары белгілі элементар бөлшектердің саны бірнеше есе артты. Электрон, протон, нейтрон, позитронмен (сондай-ақ фотонмен) қатар, мезондардың бірнеше түрі, бейтарап бөлшек -- нейтрино, нуклондардың қозған күйі ретінде қарастырылатын -- гиперондар ашылды. 1955 ж. Э. Сегре бастаган американ физиктері -- антипротонды, ал 1956 ж. амери-кандық физиктердің басқа бір тобы -- антипейтронды ашты. Сонымен В. И. Лөнин айтқан ...Атом сияқты, электрон да сарқылмайды, табиғат шексіз... (Шығ., 14-т., 285-6.) деген болжамның дәйектілігі онан әрі айқындала түсті. Соңғы жылдары аса қуатты удеткіштердің көмегімен жүргізілген зерттеулер зарядты бөлшектің де, бейтарап бөлшектің де антибөлшегі болатынын көрсетті. Тек абсолют немесе шын бейтарап бөлшектер (фотон т. б.) деп аталатын кейбір элементар бөлшектердің ғана антибөлшегі болмайды[10].
Бізге қазіргі кездегі белгілі табиғаттағы заттар негізгі үш бөлшектен (протон, нейтрон, электрон) құралса, Әлемнің басқа бір түкпірінде антибөлшектерден (антипротон, антинейтрон, позитрон) құралған материя да (антизат) болуы мүмкін. Бұл жайт тәжірибе жүзінде айқындалып, шындыққа да айнала бастады. 1965 ж. Брукхейвен мұндағы (АҚШ) энергиясы 30 Гэв-тік протондық үдеткіште, бериллийден жасалған нысананы протонның өткір шоғымен атқылау нәтижесінде алғашқы құранды антиядро -- антидейтрон алынды. 1970 ж. Серпуховтагы (СССР) энергиясы 70 Гэв-тік протондық үдеткіштің көмегімен Менделеевтің периодты системасындағы екінші химия элемент -- гелийдің антиядросы -- анти-гелий-3 ашылды. Антизаттың ашылуына байланысты, қазіргі кезде ғалымдар арасында, Әлемнің алыс түкпірінде антизаттан түзілген антидүние болуы мүмкін деген болжам да бар.
Затта, антизатта негізгі элементар бөлшектер мен олардың антибөлшектерінен тұрады. Дүние кірпіштері қызметін атқаратын бұл бөлшектерге берілген, элементар деген аттың өзі де, оның әрі қарай бөлінбейтін қарапайымдылырында болуы керек. Ал қазіргі кезде ғалымдар элементар бөлшектердің элементарлырына да шек келтіріп жүр. Элементар бөлшектердің де өзіндік ішкі құрылысы болатындығын дәлелдейтін құбылыстар байқалуда. Қазіргі үстем болып тұрған көзқарастың бірі бойынша шын мәнінде бөлінбейтін бөлшек бар, ал қалған бөлшектер олардың түрліше болып құралуынан түзіледі. Осы пікір негізінде дамып, кең тараған болжам -- кварктер теориясы. Бұл болжам бойынша элементар бөлшектердің басым көпшілігі осы кварктерден тұрады. Кварктердің де антибөлшегі -- а н т и к -в а р к т е р болуға тиіс[10].
Ядролық физикада 20 ғ-дың 2-жартысында қауырт дами бастады. Атом және сутек бомбалары жасалды. 1954 ж. СССР-дө алғашқы атом әлектр станциясы іске қосылды. И. В. Курчатов бастаған ғалымдар мен инженерлер тобы ядролық энергетиканың негізін қалауға елеулі еңбек сіңірді. Сутек ядррларының синтезделуі арқылы жүретін басқарылатын термоядролық реакциялар зерттеле бастады. И. Е. Тамм т. б. ғалымдар плазманы термоизоляциялаудың магниттік принципін ұсынды (1950). 1976 жылдан плазманы термоизоляциялаудың тиімді тәсілі қолданылған қондырғы -- Токомак-10 (негізін Л. А. Арцимович т. б. қалаған) жұмыс істей бастады. Бұл қондырғының жәрдемімен темпрасы 7-ІО6 -- 10-Ю6 К шамасында (импульсының ұзақтығы 0,5 сек) плазма алынды. Қазіргі кезде аса қуатты лазерлердің көмегімен темпрасы жоғары болып келген плазманы алуға бағытталған термоядролық зерттеулер де кең өріс алуда[6].
Басқа ғылымдармен қатар физиканыңда Қазақстанда дамуына Совет өкіметі тұсында кең жол ашылды. Физ. ғыл.зерт. жұмыстары негізінен Қаз. ССР РА-ның Ядр. физ. институтында, Жоғары энергия физикасы институтында, Астрофизика институтында, Энергетика ғыл.-зерт. институтында, сондай-ақ көптеген жоғары оқу орындарындағы физ. кафедраларында жүргізіледі. Қазіргі кезде Қазақстандың физиктер физиканың көптеген салалары бойынша зерттеулер жүргізіп, елеулі нәтижелер алды. Проф. Л. А. Вулис және оның шәкірттері (В. П. Кашкаров, Н.Ц.Косовт.б.) жылу физикасы, газ динамикасы саласында еңбек етіп келеді. Жоғары энергия физикасы және космостық сәулелер саласында құнды деректер алынды (Ж. С. Тәкібаев т. б.). Қатты денелер физикасы (М. И. Корсунский, С. Е. Ерматов, Т. Әбдісадықов т. б.), металлофизика (А. А. Пресняков т. б.) және спектроскопия (С. К. Калинин т. б.) салалары бойынша да практикалық маңызы зор зерттеулер жүргізіліп келеді. Қаз. ССР РА-ның Ядр. физ. институтының (Ш. Ш. Ибраеимов, Д. Ң. Қайыпов т. б.), сондай-ақ Қазақ политехника институтының (Т. X. Шорманов т. б.) ғалымдары күрделі проблемаларды қамтитын физиканың біраз салаларымен айналысады[5].
Қазіргі физиканың техникамен және басқа табиғаттану ғылымдарымен байланысы. Рылымның бүгінгі таңдағы кезеңі олардың өзара байланысының әлдеқайда күшейіп, бір-бірімен араласуының едәуір үдей түскендігімен сипатталады. Мысалы, соңғы кезде физиканың, математиканың, биологияның, психологияның, химияның, радиоэлектрониканың, сондай-ақ тірі организмдерді зерттейтін ғылымдардың мәліметтерін пайдаланатын бионика ғылымы пайда болды. Әсіресе физика математика ғылымымен тығыз байланысты[2].
Физика теникалық мәселелерді шешу барысында дамиды, жетіледі. Техника физиканың алдына өзі мұқтаж болып отырған мәселелерді көлденең тартып, оның дамуына ықпал жасайды. Техника сонымен бірге физиканы приборлармен, аса күрделі қондырғылармен жабдықтайды. Ал физиканың жетістіктері техниканың әр түрлі саласына ене отырып, олардың теориялық негізін байытады, онан әрі дами түсуіне, жетілуіне ықпал етеді.
Физиканың зерттеу тәсілдері барлық жаратылыс тану ғылымдарында кеңінен қолданылуда. Әлектрондық микроскоптар жеке молекулаларды бақылауға мүмкіндік жасады. Рентгендік анализ заттың атомның құрылысы мен кристалдық құрылысын тексеруге қолданылады. Спектрлік анализ геология мен анорганикалық химиядағы ең тиімді тәсілдердің біріне айналды. Масс- спектрограф атомдар мен молекулалардың массасын аса үлкен дәлдікпен өлшейді. Радиотехникапық және ос-циллографиялық тәсілдер секундтің миллиондық, тіпті миллиардтық үлесі ішінде өтетін процестерді бақылауға мумкіндік береді. Радиоактивті изотоптардың көмегімен химиялық элементтердің, тіпті жеке атомның қозгалысын бақылауға болады[9].
Қазіргі кезде бүкіл табиғаттану ғылымдарының арасында да физиканың маңызы арта түсуде. Салыстырмалық теориясы мен ядролык, физика астрономияның күрделі бөлімі астрофизиканың қауырт дамуына әсер етті. Ал астрофизикада алынған нәтижелер физикаға жаңа сипат беріп отыр. Кванттық теория химиялық реакциялар жайындағы ілімнің негізіне алынады (қ. Кванттық химия). Физиканың биологияға да ықпалы артуда. Осыған орай биофизика өз алдына дербес ғылым ретінде қалыптасты.
Ф. Егшіет пен Вавилон ескерткіштерінен бастап, атом электр станциясына, лазерлерге, космостык, ұшу сапарының жүзеге асуына дейінгі дәуірді қамтитын ұзақ жолды жүріп өтті. Осы жол үстінде ол қалыптасты, дамыды, жетілді. Қазіргі физика -- гылыми техникалық прогрестің дамуында жетекші қызмет атқаратын, тамырын кең жайған, сан салалы ғылым.

1.3 Физика Ғылымының Негізгі Заңдары
Көптеген жылдар бойы ғалымдар бір нәрсені анықтады: табиғат біз үшін несие бергеннен гөрі күрделірек. Физика заңдары іргелі болып саналады, бірақ олардың көпшілігі нақты әлемде қайталауға қиын болатын идеалданған немесе теориялық жүйелерге сілтеме жасайды.
Ғылымның басқа салалары секілді, жаңа физика заңдары қолданыстағы заңдар мен теориялық зерттеулерді құрастырады немесе өзгертеді. Альберт Эйнштейннің салыстырмалық теориясы , ол 1900-жылдардың басында пайда болған, 200 жыл бұрын Исаак Ньютон жасаған теорияларға негізделген[5].
Жалпы гравитация заңы
Сэр Исаак Ньютонның физика саласындағы жаңашыл жұмысы алғаш рет 1687 жылы The Principia деп аталатын Табиғат философиясының математикалық қағидалары кітабында жарық көрді. Онда ол гравитация және қозғалыс туралы теориялар туралы баяндады. Оның физикалық заңы ауырлық күшінің объектісі басқа объектіні олардың біріккен массасына тікелей пропорционалды түрде тартатындығын және олардың арасындағы қашықтықтың кері квадратына байланысты екенін көрсетеді[3].
Үш заң
Ньютонның Принципиа -да табылған қозғалысының үш заңы физикалық объектілердің қозғалысы қалай өзгеретінін басқарады. Олар нысанның үдеуі мен оған әсер ететін күштер арасындағы іргелі қатынастарды анықтайды.
# Бірінші ереже : егер бұл күй сыртқы күшпен өзгертілмесе, нысан демалыс немесе біртекті қозғалыс жағдайында қалады.
# Екінші ереже : Форс уақытта импульстің өзгеруіне тең (массалық жылдамдық). Басқаша айтқанда, өзгеру жылдамдығы қолданылатын күштің мөлшеріне тікелей пропорционалды.
# Үшінші ереже : Табиғаттағы әрбір әрекет үшін тең және қарсы реакция бар.
Бірігіп, Ньютонның бұл үш қағидасы классикалық механиканың негізін құрайды, онда дене органдары сыртқы күштердің әсерінен физикалық тұрғыдан қалай әрекет ететінін сипаттайды.
Массасы мен энергиясын сақтау
Альберт Эйнштейн өз атақты E = mc2 теңдеуін 1905 жылы Қозғалыстағы органдардың электродинамикасы туралы журналына ұсынды. Мақалада екі постулаттарға негізделген арнайы салыстырмалық теориясын ұсынды:
# Релятиктік принципі : физика заңдары барлық инерциялық анықтамалық кадрлар үшін бірдей.
# Жарық жылдамдығының тұрақтылыққағидасы : Жарық әрдайым белгілі бір жылдамдықта вакуум арқылы таралады, ол эмитент органының қозғалыс жағдайына тәуелді емес.
Бірінші принцип физика заңдары барлық жағдайларда барлық адамдарға бірдей қолданылады дейді. Екінші принцип - бұл маңызды. Ол вакуумдағы жарық жылдамдығыныңтұрақты екенін көрсетеді. Қозғалыстың барлық басқа түрлерінен айырмашылығы, ол әртүрлі инерциальды тірек шеңберлерінде байқаушылар үшін өлшенбейді[8].
Термодинамиканың заңдары
Термодинамиканың заңдары масс-энергияны сақтау туралы заңның нақты көріністері болып табылады, өйткені бұл термодинамикалық процестерге қатысты. Алты ғасырдың бірінші жартысында Германияда Отто фон Гюрикке және Ұлыбританияда Роберт Бойль мен Роберт Хуке зерттеген. Барлық үш ғалымдар вакуумдық сорғыларды пайдаланды. Олар Гонконгтың қысымын, температурасын және көлемін зерттеуге кірісті.
# Термодинамиканың нөлдік заңы температуратуралы түсінік береді.
# Термодинамиканың бірінші заңы ішкі энергия, қосылатын жылу және жүйедегі жұмыс арасындағы өзара қатынасты көрсетеді.
# Термодинамиканың екінші заңы жабық жүйедегі жылудың табиғи ағымымен байланысты.
# Термодинамиканың үшінші заңы термодинамикалық процесті жасау мүмкін емес деп санайды.
Электростатикалық заңдар
Физикадағы екі заң электрлік зарядталған бөлшектер мен олардың электростатикалық күштер мен электростатикалық өрістерді құру қабілетін реттейді.
# Кулонның заңы 1700 жылдары жұмыс істейтін француз зерттеушісі Чарльз-Августин Кулонб деп аталды. Екі нүктелік зарядтардың арасындағы күші әр зарядтың шамасына тікелей пропорционалды және орталықтарының арасындағы қашықтыққа кері пропорционалды. Егер объектілер бірдей зарядты, оң немесе теріс болса, олар бір-бірін қудалайды. Егер олар қарама-қарсы айыптаулар болса, олар бір-бірін тартады.
# Гаусс заңы XIX ғасырдың басында жұмыс істеген неміс математик Карл Фридрих Гауссқа арналған. Бұл заң электр өрісінің тұйық бет арқылы таза ағыны жабық электр зарядына пропорционалды. Гаусс тұтастай магнитизм мен электромагнетизмге қатысты ұқсас заңдарды ұсынды.
Негізгі физикадан тыс
Салыстырмалы және кванттық механика саласындағы ғалымдар бұл заңдар әлі қолданылатындығын, бірақ олардың түсіндірілуі кванттық электроника және кванттық ауырлық сияқты өрістерге әкелетін кейбір нақтылауды қолдануды талап етеді[2].
1.4.Физика Жане Техника
XX ғасыр ғылыми-техникалық революция ғасыры деп аталады. Өткен дәуірлерге қарағанда біздің заманымыздың өзіне тән екі ерекшелігі бар. Біріншіден, ғылым мен техника үлкен қарқынмен дамып келеді. Екіншіден, ашылған ғылыми жаңалықтар адамзат игілігіне айналып, жедел түрде өнеркәсіп пен тұрмысқа енгізіліп отыр.
Техниканың қарышты дамуына физиканың қосқан үлесі орасан зор. Сондықтан да техниканың негізі-физика деген пікір берік қалыптасқан. Физикалық білімнің техникада қолданылуын көрсететін көптеген мысалдарды келтіруге болады. Олардың қатарында күнделікті тұрмыста пайдаланып жүрген сан алуан электрлік, электрондық құралдар және басқа да күрделі техникалар бар.
XX ғасырдың ғылым мен техника саласындағы көптеген айтулы жетістіктері физикаға тікелей байланысты. Тарихтан белгілі Әлемнін жеті кереметіне пар апар, XX ғасырдың физика мен техникаға байланысты төрт ғажайып жетістігін атауға болады.
Физиктер атом ядросындағы энергияны алу жолын тапты. Жер қойнауындағы жағылатын отындар (көмір, мұнай, газ, шымтезек, ағаш), әрі кеткенде, бір ғана ғасырға жетеді. Міне, сондықтан атом энергиясының көзін табу - ғаламдық оқиға болды.
XX ғасырда адамзат физика мен техника жетістіктерінің арқасында ғарышқа көтерілді. Тұңғыш жасанды Жер серігі біздің еліміздегі Байқоңыр ғарыш айлағынан 1957 жылы ұшырылды. Адамзаттың тұңғыш ғарышкері, орыс азаматы Ю. А. Гагарин 1961 жылы Байқоңырдан ұшты. Ғарышқа сапар шеккен біздің отандастарымыз - Т. Әубөкіров пен Т. Мұсабаевтар да аса күрделі ғарыштық техниканы басқаруда ерліктің, біліктілік пен шеберліктің тамаша үлгісін көрсетті[2].
Ғарыштың адамзатқа берері мол. Сондықтан Жер бетін де, ғарыш кеңістігін де ұқыпты пайдаланып, үнемі қорғап отыру біздің әрқайсымызға жүктелген үлкен міндет, жауапты борыш.
XX ғасыр ғажайыптарының бірі - лазерлердің өмірге келуі. 60 - жылдардың басында осындай айтулы жаңалықты ашып бергені үшін Ресейдің физик-ғалымдары Н. Г. Басов пен А. М. Прохоровқа және АҚШ-тың физигі Ч. Таунске Нобель сыйлықтары берілді.
Қазір лазерлік техника мен технология ғылымда да, өмірде де кең қолданыс табуда.
Адамзат ақыл-ойының XX ғасырдағы қол жеткен ең ірі табыстарының бірі - кибернетика және оған байланысты электрондық есептеуіш техникасы. Кибернетика ғылымының табыстарын өмірге жаппай енгізу жағынан біздің еліміздің алдында зор міндеттер тұр. Әлемдік деңгейдегі кибернетика мен ақпараттық (информациялық) технология салаларындағы жетістіктер таңдай қақтырады.
Мысалы, жасанды зерде (интеллект) болып табылатын қазіргі кездегі супер-компьютерлердің өз бетінше ойлау дәрежесі үш жасар баланың ойлау деңгейіне жетіп отыр.
Міне, XX ғасырдың ең басты төрт ғылыми-техникалық ғажайыптары осындай. Бұлардың барлығының да ғылыми негізі физикалық білім болып табылады. Олармен сендер келешекте танысатын боласыңдар.
XX ғасырдың үлесіне тиетін басқа да тамаша физикалық-техникалық жаңалықтар толып жатыр. Олардың қатарында алып мұхит кемелері мен сүңгуір қайықтарын, ұшақтарды, өндірістік және ауыл шаруашылық техникаларын атауға болады. Физика мен техниканың дамуына басқа ғылымдар да игі әсерін тигізуде. Соның ішінде астрономия, математика, химия, биология сияқты пәндердің орны мен қызметі айрықша зор.

II. ФИЗИКАНЫҢ НЕГІЗГІ БӨЛІМДЕРІ.

2.1 Механика, негізгі ұғымдары мен тәсілдері.
Денелердің немесе олардың бөлшектерінің уақыттың өтуіне байланысты кеңістіктегі орындарының өзгеруі механикалық қозғалыс деп аталады. Табиғатта мұндай қозғалысқа аспан әлеміндегі денелердің қозғалысы, Жер қыртысының тербелуі, мұхит-теңіздер мен ауадағы ағындар тербелісі; техникада - ұшу аппараттарының, көлік құралдарының, әр алуан механизм бөліктерінің қозғалысы, ғимараттар элементтерінің деформациясы, сұйықтықтар мен газдардың қозғалыстары, т.б. жатады. Әдетте, Механика деп Ньютонның механикалық заңдарына негізделген жарық жылдамдығынан әлдеқайда төмен жылдамдықпен қозғалатын кез келген материалдық денелердің қозғалысын сипаттайтын (элементар бөлшектерден басқа) классикалық механиканы айтады.
Механикада материалдық денелердің қозғалысын зерттегенде олардың негізгі қасиеттерін сипаттайтын абстракты ұғымдар пайдаланылады:
1. материалдық нүкте - массасы бар, геометриялық өлшемдері ескерілмейтін дене;
2. абсолют қатты дене - кез келген екі нүктесінің ара қашықтығы барлық жағдайда тұрақты дене;
3. өзгермелі тұтас орта - қатты денелердің, сұйықтықтар мен газдардың қозғалысын зерттегенде олардың молекулалық құрылымын ескермеуге болатын жағдайда қолданылатын ұғым.
Сонымен қатар тұтас ортаны қарастырғанда: идеал серпімді дене, пластикалық дене, идеал сұйық, тұтқыр сұйық, идеал газ сияқты абстракты ұғымдар қолданылады. Осыған байланысты Механика: материалдық нүкте механикасы, материалдық нүктелер жүйесінің механикасы, абсолют қатты денелер механикасы және тұтас орта механикасы болып бөлінеді. Соңғысы серпімді және пластикалық орта теориясына, гидродинамикаға, газ динамикасына бөлінеді. Бұл бөлімдердің әрқайсысы (шығарылатын есептердің сипатына қарай): кинематика, статика және динамика бөлімдеріне ажыратылады. Денелердің механикалық қозғалысын сипаттайтын негізгі заңдар мен принциптер жалпы және теор. Механиканың негізі болып саналады. Өзіндік дербес мәні бар механика бөлімдеріне: тербелістер теориясы, орнықты тепе-теңдік және қозғалыстың орнықтылығы теориялары, гироскоптар теориясы, массасы айнымалы денелердің механикасы, автоматты реттегіштер теориясы, соққы теориясы, т.б. жатады. механика физиканың көптеген бөлімдерімен тығыз байланысқан. Оның көптеген ұғымдары мен тәсілдері оптикада, статистикалық физикада, кванттық механикада, электрдинамикада, салыстырмалы теорияда, т.б. пайдаланылады. Механика астрономияның көптеген бөлімдерінде, соның ішінде аспан Механикасында ерекше орын алады. Механика қазіргі заманғы техниканың көптеген салаларының ғыл. негізі болып саналады.
Механиканың негізгі ұғымдары мен тәсілдері.
Механикада қозғалыстың негізгі кинематикалық өлшемдері: нүкте үшін - жылдамдық пен үдеу, ал қатты дене үшін - ілгерілемелі қозғалыстың жылдамдығы мен үдеуі және айналмалы қозғалыстың бұрыштық жылдамдығы мен бұрыштық үдеуі алынады. Деформацияланатын қатты дененің кинематикалық күйі деформация тензорларымен, ал сұйықтықтар мен газдардың кинематикалық күйі деформация жылдамдықтарының тензорларымен сипатталады; қозғалыстағы сұйықтық жылдамдығының өрісін зерттегенде бөлшектердің айналысын сипаттайтын құйын ұғымы пайдаланылады.
Механикада материалдық денелердің механикалық өзара әсерлесуінің негізі - күш. Тұтас орта механикасында денеге әсер ететін күштер беттік немесе көлемдік таралуымен, яғни күш шамасының дене бетінің ауданына (беттік күштер үшін) немесе көлеміне (массалық күштер үшін) қатынасымен, ал сол ортаның әрбір нүктесінде пайда болатын ішкі кернеулер жанама және нормаль кернеулер жиынымен (кернеулер тензорларымен) анықталады. Теріс таңбамен алынған бір нүктедегі үш нормаль кернеудің орташа арифметикалық мәні осы нүктедегі қысымды анықтайды. Дененің қозғалысына, оған әсер етуші күштерден басқа, оның инерттік дәрежесі де әсерін тигізеді. Материалдық нүкте үшін инерттік өлшем - оның массасы. Материалдық дененің инерттігі оның жалпы массасына және сол массаның дене көлемінде таралуына тәуелді. Сұйықтықтар мен газдардың инерттігі олардың тығыздығымен анықталады.
Механикада Ньютон заңдары нүкте және нүктелер жүйесінің қозғалысын сипаттайтын теңдеулерді береді. Тұтас орта механикасында Ньютон заңдарынан басқа, берілген ортаның физикалық қасиеттерін сипаттайтын (мысалы, сызықты серпімді дене үшін Гук заңы, тұтқыр сұйық үшін Ньютон заңы, т.б.) заңдар да қоса пайдаланылады. Механиканың есептерін шешу кезінде динамикалық қозғалыстың өлшемдері: қозғалыс мөлшері (импульс), қозғалыс мөлшерінің моменті, кинетикалық энергия, күш импульсі, жұмыс дейтін ұғымдар маңызды рөл атқарады[1].

2.2 Термодинамика және оның тарихы.
Термодинамика (грек. θέρμη - "жылу", δύναμις - "күш") - физика ғылымындағы жылудың жұмыс және басқа энергия түрлерімен арадағы қарым-қатынасын зерттейтін тармағы. Термодинамика -- тәжірибелерден жинақталған нәтижелерге сүйенетін феноменологиялық ғылым. Ол көптеген құрамдас бөліктерден тұратын макроскопиялық жүйелер - термодинамикалық жүйелерді зерттейді. Мұндай жүйелерде жүретін процестер макроскопиялық шамалар, мысалға қысым немесе температура арқылы сипатталады және олар молекулярлық деңгейде қолдануға келмейді.
Термодинамика заңдылықтары жалпы сипатта қолданылады және заттардың атомдық деңгейдегі құрылымына тәуелді емес. Сондықтан термодинамика ғылым мен техниканың энергетика, қозғалтқыштар, фазалық ауысу, химиялық реакциялар, секілді көптеген салаларында қолданылады.Термодинамиканың физика мен химияның бірқатар салаларында, химиялық технология, аэроғарыштық технология, машина жасау, жасушалық биология, биомедициналық инженерия секілді алуан түрлі салаларда алатын орны ерекше[3].
Тарихы.
Адамдар ертеден суық пен ыстықтың ара-жігін айырып, температураны дененің жылыну дәрежесін сипаттайды деп есептеген. Жылу жайлы ғылымның дамуы температураны өлшеуге арналған құрал - термометрдің пайда болуымен басталады. Ең алғашқы термометрді 16 ғасырдың соңында Галилей жасады деп есептелінеді.
Термодинамика механикалық жұмыс жасауға дененің ішкі энергиясын пайдаланудың негізгі тәсілдерін зерттейтін эмпирикалық ғылым ретінде пайда болды. Алғашқы бу машиналары 18 ғасырдың екінші жартысында ойлап табылды және өнеркәсіптік төңкерістің негізгі алғышарты болды. Ғалымдар мен инженерлер оның тиімділігін арттыру тәсілдерін іздей бастады, 1924 жылы Сади Карно өзінің "Оттың қозғаушы күші және осы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.