Физиканың зерттелуі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны
Кіріспе
1.Физиканың зерттелуі
2.Физиканың адамзатқа қызметі
3.Физиканың адамзатқа тигызген қызмті туралы қызқты ақпарат
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиетте тізімі

1.Физиканың зерттелуі
Барлық әлемді зерттейтін салыстырмалық теория мен микрдүниелерді зерделеуші кванттық механика өте қарапайым жүйелермен жұмыс істейді. Мұндай күрделі емес жүйелердің құрамында азғана айырмалы шамалар болады. Айнымалы шамалары көп болса, жүйе күрделі болады. Оны зерттеу үшін статистикалық әдіс қолданылады. Бұл жағдайда мағлұматтар барлық айнымалы шамаларды түгел қамтып, жүйені жалпылама сипаттауға мүмкіндік береді. Осы сұрақтар ықтималдық теория мен математикалық статистикада талданған, яғни ықтималдық күрделі жүйелердің атрибуты деуге болады. Ғылым мен практикада әртүрлі тосын оқиғалар болады, ал олардың жалпы нәтижелері : оқиға болып кетті, я болады деп тұжырымдалады. Оқиғалардың "немесе" ... "немесе" мүмкіндігінің сипаттамасын анықтайтын болжау теориялары ықтималдылық түсініктеріне сүйенеді. Жаратылыстану ғылымдарында ансамбль деген ұғым кеңінен қолданылады, ықтималдылықты анықтау үшін тұрақты жағдайда жүйеде көптеген сынаулар жүргізу керек болады. Осының орнына көптеген бірдей жүйелерде жеке сынаулар өткізіп, олардың жиынтығын алуға да болады. Осы бірдей, әрі өте көп жүйелер - ансамбль деп аталады. Жалпы жүйелер ашық, не тұйық болады. Тұйықталған жүйе қоршаған ортамен заттай немесе энергия алмаспайды. Осыдан басқалардың барлығы ашық жүйелерге жатады. Физикада дененің бір жүйеден екіншіге көшуін процесс деп атайды. Жүйенің күйі тепе-теңдік немесе тепе-теңдік емес бола алады. Бірінші жағдайда жүйені сипаттайтын параметрлер өзгермейді, ол екіншіде өзгереді. Тепе-теңдік процесстер өте баяу жүреді, яғни квазистатистикалық болады, тек "абстракция" өмірде болатын нақты процесстердің барлығы тепе-теңдік емес процесстерге жатады. Процесстерді қарама-қарсы бағытта жүргізіп, жүйені бастапқы күйіне өте жеңіл жағдайда келтіруге болады. Бұл процесс тепе-теңдік күйде бола алады. Бірақ, барлық нақты процесстер қайтымсыз болады. Ашық жүйе шеңберінде ғана қайтымды процесстер жүруі мүмкін, ал әлем үшін ол қайталанбайды. Мынадай мысалды қарастырайық : көктемде күн энергиясының әсерінен мұз суға айналады, ал күзде ол қайтадан қатады. Әлемге тарап кететін энергия бөлінеді. Су үшін қайтымды процесс орындалды, ал энергия тарапынан қайтымдылық орындалмады. Бұл жағдай тұйық цикл бойынша жұмыс істейтін жылу машиналарында қайталанады. Жылу машинасы бастапқы жағдайға келгенімен жүйеде қайталанбайтын өзгеріс болды. Табиғаттағы дұрыс емес процесстерді түсіндіру үшін физикада негізгі шама энтропия пайдаланылады. Бұл шама термодинамикалық ықтималдылықпен тығыз байланысады. Ықтималдылық жүйенің жеке элементтерінің комбинацияларын (микрокүйлерін) түзейді және жүйені жан-жақты сипаттауға мүмкіндік береді.
ФИЗИКА (грек. physike, рhуsis -- табиғат) -- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.).
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.
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 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.