Физика
Физика пәні
18 ғ-да Ф-ның 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. Ф-ның 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 матем. зерттеулердің жиынтығы Ф-ның 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 Ф-ның 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 Ф-ға біртұтас ғылми сипат берген аса маңызды жаңалықтар ашылды, теориялық қорытындылар жасалды. Әр түрлі физ. процестердің бірлігі энергияның сақталу заңында өз өрнегін тауып, айқындалды.Ф-ның дамуына химия да елеулі ықпал жасады. 18 ғ-дың аяғында біраз хим. 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 физ. процестердің өзара қайтымдылығы және осыған орай сол кездегі белгілі физ. құбылыстардың бірлігі дәлелденді. Энергияның сақталу зацының кез келген физ. және хим. процестерде орындалуы Ю. Р. Майердің, Дж. Джоульдің жәнө Г. Гельмгольцтің еңбектерінде нақтылы дәлелденді. Барлық физ. құбылыстардың бірлігі жайлы қағида, 19 ғ-дың 2-жартысында, Ф-ны түгелдей қайта құруға әкеліп соқты. Бүкіл Ф. екі үлкен бөлімге — заттар Ф-сы мен өрістер Ф-сына бірік-тірілді. 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 Ф-ның 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 температуралар техникасы пайда болды. Сөйтіп Ф-ның жаратылыс тану ғылымдарына ықпалы арта бастады. 19 ғ-дың соңында кейбір физиктер Ф-ның дамуы аяқталды деп санады. Классикалық Ф-ны кез келген құбылысқа (галактикалардан бастап атом дүниесіне дейін) пайдаланбақ болу — елеулі қайшылықтарға, тіпті күрделі қателерге әкеліп соқты. Классикалық Ф-ға, 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 Ф-ның ең жалпылау теориясы — салыстырмалық теориясы (А. Эйнштейн, 1906) пайда болды. Жаңа теория материя қозғалысын және сол қозғалысқа қатысты Ф-ның негізгі ұғымдары — кеңістік пен уақыт жөніндегі түсініктерді жаңа белеске көтеріп, олардың қа-сиеттері жөніндегі ғасырлар бойы қалыптасқан көзқарасты негізінен өзгертті. Салыстырмалық теориясы ғасырлар бойы қалыптасқан Ф. заңдарын түгелдей теріске шығарған жоқ, қайта оның қолданылу шекарасын анықтап берді. Мыс., жарық жылдамдығына шамалас жылдамдықпен қозғалған денелерге Ньютон механикасының заңдарын қолдануға болмайтындығын көрсетті. Ядр. процестерде байқалатын энергия мен масса арасындағы байланысты өрнектейтін Эйнштейн формуласы салыстырмалық теориясының дэйөктілігін 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. Гейзен-берг т. б. Планк идеясын онан әрі дамытып. оны матем. тұрғыдан бір жүйе-ге келтірді. Кванттық теория және оның негізінде кванттық механика осылай қалыптасты. Кванттық теорияның негізінде атомның әр түрлі қасиеттері және оның ішінде өтіп жатқан процеестер түсіндірілді (Н. Бор т. б.). 20 г-дың 2-ширегінен бастап атом ядросының қүрылымын және онда байқалатын процестерді зерттөуге, соы-дай-ақ элементар бөлшектер Ф-сының жасалуына байланысты Ф-дағы революциялық өзгерістер онан әрі жалгас-ты. 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 сс-бөлшектермен атқылау арқылы азоттың орнықты (ыдырамайтын) ядросын оттек ядросына түрлендірді (1919). Ф-ның дамуындагы 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. Ядр. Ф-ның 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. Соң-гы кездері қарама-қарсы шоқтар үдеткішінде жүргізілген зерттеулер (Г. И. Будкер) жемісті нәтижелер берді. Бұл кезеңдегі аса маңызды оқшалардъщ бірі — атом ядросының бөлінуі және ядро ішіндегі энергияның аса мол қорын бөліп алу мүмкіндігінің ашылуы болды. 20 Е-ДЫҢ 40—50 жылдары белгілі эле-ментар бөлшектердің саны бірнеше есе артты. Электрон, протон, нөйтрон, по-зитронмен (сондай-ақ фотонмен) к,а-тар, мезондардьщ бірнеше түрі, бейта-рап бөлшек — нейтрино, нуклондар-дың қозган күйі ретінде қарастырылатын — гиперондар ашылды. 1955 ж. Э. Сегре бастаган американ физикте-рі — антипротонды, ал 1956 ж. американдық физиктердің басқа бір тобы — антипейтронды ашты. Сонымен В. И. Лөнин айтқан «...Атом сияқты, электрон да сарқылмайды, табиғат шексіз...» (Шыг., 14-т., 285-6.) дегөн бол-жамның дәйектілігі онан әрі айқындала түсті. Соңғы жылдары аса қуатты үдеткіштердің көмегімен жүргізілген зерттеулер зарядты белшектің 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 (ан-тизат) болуы мүмкін. Бұл жайт тәжірибе жүзінде айқындалып, шындыққа да айнала бастады. 1965 ж. Брукхейвен қ-ндагы (АҚШ) знергиясы 30 Гэвтік протондық үдеткіште, бериллийден жасалған нысананы протоннын өткір шо-гымен атқылау нәтижесінде алғашқы құранды антиядро — антидейтрон алынды. 1970 ж. Серпуховтагы (КСРО) әнергиясы 70 Гэв-тік протондық үдет-кіштің көмегімен Менделеевтің периодты системасындагы екінші хим. элэ-мент — гелийдің антиядросы — анти-гелий-3 ашылды. Антизаттың ашылуына байланысты, қазіргі кезде ғалым-дар арасында, Әлемнің алыс түкпірінде антизаттан түзілген антидүние болуы мүмкін деген болжам да бар. Зат та, антизат та негізгі элементар бөлшектер мен олардың антибөлшекте-рінен тұрады. Дүниө «кірпіштері» қызметін атқаратын бұл бөлшектерге берілген, «элементар» дөген аттың өзі де, оның әрі қарай бөлінбейтін қара-найымдылырында болуы керөк. Ал қазіргі кезде ғалымдар элементар бөл-шектердің «элементарлырына» да шек келтіріп жүр. Элементар бөлшектердің де өзіндік ішкі құрылысы болатынды-ғын дәлелдейтін құбылыстар байқалу-да. Қазіргі үстем болып тұрған көзқарастың бірі бойынша шын мәнінде бө-лінбейтін бөлшек бар, ал қалған бөлшектер олардың түрліше болып құралуынан түзіледі. Осы пікір негізінде дамып, кең тараган болжам — кварктер теориясы. Бұл болжам бойынша элементар бөлшектердің басым көпші-лігі рсы кварктерден тұрады. Кварктердің де антибөлшегі — антикварктер болуға тиіс. Ядролық Ф. да 20 ғ-дың 2-жартысын-да қауырт дами бастады. Атом және сутек бомбалары жасалды. 1954 ж. КСРО-дө алгашқы атом әлектр ст. іскв қосылды. И. В. Курчатов бастаған ғалымдар мен инженерлер тобы ядр. энергетиканың негізін қалауга елеулі еңбек сіңірді. Сутек ядррларының синтезделуі арқылы жүретін басқарыла-тын термоядролъщ реакциялар зерттеле бастады. И. Е. Тамм т. б. ралымдар плазманы термоизоляциялаудың магниттік принципін ұсынды (1950). 1976 жылдан плазманы термоизоляциялаудың тиімді тәсілі ңолданылган қондырғы — «Токомак-10» (негізін Л. А. Арцимович т. б. қалаған) жүмыс істей бастады. Бұл қондырғының жәрдемі-мен температурасы 7-ІО6—10-Ю6 К шама-сында (импульсының ұзақтығы 0,5 сек) плазма алынды. Қазіргі кезде аса ңуатты лазерлердіц көмегімен температурасы жоғары болып келген плазманы алуға багытталран термоядро-лық зерттеулер де кең өріс алуда. Күрделі теориялық және эксперименттік зерттеулер нәтижесінде қол жеткен табыстар Ф-ның барлық сала-сының қауырт дамуына қолайлы жар-дай жасады. Молекулалық физика саласьшда кристалдар физикасы (қ. Кристаллофизика) жедел дамыды. Іс жүзіндө елеулі маңызы бар жартылай өткізгіштер теориясы да күрделі про-блема болып саналады. А. Ф. Иоффе бастаган совет физиктері дүние жүзін-де алғаш рет жартылай өткізгіштерден жасалран төрмоэлектрлік генераторды (1950, Л. С. Стильбанс т. б.), сонан соң жартылай өткізгішті тоңазытқыш құ-рылгыларды жасады. Сондай-ақ металдар мөн қорытпаларды (қ. Металдар, Металлофизика, Металл тану) зерттеу ісінде де едәуір табысты нәтижелер алынды. Магнетизм саласында, оның ішінде ферромагнетизм құбылысын зерттеуде аса күрделі табыстарра қол жетті. Ферромагнетизм теориясын дамытуда совет физиктері С. П. Шубин, С. В. Вонсовский т. б. жемісті еңбек етуде. Төмен температуралар саласындағы зерттеулер де кең өріс алды. Газдарды сұйылту техникасына П. Л. Ка-пица қомақты үлес қосты. 20 ғ-дың бірінші жартысындағы жемісті багыттардьщ бірі вакуумдық электроника болды. Мүның негізінде техниканың біраз салалары, оның ішінде электрондық микроскопия дамыды. Электрондық микроскоп микрообъектілердің кескінін ұлғайтып түсіру жәнө олардың құрылысын мұқият зерттеу ушін қолданылады. Осы күнгі электрондық микроскоп нәрсенің кескінін бірнеше мың есе ұлғайтады, ара қашықтығы бірнеше ангстрем о (А ) екі нүктені айырып баңылау-га мүмкіндік береді. Электроника сан-тиметрлік және миллиметрлік толқын-дарды зерттейтін радиофизикамен ты-гыз байланысты. Радиофизиканың қолданылу саласына радиолокация, ра-диоастрономия, радиометеорология жатады. Радиотех. құрылрылар шапшаң өтетін құбылыстар мен ядр. процестер-ді зерттейтін маңызды құралга айналды. Радиоспектроскопия да кең қанат жайды. Ондаған мың электрондық, лампылар мен жартылай өткізгішті диодтарды пайдаланатын есептеуіш аналит. мапганалардың жасалуы ғылыми-тех. прогрестің дамуында елеулі орын алды (қ. Есептеуіш машина). Есептеуіш машиналар әлектрондың техниканың жетістіктеріне сай күрделеніп, кемелденіп келеді. Қазіргі есептеуіш машиналар сан мыңдаван транзисторлардан, резисторлардан және диодтардан құралатын интегралдық схемалардан тұрады. Оптика саласында да талай маңызды жаңалыңтар ашылып, жемісті нәтижелөр алынды. Спектроскопиякыц тәсілдері жаратылыстану ғылымдары мен техникада кеңінен қолданыла бастады. Қолданылу аясы кең қанат жайған люминесценцияның теориясы жасалды. Люминесценттік анализ жедел дамыды. Люминесценцияланатын заттардың (қ. Люминофор) жаңа, жетілдірілген түрлері жасалып, ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында көп-теп қолданыла бастады. Молекулалық оптикадағы күрделі жаңалықтардың бірі — жарықтың комбинациялық шашырауы болды (Г. С. Ландсберг, Л. И. Манделъштам, үнді физиктері Ч. В. Раман, К. С. Кришнан). 1934 ж. II. А. Черенков таза сұйықтың радиоактивті ваттардың әсөрінен жарқырау құбылысын ашты (қ. Черенков—Вавилов сәуле шыгаруы). И. Е. Тамм мен И. М. Франк бұл қүбылысты теория жүзінде толық түсіндірді (1937). Осы қүбылысты ашып, дәлелдегені үшін Черенков, Тамм және Франкңа 1958 ж. Нобель сыйлығы берілді. Ультрадыбыс, радио-хабар, архитөктура және муз. аспаптар жасау проблемаларына байланысты акустикаға ерекше мән беріле бастады. Осыран орай гидроакустика мен злектроакустика бөлініп шықты. Ф. мен техникадагы аса маңызды жаңалықтардың бірі — кванттық электрониканың пайда болуы. Кванттық электроника оптикамен аса жоғары жиіліктегі раджофизиканың жаңа салаларын туғызды. Кванттық электрониканың негізін салған ғалымдарға (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров жәяе Ч. Таунсца) 1964 ж. Нобель сыйлыім берілді. Басқа ғылымдармен қатар Ф-ныңда Дазақстанда дамуына Совет өкіметі тұсында кең жол ашылды. Физ. ғыл.-зерт. жұмыстары негізінен Қаз. КСР РА-ның Ядр. физ. ин-тында, Жоғары энергия физикасы ин-тында, Астрофи-зика ин-тында, Энергетика гыл.-зерт. ин-тында, сондай-ақ көптеген жогары оқу орындарындағы физ. кафедраларында жүргізіледі. Ңазіргі кезде Қа-зақстандың физиктер Ф-ның көптеген салалары бойынша зерттеулер жүргі-зіп, елеулі нәтижелер алды. Проф. Л. А. Вулис және оның шәкірттері (В. П. Кашкаров, Н.Ц.Косовт.б.) жылу физикасы, газ динамикасы сала-сында еңбек етіп келеді. Жоғары энергия физикасы және космостық сәулелер саласында құнды деректер алынды (Ж. С. Тэкібаев 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 жургізіліп келеді. Қаз. КСРО-ның Ядр. физ. институтының (Ш. Ш. Ибраеимов, Д. Ң. Қайыпов т. б.), сондай-ақ Қазаң политөхника ин-тының (Т. X. Шорманов т. б.) ғалымдары күрделі проблемаларды қамтитын Ф-ның біраз салалары-мен айналысады. Қазіргі физиканың төхникамен жәнө басқа табигат тану гылымдарымен байланысы. Ғылымның бугінгі таңдағы кезеңі олардың өзара байланысының әлдеқайда күшейіп, бір-бірімен араласуының едәуір үдей түскендігімен сипатталады. Мыс., соңгы кезде Ф-ның, математиканың, биологияның, психологияның, химияның, радиоэлектрониканың, сондай-ақ тірі организмдерді зерттейтін ғылымдардың мәліметтерія пайдаланатын бионика рылымы пайда болды. Әсіресе Ф. математика ғылымымен тыгыз байланысты. Ф. тех. мәселелерді шешу барысында дамиды, жетіледі. Төхника Ф-ның алдына өзі мұқтаж болып отырған мә-селөяерді көлденен тартып, оның да-муына ықпал жасайды. Техника сонымен біргө Ф-ны приборлармен, аса кур-делі қондырғылармен жабдыңтайды. Ал Ф-ның жөтістіктері техниканың әр түрлі саласына ене отырып, олардың теориялық негізін байытады, онан әрі дами түсуіне, жетілуіне ықпал етеді. Ф-ның зерттеу тәсілдері барлық жаратылыс тану ғылымдарында кеңінен ңолданылуда. Әлектрондық микроскоп-тар жекө молекулаларды баңылауга мүмкіндік жасады. Рентгендік анализ заттың атомдың ңұрылысы мен кристалдық ңүрылысын тексеруге қолда-нылады. Спектрлік анализ гөология мен анорганикалық химиядағы ең тиімді тәсілдердің біріне айналды. Масспектрограф атомдар мен молекулалардың массасын аса үлкен дәлдікпен өлшейді. Радиотехникапық және осциллографиялық тэсілдер секундтің миллиондык,, тіпті миллиардтық үлесі ішінде өтетін процестерді бақылау-ра мумкіндік береді. Радиоактивті изотоптардың көмегімен хим. элемент-тердің, тіпті жөке атомның қозгалысын бақылауға болады. Қазіргі кезде бүкіл табигат тану гы-лымдарының арасында да Ф-ның ма-ңызы арта түсуде. Салыстырмалық теориясы мен ядролык, физика астро-номияның күрделі бөлімі астрофизика-ның қауырт дамуына өсер етті. Ал ас-трофизикада алытан нәтижелер Ф-ра жаңа сипат беріп отыр. Кванттық тео-рия химияльщ реакциялар жайындагы ілімнің негізінө алынады (қ. Квант-пщ химия). Ф-ның биологияга да ың-палы артуда. Осыган орай биофизика өз алдына дербес ғылым ретіндө қа-лыптасты. Ф. Егшіет пен Вавилон ескерткіш-терінен бастап, атом электр станция-сына, лазерлерге, космостык, ұшу са-парының жүзеге асуына дейінгі дәуір-ді ңамтитын ұзаң жолды жүріп өтті. Осы жол үстінде ол қалыптасты, да-мыды, жетілді. Қазіргі Ф.—гыл.-тех. прогрестің дамуында жетекші ңызмет атңаратын, тамырын кең жайған, сан салалы гылым. Ф-ның КСРО-да және Қазақстанда дамуы жайлы Советтік Социалистік Республикалар Одаты және Қазақ Советтік Социалистік Республикасы деген мақалалардың ғылым және ғылми мекемелер деген бөлімдерін қараңыз.