Физика
Физика: табиғатты түсіндіретін ғылым
Физика (грек. physike, physis — табиғат) — өріс пен заттың жалпы қасиеттерін, сондай-ақ олардың қозғалыс заңдарын зерттейтін ғылым. Физика табиғат туралы ғылымдардың жетекші салаларының бірі ретінде ұзақ тарихи даму жолынан өтті.
Неге «жетекші ғылым»?
Физика көптеген құбылысты (қозғалыс, күш, энергия, электр, жарық, құрылым) жалпы заңдылықтар арқылы түсіндіреді және басқа жаратылыстану ғылымдарының тілін қалыптастырады.
Ежелгі дәуір: тәжірибеден басталған білім
Физика туралы алғашқы деректер Ежелгі Вавилон мен Египет жазбаларында кездеседі. Зәулім сарайлар мен күрделі құрылыстарды (пирамидалар, қорғандар) салуда құрылыс механикасы мен статиканың қарапайым заңдылықтары, сондай-ақ рычаг, көлбеу жазықтық сияқты қарапайым механизмдер қолданылды.
Алайда практикалық талаптардан туған бұл білімнің теориялық негіздері халық арасына кең таралмады: ғылым көбіне діни абыздардың қолында болды.
Ежелгі Грекия: табиғатты рационалды түсіндіру
Ежелгі грек ойшылдары табиғат құбылыстарын табиғаттан тыс күштердің әсерінсіз-ақ түсіндіруге ерекше мән берді. Гераклит, Анаксимандр, Анаксимен, Фалес сияқты ғалымдар табиғаттың негізін төрт элементтен (от, топырақ, ауа және су) тұрады деп қарастырды.
Атом идеясы
Демокрит (б.з.б. V ғ.), Эпикур (б.з.б. 341–270), Лукреций (б.з.б. I ғ.) дүниенің ең қарапайым «кірпіші» — әрі қарай бөлінбейтін бөлшек, яғни атом деп санады.
«Физика» атауы
Аристотельдің табиғат туралы еңбегі «Физика» деп аталған. Осыған байланысты оны физиканың негізін қалаушылардың бірі ретінде де атайды.
Архимед гидростатиканың негізгі заңын — Архимед заңын ашып, қарапайым механизмдерді зерттеді. Демокрит, Аристотель, Архимед секілді ерте дәуір ғалымдарының өлшеусіз үлесі ғасырлар бойы жинақталған тәжірибемен ұштасып, физиканың іргетасын қалады.
Классикалық механика және XVIII ғасырдағы серпін
XVII–XVIII ғасырларда физиканың барлық салаларын дамытуға бағытталған зерттеулер кең өріс алды. Ньютон механикасы жер бетіндегі және аспан денелерінің қозғалыс заңдарын біріктіріп, ықпалды ілімдер жүйесіне айналды. Осы кезеңде физиканың өзге салаларында да тәжірибелік деректер жиналып, қарапайым заңдар тұжырымдала бастады.
Электр құбылыстарының алғашқы заңдылықтары
- Электростатикада зарядтардың әсер заңдары қалыптаса бастады (Г. Кавендиш, Дж. Пристли, Ш. Кулон).
- Атмосфералық электр туралы ілім дамыды (М. В. Ломоносов, В. Франклин).
Атом құрылысы туралы көзқарастың дамуы
Зат атомдардан тұрады деген идея өте көне (б.з.б. VI–II ғғ.; Демокрит, Эпикур). Бұл түсінік бойынша затты ең кіші бөлшек — атомға дейін ғана бөлуге болады, ал барлық денелер атомдардан және атомаралық қуыстардан тұрады. Әртүрлі заттардың айырмашылығы атомдардың пішіні мен мөлшеріне байланысты деп түсіндірілді.
Дегенмен, бұл көзқарастар ұзақ уақыт бойы дерексіз сипатта болғандықтан, кең қолдау таппады. Тек XVIII ғасырдан бастап химиктер тәжірибелік нәтижелерін атом ұғымы арқылы түсіндіре бастады: реакцияға түсетін заттардың массалары арасындағы қатынастарды түсіндіру үшін атом туралы түсінік қажет болды.
Дальтонның атомистикалық теориясы (1808)
- Заттар жойылмайтын және жоқтан пайда болмайтын өте кішкентай, бөлінбейтін бөлшектер — атомдардан тұрады.
- Бір элементтің атомдары өзара айырғысыз (мысалы, массалары бірдей) деп қарастырылды.
Бұл түсінік XIX ғасырдың аяғына дейін басым болды.
Атомның бөлінетіндігі: электрон және радиоактивтілік
XIX ғасырдың соңы мен XX ғасырдың басында ашылған бірқатар құбылыстарды атом күрделі және бөлінеді деген түсінік арқылы ғана түсіндіру мүмкін болды. Катод сәулелерін зерттеу олардың электрондар ағыны екенін көрсетті. Электрондардың катод материалына тәуелсіз түрде бөлінуі олардың әртүрлі атомдардың құрамында болатынын дәлелдеді.
1896 жылы француз ғалымы А. Беккерель радиоактивтілік құбылысын ашты. Бұл құбылысты зерттеу атом өзгермейді және бөлінбейді деген түсінікті түбегейлі жоққа шығарды. Атом тұтас алғанда электрлік бейтарап болғандықтан, оның құрамындағы электрондардың теріс зарядын теңестіретін оң зарядталған бөлшектер де болуы тиіс деген мәселе қойылды.
Томсон моделі (1903)
Дж. Томсон атомның алғашқы физикалық моделін ұсынды: атом — оң зарядталған сфера, ал электрондар оның ішінде таралған және атомды тұтас алғанда бейтарап етеді. Бұл модель кейін көптеген сұрақтар туғызды.
Резерфорд тәжірибелері (1911)
Э. Резерфорд тәжірибе жүзінде атомдағы оң және теріс зарядтардың қалай орналасатыны туралы түсініктердің жаңаруына жол ашты.
Қолданылған әдебиеттер
- Қазақ Совет Энциклопедиясы, 471-бет. М. Қаратаев. Алматы, 1977.
- Жұманов К.Б. Атомдық физикаға кіріспе. Алматы: «Қазақ университеті», 1991.
- Орал газ, мұнай және салалық технологиялар колледжі. Реферат: «Физика және атом құрылысы». Орындаған: Сағынғалиев Б.Е. Тексерген: Қайырлиева К.Т. Орал қ., 2006 ж.