Спектроскопиякыц тәсілдері жаратылыс тану гылымдары мен техникада кеңінен ңолданыла бас - тады

Ежелгі дәуір: тәжірибе, құрылыс және алғашқы түсініктер

Физика туралы алғашқы деректер Ежелгі Вавилон мен Египет жазбаларында кездеседі. Пирамидалар, қорғандар секілді зәулім құрылыстарды салуда статиканың қарапайым заңдылықтары және рычаг, көлбеу жазықтық тәрізді механизмдер пайдаланылды. Дегенмен, бұл білімнің теориялық негізі кең тарамады: ғылым көбіне діни абыздардың қолында болды.

Ежелгі Грекия: табиғатты табиғаттан тыс күштерсіз түсіндіру

Ежелгі грек ойшылдары табиғат құбылыстарын ғылыми негізде, мүмкіндігінше табиғаттан тыс ықпалға сүйенбей түсіндіруге ұмтылды. Гераклит, Анаксимандр, Анаксимен, Фалес сияқты ғалымдар дүниенің негізін төрт элементпен (от, топырақ, ауа, су) байланыстырды. Ал Демокрит, Эпикур және Лукреций дүниенің ең қарапайым «кірпіші» бөлінбейтін бөлшек — атом деп санады.

Аристотель және Архимед: «Физика» және негізгі заңдар

Аристотель табиғат туралы еңбегін «Физика» деп атады, сондықтан оны кейде физиканың негізін қалаушы деп те атайды. Архимед гидростатиканың негізгі заңын ашып (Архимед заңы), қарапайым механизмдерді зерттеді; механикамен қатар оптика және астрономиямен де айналысты.

Грек-рим мәдениеті дәуірінде рычаг ережесі, ауырлық центрі, геометриялық оптиканың алғашқы заңдылықтары (жарықтың түзу сызықты таралуы, шағылу, сыну) тұжырымдалды. Осы жетістіктер кейін классикалық механиканың тууына алғышарт жасады.

Орта ғасырлар: араб ғылымы, эксперимент және Орталық Азияның үлесі

Орта ғасырдың алғашқы кезеңінде ғылымның дамуына араб мәдениеті елеулі үлес қосты: эксперименттік тәсілдер қолданылып, бақылау мен өлшеудің маңызы артты. Еуропада Алхазен атымен белгілі Әл-Хайсам оптика бойынша зерттеулер жүргізіп, көру теориясын жетілдірді, құралдар жасады. Оның «Оптика кітабы» 12 ғасырда латын тіліне аударылды.

Әл-Фараби, Бируни және Ұлықбек мектебі

Орталық Азия мен Қазақстаннан шыққан ғалымдар араб ғылымын одан әрі дамытты. Әбу Насыр әл-Фараби «Вакуум» трактатында ежелгі гректер қолданған эксперименттік тәсілдерге сүйене отырып, абсолют вакуум жоқ екенін дәлелдеуге ұмтылды. Бируни жасаған құралдардың көмегімен металдар мен басқа да заттардың меншікті салмағын жоғары дәлдікпен анықтады, сондай-ақ астрономиялық және географиялық зерттеулер жүргізді. Ұлықбек мектебінің өкілдері де физика-математикалық ғылымдарға үлес қосты.

XVII–XVIII ғасырлар: жүйелі эксперимент және классикалық механика

XV–XVI ғасырға дейін бақылаулар мен тәжірибелер көбіне кездейсоқ жүргізілді. Ал XVII ғасырдан бастап эксперимент физикада жүйелі түрде қолданыла бастады. Физиканың дамуындағы осы кезең Г. Галилей еңбектерінен басталады: ол Аристотель динамикасының қате қағидаларын теріске шығарып, инерция заңын және қозғалыстарды қосуды тұжырымдап, динамиканың ғылыми негізін қалады.

Ньютонның синтезі

И. Ньютон «Табиғат философиясының математикалық негіздері» (1687) еңбегінде механика заңдарының жетілдірілген тұжырымдамасын берді: күш ұғымын жалпылап, масса ұғымын енгізді және жүйе динамикасының негізгі қағидаларын қалыптастырды. Галилей мен Ньютон ғасырлар бойы жиналған тәжірибені математикалық жүйеге келтіріп, классикалық механиканың негізін қалады.

XVIII ғасыр: электростатика, жылу және «салмақсыз сұйықтар» гипотезасы

XVIII ғасырда физиканың барлық салалары дамып, тәжірибелік деректер жинала түсті. Г. Кавендиш, Дж. Пристли және Ш. Кулон электростатиканың негізін құрайтын әсер заңдарын тұжырымдады. Атмосфералық электр туралы ілім қалыптасты (М. В. Ломоносов, В. Франклин). Химия мен металлургияның дамуы жылу туралы түсініктің дамуын жеделдетті.

Сол дәуірде әр құбылысты бөлек түсіндіруге тырысқандықтан, жылу «жылу тегі», электрлену «электр сұйығы», магниттік құбылыстар «магнит сұйығы» түріндегі гипотезалармен сипатталды. Алайда Л. Эйлер мен Ломоносов сияқты ғалымдар бұл түсініктердің дәйексіз екенін көрсетіп, жылулық құбылыстар мен газ қасиеттерін өте ұсақ бөлшектердің тынымсыз қозғалысымен байланыстырды.

XIX ғасыр: энергия, біртұтастық және электромагниттік өріс

Физика тарихындағы екінші кезең XIX ғасырдың алғашқы онжылдығынан басталады. Бұл ғасырда физикаға біртұтас ғылыми сипат берген аса маңызды жаңалықтар ашылды. Әртүрлі процестердің бірлігі энергияның сақталу заңында айқын көрінді. Заңның әмбебаптығын Ю. Р. Майер, Дж. Джоуль және Г. Гельмгольц еңбектері нақты дәлелдеді.

Зат физикасы және өріс физикасы

XIX ғасырдың екінші жартысында физика екі үлкен бөлімге біріктіріле бастады: заттар физикасы (молекула-кинетикалық теорияға сүйенеді) және өрістер физикасы (электромагниттік өріс іліміне сүйенеді).

Фарадейден Максвеллге дейін

Электромагниттік өріс жайлы ілімнің негізін М. Фарадей қалады: ол 1831 жылы электромагниттік индукцияны ашты. Ал 1860 жылдары Дж. Максвелл Фарадей көзқарасын математикалық түрде толықтырып, электромагнетизмді бір жүйеге келтірді.

Техникаға ықпал: байланыс, энергетика, термодинамика

XIX ғасырдың екінші жартысында физиканың техникадағы рөлі күрт артты: электр ілімі телеграф пен телефон сияқты байланыс құралдарына ғана емес, энергетикалық мақсаттарға да қолданыла бастады. Электромагниттік толқындар сымсыз байланыс жүйесінің дамуына жол ашып, радиобайланысты кеңейтті (А. С. Попов). Техникалық термодинамика іштен жанатын қозғалтқыштардың дамуына ықпал етті, төмен температуралар техникасы қалыптасты.

Қазіргі кезеңнің бастауы: электрон, салыстырмалық және квант

Үшінші, қазіргі кезең XIX ғасырдың соңғы жылдарынан басталады. Бұл уақытта заттың микроқұрылымын терең зерттеу қолға алынды: электрон ашылып, оның қасиеттері зерттелді (Дж. Томсон, Г. Лоренц).

Салыстырмалық теориясы

Электрондар динамикасы мен сәулеленумен әсерлесу мәселелері қазіргі физиканың жалпылаушы теорияларының бірі — салыстырмалық теориясының қалыптасуына әкелді (А. Эйнштейн). Бұл теория кеңістік пен уақыт туралы түсінікті түбегейлі жаңартып, классикалық заңдарды теріске шығармай, олардың қолданылу шекарасын көрсетті: жарық жылдамдығына жуық жылдамдықтарда Ньютон механикасы жарамсыз. Ядролық процестердегі энергия мен масса байланысын өрнектейтін Эйнштейн формуласы осы теорияның дәлдігін бекіте түсті.

Кванттық идея: үздіксіз емес, үлестік энергия

М. Планк заттың сәуле шығаруы мен жұтуы үздіксіз емес, энергия үлестері түрінде өтетінін көрсетті. Бұл идеяны А. Эйнштейн, Э. Шрёдингер, Л. де Бройль, В. Гейзенберг және басқа ғалымдар дамытып, кванттық теория мен кванттық механиканы қалыптастырды. Н. Бор атомның қасиеттерін кванттық көзқараспен түсіндіруде маңызды рөл атқарды.

Ядролық физика және элементар бөлшектер: ХХ ғасырдағы серпіліс

ХХ ғасырдың екінші ширегінен бастап атом ядросының құрылымын, ядролық процестерді және элементар бөлшектер физикасын зерттеу қарқынды дамыды. Радиоактивтілік пен ауыр ядролардың түрленуі ашылды (А. Беккерель, П. Кюри, М. Склодовская-Кюри), кейін изотоптар анықталды. Э. Резерфорд 1919 жылы азот ядросын түрлендіру арқылы жасанды ядролық реакциялардың мүмкіндігін көрсетті.

Нейтрон, позитрон және үдеткіштер

1932 жылы нейтронның ашылуы ядроның нуклондық моделін жасауға мүмкіндік берді. Сол жылы позитрон, ал 1934 жылы жасанды радиоактивтілік ашылды. Зарядталған бөлшектер үдеткіштері ядролық физиканың дамуына шешуші үлес қосты: автофазировка тәсілі (В. И. Векслер) үдеткіш техникасын жаңа деңгейге көтерді, ал қарама-қарсы шоқтар үдеткіштеріндегі зерттеулер (Г. И. Будкер) маңызды нәтижелер берді.

Ядро бөлінуі және бөлшектер «зоологиясы»

Атом ядросының бөлінуі және ядро ішіндегі энергия қорын мол көлемде бөліп алу мүмкіндігі ХХ ғасырдың ең маңызды ашылымдарының бірі болды. 1940–1950 жылдары белгілі элементар бөлшектер саны күрт артты: мезондардың бірнеше түрі, нейтрино, гиперондар және басқалар анықталды. 1955 жылы антипротон, 1956 жылы антинейтрон ашылып, материяның «айна» сыңары — антизат идеясы экспериментпен бекіді.

Құрылымға тереңдеу: кварктер гипотезасы

«Элементар» деген атаудың өзіне қарамастан, бөлшектердің ішкі құрылысы болуы мүмкін екенін көрсететін құбылыстар байқалды. Кең тараған болжамдардың бірі — кварктер теориясы: көптеген элементар бөлшектер кварктерден құралады, ал кварктердің де антибөлшектері — антикварктер болады.

Физика және технология: ХХ ғасырдың қолданбалы қуаты

ХХ ғасырда күрделі теориялық және эксперименттік зерттеулер физиканың барлық салаларының жедел дамуына жағдай жасады. Молекулалық физикада кристалдар физикасы дамыды, жартылай өткізгіштер теориясы ірі қолданбалы мәселеге айналды. Магнетизм, соның ішінде ферромагнетизм, төмен температуралар физикасы және газдарды сұйылту техникасы да кең өріс алды (П. Л. Капица).

Вакуумдық электроника және электрондық микроскопия

Вакуумдық электроника көптеген техникалық бағыттардың, соның ішінде электрондық микроскопияның дамуына негіз болды. Электрондық микроскоп микрообъектілердің кескінін бірнеше мың есе үлкейтіп түсіруге және олардың құрылымын зерттеуге мүмкіндік берді.

Радиофизика және есептеуіш техника

Электроника сантиметрлік және миллиметрлік толқындарды зерттейтін радиофизикамен тығыз байланысты. Радиолокация, радиоастрономия және радиометеорология осы саланың қолданылу өрістеріне жатады. Радиотехникалық құрылғылар шапшаң өтетін құбылыстарды және ядролық процестерді зерттеуге маңызды құралға айналды. Есептеуіш машиналардың дамуы ғылыми-техникалық прогресті жеделдетіп, интегралдық схемаларға негізделген күрделі жүйелерді қалыптастырды.

Оптика: спектроскопия, люминесценция және жаңа сәулеленулер

Оптикада спектроскопиялық әдістер ғылым мен техникада кең қолданылды, люминесценция теориясы жасалып, люминесценттік анализ дамыды. Жарықтың комбинациялық шашырауы (Г. С. Ландсберг, Л. И. Мандельштам, Ч. В. Раман, К. С. Кришнан) маңызды жаңалық болды. 1934 жылы П. А. Черенков таза сұйықтың радиоактивті әсерден жарқырауын ашты, ал И. Е. Тамм мен И. М. Франк бұл құбылысты теориялық түсіндірді.

Кванттық электроника: лазерлер дәуірі

Физика мен техникадағы ірі жаңалықтардың бірі — кванттық электрониканың пайда болуы. Ол оптика мен аса жоғары жиіліктегі радиофизиканың жаңа салаларын туғызды. Кванттық электрониканың негізін салған ғалымдар (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров, Ч. Таунс) 1964 жылы Нобель сыйлығына ие болды.

Ядролық энергетика және термоядролық зерттеулер

ХХ ғасырдың екінші жартысында ядролық физика өте қарқынды дамыды: атом және сутек бомбалары жасалды, 1954 жылы КСРО-да алғашқы атом электр станциясы іске қосылды. И. В. Курчатов бастаған ғалымдар мен инженерлер тобы ядролық энергетиканың негізін қалауға елеулі үлес қосты.

Басқарылатын термоядролық синтез және токамак

Сутек ядроларының синтезі арқылы жүретін басқарылатын термоядролық реакциялар зерттеле бастады. И. Е. Тамм және әріптестері плазманы магниттік тәсілмен термоизоляциялау принципін ұсынды (1950). Кейін токамак қондырғылары (мысалы, Токомак-10) плазманы жоғары температурада ұстап тұруға мүмкіндік беріп, термоядролық зерттеулердің аясын кеңейтті. Сонымен қатар аса қуатты лазерлер арқылы жоғары температуралы плазма алуға бағытталған жұмыстар да дамыды.

Қазақстандағы физиканың дамуы

Қазақстанда физиканың дамуына кең жол кеңестік кезеңде ашылды. Физикалық зерттеу жұмыстары негізінен ҚазКСР Ғылым академиясының Ядролық физика институтында, Жоғары энергия физикасы институтында, Астрофизика институтында, Энергетика ғылыми-зерттеу институтында, сондай-ақ жоғары оқу орындарының физика кафедраларында жүргізілді.

Зерттеу бағыттары және нәтижелер

• Жылу физикасы және газ динамикасы

  Л. А. Вулис және шәкірттері еңбектерімен байланысты бағыттар.

• Жоғары энергия физикасы, ғарыштық сәулелер

  Құнды деректер алынған іргелі зерттеулер.

• Қатты денелер физикасы

  Материал қасиеттерін түсіндіру және қолданбалы міндеттер.

• Металлофизика

  Металдар мен қорытпалардың құрылымы мен қасиеттері.

• Спектроскопия

  Зат құрылымын талдауға арналған әдістердің дамуы.

• Ядролық физика және күрделі есептер

  Институттар мен ЖОО-лардағы зерттеулердің кең ауқымы.