Дәріс тақырыбы: Физика тарихы курсына кіріспе
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
Дәріс тақырыбы Физика тарихы курсына кіріспе-emirsaba.org (1)
| Металды сутегі (қатты молекула сутегі) ол әлі ашылмады, тіпті шамамен 2 млн. атмосфера (және төменгі температураларда) қысымда да. Ол Тс~100-200К болатын жоғары температуралы асқынөткізгіш болады деген үлкен болжамдар бар. Оны алуда ең басты қиындық пластиналық деформациясыз ~1,7 М бар жоғары статикалық қысымға шыдайтын (мұндай қысымда тіпті алмаз аға бастайды) материалдың жоқтығымен байланысты. Мәселенің шешімі соққы толқынды қолданумен табылуы мүмкін.
Металды сутегіден өзге экзотикалық заттар қатарына, алып фуллерен-молекулалардан тұратын фуллериттерді жатқызуға болады (мысалы, С60 кристалының көмірқышқыл молекуласы), С60 фуллерендер көмірқышқылдың спецификалық формасы болады және жоғары температураларда (Т~30К) асқынөткізгіштікке ие. Оларды зерттеу шапшаң дамып келеді. Жалпы айтқанда, аса ауыр элементтерді алу мәселесі макрофизикаға емес, атом ядросының физика бөліміне жатады. Бірақ, В.Л. Гинзбургтың пікірінше, «ядро физика оның қазіргі түсініктемесі бойынша микрофизикаға қарағанда макрофизикаға қатысты». Ауыр ядролардағы нуклондар саны өте маңызды, сондықтан ядроны сұйық тамшысымен жақындастырады. Бірақ бастысы - классификация емес. Берілген мәселенің мәні әлі белгісіз экзотикалық ядроларды іздеп, зерттеу. Бұл облыстағы басты жетістіктер, 1951 ж. химия бойынша Нобель сыйлығының лауреаты, сегіз трануранды элементтерді ашқан, американдық физик және химик Глен Сиборг (1912-1999) есімімен байланысты. Қазіргі күні Z=111-ге дейінгі атомдық номерлі элементтер синтезделген. Ең ауырлары, секунд қана «өмір сүреді». Демек, Z>108-110-нан бастап зат оны зерттеу мүмкін болмайтын жылдамдықпен бөлінеді. Сонымен қатар, Z>105-тен бастап ұзақ өмір сүретін изотоптардың пайда болуы аяқталады деп саналады. 1909 ж. басында массалық саны 289,30 с «өмір сүретін» 114-ші элемент синтезделді деген алдын-ала хабарлама жасалған. Жоғарыда сипатталған заттардың өзгеше экзотикалық қасиеттері ғылымның негізін қатайтып, техниканың одан әрі дамуына ықпал етеді. №30 дәріс Дәріс тақырыбы: Физика ғылымының ұлы жолы Дәріс жоспары. 1. Өтілген материалды қайталау 2. Білімді тиянақтау қорытындылау. Екінші дүниежүзілік соғыс зымырандарды, радиолокаторларды, атом бомбасын жасады. Әсери ғылым мен техника жетістіктері шынайы ғылыми-техникалық революцияға алып келген ғылыми-техникалық програестің негізгі бағыттарын анықтады. Дегенмен осы негізгі жетістіктердің түп-тамыры әскери кезеңге дейінгі ғылым мен техникада жатыр. Революцияға дейін тамаша калуга мұғалімі К.Э Циалковский ғарыш ісі мәселелерімен қарқынды түрде жұмыс жасай бастады. 1883 жылы ол саңылаудан шыққан газ ағыны көмегімен бос кеңістікке ұшу қағидасын жасады. 1897 жылы К.Э. Циалковский жанған отын массасына толық масса қатынасы бойынша зымыраннның ұшу жылдамдығын анықтайтын әйгілі формуланы енгізді. 1903 жылы Циалковскийдің жарияланған «Реактивті приборлармен әлем кеңістігін зерттеу» атты жұмысы зымырандар көмегімен ғарыштық ұшудың алғашқы теориясын қамтыды. Циалковский әлемде алғаш рет сұйықтық реактивті қозғалтқыш жобасын жасады. 1926 жылы К.Э. Циалковский екі сатылы зымыран идеясын ұсынса, 1929 жылы «Ғарыштық зымыран поездар» кітапшасында көпсатылы зымырандар жобасын көрсетті. К. Циалковский ғарыштық планетааралық ұшулар теориясын мұқият негіздеді. Ол ұзақ ғарыштық ұшулардағы тіршілікті қамтамасыз ету мәселелерін жан-жақты талқылай отырып, жерсеріктері мен планетааралық станциялар жобаларын мұқият негіздеді. К.Э. Циалковский ғарыштық дәуірді бастаушы болды. Оның идеялары әскерге дейінгі және әскери жылдардағы зымырандар конструкциясын жасаушы ғалымдардың, инженерлер мен өнертапқыштардың жұмысына серпін берді. Әскери жылдары зымырандарды кеңінен қолдану соғыстан кейін зымырандық техниканың қарқынды дамуы үшін негіз болды. Ғарыштық дәуірді Кеңес Одағы ашты. Бас конструктор, екі мәрте Социалисттік еңбек ері, бас конструктор Сергей Павлович Королевтың басшылығымен 1958 жылдың 4 қазанында алғашқы жасанды жерсерігі ұшырылса, ал 1961 жылдың 12 сәуірінде кеңес азаматы Юрий Алексеевич Гагарин «Восток» кемесімен әлемдегі алғашқы ғарыштық ұшуды жүзеге асырды. Ғарышты игеру дәуірі басталып, адамзат баласы жер шеңберінен шықты. Атомдық энергия мен ғарыштық ұшулар біріншілік электроника мен автоматикасыз мүмкін болмас еді. Әуе қорғаныс күштері зениттік оқпен басқарудың жаңа әдістерін және ұшқыр ұшақтарды локациялаудың жаңа әдістерін қажет етті. Есептік-шешуші қондырғы алғаш рет қолданылған радиолокация осылай өмірге келді. Кибернетика негізін салушылардың бірі, «Кибернетика» кітабының авторы – Норберт Винер «ату үшін есептеулерді қамтамасыз ететін есептеу қондырғыларын отпен басқару әдістеріне орнату қажет» деп айтқан болатын. Жоғарғы жылдамдық жағдайында басқармалы зениттік қару, сонымен қатар басқармалы ұшақ ретіндегі адамдар әрекетін елемеу мүмкін емес. Винер мен оның әріптестері саналы әрекеттегі өте маңызды фактор болып техникадағы кері байланыс деген атауға ие құбылыс табылады деген тұжырымға келді. Сонымен жаңа автоматика дәуірі туындады – өндіріспен қатар, басқару да автоматтандырылды. Автоматиканың даму дәуірі басталды. Тіршілік иелерінің әрекетін имитациялайтын ойыншықтар жасала бастады. Жаңа механика тірі жанды механика қағидаларымен жұмыс жасайтын машина ретінде қарастырды. Көптеген шеберлер автомат-адамды және мәңгілік-қозғалтқышты жасау идеясында жұмыс жасады. ХХ ғасырдың екінші жартысында математика, физика, электроника жетістіктері негізінде жаңа автоматика пайда болып, адамтектес роботтар (құлтемірлер) дүниеге келді. Ойлай білетін машина-роботты жасанды түрде жасау мәселесі қайтадан туындады. Қазіргі кезде ахуал күрделірек. Кибернетикалық машиналар пайдалы жұмыстарды атқарады. Автоматты планетааралық станциялар, адам үшін қолжетімсіз жағдайларда процестерді автоматтандыру – осылардың барлығы барынша қиын міндеттерді шеше білетін «ақылды машиналар» негізінде мүмкін болды. Дегенмен осындай әр машина артында бір адам, оны жасаушы, оны бағдарламалаушы тұр. «Адамзатсыз» автоматика ғасыры адамдардың бақытына орай, тек қиялилар мен шектен асқан ғалымдардың сандырағы ғана. Заманауи автоматика, бәрінен бұрын, адамдарға материалдық құндылықтарды жасау, жоспарлау мен басқару сфераларында ғана қызмет етуге бағытталған. Электроника дамуы, ядролық энергетиканың дүниеге келуі, спецификалық қасиеттерге ие жаңа материалдардың, жасанды маталар мен былғары алмастырғыштардың жасалуы, химияның кеңінен енуі, биологиялық ғылымдар жетістігі, экономикада математикалық әдістерді қолдану – осылардың барлығы өндірістік күш ретіндегі ғылымның маңызын көрсетеді. Бүгінгі ғылым – техникалық прогрестің маңызды элементі, ол техниканың даму жолын көрсетіп, техникалық қолданыстың жаңа облыстарын ашады. Осыған қатысты квантты электроника дамуын алуға болады. Мұның тарихында ғылыми иедялар мен техникалық жетістіктер қатар жүрді. 1916 жылы А. Эйнштейн индукциялық сәулелену идеясын енгізді. 1920 жылы О. Штерн эксперименттік физикаға молекулалық шоқтар әдісін енгізді. Кейінірек оптикалық диапазондағы квантты генератор мен күшейткіш (лазер) жасалды. Квантты электроника негізін салушылар Н.Г. Басов, А.М. Прохоров (КСРО) және Чарлз Таунс (АҚШ) 1964 жылы Нобель сыйлығына ұсынылды. Квантты генераторлар мен күшейткіштердің ашылуы техникаға сан-алуан салаларда қолданылатын барынша тың идеяларды алып келді. Лазерлер техникаға 300000 жылда бар-жоғы 1 минутқа ғана қателесетін асқын дәл сағаттарды алып келді. Олар ең сезімтал радиокүшейткіштерден сезімталдығы жүздеген есе артық күшейткіштерді берді. Лазерлік шоқ алмаз секілді қатты денелердегі саңылауды жарықтандырып, өте жіңішке хирургиялық оталар жасайды. Лазерлер көмегімен басқарылатын термоядролық синтезді – ХХ ғасырдағы физиканың ең іргелі мәселелерінің бірін іске асыру бойынша зерттеулер жүргізеді. Лазерлер арқылы асқын алыс ғарыштық байланыстарды жүзеге асырады. Ол қашықтықты өте жоғары дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік береді. Лазерлер фотографияда да кең қолданыс тапты. Олардың арқасында барынша жаңа көлемдегі фотография – голограмма іске асты. Ғылым адамның рухани саласына да үлкен әсерін тигідеі – адамдардың ойлауы мен дүниетанымын жаңаша қалыптастырады. Материяға бойлай ену, элементар бөлшектер мен антибөлшектердің ашылуы, квазарлар мен пульсарлар ашылуы, кеңістікті, уақытты, себеп-салдарлық байланыстарды жаңаша түсіну – осылардың барлығы біздің түсінік әлеммізді кеңейтіп, тіліміз бен ойымызды жоғары дәрежеде байытады. Ғылым жаңа тақырыптармен, жаңа мазмұнмен байыта отырып, әдебиет пен өнерге талассыз ықпалын тигізеді. Бірақ ғылымның осы барлық жетістіктері соңынан келесі терең алаңдатарлық сұрақ туады: Ғылым қайда барады? Болашақта ол адамдарға не алып келеді? Сұрақ қуантарлық емес. Физика, химия, биология жердегі барлық тіршілікті жоюға қауқарлы бүлдіру мен жоюдың теңдессіз күшті құралдарын жасады. Бейбітшілік пен әлеуметтік прогресс сұрақтары қазіргі өзекті мәселелерге айналды. Ғылым Мысыр мен Вавилондық ескерткіштерден атомдық электрстанцияларына, лазерлерге, ғарыштық ұшулар мен нанотехнологияларға дейін үлкен де, қиын жолдардан өтті. Ол өрлеу мен жылдам даму алмасқан құлдырау мен тежелудің мызғымайтын уақыттарын бастан кешірді. Шығыс тізбек бойынша оның үздіксіз дамуы Коперник пен Галилейден басталып, салыстырмалы түрде алғанда көп болған жоқ. Осы қысқа жол аралығында батыл үміттер күдік және күмәнмен сан мәрте алмасты. Бірақ сана жеңіп, алға жетеледі. Мегаәлемнің физикасы. Жалпы толқындық астрономия. Физика тарихында астрономиялық ашылулар физиканың дамуын толық анықтайтын кезең де болған. Осындай кезең болып ХХ ғасырдың соңғы онжылдығы саналады. Астрономия немесе қазір мегафизика деп аталатын, қазіргі заманғы физиканың дамуын анықтайды. Сондықтан мұнда біз оның жетістіктерін де қарастырамыз. Бұл қалып астрономияның оптикалықтан жалпы толқындық ғылымға айналуымен түсндіріледі. Мегафизика қазіргі заманғы құрал-жабдықтар үлкен мүмкіндіктер тудырады. Дүниеде астрофизикалық комплекстер бар. Оларды жасауға қазіргі заман физикасы мен техниканың мүмкіндіктері қолданылады. Тіпті қазіргі заманғы жоғары технологиялардың шыңы болып табылатын әскери және ғарыштық техниканың өзі астрофизикадан төмен тұрады. Нейтрондық жұлдыздар мен пульсарлары. Қара құрдым. Жаңа жұлдыздар. Квазарлар және галактика ядролары. Ғарыштық струналар. Нейтрондық жұлдыздарды, пульсарларды, квазарларды зерттеу мегаәлемді тануға деген қазіргі заманға сай мысал бола алады. Бұл объектілердің жерден аса үлкен қашықтықта орналасқанымен ғалымдарға тіпті олардың құрылыстарын байқауға мүмкіндік болды. Жалпы толқындық астрономияның барлық құралдарын қолдану, қазіргі заманғы физиканың заңдарын біліп олардың стандартты емес қолдану, мысалы заттың қасиетін және нейтрондық жұлдыздың құрылысын, пульсарлардың радиолық сәуле шашу механизмін және т.б. тура дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Дәл осы жерде мегафизиканың (спецификалық) заңдылықтарын анықтауға апаратын ақпарат жиналады. Бұл процестің қазіргі уақытта да жүріп жатқанына, мысалы, мегаәлемге ғана тән ғаламдық струналарды жылдам теориялық зерттеу дәлел бола алады. Нейтрондық жұлдыздар бар деген гипотеза 1934 ж. айтылған. 1967-1968 жж. Англия Джосели Белл және Энтони Хьюшимен нейтрондық жұлдыз-пульсарлардың радиосәуле шашылу тұрақты жиілікпен өзгереді. Сондықтан импульстары оны алғашында Жер шарынан тыс тіршілік белгілері деп пайымдаған. Кейіннен пульсарлардың физикалық табиғатын Георгий Гомов (1904-1968) түсіндірген. Пульсар - жылдам айналатын магниттелген нейтронды жұлдыздар. Қарапайым жұлдыздың нейтронды жұлдызға айналу кезіндегі жылдам айналу мен алып магнитті өрістің пайда болуы қозғалыс саны мен магнитті өрістің моментінің сақталуымен түсіндіріледі. Қазіргі таңда пульсарлар рентгенді және гамма-диапозонда ашылған. Осы күнде радиоимпулсі Р (ол сонымен қатар жұлдыздың айналу периоды) 4,3 с-қа дейін болатын шамамен 1000 пульсар анықталған. Р-0,1-1с тең пульсарлардың магнит өрісі В-108 Тл. Табиғатта мұндай аса күшті магнитті өрістердің бар екендігін анықтау - үлкен жаңалық болып табылады. Соңғы уақытта магниттік өрісі 1011-1012 Тл болатын нейтронды жұлдыздар (магнетарлар) ашылды. Магнетарларда радиосәуле шашу жоқ, бірақ олар әлсіз гамма-сәулелер шашады. Қазіргі уақытта нейтрондық жұлдыздар құралуының негізгі каналы – аса жаңалардың жарқырауы деп саналады. Жоғарыда айтылып кеткендей, мегафизика енді-енді өзінің спецификалық теорияларын құрып жатыр. Мүмкін, олардың біріншісі - қара құрдым физикасы. Қара құрдым - өте қызықты физикалық объектілер. Оларды бақылау мүмкін еместігіне қарамастан, олардың бар және ғарышта үлкен орын алатындығына ешкім күмәнданбайды. Шындығында, екілік системаның көрінбейтін компонентасын нейтронды жұлдыз сияқты анықтауға мүмкіндік бар. Қара құрдымды оған құлайтын немесе маңында айналатын заттардың (арекционды диск) облысынан шашыраған сәуле арқылы анықтауға болады. Галактикада жоғарыда аталғандай мүмкіндіктері бар көптеген қара құрдым табылған. Квазарлар (квазижұлдызды радиокөздер) 1963 жылы ашылған. Олар үлкен көлемді объектілер классы - квазижұлдызды көздер классына жатады. Квазарлар мен квазижұлдызды объектілер - жұлдыздармен қоршалған алып галактикалар ядросы. Бұл жарық көздер - олардың интегралдық жарықтануы 1048эрг/с (біздің галактикамыздың жарықтануы 1044эрг/с). Толық энергия шығару 1061-1062-ге жетеді. Сәуле шашушы ядро дегеніміз - жұлдыздардың шоғыры немесе қара құрдым болуы мүмкін. Қазіргі таңда атақты массивті қара құрдым үлгісі. Осы бағыттағы зерттеулер жылдам қарқынмен жүріп жатыр. Ғарыштық струналар - аса экзотикалық объект. Олар кеңістіктегі фазалық өтулерден пайда болған кейбір топологиялық дефектілер. Олар қалыңдығы Lcs~10-29-10-30 және ғарыштық масштабпен тұйықталуы мүмкін болатын жіпке ұқсас. Ғарыштық струналар әлі бақыланбады, олар теориялық зерттеулердің объектісі. Жоғарыда айтылғандардың бәрі, мегафизиканың мәселелерінің қандай маңызды екендігін көрсетеді. Олардың жолындағы зерттеулер қарқыны өте жылдам. Ғалымдардың ойынша, мегаәлемнің облысындағы зерттеулері болашақта күтпеген бағыт алуы мүмкін және жоғарыда келтірілген объектілерді зерттеу ғылымға жалпы адамзатқа өте маңызды. Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар: 1. Макро және метафизиканың негізгі мәселелері. 2. XX ғасырдағы ғылыми аспаптар жасау. 3. XX ғасырдағы физика мен медицинаның байланысы. 4. XX ғасырдағы ашылулар. 5. XXI ғасыр басындағы физикадағы ашылулар. 6. Ғылымдағы соңғы ғылыми жаңалықтар мен ашылулар. 7. XXI ғасыр басындағы техниканың даму қарқыны. Білім алушылардың білімін бағалау өлшемдері Білім алушылардың білімі, білігі, дағдысы мен шеберлігі бақылаудың барлық түрлері бойынша тікелей пропорционалдық қатынасы бар бағалаудың балдық-рейтингілік таңбалық жүйесі бойынша анықталады Пайыздық мөлшері 95-100% және 4,0 сандык баламасы бар «Өте жақсы» деген бағалауға А, пайыздық мөлшері 90-94% және 3,67 сандық баламасы болса А- бағалауына сәйкес келеді. Бұл бағалар білім алушыға, егер ол бағдарламалық материалдарды толық игеруін көрсеткен және қандай да бір қателіктерге бой алдырмай дұрыс орындаған зертханалық және бақылау жұмыстарын уақытылы әрі дүрыс орындаған және ол бойынша есептер тапсырған, бұған қоса өзіндік бірегей ойлау қабілетін танытқан, коллоквиумды тапсыруда қандай да бір қателіктер жібермеген және үй тапсырмаларын орындаған, ғылыми-зерттеу жұмыстарымен айналысып, пәнді оқьш-үйрену барысында ездігінше қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдаланған, бағдарламалық материалдарды өз еркімен жүйелей білген жағдайда қойылады. Пайыздық мөлшері 85-89% және 3,33 сандық баламасы бар «жақсы» деген бағалауға В+ сәйкес келеді және осы бағалауда пайыздық мөлшері 80-84% және сандық баламасы 30 болса В. Пайыздық мөлшері 75-79% және 2,67 сандық бағалауы В— ға сәйкес келеді. Бұл бағалар студентке, егер ол бағдарламалық материалдарды 75%-дан кем игермесе және бұған қоса жауап беру кезінде айтарлықтай қателіктер жібермеген, зертханалық және бақылау жұмыстарын уақытылы орындаған және оны тапсыруда негізсіз ескертулері болған, коллоквиумдар мен үй тапсырмаларын дұрыс әрі уақытында орындап негізсіз ескертулермен тапсырған, оқытушының нұскауы бойынша қосымша әдебиеттерді пайдаланған, ғылыми-зерттеу жұмыстарымен айналысьга, немесе негізсіз ескертулер болған және елеулі қателіктері студенттің өздігімен түзетілген, бағдарламалық материалдарды оқытушының көмегімен жүйелей білген жағдайда қойылады. Пайыздық мөлшері 70-74% және 2,33 сандық баламасы бар «қанағаттанарлық» деген бағалауға С+ сәйкес келеді және осы бағалауда пайыздық мөлшері 65-69% және сандық баламасы 2,0 болса С, пайыздық мөлшері 60-64% және 1,67 сандық бағалауы С-% пайыздық мөлшері 55-59% және 1,33 сандық баламасы бар D+. Пайыздық мөлшері 50-54% және сандық баламасы 1,0 болса D сәйкес келеді. Бұл баға студентке егер ол зертханалық материалдардың кем дегенде 50% игерген, бұған қоса зертханалық және бақылау жұмыстарын, үй тапсырмаларын орындау кезінде оқытушыньщ көмегін қажет еткен, коллоквиум тапсыру кезінде толымсыз жауаптары мен негізсіз ескертулері болған, зерттеу жұмыстарында белсенділік көрсете алмаған, тек қана оқытушы көрсеткен әдебиеттермен ғана шектелген, материалдарды жүйелеуде біршама қиыншылықтарға бой алдырған жағдайда қойылады. Пайыздық мөлшері 0-49% және 0 сандық баламасы бар «қанағаттанарлықсыз» деген бағаға Ғ бағалауы сәйкес келеді. Бұл баға студентке, егер оның бағдарламада қарастырылған негізгі материалдарды оқуда кемшіліктері білінген, пән бағдарламасының жартысынан астамын игермеген, жауаптарында елеулі кателіктер жіберген, ағымдағы формалармен қарастырылған жеке және ағымдағы және қорытынды бақылауларды орындамаған, бағдарламада қарастырылған барлық негізгі әдебиеттермен жұмыс жасамаган жағдайда қойылады. Әдебиеттер тізімі 1 Кудрявцев П.С. Курс истории физики. спец. - 2 изд., испр. и доп. - М. : Просвещение, 2016 2 Абрамов А.И. История ядерной физки. Учебное пособие. Изд. 2-е, испр. - М.: КомКнига, 2016. ИСтория развития представлений об атоме с античных времен до конца XX века.
«Физика тарихы» пәнінен дәрістер жинағы Баспаға жіберілді________________ күні. айы.жылы. Қағаздың форматы XxY 1/16 Типографиялық қағаз. Офсеттік баспа. Көлемі 4,6 б.т Тираж 50 дана. Тапсырыс № …* © М.Ауезов атындағы Оңтүстік Казахстан университетінің баспасы, 2022 М.Ауезов атындағы ОКУ баспа орталығы, Шымкент қ., Тауке-хан даң.,5 http://emirsaba.org жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|