Дәріс тақырыбы: Физика тарихы курсына кіріспе
жүктеу/скачать 1,58 Mb.
|
| Тақырыпты бекітуге арналған сұрақтар:
1. Жасанды радиоактивтілік 2.Фермидің тәжірибелері 3.Фермидің β- бөлінуінің теориясы 4.Уранның бөлінуі 5. Ядролық бөлінудің тізбекті реакциясы 6. Игорь Васильевич Курчатов 7. Энрико Ферми №29 дәріс Дәріс тақырыбы: Физика ғылымының проблеммалары Дәріс жоспары Физика ғылымының проблеммалары. Физика бөлінбейтін жалпы ғылым. Соңғы он жылдық ішінде көптеген тармақтар мен мамандықтар жоғары дамып кеткенмен, олардың барлығын байланыстыратын жіп бар. Бұл жіп - теориялық физикада қаланған негізгі түсініктер мен заңдар болып табылады. Осыған дейін біз тек өткен кезеңдерде физика қалай дамығанын қарастырған болатынбыз. Енді қазіргі заманда физика қалай дамып жатыр екен? Соңғы он жылдық ішінде көптеген ашылулар жасалды. Физика өзінің жетістіктері және жеңілулері, жеңістері, қайғы-мұңы да бар ғылым болды және солай болып қалады. Ең бастысы оның дамуы еш уақытта тоқтамақ емес. Өткен ХХғ.-ды ұлы физикалық ашылулар ғасыры деп атауға болады. Дәл осы кезде бүкіл әлемді дүр сілкіндірген кванттар теориясы мен салыстырмалылық теориясы пайда болды. Нейтрон, позитрон және кварк ашылды. Біз енді асқын өткізгіштік пен асқын аққыштық сияқты таңғаларлық құбылыстар туралы білеміз. Жоғары энергиялар, жоғары қысымдар, жоғары және төменгі температуралар физикасы, астрофизика және т.с.с көптеген жаңа бағыттар пайда болды. ХХ ғ. физикасы өте жылдам дамыды, сондықтанда оған қатысты ақпарат көлемі де шапшаң өсті. Қазіргі заманның ұлы орыс физигі, академик В.Л. Гинзбургтың пікірі бойынша, бұл қазіргі заман физикасының жетістіктерін мамандардың және жай физикаға қызығатын адамдардың қабылдауына қиындық тудырады. Ғылым бағыттарының әртүрлілігінің ішінен «аса маңызды және қызықтыларын» бөліп көрсету өте қиын. Бұрынғыдай «барлығы бір нәрсе туралы және бір нәрсе барлығы туралы деген уақытпен жарықтандырылған формула өте қызықты, бірақ қазіргі кезеңде олай болуы мүмкін емес» деп жоғары дәрежелі маман В.Л. Гинзбург санайды. Сонымен қатар, ол ғалым қазіргі заманға қатысты кейбір мәселелерді физик-мамандар дайындаған кезде ашып көрсету керек деп санайды. Бұның бірнеше себебі бар: біріншісі, бұл мәселенің бүкіл адамзат тағдырына қатыстылығы; екіншіден: ғылымның негізін күшейту үшін таңдалған бағыттың маңыздылығы; үшіншіден: әлемдегі адамның орны туралы сұрақтың маңыздылығы; төртіншіден: физиканың техникамен екі жақты байланыстылығы. Қазіргі заманғы физиканың «аса маңызды және қызықты» мәселелерін зерттеу объектісінің масштабына байланысты 3 облысқа бөлуге болады: макрофизика, микрофизика және мегафизика. Олардың әрқайсысы тек өз мәселелерін шешіп қана қоймайды, олардың өз заңдары, математикалық аппараты, зерттеу әдістемесі және құралдары болады. Ғылымның даму тарихы көрсеткендей, объектінің масштабы ғана бірінші кезекте берілген облысқа сәйкес физикалық заңдардың мінездемесін анықтайды. Ең жақсы мысал болып мұнда нақты физикалық заңдар детерминация басым болатын әлемнен мүмкіндіктер әлеміне өтетін макрофизикадан микрофизикаға өту процесі табылады. Макрофизикадан микрофизикаға өту процесі кезінде мегаәлемнің микро және макроәлемнің қасиеттеріне қарағанда қасиеттері бізге толық мәлім болмағандық себебінен заңдардың мұндай өзгерісі бізге анық көрінбейді. Дегенмен, бұл уақытша ғана. Бұған мегаәлемнің бірқатар спецификалық объектілерінің (пульсарлар, квазарлар, галактика ядросы т.б) ашылулары қол асты болады. Олардың қасиеттері тек мегаәлемге тән спецификалық заңдармен сипатталады. Бұл объектілердің қасиеттеріндегі кейбір «қызықты» жәйттар мегаәлемнің жаңа теорияларынан анық түсініктеме табады деп үміттенеміз. Біздің физиканы бұлай үш бөлімге бөлу оның бірлігін еш бұзбайды. Бір бөлімнен екінші бөлімге жәймен өту, нәтижелер корреляциясы жалпы физикаға ортақ негізгі заңдардың (мысалы, симметрия және сақталу заңдары) болуы, оның бөлімдерінің жалпы және бір-біріне өтіп отырытындығын дәлелдейді. ХХ ғ.-дың екінші жартысында ашылған қызықты және маңызды физикалық жаңалықтарды толық сипаттап беру мүмкін емес. Міне сондықтан біз, В.Л. Гинзбургтың соңынан, шамамен 20 негізгі физикалық мәселелерді атап көрсетеміз. Бұл бізге тарихи тұрғыдан негізгі сұрақтар ғана емес, сонымен қатар физиканың техникамен және т.б ғылымдармен байланысын тұжырымдауға мүмкіндік береді. Басқармалы теориялық синтез. ХХ ғ.дың 40-50 жж. негізі қаланған бұл заңдар басқармалы теориядық синтездің іске асырылуы энергетикалық және жер шарының көптеген экологиялық қиындықтарын толығымен шешетіндіктен, оның жалпы адамзаттық маңызы бар. Әрбір мәдениетті адам бұл мәселелермен және оның мүмкін шешімдерімен аз да болса таныс болуы керек. Ал мұғалімдерге келетін болсақ, олардың бұл мәселелер туралы білімі әр оқушының сұрағына толық жауап беру үшін жоғары болуы тиіс.
ХХ ғ.-дың ортасында сутегі, дейтерий, тритий атомдық ядроларының бірігуі кезінде үлкен энергия бөлінетіндігі толығымен анық болды. Бұны іске асыру үшін сутегі қоспасын 10,7 К-нан жоғары температураға көтеру керек, кері жағдайда ядролар ядролық күштер пайда болатын арақашықтыққа жете алмайды. Міне осы себепті осындай реакцияларды термоядролық деп атайды. Сутегі бомбасында мұндай температуралар жарылғыш рөлін ойнайтын атом бомбасының жарылысы кезінде пайда болады. Бағынышты термоядролық синтезбен ғылым өткен ғасырдың 50 жж.-нан бастап айналысады. Кеңес Одағы кезінде бұл зерттеулер И.В.Курчатовтың басшылығымен жүргізілді. 1950 ж. ССРО-да И.Е. Тамм, АҚШ-та Л. Спитцер жоғары температуралы плазманы магниттік өріспен ұстап тұру идеясын ұсынды. Бірінші, токамактың (49 сурет), ал екінші стелларатордың конструкциясын ұсынды. Екі құрылғы да қазіргі таңда кең қолданыста. Жоғары температуралы асқын өткізгіштік. Сұйықтар мен қатты денелердегі когерентті эффекттер-асқынөткізгіштік, асқынаққыштық-жасаған болжамдарды негіздеп, және ғылым жоғары жетістіктерін көрсеткен физиканың ең қызықты облыстарының қатарына жатады. Осы кезден бастап асқынөткізгіштіктің теориялық және экспериментальды физикасы жоғары жылдамдықпен дамып келеді. Тарихи тұрғыдан бұл физика бөлімінің дамуын бірнеше кезеңдерге бөліп көрсетуге болады. Бірінші кезең, асқынөткізгіштік эффектісі ашылғаннан бастап, 50-60 жылға созылды және асқынөткізгіштік өтулерінің аса жоғары Т(с) температуралы асқынөткізгіштіктерді зертеуге бағытталған эксперименттермен сипатталды. Зерттеулер нәтижесінде Тс шамамен 20К болатын асқынөткізгіштер ашылды. Асқынөткізгіштік эффектісін теориялық сипаттау, онымен Л.Д. Ландау және В.Л. Гинзбург (1916ж.) Гейц Лондон (1907-1970 жж.), Фриц Лондон (1900-1954 жж.) және т.б. айналысқанымен эксперименттік сипаттаудан біршама артта қалып отырды. Бұл ғалымдар әрқайсысы асқынөткізгіштің әр қасиетін сипаттайтын микроскопиялық теория 1957 ж. ашылды. Оның авторлары 1972 ж. Нобель сыйлығымен марапатталған американдық физиктер Джон Бардин (1908-1991жж.), Леон Купер (1930 ж.) және Джон Роберт Шриффер (1931 ж.) болды. Бұл теорияның (авторлардың фамилияларының бас әрпінен құралып, БКШ деген атау енгізілген) ашылуынан бастап, асқынөткізгіштіктің дамуында жаңа кезең басталды. Ол асқынөткізгіштікке қатысты көптеген эффектілерді түсіндірумен қатар жаңа құбылыстарды болжаумен сипатталады. Осылай, 1962ж. ағылшын ғалымы Брайан Дэвид Джозефсон (1940 ж.) БКШ теориясына жүгіне отырып, әлсіз асқынөткізгішті системаларды жүзеге асатын, тунельдердің өзгеше түрін болжады. Джозефсон болжаған құбылыс (кейіннен эксперимент түрінде дәлелденген) 1974 ж. оны Нобель сыйлығымен марапаттауға негіз болды. Ал эффектінің өздері қазір оның есімімен аталады. БКШ теориясынан,қиын жасалатын жағдайлар қажет болсада, Тс~300К болатын таң салмақты асқынөткізгіштердің болу мүмкіндігіне еш қарсылық болмайтындығын көруге болады. 1986-1987 жж. мұндай материалдар алынды. Бұл жерде 1987 ж. Нобель сыйлықтарының лауреаттары И.Г. Бернорц (Германия) және К.А. Мюллер (Швейцария) болды. Асқынөткізгіштердің ғылымда үлкен орын алатын төмен темпратуралар физикасына жатады. Бұл бағыт адам жетістіктері табиғат мүмкіндіктерінен асып түсетін жалғыз физикадағы бағыт. Зертханаларда әлемде кездеспейтін төмен температура мәндері алынды. Осыдан табиғатта байқалмаған физикалық құбылыстарды зерттеу мүмкіндіктері пайда болғанын көруге болады. Бұл кезеңнің тарихы қазіргі таңда жасалуда. Экзотикалық заттар. Аса ауыр элементтер. Экзотикалық ядролар. ХХІ ғасырдың басында бірқатар бізге мүмкін емес болып көрінетін экзотикалық заттар ашылып, қолданыс табады деген болжам бар. Сұйық кристалдар австриялық ботаник Ф. Рейнцер және неміс физигі О. Леманмен 1889 ж. ашылған. Олар сұйықкристалл күйдегі заттар кәдімгі сұйықтар сияқты аққыштық қасиетке ие және сонымен қатар, олардың оптикалық қасиеттері қатты заттардікіне өте ұқсас екендігін анықтады. Қазір сұйық кристалдарға қызығушылық ақпаратты дайындап, көрсету системасында үлкен қолданыста болуымен негізделеді. Аса қызықты сұйық кристалл болып қазір асааққыш 3Не саналады. Оны ашқаны үшін американ ғалымдары Д.М. Ли, Д.Д. Омероффу және Р.С. Ричардсон 1996 ж. Нобель сыйлығымен марапатталды. Аса аққыштық түсінігін, 4Не сұйығында бұл қасиетті байқап 1937 ж. П.Л. Капица физикаға енгізген. жүктеу/скачать 1,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|