Ғылым тарихы және философиясы пәні бойынша магистранттарға арналған ДӘрістер
жүктеу/скачать 1,12 Mb.
|
ИФН-Дәрістер (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Екінші заң (Күштің үдеуге пропорционалдығы)
- Үшінші заң (Әсер және қарсы әсер)
| Бірінші заң (Инерция заңы) – былай тұжырымдалады: егер сәйкес күштер дененің тыныштық немесе тепе – теңдік күйін өзгертуге талпынбаса, кез келген дене осы күйін сақтап отырады.
Екінші заң (Күштің үдеуге пропорционалдығы) – қозғалыс санының өзгеруі тақалған қозғаушы күшке тең болады және осы күш әсер ететін түзудің бағыты бойынша жүзеге асады. Денеге әсер ететін күштердің жиынтығын осы күштің әсерінен пайда болатын үдеу мен дене массасының көбейтіндісі түрінде елестетуге болады: Үшінші заң (Әсер және қарсы әсер) - дегеніміз әрқашан қарсы әсерге тең және қарама – қарсы ұғым; әйтпесе екі дененің өзара әсері тең және қарама – қарсы жаққа бағытталған. Ньютонның келесі бір тамаша еңбегі – оның бүкіл әлемдік тартылыс заңын ашуы. Бұл заң бойынша, массасы ma мен mb кез келген екі бөлшек F күшімен бір – бірінің бағытында тартылады. F күші массалардың көбейтіндісінде тура пропорционал, ал олардың арасындағы r қашықтығының квадратына кері пропорционал болады. F=Gma*mb/r материалды бөлшек деп ma және mb және mb< Осылайша, Ньютонның тартылыс теориясына қосқан үлесі келесіге алып келеді. Айдың қозғалысын зерттей отырып, ол бүкіл әлемдік тартылыс заңын дұрыс тұжырымдауға келеді (келіп тоқталады). Сонан соң Ньютон бұл заңның алғашқы екі заңмен бірге жер бетіндегі денелердің қозғалысын суреттеуге жеткілікті екенін көрсетеді. Мұнымен Ньютон Галилей жоспарының негізгі мақсаттарының біріне жету жолына түсті. Ол қозғалыс заңдары мен бүкіләлемдік тартылыс заңының фундаменталды қағидалар қатарына жататындығын дәлелдейді. Евклидтің аксиомалары сияқты, бұл заңдылықтар басқа физикалық маңызы бар заңдарды алу үшін логикалық негіз ретінде қызмет етеді. Аспан денелері қозғалысы заңдылығының шығыуы қандай салтанат боғанын елестетуге болады. Қатаң дедуктивті ой қорытындыларадың тізбегін құрайды, Ньютон, Кеплермен алынған планеталар қозғалысының барлық үш заңдылығының алғашқы екі қозғалыс заңынан және бүкіләлемдік тартылыс заңынан шығатынын көрсетті. Ньютон заңдарының негізгі құндылығы – оның көптеген әр түрлі аспан, сонымен қатар және жер құбылыстарына қолданылатындығында. Сол бастапқы сандық арақатынастар өзгеруінің ішінде жалпы әмбебап сипаттамалары әске асырады. Кеплердің, Галилейдің және Ньютонның еңбектері физикалық зерттеулердің жаңа ғылымми жоспарының басын білдіреді. Ньютон барлық жаңа негіздеулерді физикалық – математикалық бастауға алып келеді және олардан салдар шығады. Ғылымға Күннің массасын шығару сәті түседі және ол кез келген планетаның спутниктерімен бірге массасын шығара алды. Бақылаулардан белгілі болған кейбір планеталардың формаларының сфералықтан ауытқуынан Ньютон олардың өз өстерімен айнала қозғалуының периодын анықтайды. Теңіз тасқынының жердің Күнмен және Аймен гравитациялық тартылысымен байланыстылығы дәлелденеді. Ньютон каметалардың эллиптикалық орбиталар арқылы қозғалатындығы болмайды деп айтты. Оның берген ақылы бойынша Эдмоноз Галилей каметалар теориясымен айналысты. Ньютонның теориясын қолданып, Галилей 1758 каметаның Жерге жақын екенін және Рождество қарсаңында өтетінін болжады. Соңғы рет Галилей каметасы жерге 1986 жылы жақындады. Электродинамика тарихында физикалық ойлаудың екі бағытын белгілеуге болады. Біріншісі – құбылыстарды сипаттау, электромагнитизм фактілерінің сан алуандылығын бір ортақ заңдардың қатарына түйістіру. Бұл – макроскопиялық электродинамика. Герцхсвисайд түріндегі Максвелл теңдеулері және Эйнштейннің екі постулаты (салыстырмалық принципі мен жарық жылдамдығының тұрақтылығы принципі) электр және магнитті өрістердің кернеулерімен олардың әрекеттерінің макроскопиялық эффектісі өлшенетін барлық физикалық үрдістердің толық сипаттамасын береді (мысалы, экран үстіндегі интерференционды сызықтар). Классикалық электродинамиканың заңдары өте ұсақ уақыттық - кеңістік аралықтарда орындалмайды. Осында электромагниттік өрістің кванттық қасиеттері елеулі орын алды. Жаңа фактілердің алынуымен және жаңа теориялардың құрылуымен классикалық электродинамикалық мағынасы кемітілмейді, тек оның қолдану шекаралары анықталып, нақтыланады. Осы шектерде Масквелл теңдеулері мен Лоренцтің классикалық электронды теориясы өз күшін сақтап, электротехника, радиотехника, электроника (кванттықтан басқа) тармақтарының басым бөлігінде негіз болып қала береді. Максвелл теңдеулері арқылы плазманың ғарыштағы және лабораторлы жағдайдағы беталысының көптеген мәселелері және де басқа да теориялық және қолданбалы сипаттағы тапсырмалар шешіліп, орындалады. Электродинамиканың дамуының екінші бағыты бұл электромагнитті өрістің және оның зарядталған бөлшектермен (көбінесе электрондармен, позитрондармен және фотондармен) өзара әрекеттесуінің кванттық теориясының құрылуы болып танылады. 1927 ж. Ағылшын физик – теоритигі Поль Адриен Морис Дирак (1902-1984) сәулеленудің кванттық теориясын құрастырады да, ол кванттық электродинамиканың бастамасы. 1928 – 1932 жж. П. Дирак, В. Гейзенберг, В. Паули, Э. Ферми, В.А. Фок кванттық электродинамикалық және өрістің кванттық теориясына негіз салған. Соңғы аталғанның идеясы А. Эйнштейнге (1909), П. Эренфеске(1906), П. Дебайге қатысты. Қазіргі кванттық электродинамиканың құрылыуын жапон физигі Синьиро Томонага /1906-1979/ және американ физиктері Ричард Фейман /1918-1988/ мен Джулиус Швингер /1918-1994/ аяқтайды. Бұл ғалымдар элементарлы бөлшектер физикасында үлкен мағынаға ие кванттық электродинамикаға іргелі үлес қосқаны үшін Нобель сыйлығының лауреаттары болды /1965/. Кванттық электродинамиканың негізінде электромагнитті сәулеленудің дискриттігі туралы тәжірибелерде дәлелденген түсінік жатыр. Электромагнитті өрістің кванттары – фотондар –нөлдік массалы элементарлы бөлшектер, берілген жиілікті минималды мүмкін қуат пенимпульстың тасымалдаушылары. Осылай, электромагнитті сәулеленуге тек толқынды емес, сонымен қатар дискрипттік, корпусклярлы қасиеттер жатады. Кванттық электродинамикада элекромагнитті сәулеленудің зарядталған бөлшектермен өзара әрекеттесуі бөлшектердің фотондарды жұту мен шығаруы ретінде қарастырылады. Фотондармен алмасу зарядталған бөлшектердің электромагнитті өзара әрекеттесуінің қамтамасыз етеді. Бөлшек фотонды шығарып, кейіннен өзі жұта алады. Зарядталған бөлшектің өз өрісімен әрекеттесуі байқалатын эффектерге әкеледі, мысалы, атомдарғы энергия деңгейлерінің лэмб қозғауына әкеледі. Эффект кейбір қалыптарда (жағдайларда) сутек атомында электрон қуаттарының сәл айырмашылығы бар болуынан көрінеді, ал Дирак теңдеуіне сәйкес, қуаттар бірдей болу керек. Кванттық электродинамикада бұл эффект электронға өзі туғызған өрістің әсері электрон қалпынан жаңдайынан тәуелді деп түсіндіріледі. Тәжірибелі түрде американ физигі Уиллис Лэмб 1947 ж. Дәлелденген (Нобель сыйлығы, 1955) басқа іргелі фактіге Комптон эффектісі жатқызылады /1922/. Бұл еркін электрондарға қысқа ұзындықтағы рентген және гамма сәулелену толқындарының серпімді шашылуымен және толқын ұзындығының ұлғаюымен қатар жүреді. Комптон эффекті осындай шашылуда ұзындық өзгермейді деген классикалық теорияға қайшы келеді. Ол электромагниттік сәуле туралы кванттық көзқарастың дұрыстығын фотондар ағыны ретінде дәлелдейді және фотон электронға өзінің энергиясының және импульсының бөлшегін бере алатын бөлшектің фотон және электронның серпінді қақтығысы ретінде қарастырылады, нәтижесінде оның жиілігі төмендейді, ал ұзындығы ұлғаяды. Кванттық электродинамикадағы заттың сәулеленуді шашу, жұту және шығару құбылыстары, зарядталған бөлшектер арасындағы электромагнитті өзара әрекеттесу және т.б. бұл теорияның дұрыстығы 10-16 см дейінгі аралықта дәлелденген. Кванттық электродинамиканың құрылуы материя қозғалысы туралы классикалық түсініктердің қайта қарастырылуына әкеледі. Оның ары қарай дамуы өрістің кванттық теориясын айтарлықтай байытып, жаңа маңызды физикалық идеялардың қатарын туғызды, соның ішінде – электромагниттік және әлсіз өзара әрекеттесулердің бірлігі туралы идея. жүктеу/скачать 1,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|