Физика және астрономияның дүниетанымдық маңызы. Физика, 9 сынып, дидактикалық материал.

ФИЗИКА ӘЛЕМІ

пӘндІК-АнЫҚТАМАЛЫҚ

энцИКЛопЕдИя

1-ТоМ А – Л

Алматы

2015

УДК 510

ББК 22.1

Ф 29

Құрастырушылар және авторлар: нұрқанат КӨБЕнҚҰЛҰЛЫ – физик-механик.

 Қырғызбай БАҚТЫБАЕВ – физика- математика ғылымдарының докторы, профессор.

Әділхан ӘБІЛдАЕВ – физика-математика ғылымдарының кандидаты, профессор.

Пікір жазған:Медеу ӘБІШЕВ – физика-математика ғылымдарының докторы.

Ф 29

Физика әлемі: пәндік-анықтамалық энциклопедия. Жалпы орта бі- лім беретін оқу орындарының (мектеп, лицей, т.б.) оқушылары мен физика пәні оқытылатын жоғары оқу орындарының студенттеріне және физика пәні мұғалімдеріне, физика әуесқойлары мен көпшілік оқырмандарға арналған. / Бас ред. Ж.ТойБАЕВА. – Алматы: «Қазақ энциклопедиясы», 2015. 1-том. – 650 бет.

ISBN 9965-893-62-4

 Физика әлемі пәндік-анықтамалық энциклопедиясы – ана тілімізде тұңғыш рет шығарылып отырған 2 томдық жинақ. Физика пәнінің мектеп оқушылары- на арналған оқулықтарында ғылымның беташар ұғымдары мен түсініктері жеңілде- тілген нұсқада ғана таныстырылса, энциклопедиялық анықтамалықта әрбір ұғым мен түсінік кең ауқымды егжей-тегжейлі терең мазмұнды болып баяндалады. Әрбір құбы- лыстың құпия сырлары осы заманғы қалыптасқан теория аясында, мысалы, кванттық механика, кванттық электрдинамика бойынша түсіндірілген. Осы тұрғыдан алғанда

«Физика әлемі» пәндік энциклопедиясы тек мектеп оқушыларына ғана емес, физи- ка мамандықтары бойынша оқитын жоғары оқу орындары студенттеріне де ортақ болмақ. Сонымен қатар физика пәнін тереңдетіп оқытатын мектептер мен лицейлердің оқушыларына көп көмек тигізбек. Физика пәні мұғалімдеріне оқулықтан тыс мағлұмат- тар беретін оқу құралы ретінде де пайдалануға лайықты анықтамалық болары сөзсіз.

 Табиғат құбылыстарының (мысалы, найзағай, аспанның күркіреуі, домалақ найза- ғай, кемпірқосақ, Күннің, Айдың құлақтануын, аспанның түсі неліктен көгілдір, Күн ба- тар кезде неліктен Күннің дискісі ұлғайып көрінетінін, поляр шұғыласы, сағым, т.б.) пай- да болуын білгісі келетін физика әуесқойларының және көпшілік оқырмандардың таным- дық білімін арттырмақ.

 1988 жылы «Русский язык» баспасы шығарған инженерлерге, оқытушыларға, сту- денттерге, орта мектеп оқушыларына арналған «Физикалық түсіндірме сөздігінде» 3600 ғылыми атау қамтылған болса, «Физика әлемі» пәндік энциклопедиясының 1-то- мында 1670-ден астам ғылыми атау, осыларға қосымша 500-ден астам ұғымдар мен түсініктерге анықтамалар тұжырымдалған. 300-дей физиктің суреттері жарияланды. Анықтамалықтың соңында физика ғылымының даму сатысының жылнамасы туралы деректер топтамасы ұсынылды. Оған қосымша Нобель сыйлығымен марапатталған физиктердің тізімі жарияланған.

УДК 510

ББК 22.1

ISBN 9965-893-62-4

© «Қазақ энциклопедиясы», 2015

РЕдАКцИядАн

 Физиканың табиғат құбылыстары туралы ғылым болуы себепті оның дүниетанымдық мазмұны әркімді қызықтыратыны аян. Табиғат – физикалық алып зертхана іспеттес. Алғашқы адамдардың үрейін ұшырған табиғат құ- былысы – найзағай қазіргі кезде ешкімді таң қалдыра алмайды. Физика ғылымы осы құбылыстың жеке «басында» бір мезгілде механиканың, гидро- статиканың, термодинамиканың, молекулалық физиканың, электрстатиканың, электрдинамиканың, акустиканың және оптика салаларының заңдылықтары байқалатынын ашқан. Америкалық физи Бенджамин Франклин (1706 – 1790) заманынан бері найзағайдың электрлік құбылыс екені белгілі болған.

 Энциклопедиялық анықтамалық пен оқулықтың ең басты айырмашылығы мынада: оқулықтарда кез келген құбылыстар мен заңдылықтар, т.б. мәселелер таныстыру ретінде үстірт мазмұндалады, ал энциклопедияларда негізгі мәселе төңірегінде басынан соңына дейін егжей-тегжейлі түсініктер беріліп баян- далады, егер қарастырылып отырған тақырыпқа өзгедей мәселелердің тіке- лей немесе жанама қатысы болса, соған оқушының назарын аудартады [бұл жайт – мәтіндегі (яғни ұғым немесе түсінік) курсив арқылы беріледі]. Мысалы, найзағай деген мақалада электр заряды немесе электр тогы туралы сөз бола қалса, осындағы заряд және электр тогы деген ұғымдар курсивпен теріледі. Бұл найзағай туралы мақаланы оқып отырған оқушыға әлгі ұғымдарды есіне түсіру үшін осы курсивпен терілген ұғымның энциклопедияда жеке мақала болып баяндалғанын білдіреді. Осы әдіспен энциклопедиядағы негізгі сөз болып отыр- ған мәселеге қосымша мәлімет беретін мақаланы іздеп тауып, білімін молықтыра- тын болады әрі бұл әдіс негізгі мақаланың көлемін шағындауға мүмкіндік туды- рады. Энциклопедия мақалаларында сөз болған әлгіндей сілтемелер осы анық- тамалықта жеке мақалалар түрінде кездеседі.

 «Физика әлемі» пәндік энциклопедиясының оқырмандарына өз бетімен, өз еркінше білім алудың қаншалықты пайдасы болатынын ағылшын физигі Майкл Фарадейдің (1781 – 1867) басынан өткен жайтты айтып таныстырғанды жөн санап отырмыз.

 Ол лондондық темір ұстасының отбасында дүниеге келген. Бастауыш сынып- та оқып сауат ашқан. Әрі қарай оқуын жалғастыруға отбасының қаржылық мүмкіндігі болмағандықтан, 13 жасында кітап дүкеніне қолбала, соңынан кітап

түптеуші болып жұмыс істей жүріп өз бетінше білім алған. Түптеуге неше алуан мазмұнды кітаптар келетіні белгілі. Ол жұмыс арасында уақыт тауып, өзін қызықтырған кітапты оқитын болған. Бір кезде оның қолына «Химия ту- ралы әңгіме» деген кітап түскен. Осы кітап оны ерекше қызықтырған, онда айтылған жеңіл-желпі химиялық тәжірибелерді үйіне келген соң қайталап жасауға әуестенген. Тәжірибе жасауға керек ең негізгі нәрсені ғана сатып алып, өзгелерін өзі жасайтын болған. Электрстатикалық машинаны бөтелкелерден, гальвани батареясын – мырыш пен мыс шақалардан құрастырған. Осылайша тұздар мен қышқылдардың электролизімен таныс болған. Осы тәжірибелердің оны қызықтырғаны соншалық, ең ақырында нағыз гальвани элементін жасай алған. Ол Корольдік институттың көпшілікке арналған кешкілік және жексенбі- лік дәрістеріне қатысатын болған. Атақты химик әрі физик Гемфри дэвидің (1778 – 1829) дәрісі оны өте қызықтырған. Сол кезден бастап Майклдің ғы- лымға деген әуестігі артқан. Ол Г. Дэвиге хат арқылы оның оқыған дәрісінің мазмұны жазылған қолжазбасын жіберген. Дэви Майклдің «ынтасын, есте сақтау қабілетін және ұқыптылығын» ескеріп, оны уақытша хатшылық қызметке қабылдаған. Фарадей кейін Дэвидің электролиз жөніндегі зерттеулерін жал- ғастырып, өзінің ғылыми жолын Дэвидің ұстанған бағытымен ұластырған ға- лым болды. Г. Дэви – электр тогының қышқылдар мен тұздарды ыдырататынын дәлелдеген, калий және натрийді металл күйінде бөліп алған, екі мұз кесегін бі- ріне-бірін үйкегенде жылу бөлінетінін анықтаған және жер астында көмір қазу- шы жұмысшыларға арналған қауіпсіз шамды (кейіннен ол шам «Дэви шамы» деп аталып кеткен) ойлап тапқан ғалым. Электрхимия Дэвидің ғылыми жұмыстарынан бастау алған.

 М.Фарадейдің физика ғылымына қосқан үлесінің әрқайсысы-ақ оның есімін ғылым тарихында қалдыратындай жаңалық болған. Г.Дэви «Мен ғылым үшін бірнеше маңызды жаңалық аштым, бірақ солардың ішінде ең үлкені мен Фарадейді аштым» деген екен. 12–13 жасына дейін бастауыш білім алған Майкл академик ғалым атануға 11 жыл-ақ еңбектеніпті. Ол ашқан жаңалықтар: электрмагниттік индукция құбылысы, физика ғылымына анод, катод, иондар, электролиз, электролит, электрод, диамагнетизм, парамагнетизм, өріс, магнит өрісі, т.б. ұғымдарды енгізген.

 Энциклопедия бүкіл ғылым саласының теорияларын, ең негізгі ұғымдары мен түсініктерін түгелдей қамтиды. Олар жеке-жеке мақалалар бойынша тү- сіндірілген. Қолдарыңыздағы «Физика әлемі» пәндік-анықтамалық энцикло- педияда физика ғылымының әр саласының негізіне қаланған 1670-ден астам ұғымдар туралы ғылыми мазмұнды мақала қамтылған. Әрбір мақала анықтама тұжырымдалудан, мысалы, «ФИЗИКА – материяның қасиеттері мен құрылысын және олардың қозғалысының заңдылықтарын, табиғат құбылыстарының қарапайым,

сонымен қатар барынша жалпылама заңдылықтарын зерттейтін ғылым» делінген секілді анықтамадан басталады.

 Атақты физик Альберт эйнштейн: «Ғылым тілінің әдеттегі түсінігіміздегі сөздерден айырмашылығы неде? Ғылыми ұғымдар мен ғылыми тілдің баршаға ортақ болуына оларды әр кезде бүкіл халықтардың данышпан ойшылдарының тұжырымдауы себеп болған. Егер ақырғы эффекті ескерілетін болса, олар әркімнің жеке-дара немесе бірлесіп күш жұмсауы нәтижесінде адамзаттың соңғы ғасырда өмірін өзгерткен техникалық төңкерістері үшін рухани құрал жасап шығарды» деген болатын. Эйнштейннің осы ойынан шығатын қорытынды: ғылым деге- німіз – ұжымдасқан, яғни көптеген білімдердің жиынтығы екенін аңғарамыз. Ғылыми атаулар әр ел ғалымдарының еңбектерінің нәтижелерінен қалыптасатындықтан, олар көпшілікке түсінікті болу үшін ортақ бір тілде тұжырымдалатын болған. Физика ғылымы біздің заманымыздан бұрынғы V – ІV ғасырлардағы ежелгі грек ойшылдары атаған атауларға еліктеп грекше, одан кейінгі орта ғасырларда ғылыми тілге айналған латынша аталып келген. Қазіргі кезде ғылыми атаулар ара-тұра өзге тілдерде де аталуда. Осылайша халықаралық ортақ тілде аталған ғылыми атаулардың қалыптасқан тілдегі мән-мағынасын әр халықтың тіліндегі балама атаулары бойынша анықтау қабылданған. Әрбір ғылыми атау, мысалы «ФИЗИКА ( грекше «физус – табиғат») деген атаудың қандай мағыналы сөзден қалыптас- қандығы, яғни шығу тегі – этимологиясы бойынша түсіндірілген.

ФИЗИКА ҒЫЛЫМЫнЫҢ дАМУ КЕЗЕҢдЕРІ

 Физика (грекше «физис – табиғат») – материяның құрылысы мен қасиеттерін және оның қозғалыстарын, табиғат құбылыстарының қарапайым, сонымен қатар ең жалпылама заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Физика ұғымы мен оның заңдары – бүкіл табиғаттану ғылымдарының негізіне қаланған. Физика дәл ғылымдар саласы болып табылады, сондықтан табиғаттың санмен бейнелеуге болатын заңдылықтарын зерттейді. Физика ежелгі заман ғылымы болғандықтан, жалпылама табиғат құбылыстары туралы бүкіл ілімдерді қамтыды. Білімдер мен зерттеу әдістерінің саралануына байланысты жалпылама ғылымнан жеке- леген ғылыми салалар ажыратылып бөліне бастаған, соның бірі физика ғылымы болды. Физиканы өзге табиғаттану ғылымдарынан ажыратып бөлетін шекара – шартты бөлініс болып табылады және уақыт өткен сайын соны идеялар мен теориялар туындап, неше алуан жаңалықтармен толысып дамытылатын ғылым- дардың ең өзектілерінің бірі.

 Физика – тәжірибелік ғылым: оның заңдары тәжірибе жүзінде дәлелденген, орныққан фактілерге негізделген. Физикалық заңдар сан жүзіндегі қатынастар болып табылады да, математикалық тілде тұжырымдалады. Физика эксперименттік (ғылыми тәжірибелік) және теориялық физикаларға салаланған. Физика ғылыми зерттеу нысандары (объектілері) бойынша – қарапайым бөлшектер физикасына, ядролық физикаға, атомдар мен молекулалар физикасына, газдар мен сұйықтар физикасына, қатты денелер физикасына, плазма физикасына, т.б. салаларға ажыратылған. Зерттелетін үрдістер (процестер) немесе материяның қозғалысына байланысты физика – материалдық нүкте және қатты дене механикасы, тұтас орта механикасы, термодинамика және статистикалық механика, электрдинами- ка, тартылыс теориясы, кванттық механика және өрістің кванттық теориясына ажыратылған. Зерттеу мақсатына сәйкес қолданбалық (қолданбалы оптикаға) физикаға топталған.

 Найзағайдың жарқылы, аспанның күркіреуі, Күннің және Айдың тұтылуы, т.б. Физикалық құбылыстар адамзатты ежелден-ақ өзіне назар аудартқан. Біздің заманымыздан бұрынғы (б.з.б.) VI – ІІ ғасырлар аралығында ғұмыр кешкен

ежелгі грек ғалымдары демокрит (б.з.б. 470/406 – ?), эпикур (б.з.б. 341 – 270), Лукреций (б.з.б. І ғасыр) заттардың атомдық құрылымы туралы алғашқы идея- ларды тұжырымдаған. Ежелгі грек ғалымы Клавдий птоломей (б.з.б. ІІ ғасыр) Әлемнің геоцентрлік (яғни Әлемнің ортасында Жер орналасқан делінетін) жүйесін, статиканың қарапайым заңдарын (рычаг ережелерін), жарық сәуленің түзусызық- ты таралуын және оның шағылысу заңын, гидростатиканың бастамасын Архимед заңы) тұжырымдаған. Электр мен магнетизмнің қарапайым көріністері байқал- ған. Б.з.б. ІV ғасырға дейінгі физикалық ілімдерді ежелгі грек философы әрі ғалы- мы Аристотель (б.з.б. 384 – 322) қорытындылаған. Орта ғасырарда Аристотель- дің ілімін шіркеу міндетті ілімге айналдырып, ғылымның дамуына ұзақ уақыт тежеу жасаған. Физиканың ғылым ретінде дамуы ХVІІ ғасырда итальян ғалымы Галилео Галилейдің (1564 – 1642) ғылыми зерттеу жұмыстарынан бастау алған. Галилей қозғалысты математикалық түрде сипаттаудың қажеттілігін алғаш түсін-

демокритГ.Галилейэ.ТорричеллиР.Бойль

ген ғалым болды. Ол берілген денеге айнала қоршаған денелердің әсері Аристо- тель іліміндегідей жылдамдықпен емес, дененің еркін түсу үдеуімен анықталаты- нын дәлелдеген. Осы жаңалық инерция заңының алғашқы тұжырымы болды. Галилей механикадағы салыстырмалық принципті ашты, денелердің еркін түсу үдеуінің дененің тығыздығы мен массасына тәуелді болмайтынын дәлелдеді, поляк астрономы Николай Коперниктің (1473 – 1543) теориясын негіздеген және астро- номия ғылымында оптикалық, жылулық т.б. құбылыстарды зерттеуде айтарлық- тай нәтижеге қол жеткізген. Галилейдің шәкірті – физик Эванджелиста Торричел- ли (1608 – 1647) атмосфералық қысымның болатынын айғақтаған және 1644 ж. сынапты барометрді жасаған. Ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойль (1627 – 1691) мен француз физигі Эдм Мариотт (1620 – 1684) газдардың серпімділігін зерттеген және өздерінің есімдерімен аталған алғашқы газ заңдарын тұжырымда- ған. Голландиялық ғалым Вилброрд Снеллиус (1580 – 1626) 1620/1621 ж. және 1637 ж. француз физигі әрі математигі Рене декарт (1596 – 1650) жарық сәуленің сыну заңын ашқан. 1600 ж. ағылшын физигі Уильям Гильберт (1544 – 1603) электрлік және магниттік құбылыстардың жіктерін ажыратқан және Жердің – өте

э.МариоттВ.СнеллиусР.декартУ.Гильберт

үлкен магнит екенін дәлелдеген. Гильберт электр туралы ғылымның негізін қалау- шы болды. 1600 жылға дейін электрлік құбылыстар туралы ілім ежелгі грек ойшы- лы Милеттік Фаллестің (б.з.б. 625 – 547) янтарьға үйкеленген заттың электрлік қасиеті болатынын ашқан тәжірибесі деңгейінде қалып қойған болатын. Гильберт- тен кейін бір ғасырдай мерзім бойы электрге айтарлықтай жаңалық қосылмаған.

ХVІІ ғасырдағы физиканың негізі табысы – классикалық механиканың

тұжырымдалуы болды; ағылшын физигі әрі математигі Исаак ньютон (1643 – 1727)

«Натурал философияның математикалық бастамасы» (1687) деген ғылыми еңбе- гінде осы ғылымның барлық негізгі заңдарын тұжырымдаған. Ньютонның ғы- лымға ендірген күй ұғымының іргелі мәні болды. Механикадағы денелер жүйе- лерінің күйі – жүйе денесінің координаттарымен және импульстерімен толықтай

И.ньютонИ.КеплерХ.ГюйгенсФ.Гримальди

анықталады. Неміс ғалымы Иоганн Кеплер (1571 – 1630) ашқан планеталардың қозғалыс заңдары негізінде Ньютон бүкіләлемдік тартылыс заңын тұжырым- даған. Осы жылдары голланд ғалымы Христиан Гюйгенс (1629 – 1695) пен неміс ғалымы Готфрид Лейбниц (1646 – 1716) қозғалыс мөлшерінің сақталу заңын тұжырымдаған: Гюйгенс физикалық маятниктің теориясын тұжырымдады, маятникті сағат жасады. Физикалық акустика ғылымы дамытыла бастады.

 ХVІІ ғасырдың 2-жартысынан бастап телескоп т.б. оптикалық аспаптардың жасалуына байланысты, геометриялық оптика тез дамытыла бастады. Физика-

лық оптиканың негізі қаланған: жарық сәуленің дифракциясын итальян физигі Франческо Гримальди (1618 – 1663) ашса, жарық сәуленің дисперсиясын іргелі зерттеу И.Ньютонның үлесіне тиді. 1676 ж. дат астрономы Оле Ремер (1644 – 1710) алғаш болып жарық сәуленің таралу жылдамдығын өлшеген. Бір мезгілде дерлік жарық сәуленің корпускуларлық және толқындық теориялары пайда болып6 әрі дамытыла бастады.

 Швейцар ғалымы (математик, механик әрі физик) Леонард эйлер (1707 – 1783) және басқа ғалымдар абсолюттік қатты денелердің динамикасын тұжырымдаған. Бөлшектер мен қатты денелер механикасымен қатар сұйықтар

Ш.дюфеБ.ФранклинГ.КавендишШ.Кулон

мен газдардың механикалары да дамытыла басталған. Швейцар ғалымдары Даниил Бернулли (1700 – 1782), Л.Эйлер, француз ғалымы (математик, меха- ник) Жозеф Лагранж (1736 – 1813), т.б. ғалымдардың ғылыми еңбектерімен ХVІІІ ғасырдың 1-жартысында идеал сұйықтың гидродинамикасының негізі салынды. Лагранждың «Аналитикалық механикасында» (1788 ж.) механиканың теңдеулері жалпыланған түрде өрнектелген, бұларды кейіннен механикалық емес дербес жағдайда электрлік-магниттік үрдістерге қолдану мүмкін болды. Әлемнің бірыңғай механикалық бет-бейнесі айғақталған осы жайтқа сәйкес әлемнің бүкіл байлығы мен көпбейнелілігі – Ньютон заңына бағынышты бүкіл денелер құра- латын бөлшектердің (атомдардың) қозғалыстарына тәуелді болды.

п.БугерИ.ЛамбертВ.ГершельУ.Волластон

Т.Юнго.ФренельЛ.ГальваниА.Вольта

 Физиканың өзге салаларында тәжірибелік мәліметтер жинақталып әрі қарапайым ғылыми тәжірибелік заңдар тұжырымдала бастаған. Француз физигі Шарль дюфе (1698 – 1739) электрдің (электр зарядының) екі тегі болаты- нын ашты және олардың қасиеттерінің сипаттамаларын айғақтады. Американ физигі Бенджамин (Вениамин) Франклин (1706 – 1790) электр зарядының сақталу заңын тұжырымдады. Ағылшын физигі әрі химигі Генри Кавендиш (1731 – 1810) және француз физигі Шарль Кулон (1736 – 1806) біріне-бірі тәуелсіз түрде электрстатиканың қозғалмайтын электр зарядтарының өзара әсерлесу күштерін анықтайтын негізгі заңын (Кулон заңы) ашты. Француз ғалымы Пьер Бугер (1698 – 1758) мен неміс ғалымы Иоганн Ламберттің (1728 – 1777) ғалым еңбектерінің нәтижесінде фотометрия қалыптаса бастады. Инфрақызыл

Г.дэвиМ.ФарадейХ.эрстедА.Ампер

(ағылшын оптигі әрі астрономы Вильям Гершель (1738 – 1822) мен оның отанда- сы Уильям Волластон (1766 – 1828) және ультракүлгін [неміс физигі әрі химигі Иоганн Риттер (1776 – 1810), У.Волластон] сәулелерді ашты.

 ХІХ ғасырдың басында жарық сәуленің корпускуларлық және толқындық теорияларының арасындағы «күрес» толқындық теорияның жеңісімен аяқтал- ды. Бұған ағылшын ғалымы Томас Юнгтің (1773 – 1829) және француз физигі Огюстен Френельдің (1788 – 1827) ашқан жарық сәуленің интерференция- сы мен диффракциясының толқындық теориясының түсініктемесі себепші болды.

 Физиканың дамытылуы үшін итальян ғалымдары Луидж Гальвани (1737 – 1798) мен Алессандро Вольтаның (1745 – 1827) электр тогын ашуы және галь- вани батареяларын жасаудың маңызы зор болды. Токтың химиялық әсерлерін зерттеген – ағылшын химигі әрі физиі Гемфри дэви (1778-1829) мен Майкл Фарадей (1791 – 1867)]. Орыс физигі әрі электртехнигі Василий петров (1761 – 1834)] электр доғасын ашқан. Дат физигі Ханс эрстед (1777 – 1851) электр тогының магниттік тілге әсерін (1820 ж.) анықтаған. Дәл сол кезде (1820 ж.) француз физигі Андре Ампер (1775 – 1836) бүкіл магниттік құбылыстардың зарядталған қозғалмалы бөлшектерге яғни электр тогына байланысты пайда бо-

Ю.МайерГ.Гельмгольцдж.джоульР.Клаузиус

латынын анықтады және электр токтарының өзара әсерлесу күшін анықтайтын заңды (Ампер заңын) тұжырымдады. 1831 ж. М.Фарадей электрмагниттік индук- ция құбылысын ашты. Фарадей бұрынырақ электрмагниттік өзараәсерлесу ара- лық агент - электрмагниттік өріс арқылы жүзеге асырылады делінген болжам айт- қан болатын. Осы жайт материяның ерекше түрінің қасиеттері мен тәртібінің заң- дары туралы жаңа ғылым – электрмагниттік өрістің қалыптасуының басы болды. XIX ғасырдың 1-жартысында қатты денелердің макроскопиялық қасиеттері туралы фактілік мәліметтер жинақталды әрі қатты денелердің тәртібінің заңдары тұжырымдалды. Серпімділік қасиеттерді зерттеу – Гук заңының (1660 ж.), металдардың электр өткізгіштігін зерттеу – ом заңының (1826 ж.), жылулық қасиеттерді зерттеу – жылу сыйымдылық заңдарының (Дюлонг және Пти

н.КарноУ.ТомсонЖ.Гей-ЛюссакБ.Клапейрон

д.Менделеевдж.МаксвеллЛ.Больцмандж.Гиббс

заңдары) ашылуына әкелді. Қатты денелердің магниттік қасиеттері ашылып, қатты денелердің серпімділік қасиеттерінің жалпы теориясы айғақталды.

 Физика әрі бүкіл жаратылыстану ғылымы үшін неміс ғалымдары Юлиус Майер (1814 – 1878) мен Герман Гельмгольцтің (1821 – 1894), ағылшын физигі Джеймс джоульдің (1818 – 1889) табиғаттың бүкіл құбылыстарын байланыстырған энергияның сақталу заңын ашуының маңызы зор болды. XIX ғасырдың орта шенінде жылу мөлшері мен жұмыстың парапарлығы тәжірибе жүзінде дәлелденді. Осылайша жылудың энергияның ерекше түрі екені айғақталды. Энергияның сақталу заңы жылулық құбылыстар (термодинамиканың) теориясының негізгі заңы болды және термодинамиканың бірінші бастамасы деп аталды. Жылу теориясының іргелі заңы термодинамиканың екінші бастамасын – 1850 ж.

Г.Герцп.ЛебедевА.поповГ.Кирхгоф

неміс физигі Рудольф Клаузиус (1822 – 1888), француз ғалымы Сади Карноның (1796 – 1832) 1824 ж. ашқан нәтижесі бойынша және 1851 ж. ағылшын физигі Уильям Томсон (К е л ь в и н) тұжырымдаған. Термодинамиканы қалыптастыруда француз ғалымы Жозеф Гей-Люссак (1778 – 1850) зерттеулерінің маңызы зор болды, осы зерттеулер негізінде франңуз физигі Бенуа Клапейрон (1799 – 1864) идеал газдар күйінің теңдеуін айғақтады, мұны кейіннен орыс ғалымы Дмитрий Менделеев (1834 – 1907) жалпылады.

 Термодинамиканың дамытылуымен қатар жылулық үрдістердің молекулалық- кинетикалық теориясы да дамытылды, жаңа типті физикалық шамалардың

арасындағы байланыстар ықтималдық сипатта болады. 1859 ж. ағылшын физигі Джеймс Максвелл (1831 – 1879) физикаға алғаш болып ықтималдылық түсінігін енгізе отырып, молекулалардың жылдамдықтары бойынша таратылу заңын айғақтады. Австриялық физик Людвик Больцман (1844 – 1906) газдардың кинетикалық теориясын тұжырымдады. Американ физигі Джозайя Гиббстің (1839 – 1903) ғылыми жұмыстарымен классикалық статистикалық механика аяқталған (1902 ж.).

 ХІХ ғасырдың 2-жартысында Максвеллдің классикалық электрдинамика- ны тұжырымдауымен электрмагниттік құбылыстарды зерттеу жұмыстары тамам-

Р.БунзенГ.Камерлинг-оннесдж.ТомсонХ.Лоренц

далды. Электрмагниттік өзараәсерлесу жылдамдығы таралуының жарық сәуленің таралу жылдамдығымен тең шектеулі болуы Максвелл теориясының маңызды нәтижесі болды. Неміс физигі Генрих Герцтің (1857 – 1894) электрмагниттік толқындарды тәжірибе жүзінде ашуы (1886 – 1889) Максвелл теориясы қорытындысының дұрыстығын растау болды. Максвелл теориясы жарық сәуленің электрмагниттік табиғаты болатынын айғақтады. Осылайша оп- тика электрдинамиканың бір саласына айналды. 1899 ж. орыс физигі Петр Ле- бедев (1866 – 1912) тәжірибе жүзінде жарық сәуленің қысымын айғақтап, оны өлшеген. Жарық сәуленің қысымы болатынын Максвелл теориясы алдын ала болжаған болатын. 1895 ж. орыс физигі Александр попов (1859 – 1906) алғаш болып электрмагниттік толқындарды сымсыз байланыс мақсатында пайдаланды.

А.эйнштейнМ.планкн.Борэ.Резерфорд

Л.де Бройльп.диракМ.ЛауэК.Андерсон

 1859 ж. неміс ғалымдары Густов Кирхгоф (1824 – 1887) пен Роберт Бунзен (1811-1899) спектрлік талдаудың (анализдің) негізін салды. 1908 ж. голланд физигі Гейке Камерлинг-оннес (1853 – 1926) гелий газын сұйылтқан. Бұған дейін бүкіл газдар сұйытылған болатын.

 1897 ж. ағылшын физигі Джозеф Томсонның (1856-1940) электронды ашуы физиканың дамытылуының жаңа кезеңі болды. Атомның қарапайым емес, күрделі жүйе екені, оның құрамында электрондар бар екені айғақталды. XIX ғасырдың соңында – XX ғасырдың басында голландтық теорияшыл фи- зик Хендрих Лоренц (1853 – 1928) электрондық теорияның негізін қалады. Ол қарапайым электрмагниттік үрдістерді (Лоренц-Максвелл теңдеулері) си- паттайтын теңдеулерді қорытып шығарды, бұл теңдеулер жекелеген зарядты

я.ФренкельВ.ГейзенбергЛ.неельЛ.Ландау

бөлшектердің қозғалыстарын осы зарядтардың өздері тудырған электрмагниттік өріспен байланыстырды.

 XX ғасырдың басында электрдинамиканың ньютонның классикалық механикасының негізіндегі кеңістік пен уақыт ұғымын түбегейлі қайта қарастыру қажет болды. 1905 ж. теорияшыл физик Альберт эйнштейн (1879 – 1955) кеңістік пен уақыттың жаңа ілімі – жеке арнайы салыстырмалық теорияны тұжырымдады. 1916 ж. Эйнштейн кеңістіктің, уақыттың және тартылыс күштерінің физикалық теориясы – жалпы салыстырмалық теорияны тұжырымдады. Бұл теория тартылыс теориясының жаңа кезеңінің басталуы болды.

 ХІХ – ХХ ғасырлар шекарасында физика ғылымында кванттық теорияның пайда болуымен әрі оның дамытылуына байланысты, бұл ұлы өзгерістің басы болды. 1900 ж. немістің теорияшыл физигі Макс планк (1858 – 1947) бұрынғы көзқарастағыдай атом электрмагниттік энергияны үздіксіз түрде шығармайтынын ескертіп, атом әлгі энергияны белгілі бір мөлшермен квант- пен тарататынын болжады. Бірақ Максвелльдің электрдинамикасына сәйкес мұндай атом орнықсыз: электрондар дөңгелек (эллипстік) орбиталар бойынша қозғалғанда үдеуге ұшырайды, сондықтан үздіксіз электрмагниттік толқындар тарататын (шығаратын), яғни энергия шығындайтын болмақ, бірте-бірте ~10-8

п.Капицан.БасовА.прохоровЧ.Таунс

секунд уақытта ядроға жақындап, оған құлап түспек. Атомның планеталық моделі классикалық физика аясында атомдардың тұрақсыздығына әкеп соқтырды. Осы мәселені шешу үшін дат физигі Нильс Бор (1885 – 1962) атомдардың тұрақты- лық күйлерінің болатындығын постулаттады, электрондар осы күйлерде бол- ғанда сәуле шығармайды. Электрондар осындай бір күйден екінші күйге ауысқанда энергия шығаратын (тарататын) немесе жұтатын болады. Атом энергиясының үздікті болуы (дискреттілігі) ғылыми тәжірибе жүзінде дәлелденді (Франк-Герц тәжірибесі, 1913 – 1914 жылдары).

 1905 ж. А.Эйнштейн М.Планктың болжалын дамытып электрмагниттік энергияның да квантпен тұтылатынын болжады. Осы болжам негізінде классикалық электрдинамика шешімін таптырмай келген фотоэффектінің

п.КюриМ.Склодовская-КюриФ.Соддидж.Чэдвик

И.Жолио-КюриФ.Жолио-Кюриэ.ФермиВ.паули

заңдылығын түсіндірді. Осылайша бір кездері қолдау көрсетілмеген жарық сәуленің корпускулалық теориясы қайтадан жаңғырды. Жарық сәуле бөлшектер ағыны түрінде де, бір мезгілде ол толқындық қасиетке (дифракция, интерференция) де ие бола алады. Сәулелерді «кванттау» ішкері қозғалыстардың да тек секірмелі түрде өзгеріске ұшырайтынын аңғартты [1913 ж. дат физигі Нильс Бор (1885 – 1962)]. Осы кезеңде ағылшын физигі Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) заттардың альфа-бөлшектерді шашырату құбылысын зерттеу нәтижесінде алынған мәліметтер негізінде атом ядросының болатынын тәжірибесі жүзінде

Р.оппенгеймерР.МессбауэрАристотельо.Ремер

дәлелдеді. Осыны ескере отырып Резерфорд атомның ғаламшарлық моделін

жасады.

 н.Бор тұжырымдаған атомның кванттық теориясының алғашқы нұсқа- сының ішкі қайшылығы болды: Ньютон механикасының заңдарын электрон- дардың қозғалыстарын сипаттау үшін Н.Бор электрондардың мүмкін болатын қозғалыстарына кванттық шектеу қойды. Әсерлердің дискреттілігі және оның мөлшерлік өлшемі – планк тұрақтысы (һ) механика мен электрдинамиканы түбегейлі қайта құруды қажет етті. Классикалық заңдар тек жеткілікті үлкен массалы денелерді қарастырғанда дұрыс болды, бұл денелер үшін әсер шамасы планк тұрақтысымен салыстырғанда үлкен және әсерлер дискреттілігін ескер- меуге болады.

 ХХ ғасырдың 20-жылдары кванттық немесе толқындық механика микробөл- шектер қозғалыстарының релятивтік (салыстырмалылық) емес теориясының логикалық жүйелі аяқталуы болды. Мұның негізіне Планк-Эйнштейн-Бордың кванттау идеясы және 1923 ж. француз физигі Луи де Бройльдің (1892 – 1987) кез келген материяның корпускулалық-толқындық екіжақтылық табиғаты туралы болжалы алынды.

 1912 ж. неміс физигі Макс Лауэ (1879 – 1960) рентген сәулесінің кристалдардағы дифракциясын ашты. Осы жаңалық негізінде атомдардың кристалдардағы ор- наласуын анықтау әдісі табылды, осы әдіс бойынша атомаралық арақашықтық өлшенген, бұл рентгендік құрылымдық талдаудың [кеңес физигі Георгий Вульф (1863 – 1925), ағылшын физиктері Уильям Генри Брэгг (1862 – 1942), Уильям Лоренс Брэгг (1890 – 1971)] бастамасы болды.

 1928 ж. ағылшынның теорияшыл физигі Поль дирак (1902 – 1984) электрон қозғалысының кванттық релятивтік теңдеуін қорытып шығарды (Дирак теңдеулері), осы теңдеуден электронның спині болатыны белгілі болды. Осы теңдеу негізінде 1931 ж. Дирак позитронның болатынын алдын ала болжады. позитрон – алғашқы антибөлшек, оны 1932 ж. американ физигі Карл Андер- сон (1905 – 1991) ғарыштық сәуле құрамынан тапты. 1955 және 1956 жылдары сәйкес түрде антипротон және антинейтрон ашылды. 1928 ж. кеңес физигі Яков Френкель (1894 – 1952) мен немістің теорияшыл физигі Вернер Гейзенберг (1901 – 1976) ферромагнетизмнің негізіне кванттық ауыспалы өзараәсерлесу жататынын көрсетті; 1932 – 1933 жылдары француз физигі Луи неель (1904 –

?) және кеңес физигі Лев Ландау (1908 – 1968) біріне-бірі тәуелсіз түрде антиферромагнетизмді алдын ала болжады.

 Нидерланд физигі Гейке Камерлинг-оннестің (1853 – 1926) асқынөткізгіштікті (1911) және орыс физигі Петр Капицаның (1894 – 1984) асқынаққыштықты (1938) ашуы кванттық статикада жаңа әдістердің дамытылуына ынталандырды. 1917 ж. А.Эйнштейннің еріксіз сәуле шығарудың кванттық теориясының негізінде XX ғасырдың 50-жылдары радиофизиканың жаңа саласы кванттық электроника пайда болды. Орыс физиктері Николай Басов (1922-?) пен Александр прохоровтың (1916 – 2002) [американ физигі Чарльз Таунсқа (1915-?) қатыссыз түрде] өздері жасаған мазері арқылы электрмагниттік толқындарды тудырды және күшейтті.

60-жылдары жарық сәуленің кванттық генераторлары – лазерлер жасалды.