Fizika taraqqiyoti tarixi solnomasi (1900-2015)”

Amaliy ahamiyati: fizika darslarining barcha shakllarida: nazariy, amaliy-seminar, laboratoriya tajribalari va mustaqil ta`lim jarayonida tarixiylik tamoyillariga tayanish o’qitish samaradorligini va talabalar kasbiy qiziqishlarinii oshirishi ko’rsatib berilishi muhim ahamiyatga ega.

Ishning hajmi va tuzilishi: BMI kirish, 2 bob, hajmi 53 bet, bibliografiyada 16 adabiyot va 8 Internet axborot resurslari ro’yxati berilgan.


I. FIZIKA FANINING XX ASRDA RIVOJLANISH XUSUSIYATLARI

1. 
   Nisbiylik nazariyasi.
   

19 asrda fizikaning rivojlanishidagi kashfiyotlar va fizikadan alohida tarmoqlarni ajralib, mustaqil fanlarga aylanishi bu yangiliklarni fizikaviy (mantiq) nuqtai nazardan tahlil qilishni taqozo qilar edi. Fiziklar yangi kashfiyotlar o’sha vaqtda mavjud bo’lgan fizikaviy tushunchalar va fizikaviy tasavvurlar orqali tushuntirilishi va izohlanishi mumkin deb o’ylar edilar. SHuningdek fizika va texnikada yangi inqilobiy davr bo’lganligini ham yaxshi sezar edilar, chunki har bir yangi kashfiyot texnika rivojlanishiga yangi yo’nalish berishini ham fiziklar yaxshi tasavvur qilar edilar. SHu davrda A. Puankare aytganidek shu vaqtgacha o’zgarmas (mutloq) deb hisoblangan “eng umumiy printsiplar" buzila boshlandi. Hamma fizikaviy hodisa va jarayonlarni mexaniqaviy manzarasini mumtoz fizika (N’yuton fizikasi) nuq tai nazaridan tushuntirib bo’lmaydigan hollar paydo bo’ldi, boshqacha qilib aytilganida, mumtoz fizika inqirozga uchradi.Eynshteynning yorug’lik kvantlari haqidagi fikrlari, Rezerford va Borning atom modeli jarayonlarni yoki kattaliklarni uzuq-uzuq (kvantlanib) o’zgarishlarini yaqqol qilib quydi va mumtoz fizikada “o’zgarmas", "uzluksiz” tushunchalari va Laplas dsterminizmi tushunchalari buzila boshlandi.

X X asrda ham mexaniqaviy modellar fizikasi qoladimi yoki kontinium nazariyasi qoladimi yoki hozirgidan keskin farqli atomistika nazariyasi bo’ladimi? (Bol’tsman) degan savol fiziklarni qiziqtirar edi. SHu asr boshlaridan nazariy va eksperimental fizika shakllandi, ya`ni fizika ishi ikkiga taqsimlandi, ilmiy tekshirish muassasalari paydo bo’ldi. Bunday o’zgarishlar natijasida atom fizikasi vujudga keldi va N’yutonning fazo va vaqt haqidagi fikrlarini boshqacha bo’lishi mumkinligini isbotladi.

N’yutonning fazo o’zicha mutloq, vaqt o’zicha va tekis davom etadi, fazo va vaqt bir biriga bog’liq emas, deb aytilgan fikrni aytgan edik. Galiley-N’yuton almashtirishlari tinch S va v_c tezlik bilan harakat qiladigan S' sistema (1 rasm)ning M nuktasi uchun

(1.1.1)

ko’rinishda yozilar edi. Agar (chizma 1) proektsiyalarda ya`ni X,Y,Z o’qlaridagi proektsiyalarida yozilsaa (harakat faqat X o’qi bo’yicha deb faraz qilganimizda)

(1.1.2)

shaklini olar edi va bunda absolyut, ya`ni O nuktaga nisbatan M nukta uchun yozilsa tezligini kosinuslar teoremasiga

(1.1.3)

muvofiq (3) bilan aniqlanar di. Bunda vaqt ikkala sistemaga ham bir xil deb olinadi, fazo va vaqt o’zaro bog’liq emas.

А. Eynshteyn, inertsial sistema markazi Quyosh bo’lganida Galiley- N’yuton almashtirishlari, (1)-(3) aniq bajariladi va bunday sistemaga nisbatan erkin nuqta to’g’ri chiziqli tekis harakat qiladi, bu inertsial sistema bo’ladi, deb aytdi. Lekin fazo absolyut va qo’zg’almas bo’lganligidan, N’yuton fikricha fazo efir bilan to’lgan. YUng sistema harakatini yorug’lik tarqalishiga ta`sirini aniqlash uchun tajriba o’tkazish masalasini quydi. O’tkazilgan tajribalar o’zgarmas efirni umuman yo’qligini tasdiqladi, demak fazo materiya bilan bo’ladi, materiyasiz fazo yo’q, fazo materiyaning bir ko’rinishi deb olamiz degan xulosa chiqadi.

Doppler yorug’lik tezligi yorug’lik manbaining tezligiga bog’liq emasligini ko’rsatdi. Katta tezliklarda massa o’zgaradi, bu massani elektromagnitli massa deb aytilishini 1881 yilda D.D. Tomson taklif qildi va bu bog’lanish ekanligini ko’rsatdi. 1904 yilda G. Lorents o’zining “YOrug’lik tezligidan kichik tezlik bilan harakatlanadigan sistemaga elektromagnit hodisalari” nomli kitobida, agar (1)-(3) shaklidagi Galiley-N’yuton almashtirishlari quyidagi shaklda yozilsa Maksvell tenglamalari hamma inertsial sistemalarda invariant bo’lishini ko’rsatdi

Bunda vaqt va jism uzunligining (fazoning) o’zgarishini A. Puankare (1854-1912) fizikaviy tahlil qilgan bo’lsada, uning fikrlarini ko’pchilik tushunmadi, chunki fikrlar aniq bayon etilmagan va to’liqligi noma`lum edi.

A. Eynshteyn (1879-1955) 1905 yilda “Harakatdagi jismlar elektrodinamikasiga doir” deb nomlangan kitobida (4) ni va umuman fazo va vaqtni fizikaviy talqinini bayon qiladi:

1. 
   Absolyut harakatni aniqlash fikridan voz kechish kerak va absolyut fazo va absolyut vaqtni N’yutoncha talqin qilishni tashlash kerak, chunki buning real fizik ma`nosi yo’q deb tushuntirdi.
   
2. 
   Fazo va vaqt haqidagi fizikaviy tushunchalar real jarayonlar va moddiy jismlar nisbatidan aniqlanadi: vaqt - bu aytish mumkinki soatlar majmui, fazo esa masshtablar yig’indisidir.
   

E ynshteyn ikki postulatni qabul qiladi. Birinchi postulat - yorug’lik tezligi hamma inertsial sistemalarda bir xil bo’ladi, ikkinchi postulat - (nisbiylik printsipi) hamma inertsial sistemalarda ixtiyoriy fizikaviy jarayonlarni to’liq tasvirlash mumkin va bir xil o’tadi. Bu ikki postulat Galiley-Gyuygens- N’yuton (ayrim vaqtda Gyuygens deb xam atadilar) mexanikasini to’ldiradi va umumlashtiradi. Lekin, N’yuton mexanikasida juda muhim o’zgarishlar bo’ladi: bir vaqtlilik so’zi o’z ma`nosini yo’qotadi, bir sistemada bir vaqtli voqealar boshqa sistemaga har xil vaqtli bo’ladi; tinch turgan sistemada fazo masshtabi kattaroq bo’ladi, vaqt oralig’i jism tinch turgan sistemada kattaroq bo’ladi.

Nisbiyat nazariyasiga asoslanib eynshteyn massa va energiyani mashxur

(1.1.4)

formulasini chiqaradi. eynshteyn fazo uch o’lchamli emas, (Evklid va N’yuton tasavvurlaridek) balki to’rt o’lchamlidir, bundan - uchtasi koordinatalar x, u, z bo’lsa, to’rtinchisi vaqt bo’ladi, bu koordinatalar o’zaro bog’langan deb ta`lim beradi.

1908 yilda eynshteynning ustozi G. Minkovskiy (1864-1909) o’zining “Fazo va vaqt” degan asarida to’rtinchi koordinata ifodasini olib, Lorents almashtirishlari va nisbiyat nazariyasini fizikaviy tahlilini berdi. Ko’p o’lchamli fazo haqidagi fikrlarni Lobachevskiy (1792-1856), Gauss, B. Riman (1826-1866) V. Klifford va boshqa fiziklar o’z ishlarida to’g’riligini isbotlab, umuman fazo ko’p o’lchamli bo’lishi mumkinligini ko’rsatdilar,

1916 yillardan boshlab eynshteyn umumiy nisbiyat nazariyasini ishlab chiqishga kirishdi. Umrining oxirigacha ana shu “Maydon nazariyasi” yoki umumiy nisbiyat nazariyasi mavzusida ilmiy ishlarni bajardi.

Galiley zamonidan ma`lum bo’lgan og’irlik va massaning proportsionalligiga asoslanib maydon fizikasi modelini nazariyasini ishlab chiqishni vazifa qilib oldi. eynshteyn agar maydon fizikasi nazariyasi ishlab chiqilsa bu nazariya hamma hisoblash sistemalari uchun xam to’g’ri bo’ladi deb ta`kidlaydi. To’rt o’lchamli fazo - vaqt geometriyasi massalarning taqsimlanish qonuni orqali aniqlanadi. Ana shu massalarni taqsimot qonuniga asoslanib tortishish qonunini joyiga eynshteyn tenzorli differentsial tenglamalarni tuzadi. Bu tenglamalarni birinchi echimlaridan yorug’lik nurlari kuchli gravitatsion maydon ta`sirida o’z harakatini egrilik radiuslarini o’zgartirishlari kerak degan xulosa chiqadi, gravitatsion maydon ta`sirida spektral chiziqlar siljishi lozimligi aniqlandi. Bu xulosalar tajribalarda tasdiqlandi. eynshteyn tinch turgan sharning gravitatsion maydoni bilan aylanib turgan sharning gravitatsion maydoni bir xil emasligini ko’rsatdi.

Tinch turgan sharni inertsial sistema, aylanib turgan sharni noinertsial sistema deb qabul qilamiz. Noinertsial sistemada tezlanish bor va bu tezlanish hodisa va voqealarni bir xil bo’lishligini buzadi. eynshteyn nisbiylik printsipini o’zgartirmasdan voqealarni tezlanishli sistemalarda tasvirlab bo’ladimi? YA`ni harakatni absolyut kriteriyalarini beradigan sistema hosil qilish mumkinmi? Nisbiylik nazariyasining to’g’riligi inertsial sistema uchun to’liq isbotlangan bo’lsa bu nazariyani tezlanishli sistemalar uchun ham umumlashtirish mumkinmi? deb savol qo’yadi.

Har kanday jism o’zining massasiga proportsional bo’lgan kuch bilan tashqi kuchlarga qarshilik qiladi. Bu qarshilik kuchi - inertsiya kuchidir ( ). Bu kuch gravitatsion maydon ta`sirida jismning og’ir massasi ga proportsional bo’ladi. SHuning uchun agar jism tezlanish olsa bu tezlanish beruvchi kuch ta`siridami yoki gravitatsion maydonni ta`siridami ekanligini bilmaymiz. Agar tinch turgan kabina Erni tortishish maydonida bulsa, kabina ichidagi odam o’z og’irligini sezadi. endi tortishish maydoni bo’lmagan joyda odam tezlanish bilan, oldingi holga nisbatan teskari yo’nalgan tezlanish bilan harakat qilsin. Bunda tezlanish oldingi holatdagi jarayonni takrorlaydi. Inertsiya kuchlari odamlarni kabina tubiga qarab bosadi. Bunda kabinada bo’lgan jarayonni tezlanuvchan harakat yoki tortishish kuchi hosil qilganini hech kim aytolmaydi. Tezlanish yoki tortishishdagi dinamik effektlarni farq qilib bo’lmaydi va bunga ekvivalentlik printsipi deb aytiladi (Eynshteyn). Bu printsipga asosan yorug’lik kabinaga kirib chiqqanida, massasi bo’lganligidan, bir tomonga (tezlanish olishi) og’ishi kerak. Tajribada bu tasdiqlandi.

Eynshteyn tortishish bu fazo-vaqtning egilishidir, ya`ni fazo - vaqt sirti egilsa tortishish bor, harakat egri chiziqli, fazo - vaqt egilmagan bo’lsa, dunyoviy chiziq- to’g’ri chiziq va harakat-to’g’ri chiziqli tekis harakat qiladi. Er fazo - vaqtni, Quyosh fazo - vaqtni egib tortishish maydonlarini hosil qiladilar, shu uchun Oy va Er tezlanish bilan harakat qiladilar, deb tushuntirildi.