Ma’ruza: Mavzu: Nazariy fizika fanining maqsad va vazifalari. Nazariy fizika va olamning fizik manzarasi. Klassik mexanika va uning qo‘llanish chegarasi

Download 27.57 Kb.
Sana	24.02.2024
Hajmi	27.57 Kb.
	#161673

Bog'liq
1-ma\'ruza
zebra, Кишки таътил улги, 12. таяныш конспект, QON-KETISHI-VA-UNI-TUXTATISH, my pdf file, 748 22.09.2017, I R T varyant 02, 28 Mavzu

Ma’ruza: Mavzu: Nazariy fizika fanining maqsad va vazifalari. Nazariy fizika va olamning fizik manzarasi. Klassik mexanika va uning qo‘llanish chegarasi Tayanch iboralar: Kassik meanika, nazariy fizika, gravitatsion va elektromagnit kuchli, kuzatish, eksperiment, fizik qonun va matematik modellar. fizik nazariya. Reja 1. Nazariy fizika (klassik mexanika) predmeti va metodlari. Olamning fizik manzarasi 2. Gravitatsion, elektromagnit, kuchli va kuchsiz maydonlar va ularning ta’sir doirasi. Nyuton klassik mexanikasi va uning qo‘llanish chegarasi 3. Nazariy fizika va uning tadqiqot ob’ekti. Zomonaviy fizika qonunlarining simmetriyasi. Kuzatish, eksperiment, fizik nazariya, fizik qonun va matematik modellar 1. “Klassik mexanika” fanini o‘qitishdan maqsad - talabalarni klassik mexanikaning fundamental asoslari bilan, shu jumladan Nyuton qonunlarinining zamonaviy bayoni bilan tanishtirishni o‘z oldiga maqsad qilib qo‘yadi. Saqlanish qonunlari - energiya, impuls, impuls mometi kabi saqlanish saqlanish qonunlarini fazo va vaqtning xususiyatlari bilan bog‘lab izohlashga ko‘proq e’tibor qaratiladi. Umumnazariy fanlarning metodologik asosi aynan shu fan doirasida shakllanadi. Fanni o‘qitishning vazifalari - “Nazariy mexanika” fani nisbiylik prinsipi natijalarini anglay va izohlay olish, klassik mexanikaning asosiy metodlari -Lagranj, Gamilton, Gamilton-Yakobi metodlarini fizik sistemalar va jarayonalarni yoritishda qo‘llay bilish. Nazariy bilimlarni namunaviy fizik masalalarni turli usullar bilan hal qilishga qo‘llay olish, fan rivojiga hissa qo‘shgan olimu-allomalar hayoti, tarixini bilish, bilim sohasini o‘zlashtirish uchun omil bo‘ladi. Shuningdek, talabalarda, bo‘lajak fizika o‘qituvchisiga zarur bo‘lgan darajada: makro va mikrodunyoda modda va maydonning harakat qonunlarini nazariy jihatdan asoslash, moddaning va uni tashkil etgan mikrozarralar xossalarini o‘rganish, mikro va makroskopik sistemalarning turli holatlari nazariyasi, ularning fizik modellari haqida nazariy bilim, ko‘nikma va malaka shakllantirishdir. Klassik mexаnika — Nyuton qonunlari va Galileyning nisbiylik tamoyiliga asoslangan mexanika fani (moddiy nuqtalarning fazoda vaqt oʻtishi bilan oʻzgarishi qonuniyatlarini va uni keltirib chiqaruvchi sabablarni oʻrganuvchi boʻlimi) hisoblanadi. Shuning uchun u ko'pincha "Nyuton mexanikasi" deb ataladi. Klassik mexanika nazariy fizikaning birinchi bo‘limi bo‘lib, u ko‘pincha nazariy mexanika fani deb ham ataladi. O‘rganiluvchi masalalar xarakteriga ko‘ra klassik mexanika kinematika, dinamika va statikaga bo‘linadi: Кinematikada, mexanik harakat turlari, harakatning tashqi ko’rinishi, geometriyasini o’rganadi, bunda harakatni yuzaga kelish sabablari o’ganilmaydi. Dinamika moddiy jismlar harakatini shu harakatni yuzaga keltiruvchi sabab-kuch bilan birgalikda tekshiradi. Statika mexanik sistemalarning muvozanat shartlarini o‘rganadi va u dinamikaning xususiy holi hisoblanadi. Bu kitobda asosiy e’tibor dinamika masalalariga va ularni yechish metodlari bayoniga qaratilgan. Tabiatda mutlaqo harakatsiz jism yo‘q.Tabiatdagi hamma jismlar harakatda bo‘lganligidan har qanday tinchlik nisbiydir. Mexanika fani ham, boshqa tabiiy fanlar kabi, o‘zining qonun qoidalarini tajribalardan olingan ma’lumotlarni umumlashtirish va sistemalashtirish yo‘li bilan aniqlaydi. Mexanikaning asosiy qonunlarini Galiley anchagina oydinlashtirib bergan. Nyuton ularni uzil-kesil ta’riflab berdi. Eyler birinchi bo‘lib mexanikaning qonunlariga analitik ko‘rinish berdi va mexanikaning rivojlanishiga katta hissa qo‘shdi. Ammo „klassik mexanika" deb nom olgan Nyuton yoki Galiley — Nyuton mexanikasi yorug‘lik tezligiga nisbatan juda kichik tezliklar bilan harakatlanadigan ko‘p sonli atomlardan iborat bo‘lgan jismlar— makroskopik jismlarning harakatlarini kuzatishlarga asoslanib yaratilgan. Makroskopik jismlar mexanikasi klassik mexanika (Nyuton mexanikasi) deb yuritiladi. Bizni o‘rab turgan atrof-muhitda barcha o‘zgarishlar (materiyaning harakati) ma’lum ketma-ketlikda sodir bo‘lib, ko‘proq yoki ozroq davomiylikka ega. Hodisalar yoki jarayonlarning birortasi ham bir onda ro‘y bermaydi. Materiyaning uzluksiz va cheksiz harakati vaqtda namoyon bo‘ladi. Vaqt—materiya mavjudligining obektiv shaklidir. Barcha moddiy jismlar bir-biriga nisbatan biror tayinli tarzda joylashgan va fazoviy ko‘lamga ega. Harakat ro‘y berganda jismlarning bir-biriga nisbatan o‘zaro joylashuvi va ko‘lami o‘zgaradi. Demak, materiyaning harakati fazoda va vaqtda sodir bo‘ladi. Vaqt kabi fazo ham materiya mavjudligining obektiv shaklidir. Tabiatda uch xil o‘zaro ta’sir kuchi mavjud: Gravitatsiya, elektromagnit va yadro o‘zaro ta’sir kuchlari bo‘lib, yadro kuchlari o‘z navbatida 2 xil: kuchsiz va kuchli o‘zaro ta’sir kuchlariga bo‘linadi. 17 asrdan boshlab gravitatsiya kuchlarining tabiati o‘rganila boshlandi. 19 asrlarda esа elektromagnit kuchlarining tabiati yaxshi o‘rganildi. Nyuton mexanikasida fazo o‘zining barcha qismlarida bir jinsli va izotrop (ya’ni uning xossalari yo‘nalishga bog‘liq emas) deb hisoblanadi. Demak, mexanik hodisalarni tahlil qilishda fazoni bir jinsli va izotrop deb hisoblash mumkin. Nyuton nazariyasiga ko‘ra, vaqt - jismlarga bog‘liq bo‘lmagan holda mavjud bo‘lgan absolyut davomiylikdir. Ya’ni u bir o‘lchamli bo‘lib, o‘tmishdan kelajakka tomon yo‘nalgan. 20 – asrning boshlarida nazariy fizikaning nisbiylik prinsipi va elektrodinamikasi sohasida qilingan jiddiy kashfiyotlar klassik mexanikaning qo‘llanish chegarasini belgilab berdi. Bu haqda keyinroq so‘z boradi. Bitta sanoq sistemasi doirasida barcha mexanikaviy jarayonlar va hodisalar uchun yagona davomiylik o‘lchovini topish va yagona vaqt mavjud deyish mumkin. Biroq, Eynshteynning nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, bitta sanoq sistemasining turli joylarida sodir bo‘luvchi bir vaqtli voqealar, agar ularni to‘g‘ri chiziqli tekis harakatlanayotgan boshqa sanoq sistemasiga nisbatan qaralsa, ular turli vaqt momentlarida yuz beradi. Demak, vaqtning o‘tishi sanoq sistemalarining nisbiy harakati bilan bog‘langan: barcha sanoq sistemalari uchun yagona, absolyut vaqt mavjud emas degan xulosa kelib chiqadi. Demak, hodisa va jarayonning davomiyligi harakat bilan bog‘liq, vaqt tushunchasi jismlarning bir-biriga nisbatan harakatidan ajralmasdir. Bu haqda keying paragrafda batafsil to’xtalamiz. Klassik mexanikada moddiy nuqta va jism (mexanik sistema) harakatini matematik jihatdan tavsiflashning bir qancha ekvivalent usullari mavjud: • Nyuton qonunlari; • Lagranj formalizmi; • Gamiltoncha formalizmi; • Gamilton-Jakobi formalizmi. 2. Nyuton klassik mexanikasi va uning qo‘llanish chegarasi XIX asr oxiri va XX asr boshlarida klassik mexanikaning amal qilish chegaralari aniqlandi. Ma'lum bo'lishicha, u juda aniq natijalar beradi, lekin tezliklari yorug'lik tezligidan ancha kichik bo'lgan va o'lchamlari atomlar va molekulalarning o'lchamlaridan sezilarli darajada oshib ketadigan jismlarga nisbatan qo'llanilganda aniq natija beradi va keng qo'llaniladi. Bunda tortishish maydonining tarqalish tezligini cheksiz deb hisoblash mumkin. Klassik mexanikani mikro zarralar harakati va ixtiyoriy tezlikda harakatlanuvchi jismlarga qo’llash yaxshi natija bermaydi. Biroq, klassik mexanika o'z ahamiyatini saqlab qoladi, chunki u tushunish va ulardan foydalanish boshqa nazariyalarga qaraganda ancha oson va keng doirada haqiqatni juda yaxshi tasvirlaydi. Nyuton mexanikasi yaratilgandan keyin ikki yuz yil ichida fan shunday katta muvaffaqiyatlarga erishdiki, XIX asrning ko‘p fiziklari bu mexanikaning mislsiz kuch-qudratiga to‘la ishongan edilar. Ular istalgan fizik hodisani tushuntirish—uni Nyuton qonunlariga bo‘ysunuvchi mexanik jarayonga keltirishdan iborat, deb hisoblar edilar. Biroq fan rivojlanishi bilan XX asr boshlarida klassik mexanikaning qonun va tasavvurlari bilan mos kelmaydigan bir qancha hodisalar kashf etildi. Masalan, radioaktivlik hodisasi, nisbiylik nazariyasi, atom tuzilishi, elementar zarralar va x.k. Atom tuzilishi va osmon jismlari ustida o‘tkazilgan juda ko‘p va aniq kuzatishlar klassik mexanika xulosalaridan chetlanishlar bor ekanini ko‘rsatadi. Atomlar va molekulalar tarkibiga kiruvchi zarralarning harakati va o‘zaro ta’siri hamda fazoning juda kichik sohasida (~10-10 m) sodir bo‘luvchi harakat qonunlari klassik mexanika qonunlaridan juda katta farq qiladi. Bu chetlanishlarning kelib chiqish sabablarini aniqlash maqsadida Eynshteyn klassik mexanika tushunchalari (fazo va vaqt tushunchalari) ni qayta qarab chiqdi va shu asosda 1905 - yilda maxsus (xususiy) nisbiylik nazariyasini yaratdi. Bu nazariya yorug‘lik tezligidan kichik har qanday tezlik bilan harakatlanayotgan jismlarning harakat qonunlarini o‘z ichiga oluvchi mexanika qonunlarining umumlashmasidan iborat bo‘lib, uni relyativistik mexanika (“katta tezliklar mexanikasi”) deb yuritiladi. Yangi mexanika eski Nyuton mexanikasini butunlay inkor qilmaydi. Relyativistik mexanika tenglamalari yorug‘lik tezligiga nisbatan juda kichik tezliklar uchun klassik mexanika tenglamalariga aylanadi. Shunday qilib, klassik mexanika relyativistik mexanikaga uning xususiy holi sifatida kiradi va kichik tezliklar bilan sodir bo‘ladigan harakatlarni tavsiflashda o‘zining avvalgi ahamiyatini saqlab qoladi. 3. Nazariy fizika va uning tadqiqot ob’ekti. Zomonaviy fizika qonunlarining simmetriyasi Nazariy fizika quyidagi fan sohalariga bo‘linadi: nazariy mexanika, elektrodinamika, kvant mexanikasi va statistik fizika va termodinamika. Shuningdek, nazariy fizikaning yaxlit muhit mexanikasi deb ataladigan bo‘limi ham mavjud. Yaxlit muxit mexanikasi ham ikkita fan tarmog‘iga ya’ni elastiklik nazariyasi va gidro-aerodinamikaga kabi fanlarga bo‘linadi. Nazariy fizika alohida fan sifatida I. Nyutondan boshlanib, u butun olam tortishishi g’oyasini tajribada tasdiqlangan nazariyaga aylantirdi. Nima uchun sayyoralar Quyosh atrofida ellipslar bo’yicha harakatlanishini hamda ularning orbita radiuslari kubining aylanish davrlari kvadratlariga proportsional ekanligini tushuntirish lozim edi. Nyuton ushbu muammoni o‘zining butun olam tortishish qonunida asoslab berdi. XX asrning 20-yillarida atom fizikasi taraqqiyoti jarayonida kvant mexanikasi (to‘lqin mexanikasi) yuzaga keldi. Kvant mexanikasi mikrozarralarning harakatini va o‘zaro ta’sirini, atomlar va molekulalar ichidagi hodisalarni o‘rganadi. Kvant mexanikasi tenglamalari ham makroskopik jismlar uchun klassik mexanika tenglamalariga aylanadi. Binobarin, klassik mexanika kvant mexanikasiga ham uning xususiy holi sifatida kiradi. Shunday qilib, fanning taraqqiyoti, nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasi klassik mexanikaning qonun va tasavvurlarini yo‘qqa chiqarmasdan, balki aniqlashtiradi, klassik mexanikaning qo‘llanish chegarasi aniqlandi. Boshqa bir yo’nalish - bu tabiat qonunlari matematik tavsifining adekvat metodlarini yaratishdir. Bunga tabiat qonunlarining simmetriyasi xossalarini oshkor qilishga imkon beruvchi matematika metodlaridan foydalanish va ularii rivojlantirish kiradi. Umumiy nisbiylik nazariyasi g’oyalar (tortilish nazariyasi) ning miqdoriy takomiliga kattaliklarii nuqtadan nuqtaga o’zgara boruvchi geometrik xossali fazoda tavsiflash metodlarini qo’llash natijasida erishish mumkin bo’ldi. Nihoyat, eng bosh yo’nalish - bu tabiat qonunlari asosida yotuvchi sababiyat, simmetriya xossalari, saqlanish qonunlari kabi umumiy prinsiplarni izlab topishdan iboratdir.  Kvant mexanika klassik fizika sababiyatini tushunishni umumlash-tirdi; nisbiylik nazariyasi fazo-vaqt simmetriyasiga tayanadi; elementar zarralar nazariyasi hodisalarning «ichki» simmetriyasiga tayanadi. Xullas, nazariy fizika tabiat hodisalarining birligi, simmetriyasi va dinamikasini tushunish, ya’ni koinotning go’zalligini tushunish yo’lini belgilab beradi. Biroq har qanday nazariya (tajribada) eksperimentda tasdiqlansa va kelgusida rivojlansa, u ilmiy haqiqat bo’ladi. Nazariy bashoratlarni tajribada tasdiqlash yoki rad qilish eksperimental fizika zimmasiga kiradi. Fizikaga qiziquvchi yoshlar o’zlariga ikki yo‘nalish – nazariy fizika va eksperimental fizika sohalaridan qaysi birini tanlashlarini mumkin qadar ertaroq hal qilmoqlari lozim bo‘ladi. Ajoyib italyan fizigi E.Fermi o‘zining nazariy tadqiqot ishlari bilan bir qatorda eksperimenial fizika sohasida ham salmoqli ishlarni amalga oshirdi. U radioaktiv yemirilish nazariyasini yaratdi (Radioaktivlik) hamda o’zi rahbar bo’lgan guruhidagi fiziklar bilan birga, eksperimental tarzda deyarli barcha ximiyaviy elementlarni neytronlar bilan bombardimon qilganda radioaktiv bo’lib qolishini ochdi. Masalalarni yechishga turli fizik-nazariyotchilarning yondashish tarzi va uslubi turlichadir. Shunday nazariyotchilar borki, ular uchun natijalar qanday usulda olingani ahamiyatsiz, faqat maqsadga erishilsa bas. Biroq shundaylari ham borki, ular nazariy ish metodikasini yaxshi ko’radilar va natija sun’iy yo’l bilan emas, balki masalaga eng mos keladigan usul bilan olinishini yaxshi ko’radilar. Bu bilan masalaning chuqur tushunilishiga hamda natijalarning ishonchliligiga erishiladi. Dunyodagi fiziklar orasida ko‘zga ko‘ringan buyuk nazariyotchi olimlardan A. Eynshteyn, N. Bor, Dirak, L.D. Landau, M.Plank, N. N. Bogolyubov kabi olimlar nazariy fizika rivojiga nihoyatda katta hissa qo‘shdilar. Yuqorida ta’kidlab o‘tilganidek, Ikki toifa fiziklar - eksperimentatorlar va nazariyotchilar mavjud. Fizik-ekslernmentatorlar fizik kattaliklar orasidagi munosabatlarni tadqiq qiladilar, yoki, yanada jozibaroq aytsak, tabiat qonunlarini eksperimental qurilmalar yordamida, ya’ni fizikaviy asbob va uskunalar yordamida insonlarga ma’lum bo‘lmagan yangi fizikaviy qonun va hodisalarni kashf etadilar. Fizik-nazariyotchilar tabiat hodisalarini ularning modelida ya’ni matematik modellashtirish va boshqa qulay usullaridan foydalanib, faqat qog’oz va qalam yordamida o’rganadilar yoki, boshqacha aytganda, oldin eksperimental va nazariy tarzda topilgan tabiat qonunlariga tayanib, kuzatilayotgan kattaliklar orasidagi yangi munosabatlarni matematik usulda keltirib chiqaradilar. Download 27.57 Kb.

Download 27.57 Kb.