Шинжлэх ухааны мянган жилийн түүхэнд хэдэн арван, хэдэн зуун мянган физик туршилтууд хийгдсэн. Хэлэлцэх "хамгийн сайн"-аас хэд хэдэнийг сонгох нь тийм ч хялбар биш юм. Сонгон шалгаруулалтын шалгуур нь юу байх ёстой вэ?

Дөрвөн жилийн өмнө The New York Times сонинд Роберт Криз, Стоуни Бук нарын нийтлэл хэвлэгдсэн. Энэ нь физикчдийн дунд явуулсан судалгааны үр дүнг тайлбарлав. Судалгаанд оролцогч бүр физикийн түүхэн дэх хамгийн үзэсгэлэнтэй арван физик туршилтыг нэрлэх ёстой байв. Бидний бодлоор гоо сайхны шалгуур нь бусад шалгуураас огтхон ч дутахгүй. Тиймээс бид Kreese and Book судалгааны үр дүнгээр эхний аравт багтсан туршилтуудын талаар ярих болно.

1. Кирений Эратосфенийн туршилт

Дэлхийн радиусыг хэмжсэн хамгийн эртний мэдэгдэж буй физик туршилтуудын нэгийг МЭӨ 3-р зуунд Александрын алдарт номын сангийн номын санч Киренийн Эрастотен хийжээ.

Туршилтын загвар нь энгийн. Зуны туйлын өдрийн үд дунд Сиена (одоогийн Асван) хотод нар хамгийн дээд цэгтээ хүрч, биетүүд сүүдэрлэдэггүй байв. Яг тэр өдөр, яг тэр үед Сиена хотоос 800 км-ийн зайд орших Александрия хотод нар оргилоос ойролцоогоор 7 ° хазайжээ. Энэ нь бүтэн тойргийн (360°) ойролцоогоор 1/50 буюу дэлхийн тойрог нь 40,000 километр, радиус нь 6,300 километр гэсэн үг юм.

Ийм энгийн аргаар хэмжсэн дэлхийн радиус нь орчин үеийн хамгийн үнэн зөв аргаар олж авсан хэмжээнээс ердөө 5% бага байсан нь бараг итгэмээргүй юм шиг санагдаж байна.

2. Галилео Галилейгийн туршилт

17-р зуунд биеийг унах хурд нь түүний массаас хамаардаг гэж заасан Аристотель давамгайлсан үзэл бодол байв. Биеийн жин ихсэх тусам хурдан унадаг. Бидний хүн нэг бүрийн өдөр тутмын амьдралд хийж болох ажиглалтууд үүнийг батлах мэт.

Хөнгөн шүдний чигчлүүр болон хүнд чулууг зэрэг орхиж үзээрэй. Чулуу нь газарт илүү хурдан хүрэх болно. Ийм ажиглалт нь Аристотелийг дэлхий бусад биетүүдийг татдаг хүчний үндсэн шинж чанарын тухай дүгнэлтэд хүргэв. Үнэн хэрэгтээ унах хурд нь зөвхөн таталцлын хүч төдийгүй агаарын эсэргүүцлийн хүчээр нөлөөлдөг. Хөнгөн болон хүнд хүчний хувьд эдгээр хүчний харьцаа өөр байдаг бөгөөд энэ нь ажиглагдсан үр дүнд хүргэдэг. Италийн Галилео Галилей Аристотелийн дүгнэлтийн үнэн зөв эсэхэд эргэлзэж, түүнийг шалгах арга олсон. Үүний тулд тэрээр Пизагийн налуу цамхгаас их бууны сум, илүү хөнгөн сумыг нэгэн зэрэг унагав. Хоёр бие нь ойролцоогоор ижил хэлбэртэй байсан тул цөм болон сумны аль алинд нь агаарын эсэргүүцлийн хүч нь таталцлын хүчтэй харьцуулахад өчүүхэн бага байв.

Галилео хоёр биет нэгэн зэрэг газарт хүрдэг, өөрөөр хэлбэл тэдний уналтын хурд ижил байгааг олж мэдэв. Галилейгийн олж авсан үр дүн. - бүх нийтийн таталцлын хууль ба биеийн хурдатгал нь түүнд үйлчлэх хүчтэй шууд пропорциональ, масстай урвуу пропорциональ байх хуулийн үр дагавар.

3. Галилео Галилейгийн өөр нэг туршилт

Галилео налуу самбар дээр эргэлдэж буй бөмбөлгүүдийг цаг хугацааны тэнцүү интервалд хамрах зайг хэмжсэн бөгөөд туршилтын зохиогч усан цаг ашиглан хэмжсэн байна. Эрдэмтэд хэрэв энэ хугацааг хоёр дахин нэмэгдүүлбэл бөмбөлгүүд цаашаа дөрөв дахин эргэлдэнэ гэдгийг олж мэдэв. Энэ квадрат хамаарал нь таталцлын нөлөөгөөр бөмбөлгүүд хурдацтай хөдөлдөг гэсэн үг бөгөөд энэ нь 2000 жилийн турш хүлээн зөвшөөрөгдсөн Аристотелийн хэлсэнтэй зөрчилдөж, хэрэв хүч үйлчилдэг биетүүд тогтмол хурдтай хөдөлдөг, харин хэрэв хүч үйлчлэхгүй бол. биед, дараа нь энэ нь амарч байна.

Галилеогийн энэхүү туршилтын үр дүн нь Пизагийн цамхагт хийсэн туршилтын үр дүн шиг хожим нь сонгодог механикийн хуулиудыг боловсруулах үндэс болсон юм.

4. Хенри Кавендишийн туршилт

Исаак Ньютон бүх нийтийн таталцлын хуулийг томъёолсны дараа: бие биенээсээ r зайгаар тусгаарлагдсан Мит масстай хоёр биеийг татах хүч нь F=G(mM/r2)-тэй тэнцүү байх ба түүний утгыг тодорхойлоход үлдсэн. таталцлын тогтмол Г.Үүний тулд масс нь мэдэгдэж буй хоёр биений хоорондох хүчний таталцлыг хэмжих шаардлагатай байв. Таталцлын хүч маш бага тул үүнийг хийхэд тийм ч хялбар биш юм.

Бид дэлхийн таталцлын хүчийг мэдэрдэг. Гэхдээ маш сул тул ойролцоох маш том уулын таталцлыг мэдрэх боломжгүй юм. Маш нарийн, эмзэг арга хэрэгтэй байсан. Үүнийг 1798 онд Ньютоны нутаг нэгт Генри Кавендиш зохион бүтээж хэрэглэж байжээ. Тэрээр мушгирах хэмжүүр ашигласан - маш нимгэн утсан дээр дүүжлэгдсэн хоёр бөмбөг бүхий рокер. Кавендиш илүү их масстай бусад бөмбөлгүүд жинлүүрт ойртоход рокер гарны шилжилтийг (эргэлтийг) хэмжсэн.

Мэдрэмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд шилжилтийг рокер бөмбөлөг дээр суурилуулсан толин тусгалаас туссан гэрлийн цэгүүдээр тодорхойлно. Энэхүү туршилтын үр дүнд Кавендиш таталцлын тогтмолын утгыг нэлээд нарийн тодорхойлж, дэлхийн массыг анх удаа тооцоолж чадсан байна.

5. Жан Бернард Фукогийн туршилт

Францын физикч Жан Бернар Леон Фуко 1851 онд Парисын Пантеоны оройн оройд өлгөгдсөн 67 метрийн дүүжин ашиглан дэлхий тэнхлэгээ тойрон эргэдэг болохыг туршилтаар нотолсон. Савлуурын дүүжин хавтгай нь ододтой харьцуулахад өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Дэлхий дээр байрлаж, түүнтэй хамт эргэлдэж буй ажиглагч нь эргэлтийн хавтгай нь дэлхийн эргэлтийн чиглэлийн эсрэг чиглэлд аажмаар эргэлдэж байгааг хардаг.

6. Исаак Ньютоны туршилт

1672 онд Исаак Ньютон сургуулийн бүх сурах бичигт дурдсан энгийн туршилтыг хийжээ. Хаалтуудыг хаасны дараа тэр дотор нь нарны туяа нэвтэрсэн жижиг нүх гаргав. Цацрагийн замд призм байрлуулсан бөгөөд призмийн ард дэлгэц байрлуулсан.

Дэлгэц дээр Ньютон "солонго" -ийг ажиглав: призмээр дамжин өнгөрч буй нарны цагаан туяа нь нил ягаанаас улаан хүртэл хэд хэдэн өнгийн туяа болж хувирав. Энэ үзэгдлийг гэрлийн дисперс гэж нэрлэдэг. Сэр Исаак энэ үзэгдлийг ажигласан анхны хүн биш юм. Манай эриний эхэн үед байгалийн гаралтай том дан талстууд гэрлийг өнгө болгон задлах шинж чанартай байдаг нь мэдэгдэж байсан. Ньютоноос өмнө ч гэсэн шилэн гурвалжин призмээр хийсэн туршилтын гэрлийн тархалтын анхны судалгааг англи хүн Хариот, Чехийн байгаль судлаач Марзи нар хийжээ.

Гэсэн хэдий ч Ньютоноос өмнө ийм ажиглалтууд ноцтой шинжилгээнд хамрагдаагүй бөгөөд тэдгээрийн үндсэн дээр гаргасан дүгнэлтийг нэмэлт туршилтаар шалгаагүй болно. Хариот, Марзи хоёр хоёулаа Аристотелийн дагалдагчид хэвээр үлдсэн бөгөөд өнгөний ялгаа нь цагаан гэрэлтэй "холимог" харанхуйн хэмжээнээс хамаарч тодорхойлогддог гэж үздэг. Аристотелийн хэлснээр ягаан өнгө нь хамгийн их гэрэлд харанхуй нэмэгдэхэд, харин улаан нь хамгийн бага хэмжээгээр харанхуй нэмэгдэхэд үүсдэг. Нэг призмээр дамжин гэрэл нөгөө призмээр дамжих үед Ньютон огтлолцсон призмээр нэмэлт туршилт хийсэн. Түүний хийсэн бүх туршилтын үр дүнд тэрээр "цагаан, хар хоёр холилдсоноос ямар ч өнгө үүсдэггүй, харин дунд зэргийн бараан өнгийн гэрлийн хэмжээ нь өнгөний харагдах байдлыг өөрчилдөггүй" гэж дүгнэжээ. Тэрээр цагаан гэрлийг нэгдэл гэж үзэх ёстойг харуулсан. Гол өнгө нь нил ягаанаас улаан хүртэл байдаг. Ньютоны энэхүү туршилт нь өөр өөр хүмүүс ижил үзэгдлийг ажиглаж, өөр өөр байдлаар тайлбарлаж, зөвхөн тэдний тайлбарыг эргэлзэж, нэмэлт туршилт хийдэг хүмүүс зөв дүгнэлтэд хүрдэг гайхалтай жишээ юм.

7. Томас Янгийн туршилт

19-р зууны эхэн үе хүртэл гэрлийн корпускуляр шинж чанарын талаархи санаанууд давамгайлж байв. Гэрэл нь бие даасан бөөмс - корпускулуудаас бүрддэг гэж үздэг. Хэдийгээр гэрлийн дифракц ба хөндлөнгийн үзэгдлийг Ньютон ("Ньютоны цагиргууд") ажигласан боловч нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодол нь корпускуляр хэвээр байв. Хоёр шидсэн чулуунаас усны гадаргуу дээрх долгионыг харахад давалгаанууд хоорондоо давхцаж, хэрхэн саад болж, өөрөөр хэлбэл бие биенээ цуцлах эсвэл бие биенээ бэхжүүлж байгааг харж болно. Үүний үндсэн дээр Английн физикч, эмч Томас Янг 1801 онд тунгалаг дэлгэцийн хоёр нүхээр дамжин өнгөрч, усанд хаясан хоёр чулуутай адил бие даасан хоёр гэрлийн эх үүсвэр үүсгэсэн гэрлийн туяагаар туршилт хийжээ. Үүний үр дүнд тэрээр ээлжлэн солигдох бараан ба цагаан захаас бүрдэх интерференцийн хэв маягийг ажигласан бөгөөд хэрэв гэрэл нь биетүүдээс тогтвол үүсэх боломжгүй юм. Харанхуй судлууд нь хоёр ангархайгаас үүссэн гэрлийн долгион бие биенээ таслан зогсоох хэсгүүдтэй тохирч байв. Гэрлийн долгионууд бие биенээ хүчирхэгжүүлсэн гэрэл судлууд гарч ирэв. Ийнхүү гэрлийн долгионы шинж чанар батлагдсан.

8. Клаус Жонсоны туршилт

Германы физикч Клаус Йонссон 1961 онд Томас Янгийн гэрлийн интерференцийн туршилттай төстэй туршилт хийжээ. Ялгаа нь Жонссон гэрлийн цацрагийн оронд электрон цацрагийг ашигласан. Тэрээр Янгийн гэрлийн долгионыг ажигласантай төстэй интерференцийн загварыг олж авсан. Энэ нь энгийн бөөмсийн холимог корпускуляр долгионы шинж чанарын тухай квант механикийн заалтуудын үнэн зөвийг баталсан.

9. Роберт Милликаны туршилт

Аливаа биеийн цахилгаан цэнэг нь салангид байдаг (өөрөөр хэлбэл хуваагдахаа больсон том эсвэл бага хэмжээний энгийн цэнэгээс бүрддэг) гэсэн санаа 19-р зууны эхээр үүссэн бөгөөд М. Фарадей ба Г.Хелмгольц. "Электрон" гэсэн нэр томъёог онолд нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь тодорхой бөөмс буюу энгийн цахилгаан цэнэгийн тээвэрлэгчийг илэрхийлдэг. Гэсэн хэдий ч тэр үед бөөмс өөрөө болон түүнтэй холбоотой энгийн цахилгаан цэнэгийг туршилтаар илрүүлээгүй тул энэ нэр томъёо нь зөвхөн албан ёсны байсан.

1895 онд К.Рентген гадагшлуулах хоолойгоор туршилт хийхдээ катодоос нисч буй цацрагийн нөлөөн дор түүний анод нь өөрийн гэсэн рентген туяа буюу Рентген туяа ялгаруулах чадвартай болохыг олж мэдсэн. Мөн онд Францын физикч Ж.Перрин катодын цацраг нь сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал гэдгийг туршилтаар нотолсон. Гэхдээ асар том туршилтын материалыг үл харгалзан электронууд бие даасан электронууд оролцдог ганц ч туршилт байгаагүй тул электрон нь таамагласан бөөмс хэвээр байв. Америкийн физикч Роберт Милликан ганган физикийн туршилтын сонгодог жишээ болсон аргыг боловсруулжээ.

Милликан конденсаторын ялтсуудын хоорондох зайд хэд хэдэн цэнэглэгдсэн усны дуслыг тусгаарлаж чадсан. Рентген туяагаар гэрэлтүүлснээр ялтсуудын хоорондох агаарыг бага зэрэг ионжуулж, дуслын цэнэгийг өөрчлөх боломжтой байв. Хавтануудын хоорондох талбайг асаахад дусал цахилгаан таталцлын нөлөөн дор аажмаар дээшээ хөдөлсөн. Талбайг унтраасан үед таталцлын нөлөөн дор унасан. Талбайг асааж, унтрааснаар ялтсуудын хооронд 45 секундын турш өлгөгдсөн дусал бүрийг судалж, дараа нь уурших боломжтой болсон. 1909 он гэхэд аливаа дуслын цэнэг нь үндсэн утгын e (электрон цэнэг)-ийн бүхэл үржвэр байдгийг тодорхойлох боломжтой болсон. Энэ нь электронууд нь ижил цэнэг, масстай бөөмс гэдгийг баттай нотолж байв. Усны дуслыг газрын тосны дусалаар сольсноор Милликан ажиглалтын үргэлжлэх хугацааг 4.5 цаг хүртэл нэмэгдүүлж, 1913 онд алдааны эх үүсвэрийг ар араас нь арилгаж, электрон цэнэгийн хэмжсэн анхны утгыг нийтлэв: e = (4.774 ± 0.009). ) x 10-10 цахилгаан статик нэгж.

10. Эрнст Рутерфордын туршилт

20-р зууны эхэн үед атомууд нь сөрөг цэнэгтэй электронууд болон зарим төрлийн эерэг цэнэгээс бүрдэх нь тодорхой болсон тул атом нь ерөнхийдөө төвийг сахисан хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч энэхүү "эерэг-сөрөг" систем ямар байх талаар хэтэрхий олон таамаглал байсан бол аль нэг загварыг сонгох боломжтой туршилтын өгөгдөл хомс байсан нь тодорхой байна.

Ихэнх физикчид Ж.Ж. Томсоны загварыг хүлээн зөвшөөрсөн: атомыг ойролцоогоор 10-8 см диаметртэй, дотор нь сөрөг электронууд хөвж байдаг нэг төрлийн цэнэгтэй эерэг бөмбөг гэж үздэг. 1909 онд Эрнст Рутерфорд (Ханс Гейгер, Эрнст Марсден нарын тусламжтайгаар) атомын бодит бүтцийг ойлгох туршилт хийжээ. Энэ туршилтаар 20 км/с хурдтай хөдөлж буй хүнд эерэг цэнэгтэй альфа бөөмсүүд нимгэн алтан тугалган цаасаар дамжин өнгөрч, алтны атомууд дээр тархаж, анхны хөдөлгөөний чиглэлээсээ хазайсан байна. Хазайлын зэргийг тодорхойлохын тулд Гейгер, Марсден нар альфа бөөмс хавтан дээр тусах үед үүссэн сцинтилляторын хавтан дээрх гялбааг микроскопоор ажиглах шаардлагатай болсон. Хоёр жилийн хугацаанд нэг сая орчим бамбарыг тоолж, 8000 орчим ширхэгийн нэг хэсэг нь тархалтын үр дүнд хөдөлгөөний чиглэлээ 90 ° -аас илүү өөрчилдөг (өөрөөр хэлбэл буцаж эргэдэг) болохыг нотолсон. Томсоны "сул" атомд ийм зүйл тохиолдох боломжгүй. Үр дүн нь атомын гаригийн загвар гэж нэрлэгддэг 10-13 см хэмжээтэй асар том жижиг цөм ба электронууд энэ цөмийн эргэн тойронд ойролцоогоор 10-8 см зайд эргэлддэг болохыг тодорхой баталжээ.

I. Физикийн хичээл ба бүтэц

Физик бол байгалийн үзэгдлийн хамгийн энгийн бөгөөд нэгэн зэрэг ерөнхий зүй тогтол, материйн шинж чанар, бүтэц, түүний хөдөлгөөний хуулиудыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Тиймээс бүх байгалийн шинжлэх ухааны үндэс нь физикийн тухай ойлголт, түүний хууль тогтоомж юм. Физик нь нарийн шинжлэх ухаанд хамаарах бөгөөд үзэгдлийн тоон хуулиудыг судалдаг.

"F" гэдэг үг. грек хэлнээс гаралтай. ph?sis – байгаль. Эхэндээ, эртний соёлын эрин үед шинжлэх ухаан нь задлан шинжлээгүй бөгөөд байгалийн үзэгдлийн талаархи бүхэл бүтэн мэдлэгийг хамардаг байв. Мэдлэг, судалгааны аргууд ялгарахын хэрээр байгалийн шинжлэх ухаан, тэр дундаа физикийн шинжлэх ухаанаас тусдаа шинжлэх ухаан гарч ирэв.

Үндсэндээ философи бол туршилтын шинжлэх ухаан юм: түүний хуулиуд нь туршилтаар тогтоогдсон баримт дээр суурилдаг. Эдгээр хуулиуд нь тоон харьцааг илэрхийлдэг бөгөөд математикийн хэлээр томъёолдог. Туршилтын физиологи-шинэ баримтуудыг олж илрүүлэх, мэдэгдэж буй физик хуулиудыг турших зорилгоор хийсэн туршилтууд ба онолын физиологийн хооронд ялгаа бий бөгөөд зорилго нь байгалийн хуулиудыг томъёолж, эдгээр хуулиудад үндэслэн тодорхой үзэгдлийг тайлбарлах явдал юм. шинэ үзэгдлийг урьдчилан таамаглахын тулд. Аливаа үзэгдлийг судлахад туршлага, онол нь адилхан шаардлагатай бөгөөд харилцан уялдаатай байдаг.

Судлагдсан объектуудын олон янз байдал, физик материйн хөдөлгөөний хэлбэрээс хамааран философи нь бие биетэйгээ илүү их эсвэл бага холбоотой хэд хэдэн шинжлэх ухаанд (хэсэгт) хуваагддаг. Физиологийг бие даасан салбар болгон хуваах нь хоёрдмол утгагүй бөгөөд үүнийг янз бүрийн шалгуур дээр үндэслэн хийж болно. Судлагдсан объектууд дээр үндэслэн физикийг энгийн бөөмсийн физик, цөмийн физик, атом ба молекулын физик, хий ба шингэний физик, хатуу биетийн физик, плазмын физик гэж хуваадаг. Доктор. шалгуур - судалж буй материйн хөдөлгөөний үйл явц эсвэл хэлбэрүүд. Үүнд: механик хөдөлгөөн, дулааны процесс, цахилгаан соронзон үзэгдэл, таталцлын, хүчтэй, сул харилцан үйлчлэл; Үүний дагуу физикт материаллаг цэг ба хатуу биетүүдийн механик, тасралтгүй орчны механик (акустик орно), термодинамик ба статистик механик, электродинамик (оптик орно), таталцлын онол, квант механик, квант талбайн онол орно. Заасан f-ийн хуваагдал нь материаллаг ертөнцийн объектууд ба тэдгээрийн оролцож буй үйл явцын хоорондын гүн гүнзгий харилцаанаас шалтгаалан хэсэгчлэн давхцдаг. Судалгааны зорилгоос хамааран хэрэглээний оптикийг заримдаа ялгадаг (жишээлбэл, хэрэглээний оптик).

Физик нь янз бүрийн физик шинж чанартай хэлбэлзлийн үйл явцын нийтлэг зүй тогтол, тэдгээрийг судлах аргуудаас үүдэлтэй хэлбэлзэл ба долгионы сургаалыг онцгойлон авч үздэг. Энэ нь механик, акустик, цахилгаан, оптик чичиргээ, долгионыг нэгдмэл үүднээс авч үздэг.

Орчин үеийн физиологи нь физиологийн бүх салбарыг хамарсан цөөн тооны суурь физик онолыг агуулдаг бөгөөд эдгээр онолууд нь физикийн үйл явц, үзэгдлийн мөн чанарын талаархи мэдлэгийн мөн чанар бөгөөд байгаль дахь материйн хөдөлгөөний янз бүрийн хэлбэрүүдийн ойролцоо боловч хамгийн бүрэн тусгал юм.

II. Физикийн хөгжлийн үндсэн үе шатууд

Физик үүсэх (17-р зуун хүртэл). Эргэн тойрон дахь ертөнцийн физик үзэгдлүүд хүмүүсийн анхаарлыг эртнээс татсаар ирсэн. Эдгээр үзэгдлийн шалтгааныг тайлбарлах оролдлого нь орчин үеийн утгаар философийг бүтээхээс өмнө байсан. Грек-Ромын ертөнцөд (МЭӨ 6-р зуун - МЭ 2-р зуун) материйн атомын бүтцийн талаархи санаанууд анх үүссэн (Демокрит, Эпикур, Лукреций), дэлхийн геоцентрик систем (Птолемей) бий болсон бөгөөд хамгийн энгийн хуулиуд нь тогтсон статик (хөшүүргийн дүрэм), шулуун шугаман тархалтын хууль ба гэрлийн тусгалын хуулийг нээсэн, гидростатикийн зарчмуудыг томъёолсон (Архимедийн хууль), цахилгаан ба соронзонгийн хамгийн энгийн илрэлүүд ажиглагдсан.

4-р зуунд олж авсан мэдлэгийн үр дүн. МЭӨ д. Аристотель доош буулгав. Аристотелийн физик нь тодорхой зөв заалтуудыг багтаасан боловч үүний зэрэгцээ өмнөх үеийнхний олон дэвшилтэт санаа, ялангуяа атомын таамаглал дутагдалтай байв. Туршлагын ач холбогдлыг хүлээн зөвшөөрч Аристотель үүнийг мэдлэгийн найдвартай байдлын гол шалгуур гэж үзээгүй бөгөөд таамаглалын санааг илүүд үздэг байв. Дундад зууны үед сүм хийдээр канончлогдсон Аристотелийн сургаал шинжлэх ухааны хөгжлийг удаан хугацаанд удаашруулж байв.

Шинжлэх ухаан 15-16-р зуунд л сэргэсэн. Аристотелийн схоластик сургаалын эсрэг тэмцэлд. 16-р зууны дунд үед. Н.Коперник дэлхийн гелиоцентрик системийг дэвшүүлж, байгалийн шинжлэх ухааныг теологиос ангижруулах үндсийг тавьсан. Үйлдвэрлэлийн хэрэгцээ, гар урлал, усан онгоц, их бууны хөгжил нь туршлага дээр суурилсан шинжлэх ухааны судалгааг идэвхжүүлсэн. Гэсэн хэдий ч 15-16-р зууны үед. туршилтын судалгаанууд ихэвчлэн санамсаргүй байдлаар хийгдсэн. Зөвхөн 17-р зуунд. Физикт туршилтын аргыг системтэй хэрэглэж эхэлсэн бөгөөд энэ нь анхны физикийн онол болох Ньютоны сонгодог механикийг бий болгоход хүргэсэн.

Физикийг шинжлэх ухаан болгон төлөвшүүлэх (17-р зууны эхэн - 18-р зууны төгсгөл)

Физиологийг орчин үеийн утгаар шинжлэх ухаан болгон хөгжүүлэх нь хөдөлгөөний математик дүрслэлийн хэрэгцээг ойлгосон Г.Галилейгийн (17-р зууны эхний хагас) бүтээлээс эхтэй. Тухайн биед хүрээлэн буй биетүүдийн нөлөөлөл нь Аристотелийн механикт итгэдэг шиг хурдыг биш харин биеийн хурдатгалыг тодорхойлдог болохыг тэрээр харуулсан. Энэ мэдэгдэл нь инерцийн хуулийн анхны томъёолол байв. Галилео механик дахь харьцангуйн онолын зарчмыг нээсэн (Галилейгийн харьцангуйн зарчмыг үзнэ үү), биетүүдийн чөлөөт уналтын хурдатгал нь тэдгээрийн нягт ба массаас хамааралгүй болохыг баталж, Коперникийн онолыг нотолсон. Тэрээр мөн физикийн бусад чиглэлээр мэдэгдэхүйц үр дүнд хүрсэн бөгөөд тэрээр өндөр өсгөлттэй телескоп бүтээж, түүний тусламжтайгаар олон тооны одон орны нээлтүүдийг хийсэн (Саран дээрх уулс, Бархасбадь гаригийн хиймэл дагуулууд гэх мэт). Галилсем анхны термометрийг зохион бүтээсний дараа дулааны үзэгдлийн тоон судалгаа эхэлсэн.

17-р зууны 1-р хагаст. хийнүүдийг амжилттай судалж эхлэв. Галилеогийн шавь Э.Торричелли атмосферийн даралт байдгийг тогтоож, анхны барометрийг бүтээжээ. Р.Бойл, Э.Марриот нар хийн уян хатан чанарыг судалж, тэдний нэрээр нэрлэгдсэн анхны хийн хуулийг томьёолжээ. В.Снелл, Р.Декарт нар гэрлийн хугарлын хуулийг нээсэн. Үүний зэрэгцээ микроскоп бий болсон. 17-р зууны эхэн үед соронзон үзэгдлийн судалгаанд чухал алхам хийсэн. В.Гилберт. Тэрээр дэлхий бол агуу соронз гэдгийг баталж, цахилгаан, соронзон үзэгдлийг нарийн ялгаж салгасан анхны хүн юм.

F. 17-р зууны гол ололт. сонгодог механикийг бий болгосон явдал байв. Галилео, Х.Гюйгенс болон бусад өмнөх хүмүүсийн санааг хөгжүүлж, И.Ньютон "Байгалийн философийн математик зарчмууд" (1687) бүтээлдээ энэ шинжлэх ухааны бүх үндсэн хуулиудыг томъёолсон (Ньютоны механикийн хуулиудыг үзнэ үү). Сонгодог механикийн бүтээн байгуулалтын явцад өнөөг хүртэл оршсоор байгаа шинжлэх ухааны онолын үзэл санаа анх удаа биелсэн. Ньютоны механик гарч ирснээр шинжлэх ухааны даалгавар бол байгалийн хамгийн ерөнхий тоон томъёолсон хуулиудыг олох явдал гэдгийг эцэст нь ойлгосон.

Ньютоны механикууд селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнийг тайлбарлахдаа хамгийн том амжилтанд хүрсэн. Т.Брахегийн ажиглалтын үндсэн дээр Ж.Кеплерийн тогтоосон гаригуудын хөдөлгөөний хуулиудад үндэслэн Ньютон бүх нийтийн таталцлын хуулийг нээсэн (Ньютоны таталцлын хуулийг үзнэ үү). Энэ хуулийн тусламжтайгаар Нарны аймгийн сар, гариг, сүүлт оддын хөдөлгөөнийг гайхалтай нарийвчлалтай тооцоолж, далай тэнгисийн уналт, урсгалыг тайлбарлах боломжтой болсон. Ньютон урт хугацааны үйл ажиллагааны үзэл баримтлалыг баримталсан бөгөөд үүний дагуу биетүүдийн харилцан үйлчлэл (бөөмс) шууд хоосон зайгаар шууд явагддаг; харилцан үйлчлэлийн хүчийг туршилтаар тодорхойлох ёстой. Тэрээр материйн шинж чанар, хөдөлгөөнөөс хамааралгүй, үнэмлэхүй жигд урсах цаг хугацааны багтаамж гэсэн үнэмлэхүй орон зай гэсэн сонгодог ойлголтуудыг анх тодорхой томъёолсон хүн юм. Харьцангуйн онолыг бий болгох хүртэл эдгээр санаанууд ямар ч өөрчлөлтгүй байв.
Үүний зэрэгцээ Гюйгенс, Г.Лейбниц нар импульс хадгалагдах хуулийг томъёолсон; Гюйгенс физик дүүжингийн онолыг бүтээж, дүүжинтэй цагийг бүтээжээ.

Физик акустикийн хөгжил эхэлсэн. М.Мерсенне дуугардаг чавхдаст байгалийн чичиргээний тоог хэмжиж, агаар дахь дууны хурдыг анх удаа тогтоожээ. Ньютон онолын хувьд дууны хурдны томъёог гаргаж авсан.

17-р зууны 2-р хагаст. Геометрийн оптик нь дуран болон бусад оптик багажийн дизайнтай холбоотойгоор эрчимтэй хөгжиж эхэлсэн бөгөөд физик оптикийн үндэс суурь тавигдсан. Ф.Гримальди гэрлийн дифракцийг нээж, Ньютон гэрлийн тархалтын талаар суурь судалгаа хийсэн. Оптик спектроскопи нь Ньютоны эдгээр бүтээлээс гаралтай. 1676 онд О.К.Ромер гэрлийн хурдыг анх хэмжиж байжээ. Бараг нэгэн зэрэг гэрлийн физик шинж чанарын тухай хоёр өөр онол гарч ирж, хөгжиж эхлэв - корпускуляр ба долгион (Оптикийг үзнэ үү). Ньютоны корпускулярын онолоор гэрэл нь эх үүсвэрээс бүх чиглэлд хөдөлж буй бөөмсийн урсгал юм. Гюйгенс гэрлийн долгионы онолын үндэс суурийг тавьсан бөгөөд үүний дагуу гэрэл нь тусгай таамаглалын орчин - эфирт тархаж, бүх орон зайг дүүргэж, бүх биед нэвтэрч буй долгионы урсгал юм.

Тиймээс 17-р зуунд. Үндсэндээ сонгодог механикийг байгуулж, философийн бусад чиглэлээр судалгаа хийж эхэлсэн: оптик, цахилгаан, соронзон үзэгдэл, дулаан, акустикийн судалгаа.

18-р зуунд Сонгодог механик, ялангуяа селестиел механикийн хөгжил үргэлжилсээр байв. Тэнгэрийн ван гарагийн хөдөлгөөний жижиг гажиг дээр үндэслэн шинэ гараг - Далай ван (1846 онд нээсэн) оршин тогтнохыг урьдчилан таамаглах боломжтой байв. Ньютоны механикийн хүчин төгөлдөр гэдэгт итгэх итгэл нь бүх нийтийнх болсон. Механикийн үндсэн дээр дэлхийн бүх баялаг, чанарын олон янз байдал нь бие махбодийг бүрдүүлдэг бөөмс (атом) -ын хөдөлгөөний ялгаа, дагадаг хөдөлгөөний үр дүнд бий болсон дэлхийн нэгдмэл механик дүр төрхийг бий болгосон. Ньютоны хуулиуд. Энэ зураг нь олон жилийн турш физикийн хөгжилд хүчтэй нөлөө үзүүлсэн физик үзэгдлийн тайлбарыг механикийн хуулиудын үйлчлэлд буулгаж чадвал шинжлэх ухааны үндэслэлтэй гэж үздэг.

Механикийн хөгжилд чухал түлхэц болсон нь үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх шаардлага байв. Л.Эйлер болон бусад хүмүүсийн бүтээлүүдэд туйлын хатуу биетийн динамикийг боловсруулсан. Бөөм ба хатуу биетийн механикийг хөгжүүлэхтэй зэрэгцэн шингэн ба хийн механикийн хөгжил гарсан. 18-р зууны 1-р хагаст Д.Бернулли, Эйлер, Ж.Лагранж болон бусад хүмүүсийн бүтээлээр дамжуулан. Тохиромжтой шингэний гидродинамикийн үндэс тавигдсан - зуурамтгай чанар, дулаан дамжилтын шинж чанаргүй шахагдахгүй шингэн. Лагранжийн "Аналитик механик" (1788) номонд механикийн тэгшитгэлийг ерөнхийд нь харуулсан бөгөөд хожим нь механик бус, ялангуяа цахилгаан соронзон процессуудад ашиглах боломжтой болсон.
Физиологийн бусад салбарт туршилтын өгөгдлийг хуримтлуулж, туршилтын хамгийн энгийн хуулиудыг боловсруулсан. С.Ф.Дюфай хоёр төрлийн цахилгаан байдгийг илрүүлж, ижил цэнэгтэй биетүүд түлхэж, эсрэг цэнэгтэй биетүүд татдаг болохыг тогтоожээ. Б.Франклин цахилгаан цэнэг хадгалагдах хуулийг бий болгосон. Г.Кавендиш, К.Кулом нар бие даан хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг (Куломын хууль) тодорхойлдог цахилгаан статикийн үндсэн хуулийг нээсэн. Агаар мандлын цахилгааны тухай сургаал гарч ирэв. Франклин, М.В.Ломоносов, Г.В.Ричман нар аянгын цахилгаан шинж чанарыг нотолсон. Оптикийн хувьд телескопын линзийг сайжруулах ажил үргэлжилсээр байв. П.Бугер, И.Ламберт нарын бүтээлээр дамжуулан фотометрийг бий болгож эхэлсэн. Хэт улаан туяа (В. Гершель, Английн эрдэмтэн В. Волластон), хэт ягаан туяа (Германы эрдэмтэн Н. Риттер, Волластон) туяаг илрүүлсэн.

Дулааны үзэгдлийг судлахад мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гарсан; Ж.Блэк хайлалтын далд дулааныг нээж, дулаан хадгалагдаж байгааг туршилтаар нотолсоны дараа калориметрийн туршилтаар температур ба дулааны хэмжээг ялгаж эхэлсэн. Дулааны багтаамжийн тухай ойлголтыг томъёолж, дулаан дамжуулалт, дулааны цацрагийн судалгаа эхэлсэн. Үүний зэрэгцээ дулааны мөн чанарын талаархи буруу үзэл бодол бий болсон: дулааныг халсан биеэс хүйтэн бие рүү урсдаг илчлэг, жингүй шингэний тусгай төрөл гэж үзэж эхлэв. Дулаан нь бөөмсийн дотоод хөдөлгөөний нэг төрөл гэж үздэг дулааны онол нь Ньютон, Хук, Бойл, Бернулли, Ломоносов болон бусад нэрт эрдэмтэд дэмжиж, хөгжүүлж байсан ч түр зуур ялагдал хүлээв.

Сонгодог физик (19-р зуун)

19-р зууны эхэн үед. Гэрлийн корпускуляр ба долгионы онолуудын хоорондох урт хугацааны өрсөлдөөн эцсийн эцэст долгионы онолын ялалтаар дууссан бололтой. Т.Юнг, О.Ж.Френель нар долгионы онолыг ашиглан гэрлийн интерференц ба дифракцийн үзэгдлийг амжилттай тайлбарласнаар үүнийг хөнгөвчилсөн. Эдгээр үзэгдлүүд нь зөвхөн долгионы хөдөлгөөнд хамаарах бөгөөд корпускулын онолыг ашиглан тэдгээрийг тайлбарлах боломжгүй юм шиг санагдаж байв. Үүний зэрэгцээ 18-р зуунд нээгдсэн гэрлийн долгионы хөндлөн шинж чанарын шийдвэрлэх нотолгоог олж авав (Френель, Д.Ф. Араго, Юнг). (Гэрлийн туйлшралыг үзнэ үү). Уян орчин (эфир) дэх гэрлийг хөндлөн долгион гэж үзээд Френель нэг орчиноос нөгөөд шилжих үед хугарсан болон ойсон гэрлийн долгионы эрчмийг тодорхойлдог тоон хуулийг олсон (Френель томъёог үзнэ үү), мөн давхар хугарлын онолыг бий болгосон. .

Л.Галвани, А.Вольта нар цахилгаан гүйдлийг нээсэн нь физиологийн хөгжилд ихээхэн ач холбогдолтой байв. Тогтмол гүйдлийн хүчирхэг эх үүсвэр болох гальваник батерейг бий болгосноор гүйдлийн янз бүрийн нөлөөллийг илрүүлэх, судлах боломжтой болсон. Гүйдлийн химийн нөлөөг судалсан (Г. Дэви, М. Фарадей). В.В.Петров цахилгаан нумыг хүлээн авсан. Х.К.Оерстед (1820) цахилгаан гүйдэл нь соронзон зүү дээр үйлчилдэгийг нээсэн нь цахилгаан ба соронзон хоёрын холбоог нотолсон юм. А.Ампер цахилгаан ба соронзон үзэгдлүүдийн нэгдмэл байдалд үндэслэн бүх соронзон үзэгдлүүд нь хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмс - цахилгаан гүйдлийн улмаас үүсдэг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Үүний дараа Ампер туршилтаар цахилгаан гүйдлийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлдог хуулийг (Амперийн хууль) тогтоосон.

1831 онд Фарадей цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдлийг нээсэн (Цахилгаан соронзон индукцийг үзнэ үү). Энэ үзэгдлийг алсын зайн үйл ажиллагааны тухай ойлголтыг ашиглан тайлбарлахыг оролдоход ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарсан. Фарадей (цахилгаан соронзон индукцийг нээхээс өмнө ч гэсэн) таамаглал дэвшүүлсэн бөгөөд үүний дагуу цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь завсрын бодис - цахилгаан соронзон орон (богино хугацааны үйл ажиллагааны үзэл баримтлал) -аар дамждаг. Энэ нь материйн тусгай хэлбэр болох цахилгаан соронзон орны шинж чанар, зан үйлийн хуулиудын тухай шинэ шинжлэх ухаан үүсэх эхлэлийг тавьсан юм.

19-р зууны эхэн үед. Ж.Дальтон шинжлэх ухаанд (1803) атомыг материйн хамгийн жижиг (хуваашгүй) бөөмс - элементүүдийн химийн бие даасан шинж чанарыг зөөвөрлөх санааг нэвтрүүлсэн.

19-р зууны 1-р улирал гэхэд. Хатуу биеийн физикийн үндэс суурь тавигдсан. 17-18, 19-р зууны эхэн үе хүртэл. хатуу биетүүдийн макроскоп шинж чанаруудын (металл, техникийн материал, ашигт малтмал гэх мэт) мэдээлэл хуримтлуулж, гадны нөлөөллөөр (механик хүч, халаалт, цахилгаан, соронзон орон, гэрэл гэх мэт). Уян шинж чанарыг судлах нь Хукийн хуулийг (1660), металлын цахилгаан дамжуулах чанарыг судлахад Ом хууль (1826), дулааны шинж чанар - Дулонг ба Петитийн дулааны багтаамжийн хуулийг (1819) бий болгоход хүргэсэн. (Дулонг ба Пети хуулийг үзнэ үү). Хатуу бодисын үндсэн соронзон шинж чанарыг олж илрүүлсэн. Үүний зэрэгцээ хатуу биетүүдийн уян хатан шинж чанарын ерөнхий онолыг бий болгосон (L. M. A. Navier, 1819–26, O. L. Cauchy, 1830). Эдгээр бараг бүх үр дүн нь хатуу биетийг тасралтгүй орчин гэж тайлбарласнаар тодорхойлогддог боловч эрдэмтдийн нэлээд хэсэг нь ихэвчлэн талстууд болох хатуу биетүүд дотоод микроскопийн бүтэцтэй байдаг гэдгийг аль хэдийн хүлээн зөвшөөрсөн байдаг.
Байгалийн бүх үзэгдлийг хооронд нь холбосон энерги хадгалагдах хуулийг нээсэн нь физик болон бүх байгалийн шинжлэх ухааны хувьд хамгийн чухал ач холбогдолтой байв. 19-р зууны дунд үед. Дулаан ба ажлын хэмжээ зэрэгтэй тэнцэх нь туршилтаар батлагдсан. Дулаан нь ямар нэгэн таамагласан жингүй бодис болох илчлэг биш харин энергийн онцгой хэлбэр болох нь тогтоогдсон. 40-өөд онд 19-р зуун Я.Р.Майер, Ж.Жоуль, Г.Гельмгольц нар энерги хадгалагдах ба хувирах хуулийг бие даан нээсэн. Эрчим хүчийг хадгалах хууль нь термодинамикийн анхны хуулийн нэрийг хүлээн авсан дулааны үзэгдлийн (термодинамик) онолын үндсэн хууль болжээ.

Энэ хуулийг нээхээс өмнө С.Карно "Галын хөдөлгөгч хүч ба энэ хүчийг хөгжүүлэх чадвартай машинуудын тухай эргэцүүлэл" (1824) бүтээлдээ онолын өөр нэг үндсэн хуулийн үндэс болсон үр дүнг олж авсан. дулааны - термодинамикийн хоёр дахь хууль. Энэ хуулийг Р.Клаузиус (1850), В.Томсон (1851) нарын бүтээлүүдэд томьёолжээ. Энэ нь байгаль дахь дулааны үйл явцын эргэлт буцалтгүй байдлыг харуулсан туршилтын өгөгдлийн ерөнхий дүгнэлт бөгөөд боломжит эрчим хүчний үйл явцын чиглэлийг тодорхойлдог. Термодинамикийн бүтээн байгуулалтад Ж.Л.Гей-Люссакийн судалгаа ихээхэн үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд үүний үндсэн дээр Б.Клапейрон хожим Д.И.Менделеевийн ерөнхийлсөн идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлийг олсон.

Термодинамикийг хөгжүүлэхтэй зэрэгцэн дулааны үйл явцын молекул кинетик онол хөгжсөн. Энэ нь дулааны процессыг дэлхийн механик зургийн хүрээнд багтаах боломжийг олгож, физик хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондох бүх холболтууд магадлалын шинж чанартай байдаг статистикийн шинэ төрлийн хуулиудыг нээхэд хүргэсэн.

Хамгийн энгийн орчин - хийн кинетик онолыг хөгжүүлэх эхний үе шатанд Жоуль, Клаузиус болон бусад хүмүүс янз бүрийн физик хэмжигдэхүүний дундаж утгыг тооцоолсон: молекулуудын хурд, секундэд мөргөлдөх тоо, дундаж үнэ. зам гэх мэт. Хийн даралт нь нэгж эзэлхүүн дэх молекулуудын тоо, молекулуудын орчуулгын хөдөлгөөний дундаж кинетик энергиээс хамаарлыг олж авсан. Энэ нь молекулуудын дундаж кинетик энергийн хэмжүүр болох температурын физик утгыг илчлэх боломжийг олгосон.

Молекул кинетик онолын хөгжлийн хоёр дахь үе шат нь Ж.С.Максвелийн ажлаар эхэлсэн. 1859 онд философид магадлалын тухай ойлголтыг анх удаа нэвтрүүлснээр молекулуудын хурдаар тархах хуулийг олсон (Максвелийн тархалтыг үз). Үүний дараа молекул кинетик онолын боломжууд асар их өргөжиж, улмаар статистик механикийг бий болгоход хүргэсэн. Л.Больцманн хийн кинетик онолыг байгуулж, термодинамикийн хуулиудын статистик үндэслэлийг гаргажээ. Больцманн үндсэндээ шийдэж чадсан гол асуудал бол бие даасан молекулуудын хөдөлгөөний цаг хугацааны урвуу шинж чанарыг макроскопийн үйл явцын илэрхий эргэлт буцалтгүй байдалтай уялдуулах явдал байв. Больцманы хэлснээр системийн термодинамик тэнцвэрт байдал нь тухайн төлөвийн хамгийн их магадлалтай тохирч байна. Үйл явцын эргэлт буцалтгүй байдал нь системийн хамгийн их магадлалтай төлөвт шилжих хандлагатай холбоотой юм. Дундаж кинетик энергийг эрх чөлөөний зэрэгт жигд хуваарилах тухай түүний нотолсон теорем маш чухал байв.

Сонгодог статистик механикийг термодинамикийн тэнцвэрт байдалд байгаа аливаа системд (зөвхөн хий гэлтгүй) хуваарилах функцийг тооцоолох аргыг бүтээсэн Ж.В.Гиббс (1902) бүтээлээр дуусгасан. Статистикийн механик нь 20-р зуунд ерөнхий хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Ж.Б.Перриний туршилтаар батлагдсан Брауны хөдөлгөөний тоон онолын молекул кинетик онолын үндсэн дээр А.Эйнштейн, М.Смолуховский (1905-06) нар бүтээсний дараа.

19-р зууны 2-р хагаст. Цахилгаан соронзон үзэгдлийг судлах урт үйл явцыг Максвелл дуусгасан. "Цахилгаан ба соронзонгийн тухай зохиол" (1873) хэмээх үндсэн бүтээлдээ тэрээр цахилгаан соронзон орны (түүний нэрийг авсан) тэгшитгэлийг бий болгосон бөгөөд энэ нь тухайн үед мэдэгдэж байсан бүх баримтыг нэг талаас нь тайлбарлаж, урьдчилан таамаглах боломжтой болгосон. шинэ үзэгдлүүд. Максвелл цахилгаан соронзон индукцийг хувьсах соронзон орны нөлөөгөөр эргүүлэг цахилгаан орон үүсгэх процесс гэж тайлбарлав. Үүний дараа тэрээр эсрэг нөлөөг - хувьсах цахилгаан орны нөлөөгөөр соронзон орон үүсэхийг урьдчилан таамаглав (Нүүлгэн шилжүүлэлтийн гүйдлийг үзнэ үү). Максвеллийн онолын хамгийн чухал үр дүн бол цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн тархалтын хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү, хязгаарлагдмал гэсэн дүгнэлт юм. Г.Р.Герц (1886-89) цахилгаан соронзон долгионы туршилтын нээлт нь энэхүү дүгнэлтийн үнэн зөвийг баталсан. Энэ нь Максвеллийн онолын дагуу гэрэл нь цахилгаан соронзон шинж чанартай байдаг. Ийнхүү оптик нь электродинамикийн нэг салбар болжээ. 19-р зууны төгсгөлд. П.Н.Лебедев Максвеллийн онолоор таамагласан гэрлийн даралтыг туршилтаар нээж, хэмжсэн бөгөөд А.С.Попов анх удаа утасгүй холбоо барихад цахилгаан соронзон долгионыг ашигласан.

19-р зуунд Г.Кирхгоф, Р.Бунсен нар спектрийн шинжилгээний үндсийг тавьсан (1859). Тасралтгүй механикийн хөгжил мөн үргэлжилсэн. Акустикийн хувьд уян харимхай хэлбэлзэл ба долгионы онолыг боловсруулсан (Helmholtz, J. W. Rayleigh гэх мэт). Бага температурыг олж авах арга техник гарч ирэв. Гелигээс бусад бүх хий нь шингэн төлөвт, 20-р зууны эхэн үед олж авсан. H. Kamerlingh-Onnes (1998) шингэрүүлсэн гели.
19-р зууны эцэс гэхэд. F. орчин үеийн хүмүүст бараг л бүрэн гүйцэд юм шиг санагдаж байв. Бүх физик үзэгдлүүдийг молекул (эсвэл атом) ба эфирийн механик болгон бууруулж болох юм шиг санагдсан. Эфирийг цахилгаан соронзон үзэгдэл явагддаг механик орчин гэж үздэг. 19-р зууны хамгийн агуу физикчдийн нэг. – В.Томсон тайлагдашгүй хоёрхон баримтад анхаарлаа хандуулсан: Мишельсоны дэлхийн эфиртэй харьцуулахад хөдөлгөөнийг илрүүлэх туршилтын сөрөг үр дүн, хийн дулааны багтаамж нь температураас хамааралтай, молекул кинетикийн үүднээс ойлгомжгүй. онол. Гэсэн хэдий ч яг эдгээр баримтууд нь 19-р зууны философийн үндсэн үзэл санааг шинэчлэх шаардлагатай байгаагийн анхны илрэл байв. Эдгээр болон хожим нээсэн бусад олон баримтыг тайлбарлахын тулд харьцангуйн онол, квант механикийг бий болгох шаардлагатай байв.
Харьцангуй ба квант физик. Атомын цөм ба элементийн бөөмсийн физик (19-р зууны сүүл - 20-р зууны үе).

Физикийн шинэ эриний эхлэлийг 1897 онд Ж.Томсон электроныг нээсэнээр бэлтгэсэн бөгөөд атомууд нь энгийн биш, харин электронуудыг багтаасан нарийн төвөгтэй системүүд болох нь тогтоогджээ. Энэхүү нээлтэд хийн дэх цахилгаан цэнэгийн судалгаа чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

19-р зууны төгсгөл - 20-р зууны эхэн үе. Х.Лоренц электрон онолын үндсийг тавьсан. 20-р зууны эхэн үед. Электродинамик нь Ньютоны сонгодог механикийн үндэс болсон орон зай, цаг хугацааны үзэл баримтлалыг эрс өөрчлөхийг шаарддаг нь тодорхой болов. 1905 онд Эйнштейн харьцангуйн хувийн (тусгай) онолыг бий болгосон - орон зай, цаг хугацааны шинэ сургаал. Энэ онолыг Лоренц, А.Пуанкаре нарын бүтээлүүд түүхэнд бэлтгэсэн.

Галилейгийн томъёолсон харьцангуйн онолын зарчим нь механик үзэгдлүүд бүх инерцийн сануулгийн системд адилхан явагддаг нь цахилгаан соронзон үзэгдлийн хувьд ч хүчинтэй болохыг туршлага харуулж байна. Иймд Максвеллийн тэгшитгэлүүд нэг инерцийн лавлагааны системээс нөгөөд шилжихдээ хэлбэрээ өөрчлөх ёсгүй (тэдгээр нь өөрчлөгддөггүй). Гэсэн хэдий ч, ийм шилжилтийн үед координат ба цаг хугацааны хувиргалт нь Ньютоны механикт хүчинтэй байдаг Галилийн өөрчлөлтөөс ялгаатай тохиолдолд л үнэн болох нь тодорхой болсон. Лоренц эдгээр хувиргалтыг (Лоренцын хувиргалт) олсон боловч тэдэнд зөв тайлбар өгч чадаагүй. Үүнийг Эйнштейн харьцангуйн тусгай онолдоо хийсэн.

Харьцангуйн хэсэгчилсэн онолыг нээсэн нь дэлхийн механик дүр төрхийн хязгаарлалтыг харуулсан. Цахилгаан соронзон процессыг таамагласан орчин буюу эфир дэх механик процесс болгон бууруулах оролдлого нь боломжгүй болсон. Цахилгаан соронзон орон нь материйн онцгой хэлбэр бөгөөд түүний зан байдал нь механикийн хуульд захирагддаггүй нь тодорхой болсон.
1916 онд Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онол - орон зай, цаг хугацаа, таталцлын физик онолыг боловсруулсан. Энэ онол нь таталцлын онолын хөгжлийн шинэ үе шатыг харуулсан.

19-20-р зууны төгсгөлд харьцангуйн тусгай онолыг бий болгохоос өмнө квант онол үүсч, хөгжсөнтэй холбоотой физикийн салбарт хамгийн том хувьсгалын эхлэл тавигдсан.

19-р зууны төгсгөлд. Эрх чөлөөний зэрэглэлд энергийн жигд хуваарилалтын тухай сонгодог статистик физикийн хуулиас үүдэлтэй дулааны цацрагийн энергийн спектрийн тархалт нь туршлагаас зөрчилддөг нь тогтоогдсон. Бодис ямар ч температурт цахилгаан соронзон долгион ялгаруулж, энерги алдаж, үнэмлэхүй тэг хүртэл хөргөх ёстой, өөрөөр хэлбэл бодис ба цацрагийн хоорондох дулааны тэнцвэрт байдал боломжгүй юм гэсэн онолоос гарсан. Гэсэн хэдий ч өдөр тутмын туршлага энэ дүгнэлттэй зөрчилддөг. Уг шийдлийг 1900 онд М.Планк олсон бөгөөд хэрэв бид сонгодог электродинамиктай зөрчилдөж атомууд цахилгаан соронзон энергийг тасралтгүй биш, харин тусдаа хэсгүүдэд - квантаар ялгаруулдаг гэж үзвэл онолын үр дүн туршлагад нийцэж байгааг харуулсан. Ийм квант бүрийн энерги нь давтамжтай шууд пропорциональ байх ба пропорциональ коэффициент нь үйл ажиллагааны квант h = 6.6?10-27 эрг?сек бөгөөд үүнийг хожим Планкийн тогтмол гэж нэрлэжээ.

1905 онд Эйнштейн Планкийн таамаглалыг өргөжүүлж, цахилгаан соронзон энергийн ялгарах хэсэг нь бас тархаж, зөвхөн бүхэлд нь шингэдэг гэсэн санааг дэвшүүлэв. бөөмс шиг ажилладаг (хожим нь фотон гэж нэрлэдэг). Энэ таамаглал дээр үндэслэн Эйнштейн сонгодог электродинамикийн хүрээнд тохирохгүй фотоэлектрик эффектийн хуулиудыг тайлбарлав.

Ийнхүү гэрлийн корпускулярын онол чанарын шинэ түвшинд сэргэв. Гэрэл нь бөөмс (корпускул) урсгал шиг ажилладаг; Гэсэн хэдий ч үүнтэй зэрэгцэн энэ нь долгионы шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь ялангуяа гэрлийн дифракц, интерференцээр илэрдэг. Иймээс сонгодог физикийн үүднээс үл нийцэх долгион ба корпускулын шинж чанарууд нь гэрлийн хувьд ижил хэмжээтэй байдаг (гэрлийн хоёрдмол байдал). Цацрагийн "квантжуулалт" нь атомын доторх хөдөлгөөний энерги нь зөвхөн огцом өөрчлөгдөж болно гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Энэ дүгнэлтийг 1913 онд Н.Бор хийсэн байна.

Энэ үед Э.Рутерфорд (1911) альфа бөөмсийг бодисоор тараах туршилтын үндсэн дээр атомын цөмийг нээж, атомын гаригийн загварыг бүтээжээ. Рутерфордын атомд гаригууд нарыг тойрон хөдөлдөгтэй адил электронууд цөмийг тойрон хөдөлдөг. Гэсэн хэдий ч Максвеллийн электродинамикийн дагуу ийм атом нь тогтворгүй байдаг: дугуй (эсвэл эллипс) тойрог замд хөдөлж буй электронууд нь хурдатгалыг мэдэрдэг тул цахилгаан соронзон долгионыг тасралтгүй гаргаж, энерги алдаж, аажмаар цөмд ойртох ёстой (тооцоолол гэх мэт). харуулав, ойролцоогоор 10-8 секундын турш) үүн дээр унах. Ийнхүү атомын тогтворжилт, тэдгээрийн шугаман спектр нь сонгодог Ф.Борын хуулиудын хүрээнд тайлагдашгүй болж, энэ хүндрэлээс гарах гарцыг олжээ. Тэрээр атомууд нь электрон ялгаруулдаггүй тусгай хөдөлгөөнгүй төлөвтэй байдаг гэж үздэг. Нэг суурин төлөвөөс нөгөөд шилжих үед цацраг туяа үүсдэг. Атомын энергийн салангид байдлыг Ж.Фрэнк, Г.Герц (1913–14) нарын атомуудтай цахилгаан орны хурдасгасан электронуудын мөргөлдөөнийг судлах туршилтаар баталсан. Хамгийн энгийн атом болох устөрөгчийн атомын хувьд Бор туршилтын дагуу ялгаралтын спектрийн тоон онолыг бүтээжээ.

Үүнтэй ижил хугацаанд (19-р зууны сүүл - 20-р зууны эхэн) хатуу биетийн физик нь орчин үеийн ойлголтоор асар олон тооны бөөмсийн (~ 1022 см-3) конденсацлагдсан системийн физик гэж үүсч эхэлсэн. 1925 он хүртэл түүний хөгжил нь хоёр чиглэлд явагдсан: болор торны физик, талст дахь электронуудын физик, ялангуяа металлын физик. Дараа нь эдгээр чиглэлүүд квант онолын үндсэн дээр нэгдэв.

Талстыг сансар огторгуйд эмх цэгцтэй байрлуулж, харилцан үйлчлэлийн хүчний тэнцвэрт байдалд хадгалсан атомуудын цуглуулга гэсэн санаа нь хөгжлийн урт замыг туулж, эцэст нь 20-р зууны эхээр бий болсон. Энэхүү загварыг боловсруулах нь Ньютон (1686) уян харимхай хэсгүүдийн гинжин хэлхээнд дууны хурдыг тооцоолох ажлаас эхэлж, бусад эрдэмтэд Д., И. Бернулли (1727), Коши (1830), В. Томсон (1881) гэх мэт.

19-р зууны төгсгөлд. Е.С.Федоров талстуудын бүтэц, тэгш хэмийн талаарх бүтээлээрээ онолын талстографийн үндэс суурийг тавьсан; 1890-91 онд тэрээр талстуудын 230 орон зайн тэгш хэмийн бүлгүүд - болор торонд бөөмсийн дараалсан зохицуулалтын төрлүүд (Федоровын бүлгүүд гэж нэрлэгддэг) байх боломжийг нотолсон. 1912 онд М.Лауэ болон түүний хамтрагчид рентген туяаны талстуудын дифракцийг нээсэн бөгөөд эцэст нь болор нь эмх цэгцтэй атомын бүтэц болох санааг бий болгосон. Энэхүү нээлт дээр үндэслэн талст дахь атомуудын байрлалыг туршилтаар тодорхойлох, атом хоорондын зайг хэмжих аргыг боловсруулсан нь рентген бүтцийн шинжилгээний эхлэлийг тавьсан [У. Л.Брэгг, В.Г.Брэгг (1913), Г.В.Волф (1913)]. Эдгээр жилүүдэд (1907-1914) болор торны динамик онолыг боловсруулсан бөгөөд энэ нь квант ойлголтыг аль хэдийн харгалзан үзсэн. 1907 онд Эйнштейн болорын загварыг ижил давтамжтай квант гармоник осцилляторын багц болгон ашиглахдаа температур буурах үед хатуу биетүүдийн дулааны багтаамж буурч байгааг тайлбарласан нь Дулонгийн хуультай эрс зөрчилдөж байна. Петит. Төрөл бүрийн давтамжийн хосолсон квант осцилляторын багц болох талст торны илүү дэвшилтэт динамик онолыг П.Дебай (1912), М.Борн, Т.Карман (1913), Э.Шредингер (1914) нар ойрхон хэлбэрээр бүтээжээ. орчин үеийн рүү. Түүний шинэ чухал үе шат нь квант механикийг бүтээсний дараа эхэлсэн.

Хоёрдахь чиглэл (болор дахь электрон системийн физик) нь электроныг метал болон бусад хатуу биетүүдийн цахим онол гэж нээсний дараа шууд хөгжиж эхэлсэн. Энэ онолын хувьд метал дахь электронууд нь ердийн ховор молекулын хийтэй төстэй болор торыг дүүргэдэг чөлөөт электронуудын хий гэж үздэг бөгөөд сонгодог нэгэнд захирагддаг. Больцманы статистик. Цахим онол нь Ом ба Видеман-Францын хуулиудыг тайлбарлах боломжтой болгосон (П. Друд), талст дахь гэрлийн дисперсийн онолын үндэс суурийг тавьсан гэх мэт. Гэсэн хэдий ч бүх баримтууд сонгодог электрон онолын хүрээнд багтахгүй. Тиймээс металын эсэргүүцлийн температураас хамаарах хамаарлыг тайлбарлаагүй, яагаад электрон хий нь металлын дулаан багтаамжид мэдэгдэхүйц хувь нэмэр оруулдаггүй нь тодорхойгүй хэвээр байв. Үүсгэсэн бэрхшээлээс гарах арга замыг зөвхөн квант механик бүтээсний дараа л олсон.

Борын бүтээсэн квант онолын анхны хувилбар нь дотоод зөрчилтэй байсан: электронуудын хөдөлгөөнд зориулж Ньютоны механикийн хуулиудыг ашиглан Бор нэгэн зэрэг сонгодог онолд харь гаригийн электронуудын боломжит хөдөлгөөнд квантын хязгаарлалтыг зохиомлоор тавьсан.
Үйлдлийн найдвартай тогтоогдсон салангид байдал ба түүний тоон хэмжүүр - Планкийн тогтмол h - байгалийн үзэгдлийн байгалийн цар хүрээний үүрэг гүйцэтгэдэг бүх нийтийн ертөнцийн тогтмол байдал нь механикийн хууль ба электродинамикийн хуулиудыг эрс өөрчлөх шаардлагатай байв. Сонгодог хуулиуд нь хангалттай том масстай объектын хөдөлгөөнийг авч үзэх үед л хүчинтэй бөгөөд үйл ажиллагааны хэмжээ нь h-тэй харьцуулахад том, үйл ажиллагааны салангид байдлыг үл тоомсорлож болно.

20-иод онд 20-р зуун Орчин үеийн физикийн онолуудын хамгийн гүн гүнзгий бөгөөд өргөн хүрээтэй нь квант буюу долгионы механик - бичил бөөмсийн хөдөлгөөний тууштай, логик бүрэн гүйцэд харьцангуй бус онол болсон бөгөөд энэ нь макроскопийн биетүүдийн олон шинж чанар, үзэгдлийн талаар тайлбарлах боломжийг олгосон юм. тэд. Квантын механик нь Планк-Эйнштейн-Борын квантчлалын санаа, Л.де Бройль (1924)-ийн дэвшүүлсэн хоёр корпускуляр-долгионы шинж чанар нь зөвхөн цахилгаан соронзон цацраг (фотон)-ийн шинж чанартай гэсэн таамаглал дээр суурилдаг. бусад төрлийн бодисын . Бүх микро бөөмс (электрон, протон, атом гэх мэт) нь корпускуляр ба долгионы шинж чанартай байдаг: тэдгээр нь тус бүр нь долгионтой холбоотой байж болно (урт нь Планкийн тогтмол h-ийг бөөмийн импульсийн харьцаатай тэнцүү). , давтамж ба бөөмийн энергийн харьцаа h ). Де Бройль долгион нь чөлөөт бөөмсийг дүрсэлдэг. 1927 онд электронуудын дифракцийг анх удаа ажигласан нь тэдний долгионы шинж чанарыг туршилтаар баталжээ. Хожим нь дифракц нь бусад бичил хэсгүүд, түүний дотор молекулуудад ажиглагдсан (Бөөмийн дифракцыг үзнэ үү).

1926 онд Шредингер долгион хэлбэрийн тэгшитгэлээс атомын энергийн салангид утгыг олж авахыг хичээж, түүний нэрээр нэрлэгдсэн квант механикийн үндсэн тэгшитгэлийг томъёолжээ. В.Гейзенберг, Борн нар (1925) квант механикийг өөр математик хэлбэрээр бүтээжээ. матрицын механик.

1925 онд J. Yuhlenbeck, S. A. Goudsmit нар туршилтын (спектроскопийн) өгөгдлийн үндсэн дээр электроны өөрийн өнцгийн импульс - 1/2-тэй тэнцэх спин (мөн холбогдох дотоод, спин, соронзон момент) байгааг олж мэдэв. . (Спингийн утгыг ихэвчлэн нэгж = h/2?-ээр илэрхийлдэг. Үүнийг h-тэй адил Планкийн тогтмол гэж нэрлэдэг; эдгээр нэгжид электроны эргэлт 1/2-тэй тэнцүү байна.) В.Паули хөдөлгөөний тэгшитгэлийг бичжээ. электроны соронзон оронтой эргүүлэх соронзон моментийн харилцан үйлчлэлийг харгалзан гадаад цахилгаан соронзон орон дахь харьцангуй бус электрон. 1925 онд тэрээр мөн гэж нэрлэгддэг зүйлийг томъёолсон. нэг квант төлөвт нэгээс олон электрон байж болохгүй гэсэн хасах зарчим (Паули зарчим). Энэхүү зарчим нь олон тооны бөөмсийн системийн квант онолыг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэсэн, ялангуяа олон электрон атомын электронууд дахь бүрхүүл, давхаргыг дүүргэх хэв маягийг тайлбарлав. Менделеевийн элементүүдийн үечилсэн системийн онолын үндэслэлийг өгсөн.

1928 онд П.А.М.Дирак электрон хөдөлгөөний квант харьцангуйн тэгшитгэлийг (Диракийн тэгшитгэлийг үзнэ үү) олж авсан бөгөөд үүнээс электрон нь спинтэй болох нь ойлгомжтой. Энэ тэгшитгэл дээр үндэслэн 1931 онд Дирак сансрын туяанд К.Д.Андерсоны 1932 онд нээсэн позитрон (анхны эсрэг бөөмс) байгааг таамаглаж байсан. [Бодисын бусад бүтцийн нэгжийн эсрэг бөөмс (протон ба нейтрон) - антипротон ба антинейтроныг 1955, 1956 онд тус тус туршилтаар нээсэн.]

Квант механикийг хөгжүүлэхтэй зэрэгцэн квант статистик - асар олон тооны бичил хэсгүүдээс бүрдэх физик системүүдийн (ялангуяа макроскопийн биетүүдийн) зан байдлын квант онол гарч ирэв. 1924 онд С.Босе квант статистикийн зарчмуудыг фотонуудад - спин 1-тэй бөөмсүүдэд хэрэглэж, тэнцвэрт цацрагийн спектрийн энергийн хуваарилалтын Планкийн томъёог гаргаж, Эйнштейн идеал хийн энергийн хуваарилалтын томъёог гаргажээ. молекулуудын тоо (Босе - Эйнштейний статистик). 1926 онд П.А.М.Дирак, Э.Ферми нар Паули зарчим хүчинтэй электронуудын багц (болон 1/2 спинтэй бусад ижил хэсгүүд) бусад статистик - Ферми - Дирак статистикт захирагдаж байгааг харуулсан. 1940 онд Паули спин ба статистикийн хоорондын холбоог тогтоожээ.

Квантын статистик нь конденсацийн физикийг хөгжүүлэх, юуны түрүүнд хатуу биетийн физикийг бүтээхэд томоохон үүрэг гүйцэтгэсэн. Квантын хэлээр болор атомын дулааны чичиргээг нэг төрлийн "бөөмс", илүү нарийвчлалтай хагас бөөмс - фононуудын цуглуулга гэж үзэж болно (I. E. Tamm 1929 онд нэвтрүүлсэн). Энэ арга нь ялангуяа металлын дулааны багтаамж буурч (T3 хуулийн дагуу) бага температурын бүсэд температурын бууралттай холбон тайлбарлаж, мөн металлын цахилгаан эсэргүүцлийн шалтгаан нь металлын тархалт болохыг харуулсан. электронууд нь ионоор биш, харин голчлон фононоор дамждаг. Дараа нь бусад хагас бөөмсийг нэвтрүүлсэн. Квази бөөмийн арга нь өтгөрүүлсэн төлөвт цогц макроскопийн системийн шинж чанарыг судлахад маш үр дүнтэй болох нь батлагдсан.

1928 онд А.Соммерфельд Ферми-Дирак хуваарилалтын функцийг ашиглан металл дахь тээвэрлэлтийн процессыг дүрсэлсэн. Энэ нь сонгодог онолын хэд хэдэн бэрхшээлийг шийдэж, хатуу биет, ялангуяа металл, хагас дамжуулагч дахь кинетик үзэгдлийн (цахилгаан ба дулаан дамжуулалт, дулаан цахилгаан, гальваномагнит болон бусад нөлөөлөл) квант онолыг цаашид хөгжүүлэх үндэс суурийг тавьсан.
Паули зарчмын дагуу метал дахь бүх чөлөөт электронуудын энерги нь үнэмлэхүй тэг байсан ч тэгээс өөр байна. Өдөөгддөггүй төлөвт тэгээс эхлээд зарим хамгийн дээд түвшинд (Ферми түвшин) хүртэл бүх энергийн түвшинг электронууд эзэлдэг. Энэ зураг нь Соммерфельд электронуудын металын дулаан багтаамжид багахан хувь нэмэр оруулдаг болохыг тайлбарлах боломжийг олгосон: халах үед зөвхөн Ферми түвшний ойролцоох электронууд өдөөгддөг.

F. Bloch, H. A. Bethe, L. Brillouin (1928-34) нарын ажил нь талстуудын туузан энергийн бүтцийн онолыг боловсруулсан бөгөөд энэ нь диэлектрик ба металлын цахилгаан шинж чанарын ялгаатай байдлын байгалийн тайлбарыг өгсөн юм. Нэг электрон ойртолт гэж нэрлэгддэг тайлбарласан аргыг цаашид хөгжүүлж, ялангуяа хагас дамжуулагч физикт өргөнөөр ашигласан.

1928 онд Я.И.Френкель, Гейзенберг нар ферромагнетизм нь квант солилцооны харилцан үйлчлэлд суурилдаг болохыг харуулсан (1926 онд Гейзенберг гелийн атомын жишээг ашиглан судалсан); 1932–33 онд Л.Нил, Л.Д.Ландау нар бие даан антиферромагнетизмыг урьдчилан таамаглаж байсан.
Камерлингх Оннес (1911) хэт дамжуулагч, П.Л.Капица (1938) шингэн гелийн хэт шингэнийг нээсэн нь квант статистикийн шинэ аргуудыг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон. Феноменологи. хэт шингэний онолыг Ландау (1941) бүтээсэн; Дараагийн алхам бол феноменологи, Ландау ба В.Л.Гинзбург (1950) нарын хэт дамжуулагчийн онол юм.

50-иад онд Олон бөөмсийн системийн статистик квант онолд тооцооллын шинэ хүчирхэг аргуудыг боловсруулсан бөгөөд үүний хамгийн гайхалтай ололтуудын нэг нь Ж.Бардин, Л.Купер, Ж.Шриффер (АНУ) нар хэт дамжуулалтын микроскопийн онолыг бүтээсэн явдал юм. болон Н.Н.Боголюбов (ЗХУ).

Атомоор гэрлийн ялгарлын тууштай квант онолыг бий болгох оролдлого нь квант онолыг хөгжүүлэх шинэ үе шат - квант электродинамикийг бий болгоход хүргэсэн (Дирак, 1929).

20-р зууны 2-р улиралд. Атомын цөмийн бүтэц, түүн дээр болж буй үйл явцын талаархи мэдлэг, энгийн бөөмсийн физикийг бий болгохтой холбоотой физикийн цаашдын хувьсгалт өөрчлөлт гарсан. Дээр дурдсан атомын цөмийг Рутерфорд нээсэн нь 19-р зууны сүүлчээр хүнд атомуудын цацраг идэвхт болон цацраг идэвхт хувирлыг нээсэн юм. (А. Беккерел, П. ба М. Кюри). 20-р зууны эхэн үед. изотопуудыг илрүүлсэн. Атомын цөмийн бүтцийг шууд судлах анхны оролдлого нь 1919 онд Рутерфорд тогтвортой азотын цөмүүдийг ?-бөөмөөр бөмбөгдөж, хүчилтөрөгчийн цөм болгон зохиомлоор хувиргасан үеэс эхэлсэн. 1932 онд Ж.Чадвик нейтроныг нээсэн нь цөмийн орчин үеийн протон-нейтрон загварыг бүтээхэд хүргэсэн (Д.Д. Иваненко, Гейзенберг). 1934 онд эхнэр, нөхөр И., Ф.Жолиот-Кюри нар хиймэл цацраг идэвхт бодисыг нээсэн.

Цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурыг бий болгосноор янз бүрийн цөмийн урвалыг судлах боломжтой болсон. Физикийн энэ үе шатны хамгийн чухал үр дүн нь атомын цөмийн хуваагдлыг нээсэн явдал байв.

1939-45 онд анх 235U хуваагдлын гинжин урвалыг ашиглан цөмийн энерги гаргаж, атомын бөмбөг бүтээжээ. 235U-ийн хяналттай цөмийн задралын урвалыг энх тайвны, үйлдвэрлэлийн зорилгоор ашигласан гавьяа нь ЗХУ-д хамаарна. 1954 онд ЗХУ-д анхны атомын цахилгаан станц (Обнинск) баригдсан. Дараа нь олон оронд хэмнэлттэй атомын цахилгаан станцуудыг байгуулсан.

1952 онд термоядролыг нэгтгэх урвал явагдаж (цөмийн төхөөрөмж дэлбэрсэн), 1953 онд устөрөгчийн бөмбөг бүтээжээ.
20-р зууны атомын цөмийн физиктэй нэгэн зэрэг. Энгийн бөөмсийн физик хурдацтай хөгжиж эхлэв. Энэ чиглэлээр гарсан анхны томоохон амжилтууд нь сансрын туяаг судлахтай холбоотой юм. Мюон, пи-мезон, К-мезон, анхны гиперонууд нээгдэв. Өндөр энергитэй цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурыг бий болгосны дараа энгийн бөөмс, тэдгээрийн шинж чанар, харилцан үйлчлэлийн системчилсэн судалгаа эхэлсэн; Хоёр төрлийн нейтрино байгаа нь туршилтаар нотлогдож, маш тогтворгүй тоосонцор - резонансын дундаж наслалт нь ердөө 10-22-10-24 секунд зэрэг олон шинэ энгийн бөөмсүүдийг нээсэн. Элемент бөөмсүүдийн бүх нийтийн харилцан хувирах чадварыг олж илрүүлсэн нь эдгээр бөөмс нь үгийн үнэмлэхүй утгаараа энгийн биш боловч хараахан нээгдээгүй нарийн төвөгтэй дотоод бүтэцтэй болохыг харуулж байна. Энгийн тоосонцор ба тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн онол (хүчтэй, цахилгаан соронзон ба сул) нь квант талбайн онолын сэдэв бөгөөд энэ онол бүрэн гүйцэд биш хэвээр байна.

III. Физикийн үндсэн онолууд

Ньютоны сонгодог механик

Ньютон төрийн тухай ойлголтыг оруулсан нь бүх философийн хувьд үндсэн ач холбогдолтой байв. Эхэндээ энэ нь хамгийн энгийн механик систем болох материаллаг цэгүүдийн системд зориулагдсан болно. Ньютоны хуулиуд материаллаг цэгүүдэд шууд хүчинтэй. Дараачийн бүх физик онолуудад төлөв байдлын тухай ойлголт нь гол зүйлүүдийн нэг байв. Механик системийн төлөв байдал нь системийг бүрдүүлэгч бүх биеийн координат ба моментоор бүрэн тодорхойлогддог. Хэрэв тэдгээрийн хурдатгалыг тодорхойлдог биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчнүүд мэдэгдэж байгаа бол анхны мөч дэх координат ба импульсийн утгуудаас Ньютоны механикийн хөдөлгөөний тэгшитгэлүүд (Ньютоны хоёр дахь хууль) нь хоёрдмол утгагүй тодорхойлох боломжийг олгодог. координат ба импульсийн утгууд нь цаг хугацааны дараагийн мөчид. Координат ба импульс нь сонгодог механикийн үндсэн хэмжигдэхүүн юм; Тэдгээрийг мэдсэнээр бусад механик хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тооцоолж болно: энерги, өнцгийн импульс гэх мэт. Хэдийгээр Ньютоны механик хязгаарлагдмал хэрэглээний талбартай болох нь хожим тодорхой болсон боловч энэ нь үүнгүйгээр бүтээн байгуулалтын үндэс суурь байсан бөгөөд хэвээр байна. Орчин үеийн физиологийн бүхэл бүтэн барилга нь боломжгүй байх байсан.

Тасралтгүй механик

Тасралтгүй механик дахь хий, шингэн ба хатуу бодисыг тасралтгүй нэгэн төрлийн орчин гэж үздэг. Бөөмийн координат ба моментийн оронд системийн төлөв нь дараах координат (x, y, z) ба цаг (t) функцээр өвөрмөц онцлогтой: нягт p (x, y, z, t), даралт P ( x, y, z, t) ба гидродинамик хурд v (x, y, z, t) нь массыг дамжуулдаг. Тасралтгүй механикийн тэгшитгэлүүд нь эдгээр функцүүдийн утгыг эхний мөч болон хилийн нөхцлүүд нь мэдэгдэж байгаа бол дараагийн аль ч үед тогтоох боломжтой болгодог.

Шингэний урсгалын хурдыг даралттай холбосон Эйлерийн тэгшитгэл нь материйн хадгалалтыг илэрхийлдэг тасралтгүй байдлын тэгшитгэлийн хамт хамгийн тохиромжтой шингэний динамикийн аливаа асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Наалдамхай шингэний гидродинамикийн хувьд үрэлтийн хүчний үйлдэл ба дулаан дамжилтын нөлөөллийг харгалзан үздэг бөгөөд энэ нь механик энергийг сарниулахад хүргэдэг бөгөөд тасралтгүй механик нь "цэвэр механик" байхаа больсон: дулааны процесс чухал ач холбогдолтой болдог. Зөвхөн термодинамикийг бий болгосны дараа л бодит хий, шингэн, хатуу биет дэх механик үйл явцыг дүрсэлсэн тэгшитгэлийн бүрэн системийг боловсруулсан. Цахилгаан дамжуулагч шингэн ба хийн хөдөлгөөнийг соронзон гидродинамикийн чиглэлээр судалдаг. Уян орчны хэлбэлзэл ба түүний доторх долгионы тархалтыг акустикт судалдаг.

Термодинамик

Термодинамикийн бүх агуулга нь үндсэндээ хоёр зарчмын үр дагавар юм: эхний зарчим - энерги хадгалагдах хууль, хоёр дахь зарчим нь макроскопийн үйл явцын эргэлт буцалтгүй байдал. Эдгээр зарчмууд нь хоёрдмол утгагүй төлөв байдлын функцийг нэвтрүүлэх боломжийг бидэнд олгодог: дотоод энерги ба энтропи. Хаалттай системд дотоод энерги өөрчлөгдөөгүй, энтропи нь зөвхөн тэнцвэрт (буцах) процессын үед л хадгалагддаг. Эргэх боломжгүй үйл явцын үед энтропи нэмэгдэж, түүний өсөлт нь байгаль дахь макроскопийн үйл явцын тодорхой чиглэлийг бүрэн тусгадаг. Термодинамикийн хувьд системийн төлөв байдлыг тодорхойлдог гол хэмжигдэхүүнүүд - термодинамик параметрүүд нь хамгийн энгийн тохиолдолд даралт, эзэлхүүн, температур юм. Тэдгээрийн хоорондын холболтыг төлөвийн дулааны тэгшитгэлээр (мөн энергийн эзэлхүүн ба температураас хамаарах хамаарлыг калорийн төлөвийн тэгшитгэлээр тодорхойлно). Хамгийн энгийн дулааны төлөв байдлын тэгшитгэл бол идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл юм (Клапейроны тэгшитгэл).

Сонгодог термодинамикийн хувьд дулааны тэнцвэрийн төлөв ба тэнцвэрийн (хязгааргүй удаан) процессыг судалдаг. Цаг бол үндсэн тэгшитгэлийн нэг хэсэг биш юм. Дараа нь (20-р зууны 30-аад оноос эхлэн) тэнцвэргүй үйл явцын термодинамикийг бий болгосон. Энэ онолын хувьд төлөвийг нягтрал, даралт, температур, энтропи болон бусад хэмжигдэхүүнээр (орон нутгийн термодинамик параметрүүд) тодорхойлдог бөгөөд координат ба цаг хугацааны функц гэж үздэг. Тэдний хувьд масс, энерги, импульс шилжүүлэх тэгшитгэлийг бичиж, системийн төлөв байдлын цаг хугацааны хувьслыг дүрсэлсэн (диффуз ба дулаан дамжилтын тэгшитгэл, Навье-Стоксын тэгшитгэл). Эдгээр тэгшитгэлүүд нь заасан физикийн хадгалалтын орон нутгийн хуулиудыг илэрхийлдэг (жишээ нь, өгөгдсөн хязгааргүй бага эзэлхүүний элементийн хувьд). тоо хэмжээ

Статистикийн физик (статистикийн механик)

Сонгодог статистик механикт системийн бөөмсийн координат ri ба момент пи-г зааж өгөхийн оронд бөөмсийн координат ба момент дээр тархах функц f (ri, pi,..., rN, pN, t)-ийг зааж өгсөн байдаг. , энэ нь өгөгдсөн t хугацаанд тодорхой жижиг интервал дахь координат ба моментийн ажиглагдсан утгыг илрүүлэх магадлалын нягтын утгатай (N нь систем дэх бөөмсийн тоо). Тархалтын функц f нь хөдөлгөөний тэгшитгэлийг (Лиувиллийн тэгшитгэл) хангадаг бөгөөд энэ нь бүх r ба pi-ийн орон зайд (жишээ нь, фазын орон зайд) тасралтгүй байдлын тэгшитгэл хэлбэртэй байдаг.

Лиувиллийн тэгшитгэл нь системийн бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн энерги нь мэдэгдэж байгаа бол анхны агшинд өгөгдсөн утгад үндэслэн дараагийн ямар ч үед f-г өвөрмөц байдлаар тодорхойлдог. Түгээх функц нь бодисын нягтрал, энерги, импульс ба тэдгээрийн урсгалын дундаж утгууд, мөн дундаж утгуудаас хазайлт - хэлбэлзлийг тооцоолох боломжийг олгодог. Хийн тархалтын функцийн хувьслыг тодорхойлсон тэгшитгэлийг Больцман (1872) анх олж авсан бөгөөд Больцманы кинетик тэгшитгэл гэж нэрлэсэн.

Гиббс термостаттай тэнцвэрт байдалд байгаа дурын системийн тархалтын функцийн илэрхийлэлийг олж авсан (каноник Гиббс тархалт). Энэхүү хуваарилалтын функц нь бөөмсийн координат ба моментийн функц (Гамильтоны функц) болох энергийн мэдэгдэж буй илэрхийлэлийг ашиглан статистикийн термодинамикийн сэдэв болох бүх термодинамик потенциалыг тооцоолох боломжийг олгодог.

Термодинамикийн тэнцвэрийн төлөвөөс хасагдсан системд үүсэх процессууд нь эргэлт буцалтгүй бөгөөд тэнцвэргүй үйл явцын статистикийн онолд судлагдсан байдаг (энэ онол нь тэнцвэргүй үйл явцын термодинамикийн хамт физик кинетикийг бүрдүүлдэг). Зарчмын хувьд хэрэв тархалтын функц нь мэдэгдэж байгаа бол тэнцвэргүй төлөвт байгаа системийг тодорхойлдог аливаа макроскоп хэмжигдэхүүнийг тодорхойлж, тэдгээрийн орон зайд цаг хугацааны өөрчлөлтийг хянах боломжтой.

Системийг тодорхойлсон физик хэмжигдэхүүнийг (бөөмийн тоо, энерги, импульсийн дундаж нягтрал) тооцоолохын тулд бүрэн тархалтын функцийг мэдэх шаардлагагүй. Энгийн тархалтын функцууд хангалттай: нэг бөөмс, координат ба моментийн өгөгдсөн утгатай бөөмсийн дундаж тоог өгөх, хоёр бөөмийн харилцан нөлөөллийг (корреляцийг) тодорхойлох хоёр бөөм. Ийм функцүүдийн тэгшитгэлийг олж авах ерөнхий аргыг Боголюбов, Борн, Г.Грин (Английн физикч) болон бусад хүмүүс боловсруулсан бөгөөд үүнийг бүтээх боломжтой Бага нягттай хийнүүдийг кинетик гэж нэрлэдэг. Үүнд Больцманы кинетик тэгшитгэл орно. Ионжуулсан хий (плазм) Больцманы тэгшитгэлийн төрөл зүйл - Ландау ба А.А. Власовын кинетик тэгшитгэл (20-р зууны 30-40-аад он).

Сүүлийн хэдэн арван жилд сийвэнгийн судалгаа улам бүр чухал болж байна. Энэ орчинд цэнэгтэй бөөмсийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд зөвхөн статистикийн онол нь дүрмээр бол плазмын зан үйлтэй холбоотой янз бүрийн асуултанд хариулах боломжтой байдаг. Ялангуяа энэ нь гадны цахилгаан соронзон орон дахь өндөр температурын плазмын тогтвортой байдлыг судлах боломжийг олгодог. Энэ асуудал нь хяналттай термоядролын нэгдлийн асуудалтай холбоотой маш чухал юм.

Электродинамик

Максвеллийн онол дахь цахилгаан соронзон орны төлөв нь координат ба цаг хугацааны функц болох цахилгаан орны хүч Е ба соронзон индукц В гэсэн хоёр үндсэн вектороор тодорхойлогддог. Бодисын цахилгаан соронзон шинж чанарыг гурван хэмжигдэхүүнээр тодорхойлдог: диэлектрик тогтмол?, соронзон нэвчилт (болон тодорхой цахилгаан дамжуулах чанар?), E ба B векторууд болон цахилгаан индукцийн D-ийн холбогдох туслах векторууд ба соронзон орны хүч H. , шугаман дифференциал тэгшитгэлийн систем нь хэсэгчилсэн деривативуудаар бичигдсэн байдаг - Максвеллийн тэгшитгэлүүд нь тодорхой эзэлхүүн дэх цаг хугацааны эхний мөчид болон хилийн нөхцлөөс эхлэн цахилгаан соронзон орны хувьслыг тодорхойлдог Энэ эзэлхүүний гадаргуу дээр E ба B-ийг дараагийн ямар ч үед олж болно.
Электрон онолыг үндэслэгч Лоренц энгийн цахилгаан соронзон үйл явцыг дүрсэлсэн тэгшитгэлийг томъёолжээ. Лоренц-Максвелийн тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг эдгээр тэгшитгэлүүд нь бие даасан цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг тэдгээрийн үүсгэсэн цахилгаан соронзон оронтой холбодог.

Цахилгаан цэнэгийн салангид байдал ба цахилгаан соронзон процессын тэгшитгэлийн талаархи санаан дээр үндэслэн статистик механикийн аргуудыг материйн цахилгаан соронзон процессуудад өргөжүүлэх боломжтой. Цахим онол нь материйн цахилгаан соронзон шинж чанарын физик утгыг илчлэх боломжийг олгосон ?, ?, ? давтамж, температур, даралт гэх мэтээс хамааран эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тооцоолох боломжтой болсон.

Харьцангуйн тусгай (тусгай) онол. Харьцангуй механик

Харьцангуйн хэсэгчилсэн онол - таталцлын орон байхгүй үед орон зай, цаг хугацааны тухай физик онол нь харьцангуйн зарчим ба гэрлийн хурдыг эх үүсвэрийн хөдөлгөөнөөс хамааралгүй гэсэн хоёр постулат дээр суурилдаг. Эйнштейний харьцангуйн зарчмын дагуу аливаа физик үзэгдэл - механик, оптик, дулаан гэх мэт. - ижил нөхцөлд байгаа бүх инерцийн лавлагааны системд тэдгээр нь ижил байдлаар тохиолддог. Энэ нь системийн жигд, шугаман хөдөлгөөн нь түүний доторх үйл явцын явцад нөлөөлөхгүй гэсэн үг юм. Бүх инерцийн лавлагааны системүүд тэнцүү (туйлын орон зай, цаг хугацаа байдаггүйтэй адил "туйлын тайван" лавлах систем байдаггүй). Иймээс вакуум дахь гэрлийн хурд нь бүх инерцийн сануулгын системд ижил байна. Эдгээр хоёр постулатаас нэг инерцийн системээс нөгөөд шилжих үед координат ба цаг хугацааны өөрчлөлтүүд гарч ирдэг - Лоренцын хувиргалт. Лоренцын хувиргалтаас харьцангуйн хэсэгчилсэн онолын үндсэн үр нөлөөг олж авдаг: вакуум дахь гэрлийн хурдтай давхцах хязгаарлах хурд c (ямар ч бие c-ээс дээш хурдтай хөдөлж чадахгүй, c нь хамгийн их юм. аливаа харилцан үйлчлэлийг дамжуулах хурд); нэгэн зэрэг байдлын харьцангуй байдал (нэг инерцийн лавлагааны системд нэгэн зэрэг явагдах үйл явдлууд нь ерөнхийдөө нөгөөд зэрэгцдэггүй); цаг хугацааны урсгалыг удаашруулж, биеийн уртааш - хөдөлгөөний чиглэлд - хэмжээсийг багасгах (зарим инерцийн жишиг системтэй харьцуулахад v хурдтай хөдөлж буй биеийн бүх физик үйл явц нь тухайн үед ижил процессоос хэд дахин удаан явагддаг) инерцийн хүрээ, биеийн уртын хэмжээсүүд ижил хэмжээгээр буурна). Бүх инерцийн лавлагаа системүүдийн тэгш байдлаас үзэхэд цаг хугацааны тэлэлт, биетүүдийн хэмжээ багасах нөлөө нь үнэмлэхүй биш, харин жишиг системээс хамаарч харьцангуй юм.

Ньютоны механикийн хуулиуд хөдөлгөөний өндөр хурдтай (гэрлийн хурдтай харьцуулахад) хүчинтэй байхаа болино. Харьцангуйн онолыг бүтээсний дараа тэр даруй Ньютоны механикийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг нэгтгэсэн харьцангуй хөдөлгөөний тэгшитгэлүүд олдсон. Эдгээр тэгшитгэлүүд нь гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай бөөмсийн хөдөлгөөнийг дүрслэхэд тохиромжтой. Харьцангуй механикийн хоёр үр дагавар нь физикийн хувьд онцгой ач холбогдолтой байсан: бөөмийн массын хурдаас хамаарах хамаарал ба энерги ба массын бүх нийтийн холбоо (Харьцангуйн онолыг үзнэ үү).

Хөдөлгөөний өндөр хурдтай үед аливаа физик онол харьцангуйн онолын шаардлагыг хангасан байх ёстой, өөрөөр хэлбэл харьцангуй инвариант байх ёстой. Харьцангуйн онолын хуулиуд нь зөвхөн координат, цаг хугацаа төдийгүй аливаа физик хэмжигдэхүүнүүдийн нэг инерцийн лавлагааны системээс нөгөөд шилжих үеийн өөрчлөлтийг тодорхойлдог. Энэ онол нь инвариант буюу физикийн тэгш хэмийн зарчмуудаас үүдэлтэй (Физик дэх тэгш хэмийг үзнэ үү).

Харьцангуйн ерөнхий онол (таталцлын онол)

Таталцлын, цахилгаан соронзон, хүчтэй ба сул гэсэн дөрвөн төрлийн үндсэн харилцан үйлчлэлийн дотроос таталцлын харилцан үйлчлэл буюу таталцлын хүч нь хамгийн түрүүнд нээгдсэн. Хоёр зуу гаруй жилийн турш Ньютоны томъёолсон таталцлын үндсэн онолд ямар ч өөрчлөлт ороогүй. Онолын бараг бүх үр дагавар нь туршлагатай бүрэн нийцэж байв.

20-р зууны 2-р арван жилд. Таталцлын сонгодог онолыг Эйнштейн өөрчилсөн. Эйнштейний таталцлын онол нь бусад бүх онолуудаас ялгаатай нь шинэ туршилтуудыг өдөөх үүрэггүйгээр, харьцангуйн зарчмыг таталцлын харилцан үйлчлэлтэй уялдуулан логикоор хөгжүүлснээр бий болсон бөгөөд харьцангуйн ерөнхий онол гэж нэрлэв. Эйнштейн Галилеогийн тогтоосон таталцлын болон инерцийн массын тэгш байдлын баримтыг дахин тайлбарлав (Массыг үзнэ үү). Энэ тэгш байдал нь таталцлын хүч бүх биеийн замыг адилхан нугалж байна гэсэн үг юм. Тиймээс таталцлыг орон зай цаг хугацааны муруйлт гэж үзэж болно. Эйнштейний онол нь орон зай-цаг хугацааны геометр ба массын тархалт, хөдөлгөөний хоорондох гүнзгий холбоог илчилсэн. гэж нэрлэгддэг бүрэлдэхүүн хэсгүүд Орон зай-цаг хугацааны хэмжигдэхүүнийг тодорхойлдог метрийн тензор нь нэгэн зэрэг таталцлын талбайн потенциалууд, өөрөөр хэлбэл таталцлын талбайн төлөв байдлыг тодорхойлдог. Таталцлын талбарыг Эйнштейний шугаман бус тэгшитгэлээр тодорхойлдог. Сул талбарын ойролцоолсон хувьд тэдгээр нь туршилтаар хараахан илрээгүй таталцлын долгион байгааг илтгэнэ (Таталцлын цацрагийг үзнэ үү).

Таталцлын хүч бол байгалийн үндсэн хүчнүүдийн хамгийн сул нь юм. Протонуудын хувьд тэдгээр нь цахилгаан соронзоноос ойролцоогоор 1036 дахин сул байдаг. Орчин үеийн энгийн бөөмсийн онолд таталцлын хүчийг тооцдоггүй, учир нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэггүй гэж тэд үзэж байна. Сансрын хэмжээтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлд таталцлын хүчний үүрэг шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг; Тэд мөн Орчлон ертөнцийн бүтэц, хувьслыг тодорхойлдог.

Эйнштейний таталцлын онол нь орчлон ертөнцийн хувьслын талаарх шинэ санааг бий болгосон. 20-иод оны дундуур. А.А.Фридман тэлэх орчлонд харгалзах таталцлын талбайн тэгшитгэлийн суурин бус шийдлийг олсон. Галактикуудын улаан шилжилтийн хуулийг (ямар ч галактик хоорондын зай цаг хугацааны явцад нэмэгддэг гэсэн үг) нээсэн Э.Хабблын ажиглалт энэ дүгнэлтийг баталжээ. Доктор. Онолын таамаглалын нэг жишээ бол хангалттай том масстай (2-3-аас дээш нарны масстай) оддыг хязгааргүй шахах боломж юм. "хар нүх". Ийм объект байгаа эсэх талаар тодорхой шинж тэмдгүүд байдаг (хос оддын ажиглалт - рентген туяаны салангид эх үүсвэрүүд).

Харьцангуйн ерөнхий онол бол квант механикийн нэгэн адил 20-р зууны агуу онолууд юм. Өмнөх бүх онолууд, түүний дотор харьцангуйн тусгай онолыг ихэвчлэн сонгодог физик гэж ангилдаг (заримдаа сонгодог физикийг квант бус бүх физик гэж нэрлэдэг).

Квант механик

Квант механик дахь микро объектын төлөв нь долгионы функцээр тодорхойлогддог. Долгионы функц нь статистик утгатай (Төрсөн, 1926): энэ нь магадлалын далайцыг илэрхийлдэг, өөрөөр хэлбэл түүний модулийн квадрат нь ???2 нь тухайн төлөвт бөөмсийг олох магадлалын нягт юм. Координат дүрслэлд? = ?(x, y, z, t) ба ???2?x?y?z утга нь t цаг үеийн бөөмийн координатууд цэгийн ойролцоо бага эзэлхүүн?x?y?z дотор байх магадлалыг тодорхойлно. x, y, z координатуудтай. Квантын системийн төлөв байдлын хувьслыг Шредингерийн тэгшитгэлийг ашиглан өвөрмөц байдлаар тодорхойлдог.
Долгионы функц нь төлөв байдлын бүрэн тайлбарыг өгдөг. Мэдэж байгаа бол бөөмс (эсвэл бөөмсийн систем) -тэй холбоотой аливаа физик хэмжигдэхүүний тодорхой утгын магадлал, эдгээр бүх физик хэмжигдэхүүний дундаж утгыг тооцоолж болно. Координат ба импульсийн статистик тархалт нь бие даасан биш бөгөөд үүнээс үүдэн бөөмийн координат ба импульс нь нэгэн зэрэг яг тодорхой утгатай байж чадахгүй (Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчим); Тэдний тархалт нь тодорхойгүй байдлын хамаарлаар холбогддог. Тодорхойгүй байдлын хамаарал нь эрчим хүч, цаг хугацааны хувьд ч бас хамааралтай.

Квантын механикт өнцгийн импульс, түүний проекц, түүнчлэн орон зайн хязгаарлагдмал бүсэд шилжих үед энерги нь зөвхөн хэд хэдэн дискрет утгыг авч болно. Физик хэмжигдэхүүний боломжит утгууд нь квант механикт физик хэмжигдэхүүн бүртэй холбоотой байдаг операторуудын хувийн утга юм. Физик хэмжигдэхүүн нь тухайн систем нь харгалзах операторын хувийн функцээр илэрхийлэгдэх төлөвт байгаа тохиолдолд л нэгтэй тэнцүү магадлалтай тодорхой утгыг авдаг.
Шредингерийн квант механик - Гейзенберг харьцангуйн онолын шаардлагыг хангаагүй, өөрөөр хэлбэл харьцангуйн биш юм. Энэ нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай энгийн бөөмс болон тэдгээрийг бүрдүүлдэг системүүдийн хөдөлгөөнийг тайлбарлахад тохиромжтой.
Квант механикийн тусламжтайгаар атомын онолыг байгуулж, химийн холбоо, түүний дотор ковалент химийн бондын шинж чанарыг тайлбарласан; үүнтэй зэрэгцэн тодорхой солилцооны харилцан үйлчлэл байгааг олж илрүүлсэн - сонгодог физикт ижил төстэй зүйл байхгүй цэвэр квант нөлөө нь молекулууд болон талстуудад ковалент холбоо үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. ферромагнетизм ба антиферромагнетизмын үзэгдлүүд. Энэ энерги нь цөм доторх харилцан үйлчлэлд чухал үүрэгтэй.
β задрал зэрэг цөмийн процессыг зөвхөн боломжит саадыг дамжин өнгөрөх бөөмсийн квант нөлөөг ашиглан тайлбарлаж болно (Туннелийн эффектийг үзнэ үү).

Таралтын квант онолыг бий болгосон (микро бөөмийн тархалтыг үзнэ үү) нь тархалтын сонгодог онолоос эрс ялгаатай үр дүнд хүргэсэн. Ялангуяа удаан нейтроныг цөмтэй мөргөлдөх үед харилцан үйлчлэлийн хөндлөн огтлол нь мөргөлдөж буй бөөмсийн хөндлөн хэмжээнээс хэдэн зуу дахин их байдаг нь тогтоогджээ. Энэ нь цөмийн эрчим хүчний хувьд нэн чухал юм.

Квант механикийн үндсэн дээр хатуу биетүүдийн туузан онолыг бий болгосон.

1917 онд, 50-аад онд Эйнштейний бүтээсэн өдөөгдсөн ялгаруулалтын квант онолоос. Радиофизикийн шинэ салбар гарч ирэв: квант системийг ашиглан цахилгаан соронзон долгион үүсгэх, олшруулах ажлыг хийсэн. Н.Г.Басов, А.М.Прохоров, К.Таунс нар бие даан өдөөгдсөн молекулын өдөөлтийг ашигласан бичил долгионы квант генератор (мазер) бүтээжээ. 60-аад онд лазер бүтээгдсэн - үзэгдэх долгионы мужид цахилгаан соронзон долгионы квант генератор (Квантын электроникийг үзнэ үү).

Квантын статистик

Хувь хүний ​​бөөмсийн хөдөлгөөний сонгодог хуулиудын үндсэн дээр бөөмсийн хөдөлгөөний квант хуулиудын үндсэн дээр сонгодог статистик, квант статистик гэсэн том цуглуулгын зан үйлийн онолыг бий болгосон. Сүүлийнх нь тэдгээрийг бүрдүүлдэг бөөмсийн хөдөлгөөнийг тайлбарлахын тулд сонгодог механик хэрэглэх боломжгүй тохиолдолд макроскопийн объектуудын зан төлөвийг тодорхойлдог. Энэ тохиолдолд бичил биетүүдийн квант шинж чанар нь макроскопийн биетүүдийн шинж чанарт тодорхой илэрдэг.

Дээр дурдсанчлан квант механикийн зарим физик хэмжигдэхүүнүүд салангид утгыг авч чаддаг тул квант статистикийн математик аппарат нь сонгодог статистикийн аппаратаас эрс ялгаатай байдаг. Гэхдээ тэнцвэрийн төлөв байдлын статистик онолын агуулга өөрөө гүнзгий өөрчлөлтөд ороогүй байна. Олон бөөмсийн системийн квант онолын нэгэн адил квант статистикт ижил хэсгүүдийн ижил төстэй байдлын зарчим чухал үүрэг гүйцэтгэдэг (Таних зарчмыг үзнэ үү). Сонгодог статистикт хоёр ижил (ижил) бөөмсийг дахин зохион байгуулах нь төлөвийг өөрчилдөг гэж үздэг. Квантын статистикт системийн төлөв байдал ийм дахин зохион байгуулалтаар өөрчлөгддөггүй. Хэрэв бөөмс (эсвэл хагас бөөмс) бүхэл тоон ээрэх чадвартай бол (тэдгээрийг бозон гэж нэрлэдэг) хэдэн ч тоосонцор ижил квант төлөвт байж болно. Ийм бөөмсийн системийг Бозе-Эйнштейний статистик мэдээллээр дүрсэлсэн байдаг. Хагас бүхэл тоо ээрэх (фермион) бүхий аливаа бөөмс (квази бөөмс)-ийн хувьд Паули зарчим хүчинтэй бөгөөд эдгээр бөөмсийн системийг Ферми-Дирак статистик мэдээллээр тайлбарлав.

Квантын статистик нь Нернстийн теоремыг (термодинамикийн гуравдахь хууль) - абсолют температурт Т-д энтропийн тэг болох хандлагыг нотлох боломжийг олгосон. 0.

Тэнцвэрийн үйл явцын квант статистик онол нь сонгодог онолтой ижил бүрэн хэлбэрээр бүтээгдсэн. Тэнцвэргүй үйл явцын квант статистикийн онолын үндэс суурь тавигдсан. Квантын систем дэх тэнцвэргүй үйл явцыг дүрсэлсэн, үндсэн кинетик тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг тэгшитгэл нь зарчмын хувьд системийн квант төлөвүүдийн магадлалын тархалтын цаг хугацааны өөрчлөлтийг хянах боломжийг олгодог.

Квант талбайн онол (QFT)

Квантын онолын хөгжлийн дараагийн үе шат бол квант зарчмуудыг системд нэвтрүүлэх явдал юм. хязгааргүй тооны эрх чөлөөний зэрэг (физик талбарууд) ба бөөмс үүсэх, хувирах үйл явцын тодорхойлолт нь QFT-д хүргэсэн бөгөөд энэ нь байгалийн үндсэн шинж чанар болох долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлыг бүрэн тусгасан болно.

QFT-д бөөмсийг янз бүрийн квант төлөвт бөөмс үүсгэх, шингээх операторуудын багц болох квантлагдсан талбаруудыг ашиглан дүрсэлдэг. Квантжуулсан талбайн харилцан үйлчлэл нь бөөмс ялгарах, шингээх, хувиргах янз бүрийн процессуудад хүргэдэг. QFT дахь аливаа үйл явцыг зарим бөөмсийг тодорхой төлөвт устгаж, бусад нь шинэ төлөвт гарч ирдэг гэж үздэг.

Эхлээд QFT нь электрон, позитрон, фотонуудын харилцан үйлчлэлтэй холбоотой (квант электродинамик) бүтээгдсэн. Квантын электродинамикийн дагуу цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл нь фотонуудын солилцоогоор явагддаг бөгөөд бөөмийн цахилгаан цэнэг нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн орон ба цахилгаан соронзон орон (фотоны талбар) хоорондын холболтыг тодорхойлдог тогтмол юм.

Квантын электродинамикийн үндсэн санааг 1934 онд Э.Ферми шинэ төрлийн харилцан үйлчлэлийг ашиглан цацраг идэвхт атомын цөмийн бета задралын үйл явцыг тайлбарлахад ашигласан (энэ нь хожим тодорхой болсоноор сул харилцан үйлчлэл гэж нэрлэгддэг онцгой тохиолдол юм). ). Электрон бета задралын явцад цөмийн нейтронуудын нэг нь протон болж хувирч, нэгэн зэрэг электрон ба электрон антинейтрино ялгардаг. QFT-ийн үзэж байгаагаар ийм үйл явцыг протон, нейтрон, электрон ба антинейтрино гэсэн 1/2 спинтэй дөрвөн бөөмстэй харгалзах квантлагдсан талбайн контактын харилцан үйлчлэлийн үр дүн (нэг цэг дэх харилцан үйлчлэл) гэж үзэж болно (өөрөөр хэлбэл дөрвөн фермионы харилцан үйлчлэл).

QFT-ийн санаануудын дараагийн үр дүнтэй хэрэглүүр бол нуклон (протон ба нейтрон) ба мезонуудын талбайн харилцан үйлчлэлийн тухай Х.Юкавагийн (1935) таамаглал (тэр үед туршилтаар хараахан нээгдээгүй) байв. Энэхүү таамаглалын дагуу нуклонуудын хоорондох цөмийн хүч нь мезоноор нуклонуудын солилцооны үр дүнд үүсдэг бөгөөд цөмийн хүчний богино зайн шинж чанарыг мезонд харьцангуй их тайван масстай байдагтай холбон тайлбарладаг. Урьдчилан таамагласан шинж чанартай мезонууд (пи-мезонууд) 1947 онд нээгдсэн бөгөөд тэдгээрийн нуклонуудтай харилцан үйлчлэл нь хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онцгой илрэл болсон юм.

Тиймээс QFT нь байгальд байдаг цахилгаан соронзон, хүчтэй, сул гэсэн үндсэн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлох үндэс суурь юм. Үүний зэрэгцээ QFT аргууд нь хатуу биет, плазм, атомын цөмийн онолд өргөн хэрэглэгдэхүүнийг олж авсан, учир нь эдгээр орчин дахь олон үйл явц нь янз бүрийн энгийн өдөөлтүүд - квази бөөмс (фонон, спин долгион гэх мэт) ялгарах, шингээхтэй холбоотой байдаг. .).

Талбайн хязгааргүй тооны эрх чөлөөний зэрэглэлийн улмаас бөөмс - талбайн квантуудын харилцан үйлчлэл нь бүрэн даван туулж амжаагүй байгаа математикийн хүндрэлд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн онолын хувьд аливаа асуудлыг ойролцоогоор шийдэж болно, учир нь харилцан үйлчлэлийг бөөмсийн чөлөөт төлөвийн бага зэргийн цочрол гэж үзэж болно (цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн эрчмийг тодорхойлдог хэмжээсгүй тогтмол хэмжээ багатай? 1/137). Квантын электродинамик дахь бүх эффектийн онол нь туршилттай бүрэн нийцдэг. Гэсэн хэдий ч энэ онолын нөхцөл байдлыг таатай гэж үзэх боломжгүй, учир нь Зарим физик хэмжигдэхүүнүүдийн (масс, цахилгаан цэнэгийн) хувьд цочролын онолыг ашиглан тооцоолсноор хязгааргүй илэрхийлэл (дивергенц) гарч ирдэг. Учир нь тэд ашиглахаас хасагдсан бөөмийн масс ба цэнэгийн хязгааргүй их утгыг ажиглагдсан утгуудаар солихоос бүрддэг дахин хэвийн болгох арга. Квантын электродинамикийн хөгжилд томоохон хувь нэмэр оруулсан (40-өөд оны сүүлээр) С.Томонага, Р.Фейнман, Ж.Швингер нар.

Хожим нь тэд квант электродинамикийн боловсруулсан аргуудыг сул ба хүчтэй (цөмийн) харилцан үйлчлэлийн процессыг тооцоолохыг оролдсон боловч энд хэд хэдэн асуудал тулгарсан.

Сул харилцан үйлчлэл нь фотоноос бусад бүх энгийн бөөмсүүдэд байдаг. Эдгээр нь ихэнх элементийн бөөмсийн задрал болон бусад өөрчлөлтүүдээр илэрдэг. Тэдгээрээс үүссэн үйл явцын эрчмийг тодорхойлдог сул харилцан үйлчлэлийн тогтмол нь бөөмийн энерги нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Сул харилцан үйлчлэлийн үйл явц дахь орон зайн паритетыг хадгалахгүй байх туршилтаар тогтоогдсон баримтын дараа (1956) β задралын Фермигийн онолтой ойролцоо сул харилцан үйлчлэлийн бүх нийтийн онол. Гэсэн хэдий ч квант электродинамикаас ялгаатай нь энэ онол нь цочролын онолын өндөр дарааллаар залруулга тооцохыг зөвшөөрөөгүй, өөрөөр хэлбэл онолыг дахин хэвийн болгох боломжгүй болсон. 60-аад оны сүүлээр. Сул харилцан үйлчлэлийн тухай дахин хэвийн болгох онолыг бий болгох оролдлого хийсэн. Гэдэг зүйл дээр үндэслэн амжилтанд хүрсэн. хэмжүүрийн онолууд. Сул ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн загварыг бий болгосон. Энэ загварт цэнэгтэй бөөмсийн хоорондох цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч болох фотонтой хамт сул харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчид байх ёстой. завсрын вектор бозонууд. Завсрын бозоны бусад бөөмстэй харилцан үйлчлэлийн эрчим нь фотонуудынхтай ижил байна гэж үздэг. Сул харилцан үйлчлэлийн радиус нь маш бага (10-15 см-ээс бага) тул квант онолын хуулиудын дагуу завсрын бозоны масс маш том байх ёстой: хэдэн арван протоны масс. Эдгээр бөөмсийг туршилтаар хараахан илрүүлээгүй байна. Цэнэглэгдсэн (W- ба W+) ба саармаг (Z0) вектор бозонууд хоёулаа байх ёстой. 1973 онд төвийг сахисан завсрын бозонууд байгаатай холбон тайлбарлаж болох үйл явц туршилтаар ажиглагдсан. Гэсэн хэдий ч цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлийн шинэ нэгдсэн онолын үнэн зөвийг нотолсон гэж үзэх боломжгүй юм.

Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онолыг бий болгоход тулгарч буй бэрхшээл нь их хэмжээний холболтын тогтмол байдлаас шалтгаалан цочролын онолын аргуудыг энд ашиглах боломжгүй байдагтай холбоотой юм. Үүний үр дүнд, мөн онолын ерөнхийлөлт шаардлагатай асар их туршилтын материал байгаа тул квант талбайн онолын ерөнхий зарчимд суурилсан аргууд хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онолд боловсруулагдаж байна - харьцангуй инварианц, харилцан үйлчлэлийн орон зай учир шалтгааны нөхцөлийн биелэлт, учир шалтгааны зарчмыг үзнэ үү) гэх мэт. Үүнд дисперсийн харилцааны арга ба аксиоматик арга (Квантын талбайн онолыг үзнэ үү). Аксиоматик хандлага нь хамгийн үндсэн арга боловч туршилтаар баталгаажуулах боломжтой хангалттай тооны тодорхой үр дүнг хараахан өгөхгүй байна. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онолын хамгийн том практик амжилтанд тэгш хэмийн зарчмуудыг хэрэглэснээр хүрсэн.
Сул, цахилгаан соронзон, хүчтэй харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолыг (хэмжээний онолтой төстэй) бүтээх оролдлого хийгдэж байна.

Симметрийн зарчим ба хадгалалтын хуулиуд

Физик онолууд нь объектын анхны төлөв байдалд үндэслэн ирээдүйд түүний зан төлөвийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Симметрийн (эсвэл өөрчлөгдөөгүй) зарчмууд нь ерөнхий шинж чанартай байдаг бүх физик онолууд тэдгээрт захирагддаг. Тодорхой өөрчлөлтийн талаархи F.-ийн хуулиудын тэгш хэм нь энэхүү өөрчлөлтийг хийх үед эдгээр хуулиуд өөрчлөгддөггүй гэсэн үг юм. Тиймээс тэгш хэмийн зарчмуудыг мэдэгдэж буй физикийн шинжлэх ухааны үндсэн дээр тогтоож болно. хуулиуд. Нөгөөтэйгүүр, аливаа физик үзэгдлийн онол хараахан бий болоогүй бол туршилтаар нээсэн тэгш хэм нь онолыг бий болгоход эвристик үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг энгийн бөөмс - адронуудын туршилтаар тогтоогдсон тэгш хэмийн онцгой ач холбогдол нь аль хэдийн дурьдсанчлан онолыг нь бүтээгээгүй юм.

Бүх физикийн хуулиуд, бүх төрлийн харилцан үйлчлэлд хүчинтэй ерөнхий тэгш хэмүүд, зөвхөн тодорхой хүрээний харилцан үйлчлэлд эсвэл бүр нэг төрлийн харилцан үйлчлэлд хүчинтэй ойролцоо тэгш хэмүүд байдаг. Тиймээс тэгш хэмийн зарчмуудын шатлал байдаг. Симметрийг орон зай-цаг хугацаа буюу геометрийн болон дотоод тэгш хэм гэж хуваадаг бөгөөд тэдгээр нь энгийн бөөмсийн онцлог шинж чанарыг тодорхойлдог. Хамгаалалтын хуулиуд нь тэгш хэмтэй холбоотой байдаг. Тасралтгүй хувиргалтуудын хувьд энэ холболтыг 1918 онд Э.Нетер онолын математик аппаратын талаархи хамгийн ерөнхий таамаглалд үндэслэн тогтоосон (Нетерийн теорем, Хамгаалалтын хуулиудыг үзнэ үү).

Дараахь тасралтгүй орон зай-цаг хугацааны хувиргалттай холбоотой физик хуулиудын тэгш хэм нь бүх төрлийн харилцан үйлчлэлийн хувьд хүчинтэй байна: физик системийн бүхэлдээ орон зайд шилжих ба эргэлт, цаг хугацааны шилжилт (цаг хугацааны үүслийн өөрчлөлт). Эдгээр хувиргалттай холбоотой бүх физик хуулиудын өөрчлөгдөөгүй байдал (өөрчлөгдөхгүй) нь орон зайн нэгэн төрлийн ба изотроп, цаг хугацааны нэгэн төрлийн байдлыг тусгадаг. Эдгээр тэгш хэмтэй холбоотой (тус тус) нь импульс, өнцгийн импульс ба энерги хадгалагдах хуулиуд юм. Ерөнхий тэгш хэмд мөн Лоренцын хувиргалт ба хэмжигч хувиргалт (1-р төрлийн) -ийн долгионы функцийг үржүүлгийн хувьд өөрчлөгддөггүй. түүний модулийн квадратыг өөрчилдөггүй фазын хүчин зүйл (сүүлийн тэгш хэм нь цахилгаан, барион ба лептоны цэнэгийн хадгалалтын хуулиудтай холбоотой) болон бусад.
Мөн салангид хувиргалтанд тохирсон тэгш хэмүүд байдаг: цаг хугацааны тэмдгийг өөрчлөх (цаг хугацааны урвуу байдлыг харна уу), орон зайн урвуу (байгалийн толин тусгал тэгш хэм гэж нэрлэгддэг), цэнэгийн нэгдэл. Ойролцоогоор SU (3) тэгш хэмд үндэслэн (Хүчтэй харилцан үйлчлэлийг үзнэ үү) M.Gell-Man (1962) адронуудын ангилал зүйг бүтээсэн нь хожим туршилтаар нээсэн хэд хэдэн энгийн бөөмсийн оршин тогтнохыг урьдчилан таамаглах боломжтой болгосон.

Хэрэв бид бүх адроныг цөөн тооны (хамгийн түгээмэл хувилбараар гурван) үндсэн бөөмс - кварк ба харгалзах эсрэг бөөмс - антикваркуудаас "бүтээсэн" гэж үзвэл адронуудын системчилсэн байдлыг тайлбарлаж болно. Адронуудын янз бүрийн кварк загварууд байдаг ч чөлөөт кваркуудыг туршилтаар хараахан илрүүлээгүй байна. 1975–76 онд протоны массаас гурав дахин их масстай, 10-20 ба 10-21 секундын амьдрах хугацаатай хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг хоёр шинэ бөөмс (?1 ба?2) нээгдэв. Эдгээр бөөмсийн төрөлт, задралын онцлогийг тайлбарлахын тулд "сэтгэл татам" квант тоог өгсөн нэмэлт дөрөв дэх кваркийг оруулах шаардлагатай байгаа бололтой. Нэмж дурдахад орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу кварк бүр нь "өнгө" гэсэн тусгай шинж чанараараа ялгагддаг гурван сорттой байдаг.

Тэгш хэмийн зарчимд суурилсан адроныг ангилах ахиц дэвшил маш их байсан ч эдгээр тэгш хэмийн үүсэх шалтгаан бүрэн тодорхойгүй байна; Магадгүй тэдгээр нь үнэхээр кваркуудын оршин тогтнол, шинж чанараас үүдэлтэй байж болох юм.

IV. Орчин үеийн туршилтын физик

20-р зууны эхэн үед. Рутерфордын атомын цөмийг нээсэн зэрэг эрин үеийн нээлтүүдийг харьцангуй энгийн тоног төхөөрөмж ашиглан хийж болно. Гэвч хожим туршилт нь илүү төвөгтэй болж, туршилтын суурилуулалт нь үйлдвэрлэлийн шинж чанартай болж эхлэв. Хэмжих, тооцоолох технологийн үүрэг хэмжээлшгүй нэмэгдсэн. Цөм ба элементийн тоосонцор, радио одон орон судлал, квант электроник, хатуу биетийн физикийн чиглэлээр орчин үеийн туршилтын судалгаа хийх нь урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй их хэмжээний хөрөнгө мөнгө шаарддаг бөгөөд энэ нь зөвхөн томоохон мужууд эсвэл бүр хөгжингүй эдийн засагтай муж улсуудад л хүртээмжтэй байдаг.

Цөмийн физик, энгийн бөөмсийн физикийг хөгжүүлэхэд энгийн бөөмсийн хувьсах үйлдлийг ажиглах, бүртгэх аргуудыг боловсруулах (тэдгээрийн бие биетэйгээ болон атомын цөмтэй мөргөлдөхөөс үүдэлтэй) асар их үүрэг гүйцэтгэсэн. өндөр энергийн физикийн хөгжлийн үндэс суурийг тавьсан цэнэгтэй бөөмийн хурдасгуурууд. Автофазын зарчмыг В.И.Векслр (1944) болон Э.М.Макмиллан (1945) бие даан нээсэн нь бөөмийн хүрч болох энергийн хязгаарыг хэдэн мянга дахин нэмэгдүүлсэн. Мөргөх цацрагийн хурдасгуурууд нь бөөмийн мөргөлдөөний үр ашигтай энергийг ихээхэн нэмэгдүүлсэн. Цэнэглэсэн бөөмсийн өндөр үр ашигтай тоолуур бий болсон бөгөөд тэдгээрийн ажиллагаа нь янз бүрийн зарчим дээр суурилдаг: хий ялгаруулах, сцинтилляци, Черенков гэх мэт. Фото үржүүлэгчид нь нэг фотоныг бүртгэх боломжтой болгодог. Бичил ертөнцийн үйл явдлуудын талаархи хамгийн бүрэн бөгөөд үнэн зөв мэдээллийг хөөс ба оч камер, зузаан давхаргатай гэрэл зургийн эмульс ашиглан олж авдаг бөгөөд тэдгээр нь нисдэг цэнэгтэй хэсгүүдийн ул мөрийг (мөр) шууд ажиглаж болно. Нейтриногийн атомын цөмтэй мөргөлдөх ховор үзэгдлийг бүртгэх боломжтой детекторуудыг бүтээжээ.

Энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн туршилтын судалгааны жинхэнэ хувьсгал нь бичлэгийн төхөөрөмжөөс хүлээн авсан мэдээллийг боловсруулахад компьютер ашиглахтай холбоотой юм. Боломжгүй процессуудыг авахын тулд замуудын хэдэн арван мянган гэрэл зургийг шинжлэх хэрэгтэй. Үүнийг гараар хийх нь маш их цаг хугацаа шаардагдах тул шаардлагатай мэдээллийг олж авах нь бараг боломжгүй болно. Тиймээс замын дүрсийг тусгай төхөөрөмж ашиглан цахилгаан импульсийн цуврал болгон хувиргаж, цаашдын шинжилгээг компьютер ашиглан хийдэг. Энэ нь туршилт болон боловсруулсан мэдээллийг хүлээн авах хоорондох хугацааг эрс багасгадаг. Очлуурын камеруудад бөөмийн мөрийг бүртгэх, дүн шинжилгээ хийх нь туршилтын тохиргоонд шууд компьютер ашиглан автоматаар хийгддэг.

Цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурын ач холбогдлыг дараах нөхцөлүүд тодорхойлно. Бөөмийн энерги (момент) их байх тусам бөөмс нь объекттой мөргөлдөх үед ялгах боломжтой объектуудын хэмжээ (тодорхойгүй байдлын зарчмын дагуу) бага байдаг. 1977 он гэхэд эдгээр хамгийн бага хэмжээсүүд нь 10-15 см байсан бөгөөд нуклонууд дээр өндөр энергитэй электронуудын тархалтыг судалснаар нуклонуудын дотоод бүтцийн элементүүд болох эдгээр бөөмсийн доторх цахилгаан цэнэгийн тархалт, соронзон моментийг олж илрүүлэх боломжтой болсон. хэлбэр хүчин зүйл гэж нэрлэгддэг). Нуклонууд дээр хэт өндөр энергитэй электронууд тархаж байгаа нь нуклон дотор партон гэж нэрлэгддэг хэт жижиг хэмжээтэй хэд хэдэн бие даасан формацууд байгааг харуулж байна. Партонууд нь таамагласан кваркууд байж болох юм.

Өндөр энергитэй бөөмсийг сонирхох бас нэг шалтгаан нь байтай мөргөлдөх үед нэмэгдэж буй масстай шинэ хэсгүүдийг бий болгох явдал юм. Нийтдээ 34 тогтвортой, хагас тогтвортой (өөрөөр хэлбэл хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас ялзрахгүй) бөөмс (эсрэг бөөмстэй) ба хоёр зуу гаруй резонанс мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн дийлэнх хувийг хурдасгуур дээр илрүүлсэн. Хэт өндөр энергийн бөөмсийн тархалтыг судлах нь хүчтэй ба сул харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг тодруулахад туслах ёстой.

Төрөл бүрийн цөмийн урвалыг судалсан. Харьцангуй цөмийн мөргөлдөөнийг Дубна дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн хурдасгуур дээр анх удаа хийжээ. Трансуран элементийн нийлэгжилт амжилттай явагдаж байна. Antideuterium, antitritium, antihelium бөөмийг олж авсан. Серпухов дахь хурдасгагч дээр хүчтэй харилцан үйлчлэлийн шинэ хэв маягийг олж илрүүлсэн - мөргөлдөөний энерги нэмэгдэж (Серпуховын эффект гэж нэрлэгддэг) мөргөлдөх үед маш өндөр энергитэй адронуудын харилцан үйлчлэлийн нийт хөндлөн огтлолын өсөлт.

1939-1945 оны Дэлхийн 2-р дайны үеэр радарын станцууд байгуулагдсаны дараа радиофизикийн хөгжил шинэ чиглэлийг олж авсан. Радарууд нь нисэх, далайн тээвэр, сансрын нисгэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Огторгуйн биетүүдийн байршлыг хийсэн: Сар, Сугар болон бусад гаригууд, түүнчлэн Нар. 10-26 эрг/см2 сек?Гц спектрийн энергийн урсгалын нягттай сансрын биетийн цацрагийг авдаг аварга том радио телескопууд баригдсан. Сансрын биетүүдийн талаарх мэдээлэл хэмжээлшгүй ихэссэн. Радио долгионы мужид хүчтэй цацраг бүхий радио од, радио галактикууд нээгдэж, 1963 онд биднээс хамгийн алслагдсан бараг оддын биетүүд болох квазаруудыг илрүүлсэн.

Квазаруудын гэрэлтэлт нь хамгийн тод галактикуудын гэрэлтэхээс хэдэн зуу дахин их байдаг. Компьютерээр удирддаг хөдөлгөөнт антен ашиглан орчин үеийн радио телескопуудын нарийвчлал нь өнцгийн секундэд (хэдэн см долгионы урттай цацрагийн хувьд) хүрдэг. Антеннуудыг хол зайд (ойролцоогоор 10 мянган км) байрлуулахад илүү өндөр нарийвчлалыг олж авдаг (нуман секундын хэдэн зуун).

Тэнгэрийн биетүүдийн радио цацрагийг судлах нь сансрын анхдагч цацрагийн (протон, илүү хүнд атомын цөм, электрон) эх үүсвэрийг тогтооход тусалсан. Эдгээр эх сурвалжууд нь суперновагийн дэлбэрэлт болж хувирсан. Реликт цацрагийг илрүүлсэн - 2.7 К-ийн температурт тохирсон дулааны цацраг 1967 онд пульсарыг илрүүлсэн. - хурдан эргэдэг нейтрон одод. Пульсарууд нь радио, үзэгдэх болон рентген туяанд чиглэсэн цацраг үүсгэдэг бөгөөд оддын эргэлтээс шалтгаалан эрчим нь үе үе өөрчлөгддөг.
Сансрын станцуудыг хөөргөх нь дэлхийн ойр орчмын орон зай, гүний орон зайг судлахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн: дэлхийн цацрагийн бүсүүд нээгдэж, рентген цацрагийн сансрын эх үүсвэрүүд болон цацрагийн тэсрэлтүүдийг илрүүлсэн (эдгээр төрлийн цацрагийг дэлхийн цацраг туяагаар шингээдэг). агаар мандал, түүний гадаргууд хүрч болохгүй).

Орчин үеийн радиофизикийн аргууд нь сансрын холбоог хэдэн арван, хэдэн зуун сая км-ийн зайд хийх боломжийг олгодог. Их хэмжээний мэдээлэл дамжуулах хэрэгцээ нь оптик утас ашиглан цоо шинэ оптик холбооны шугамыг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон.

Макроскопийн биетүүдийн чичиргээний далайцыг хэмжихэд хамгийн өндөр нарийвчлалтай болсон. Радио инженерийн болон оптик мэдрэгчийг ашиглан 10-15 см-ийн далайцтай механик чичиргээг бүртгэх боломжтой (энэ хязгаарыг 10-16-10-19 см хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой).
Кристал болон органик молекулуудын бүтцийг судлахын тулд өндөр нарийвчлалтай автомат рентген болон нейтрон дифрактометрийг ашигладаг бөгөөд энэ нь бүтцийг тайлах хугацааг хэдэн зуун мянган дахин багасгасан. Өндөр нарийвчлалтай электрон микроскопыг бүтцийн судалгаанд мөн ашигладаг. Нейтронографи нь хатуу биетүүдийн соронзон бүтцийг судлах боломжийг олгодог.

Бодит дахь электрон нягтын бүтэц, тархалтыг судлахын тулд электрон парамагнит резонанс (1944 онд Е.К.Завойский нээсэн), цөмийн соронзон резонанс (1946 онд Э.Пурселл, Ф.Блох нар нээсэн), Моссбауэрийн эффект (Р.Мссбауэр нээсэн) зэргийг судлах. ) 1958 онд амжилттай хэрэглэгдэж байна). Органик ба органик бус бодисын атом, молекулын бүтцийг өргөн давтамжийн мужид ялгаруулах, шингээх спектрээр судлах ажлыг сайжруулж байна (үүнд лазерын цацрагийг ашиглах; Лазер спектроскопийг үзнэ үү).
Гидроакустикт олон мянган километрийн зайд далай, далай дахь дуу авианы хэт алсын зайд тархах үзэгдлийг нээж, судалжээ (Америкийн эрдэмтэд М. Юинг, Ж. Ворзел, 1944, ЗХУ-ын бие даасан физикч Л. М. Бреховских, Л.Д.Розенберг ба бусад, 1946).

Сүүлийн 10 жилд хэт авианы болон хэт авианы долгион (хэт авиа, хэт авиан хэсгийг үзнэ үү), түүнчлэн гадаргуугийн акустик долгионыг ашиглахад үндэслэсэн хатуу биетүүдийг судлах акустик аргууд хөгжиж байна.

Хагас дамжуулагч физикийн хурдацтай хөгжил нь радио инженерчлэл, электроникийн салбарт хувьсгал хийсэн. Хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд вакуум хоолойг сольсон. Радио инженерийн төхөөрөмж, компьютерийн хэмжээ эрс буурч, илүү найдвартай болж, эрчим хүчний хэрэглээ нь мэдэгдэхүйц буурсан. Нэг жижиг (арван мм2) болор дээр мянга буюу түүнээс олон электрон элементүүдийг нэгтгэсэн нэгдсэн хэлхээнүүд гарч ирэв. Радио электрон төхөөрөмж, төхөөрөмжийг бичил жижиг болгох үйл явц нь хэд хэдэн талстыг бий болгоход хүргэсэн. компьютерийн үйлдлийн функцийг гүйцэтгэдэг микропроцессорууд. Жижиг компьютеруудыг нэг чип дээр үйлдвэрлэдэг.

Компьютерууд нь физик судалгааны салшгүй хэсэг болсон бөгөөд туршилтын өгөгдөл боловсруулах, онолын тооцоололд хоёуланд нь ашиглагддаг, ялангуяа асар их хөдөлмөрийн эрчмээс болж урьд өмнө боломжгүй байсан.

Маш бага эсвэл маш өндөр температурт, хэт өндөр даралт эсвэл гүн вакуум, хэт хүчтэй соронзон орон гэх мэт эрс тэс нөхцөлд бодисыг судлах нь шинжлэх ухаанд төдийгүй практик хэрэглээний хувьд чухал ач холбогдолтой юм.
Хурдасгасан тоосонцор хийн молекулуудтай мөргөлдөхөөс зайлсхийхийн тулд электрон төхөөрөмж, хурдасгуурт өндөр ба хэт өндөр вакуумуудыг бий болгодог. Хэт өндөр вакуум дахь гадаргуугийн болон бодисын нимгэн давхаргын шинж чанарыг судлах нь хатуу биеийн физикийн шинэ салбарыг нээсэн. Эдгээр судалгаанууд ялангуяа сансрын судалгаатай холбоотой маш чухал юм.

V. Физикийн шийдэгдээгүй зарим асуудал

Бөөмийн физик

Физикийн хамгийн гол асуудал бол материйн хамгийн гүн түвшинд буюу энгийн бөөмсийн түвшинд судлах явдал байсан бөгөөд одоо ч хэвээр байна. Элемент хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл, хувиргалтуудын талаар асар их хэмжээний туршилтын материал хуримтлагдсан боловч энэ материалын онолын ерөнхий дүгнэлтийг нэгдмэл байр сууринаас гаргах боломжгүй байна. Шаардлагатай баримтууд дутуу байна, эсвэл энгийн бөөмсийн бүтэц, харилцан үйлчлэлийн асуудлыг гэрэлтүүлэх санаа байна. Элемент бөөмсийн массын спектрийг онолын хувьд тодорхойлох асуудал шийдэгдээгүй хэвээр байна. Магадгүй энэ асуудлыг шийдэж, квант талбайн онол дахь хязгааргүй байдлыг арилгахын тулд орон зай-цаг хугацааны байнгын ойлголтуудын үргэлжлэх хугацааг хязгаарлах зарим үндсэн уртыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байж магадгүй юм. 10-15 см-ийн дарааллын зай, үүний дагуу t ~ l/c ~ 10-25 секундын хооронд ердийн орон зай-цаг хугацааны хамаарал хүчинтэй мэт боловч бага зайд тэдгээр нь зөрчигдөж болно. Талбайн нэгдсэн онол (Гейзенберг болон бусад) болон орон зай-цаг хугацааны квантчлалын янз бүрийн хувилбаруудад үндсэн уртыг нэвтрүүлэх оролдлого хийгдэж байна. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл эдгээр оролдлого бодит үр дүнд хүргэсэнгүй.

Таталцлын квант онолыг бий болгох асуудал шийдэгдээгүй байна. Дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэх боломж дөнгөж гарч ирж байна.

Астрофизик. Энгийн тоосонцор ба атомын цөмийн физикийн хөгжил нь хөгжлийн эхний үе шатанд орчлон ертөнцийн хувьсал, оддын хувьсал, химийн элементүүд үүсэх зэрэг нарийн төвөгтэй асуудлуудыг ойлгоход ойртох боломжийг олгосон. Гэсэн хэдий ч асар их ололт амжилтыг үл харгалзан орчин үеийн астрофизик нь шийдэгдээгүй асуудлуудтай тулгарч байна. Од болон "хар нүх"-ийн доторх асар их нягтрал, даралтын үед материйн төлөв байдал ямар байх нь тодорхойгүй хэвээр байна. Квазар ба радио галактикуудын физик шинж чанар, хэт шинэ гаригийн дэлбэрэлтийн шалтгаан, цацрагийн тэсрэлтүүдийн гадаад төрхийг тодруулаагүй байна. Термоядролын урвалын үед нарны гүнд төрөх ёстой нарны нейтрино илрүүлэх оролдлого яагаад амжилтанд хүрээгүй нь тодорхойгүй байна (Нейтрино одон орон судлалыг үзнэ үү). Хэт шинэ одны дэлбэрэлтийн үед цэнэглэгдсэн тоосонцор (сансрын туяа) хурдасгах механизм, пульсараар цахилгаан соронзон долгион ялгаруулах механизм гэх мэтийг бүрэн тогтоогоогүй байна. Эцэст нь орчлон ертөнцийн хувьслын асуудлыг бүхэлд нь шийдэхийн тулд зөвхөн эхлэл тавигдсан. Орчлон ертөнцийн хувьслын эхний үе шатанд юу тохиолдсон, ирээдүйд түүний хувь заяа юу байсан бэ?

Орчлон ертөнцийн ажиглагдсан тэлэлт хэзээ нэгэн цагт түүний агшилтаар солигдох уу? Энэ бүх асуултад одоогоор хариулт алга байна.

Орчин үеийн философийн хамгийн үндсэн асуудлууд нь энгийн бөөмс, орчлон ертөнцийн бүтэц, хөгжлийн асуудалтай холбоотой гэдэгт эргэлзэхгүй байна. Энд бид ер бусын нөхцөлд - бичил огторгуй дахь хэт жижиг орон зай-цаг хугацааны зайд болон орчлон ертөнц тэлэлтийн эхэн үед хэт өндөр нягтралд байгаа материйн үйл ажиллагааны шинэ хуулиудыг олж илрүүлэх ёстой. Бусад бүх асуудал нь илүү тодорхой шинж чанартай бөгөөд ажиглагдаж буй үзэгдлийг тайлбарлах, шинийг урьдчилан таамаглахад үндсэн хуулиудыг үр дүнтэй ашиглах арга замыг эрэлхийлэхтэй холбоотой юм.
Цөмийн физик. Цөмийн протон-нейтроны загварыг бий болгосны дараа атомын цөмийн бүтцийг ойлгоход ихээхэн ахиц дэвшил гарч, янз бүрийн ойролцоо цөмийн загварууд бүтээгдсэн. Гэсэн хэдий ч атомын цөмийн (атомын бүрхүүлийн онолтой төстэй) тууштай онол байдаггүй бөгөөд энэ нь ялангуяа цөм дэх нуклонуудын холболтын энерги болон цөмийн энергийн түвшинг тооцоолох боломжийг олгодог. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онолыг бий болгосны дараа л энэ чиглэлд амжилтанд хүрч чадна.

Цөм дэх нуклонуудын харилцан үйлчлэлийн туршилтын судалгаанууд-цөмийн хүчнүүд нь эдгээр хүчний маш нарийн төвөгтэй шинж чанараас шалтгаалан маш их бэрхшээлтэй тулгардаг. Эдгээр нь нуклонуудын хоорондох зай, нуклонуудын хурд, эргэлтийн чиглэлээс хамаардаг.
Онолоор урьдчилан таамагласан 114 ба 126 (тогтвортой байдлын арлууд гэж нэрлэгддэг) атомын дугаартай урт наслалттай элементүүдийг туршилтаар илрүүлэх боломж ихээхэн анхаарал татаж байна.

Ф.-ийн шийдвэрлэх ёстой хамгийн чухал асуудлын нэг бол хяналттай термоядролын нэгдлийн асуудал юм. Термоядролын урвалд шаардлагатай халуун дейтерий-тритий плазмыг бий болгох туршилт, онолын ажлыг өргөн хүрээнд хийж байна. Сов. Токамак төрлийн суурилуулалт нь энэ талаар хамгийн ирээдүйтэй нь бололтой. Өөр боломжууд бий. Ялангуяа хүчирхэг импульсийн хурдасгуурт үйлдвэрлэсэн лазер цацраг, электрон эсвэл ионы цацрагийг дейтерий ба тритий хольцын үр тариаг халаахад ашиглаж болно.

Квантын электроник. Квантын генераторууд нь шинж чанараараа өвөрмөц цахилгаан соронзон цацраг үүсгэдэг. Лазерын цацраг нь уялдаатай бөгөөд нарийн спектрийн мужид асар их хүч чадалд хүрч чаддаг: 1012-1013 Вт, гэрлийн цацрагийн ялгаа нь ердөө 10-4 рад юм. Лазерын цацрагийн цахилгаан талбайн хүч нь атомын дотоод талбайн хүчнээс давж болно.

Лазерыг бий болгосноор оптикийн шинэ салбар болох шугаман бус оптик үүсч, хурдацтай хөгжсөн. Хүчтэй лазерын цацрагийн үед цахилгаан соронзон долгионы орчинтой харилцан үйлчлэлийн шугаман бус нөлөөлөл чухал болдог. Цацрагийн давтамжийг тохируулах, туяаг өөртөө төвлөрүүлэх гэх мэт эдгээр нөлөө нь онолын болон практикийн хувьд ихээхэн сонирхол татдаг.

Лазер цацрагийн бараг хатуу монохромат шинж чанар нь долгионы хөндлөнгийн оролцоог ашиглан объектын гурван хэмжээст дүрсийг (голограф) авах боломжтой болгосон.

Лазерын цацрагийг изотопыг ялгах, ялангуяа ураныг 235U изотопоор баяжуулах, вакуум дахь металлыг ууршуулах, гагнах зэрэгт анагаах ухаанд ашигладаг. Термоядролын урвал явагдах температурт бодисыг халаахын тулд лазерыг ашиглах нь ирээдүйтэй юм шиг санагдаж байна. Даалгавар бол лазерын цацрагийн шинэ хэрэглээ, жишээлбэл, сансарт харилцаа холбоог хайх явдал юм.
Шийдвэрлэх гол асуудал бол гөлгөр давтамжийн тохируулгатай лазер туяаны хүчийг нэмэгдүүлэх, долгионы уртыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Рентген болон гамма лазер бүтээх судалгааны ажил хийгдэж байна.

Хатуу биеийн физик. Хатуу биеийн физик нь механик бат бэх, халуунд тэсвэртэй, цахилгаан, соронзон, оптик шинж чанараараа онцгой шинж чанартай материал үйлдвэрлэх боломжийг судлахад тэргүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг.
70-аад оноос хойш 20-р зуун Хэт дамжуулагчийн фонон бус механизмыг идэвхтэй эрэлхийлж байна. Энэ асуудлыг шийдснээр өндөр температурт хэт дамжуулагчийг бий болгох боломжтой болно. Энэ нь туршилтын физик, технологийн хувьд маш чухал ач холбогдолтой, тэр дундаа цахилгаан эрчим хүчийг хол зайд бараг алдагдалгүйгээр дамжуулах асуудлыг шийдэх болно.

Маш сонирхолтой асуудал бол хэт бага (3?10-3 К-аас доош) температурт хатуу ба шингэн гелий-3-ийн физик шинж чанарыг судлах явдал юм. Хатуу гелий-3 нь солигдох цорын ганц цөмийн антиферромагнет байх ёстой. Шингэн гелий-3 бол хамгийн энгийн Ферми шингэн бөгөөд түүний онол нь квант статистикийн чухал сэдэв юм.
Металл устөрөгчийг гаргаж авах, түүний физик шинж чанарыг судлах нь шинжлэх ухаан, практикийн асар их сонирхол юм. Энэ нь өвөрмөц физик объект байх ёстой, учир нь түүний тор нь протонуудаас бүрддэг. Металл устөрөгч нь хэд хэдэн ер бусын шинж чанартай байх болно гэж үзэж байгаа бөгөөд эдгээрийг судлах нь физикийн шинжлэх ухаанд цоо шинэ нээлтүүдийг хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ чиглэлээр анхны алхмуудыг хийжээ. 4.2 К температур, 1 Мбар орчим даралттай хатуу устөрөгчийн нимгэн хальсны металл төлөвт шилжих шилжилтийг илрүүлсэн.
Акустик аргыг ашиглан хатуу биетийг судлах шинэ чиглэлүүд хөгжиж байна: акустоэлектроник (хагас дамжуулагч, металл ба хэт дамжуулагч дахь акустик долгионы электронтой харилцан үйлчлэл), акустик цөмийн болон парамагнит резонанс, фоны спектр ба дисперсийн муруйг тодорхойлох.
Хатуу биетийн физикийн уламжлалт салбаруудыг хөгжүүлэх нь ихэвчлэн Жозефсон эффект, гетерогцолцтой хагас дамжуулагч, 2-р хэлбэрийн хэт дамжуулагч, квант талст, сахал гэх мэт мэдэгдэхүйц шинэ шинж чанартай шинэ физик үзэгдэл эсвэл материалыг гэнэтийн нээлтэд хүргэдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. .

Амжилтанд хүрсэн хэдий ч илүү найдвартай, бяцхан хагас дамжуулагч төхөөрөмж (Микроэлектроник, Функциональ электроникийг үзнэ үү), өндөр даралт, хэт бага температур гэх мэтийг олж авах шинэ физик аргуудыг боловсруулах шаардлагатай байна.

Ер бусын механик болон термодинамик шинж чанартай полимер, ялангуяа бүх уураг агуулсан биополимеруудын физикийг судлах нь маш чухал юм.

Плазмын физик

Плазмыг судлахын ач холбогдол нь хоёр нөхцөл байдалтай холбоотой юм. Нэгдүгээрт, орчлон ертөнцийн материйн дийлэнх нь плазмын төлөвт оршдог: одод ба тэдгээрийн агаар мандал, од хоорондын орчин, цацрагийн бүс ба дэлхийн ионосфер гэх мэт. Хоёрдугаарт, өндөр температурт плазманд бодит боломж байдаг. хяналттай термоядролын хайлалтыг хэрэгжүүлэх.
Плазмыг дүрсэлсэн үндсэн тэгшитгэлийг сайн мэддэг. Гэсэн хэдий ч сийвэн дэх үйл явц нь маш нарийн төвөгтэй тул янз бүрийн нөхцөлд түүний зан төлөвийг урьдчилан таамаглахад маш хэцүү байдаг. Плазмын физикийн өмнө тулгараад байгаа гол асуудал бол плазмыг 1 тэрбум градусын температурт халаах үр дүнтэй аргуудыг боловсруулах, энэ төлөвт (өндөр температурт плазмын төрөл бүрийн тогтворгүй байдлаас үл хамааран) хангалттай хугацаанд хадгалах явдал юм. термоядролын урвал нь ажлын эзлэхүүний илүү их хэмжээгээр явагдана. Плазмын тогтвортой байдлын асуудлыг шийдэх нь мөргөлдөж буй цацрагийн хурдасгуурын ажиллагааг хангах, гэгдэх зүйлийг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. бөөмийн хурдатгалын хамтын аргууд.
Цахилгаан соронзон ба корпускуляр плазмын цацрагийг судлах нь хэт шинэ гаригийн дэлбэрэлтийн үед цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурдатгал, пульсарын цацраг гэх мэтийг тайлбарлахад маш чухал юм.
Мэдээжийн хэрэг, орчин үеийн философийн асуудлуудыг жагсаасан асуудлуудаар багасгаж болохгүй; F.-ийн бүх хэсгүүдэд өөрийн гэсэн асуудал байдаг бөгөөд тэдгээрийн нийт тоо маш их тул энд өгөх боломжгүй юм.

VI. Физикийг бусад шинжлэх ухаан, технологитой холбох

Физик ба философи

Хуулиудын нийтлэг, өргөн цар хүрээтэй байдлаас шалтгаалан философи нь философийн хөгжилд үргэлж нөлөөлсөн бөгөөд өөрөө ч түүнд нөлөөлсөн байдаг. Байгалийн шинжлэх ухаанд шинэ нээлт бүрээр Ф.Энгельсийн хэлснээр материализм хэлбэрээ зайлшгүй өөрчлөх ёстой.
Орчин үеийн философийн ололт амжилтад материализмын дээд хэлбэр болох диалектик материализм улам бүр батлагдаж, тодорхой болж байна. Бичил ертөнцийг судлахад диалектикийн хууль - эсрэг тэсрэг байдлын нэгдэл нь ялангуяа тод илэрдэг. Тасралтгүй ба тасралтгүй хоёрын нэгдмэл байдал нь микро бөөмийн долгион-корпускулын дуализмд тусгагдсан байдаг. Шаардлагатай ба санамсаргүй зүйл нь салшгүй холбоогоор илэрдэг бөгөөд энэ нь бичил бөөмсийн хөдөлгөөний хуулиудын магадлал, статистик шинж чанараар илэрхийлэгддэг. Материализмын тунхагласан материаллаг ертөнцийн нэгдмэл байдал нь физик материйн оршин тогтнох боломжит хэлбэрүүд болох энгийн бөөмсүүдийн харилцан өөрчлөлтөөр тодорхой илэрдэг. Философийн хөгжлийн хувьсгалт эрин үед, хуучин санаанууд эрс өөрчлөгддөг үед философийн зөв дүн шинжилгээ нь онцгой чухал юм. Ийм анализын сонгодог жишээг В.И.Ленин “Материализм ба эмпирио-критицизм” номондоо өгсөн. Зөвхөн үнэмлэхүй ба харьцангуй үнэний хоорондын хамаарлыг ойлгох нь философи дахь хувьсгалт өөрчлөлтүүдийн мөн чанарыг зөв үнэлж, тэдгээрээс материйн талаархи бидний санаа бодлыг баяжуулж, гүнзгийрүүлж, материализмын цаашдын хөгжлийг олж харах боломжийг олгодог.

Физик, математик. Физик бол тоон шинжлэх ухаан юм. Үүний үндсэн хуулиудыг математик хэлээр томъёолж, голчлон дифференциал тэгшитгэлийг ашигладаг. Нөгөөтэйгүүр, математикийн шинэ санаа, аргууд нь ихэвчлэн Ф-ийн нөлөөн дор бий болсон. Хязгааргүй жижиг тоонуудын шинжилгээг Ньютон (Г.В. Лейбництэй нэгэн зэрэг) механикийн үндсэн хуулиудыг боловсруулахдаа бий болгосон. Цахилгаан соронзон орны онолыг бий болгосноор вектор анализыг хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Тензорын тооцоо, Риманы геометр, бүлгийн онол гэх мэт математикийн салбаруудын хөгжилд харьцангуйн ерөнхий ба квант механик гэсэн шинэ физик онолууд түлхэц болсон. Квант талбайн онолыг хөгжүүлэх нь функциональ шинжилгээний шинэ асуудлуудыг бий болгож байна.

Физик болон бусад байгалийн шинжлэх ухаан. Физик нь байгалийн шинжлэх ухааны бусад салбаруудтай нягт холбоотой байсан нь С.И.Вавиловын хэлснээр физик нь одон орон, геологи, хими, биологи болон бусад байгалийн шинжлэх ухаанд гүн гүнзгий үндэс суурьтай болохыг харуулж байна. Астрофизик, геофизик, биофизик, физик хими гэх мэт хэд хэдэн хилийн салбарууд үүссэн. Физик судалгааны аргууд нь бүх байгалийн шинжлэх ухааны хувьд шийдвэрлэх ач холбогдолтой болсон. Электрон микроскоп нь объектын нарийн ширийн зүйлийг хэд хэдэн дарааллаар ялгах чадварыг нэмэгдүүлж, бие даасан молекулуудыг ажиглах боломжтой болсон. Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ нь зөвхөн талстыг судлахаас гадна биологийн цогц бүтцийг судлахад ашиглагддаг. Түүний жинхэнэ ялалт бол бүх амьд организмын эсийн цөмийн хромосомын нэг хэсэг болох ДНХ молекулуудын бүтцийг бий болгож, удамшлын кодыг тээвэрлэх явдал байв. Молекул биологи, генетикийн үүссэнтэй холбоотой биологийн хувьсгал Ф.гүйгээр боломжгүй байх байсан.

Арга гэж нэрлэгддэг арга хаяглагдсан атомууд нь амьд организм дахь бодисын солилцоог судлахад асар их үүрэг гүйцэтгэдэг; Биологи, физиологи, анагаах ухааны олон асуудлыг тэдний тусламжтайгаар шийдсэн. Хэт авиан шинжилгээг анагаах ухаанд оношлох, эмчлэхэд ашигладаг.
Дээр дурдсанчлан, квант механикийн хуулиуд нь химийн бондын онолын үндэс суурь болдог. Шошготой атомуудыг ашигласнаар та химийн урвалын кинетикийг хянах боломжтой. Физик аргаар, жишээлбэл, хурдасгуур дээр олж авсан мюоны цацрагийг ашиглан ердийн нөхцөлд тохиолддоггүй химийн урвалыг хийх боломжтой. Устөрөгчийн атомын бүтцийн аналогийг ашигладаг - физикчид оршин тогтнох, шинж чанарыг нь тогтоосон позитроний ба муониум. Ялангуяа муониумын тусламжтайгаар химийн хурдан урвалын хурдыг хэмжих боломжтой. (Мюоныг үзнэ үү.)

Электроникийн хөгжил нь 10-12 секундээс бага хугацаанд болж буй үйл явцыг ажиглах боломжийг олгодог. Энэ нь мөн одон орон судлалын хувьсгалд хүргэсэн - радио одон орон судлалыг бий болгосон.
Цөмийн физикийн үр дүн, аргуудыг геологид ашигладаг; Тэдгээрийн тусламжтайгаар, ялангуяа чулуулгийн үнэмлэхүй насыг хэмждэг бөгөөд дэлхийг бүхэлд нь хэмждэг (Геоохронологийг үзнэ үү).

Физик ба технологи

Физик нь технологийн хамгийн чухал салбаруудын үндэс суурийг бүрдүүлдэг. Цахилгаан ба эрчим хүч, радио инженерчлэл ба электроник, гэрэлтүүлгийн инженерчлэл, барилгын технологи, гидравлик техник, цэргийн технологийн нэлээд хэсэг нь F-ийн үндсэн дээр хөгжсөн. Физик хуулиудыг ухамсартай ашигласны ачаар технологи санамсаргүй олдворын салбараас шилжсэн. зорилготой хөгжлийн өргөн зам руу. Хэрэв 19-р зуунд. Физик нээлтээс анхны техникийн хэрэглээг хүртэл хэдэн арван жил өнгөрсөн бол одоо энэ хугацааг хэдэн жил болгон бууруулжээ.

Технологийн хөгжил нь туршилтын физикийг сайжруулахад адил чухал нөлөө үзүүлдэг бөгөөд цахилгаан инженерчлэл, электроник, маш бат бөх, хольцгүй материал үйлдвэрлэх технологийг хөгжүүлэхгүйгээр ийм төхөөрөмжийг бий болгох боломжгүй юм. цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур, асар том бөмбөлөг ба оч камер, хагас дамжуулагч төхөөрөмж гэх мэт.
Цөмийн энерги бий болсон нь цөмийн технологийн томоохон ололттой холбоотой юм. Хурдан нейтрон үржүүлэгч реакторууд нь байгалийн уран, торийг ашиглах боломжтой бөгөөд тэдгээрийн нөөц нь их юм. Хяналттай термоядролыг нэгтгэх нь хүн төрөлхтнийг эрчим хүчний хямралын аюулаас бараг үүрд аврах болно.

Ирээдүйн технологи нь байгалийн бэлэн материал дээр тулгуурлахгүй, харин үндсэндээ урьдчилан тодорхойлсон шинж чанар бүхий нийлэг материал дээр тулгуурлана. Материйн бүтцийг бий болгох, судлах нь энэ асуудлыг шийдвэрлэхэд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг.
Хатуу биетийн физикийн ололтод тулгуурлан электроникийн хөгжил, дэвшилтэт компьютерууд бий болсон нь хүний ​​бүтээлч чадварыг хэмжээлшгүй өргөжүүлж, боловсруулах шаардлагатай нөхцөлд хурдан шийдвэр гаргах чадвартай "сэтгэн бодох" автоматыг бүтээхэд хүргэсэн. их хэмжээний мэдээлэл.

Компьютер (үйлдвэрлэл, удирдлагын автоматжуулалт) ашиглах замаар хөдөлмөрийн бүтээмжийн асар их өсөлтөд хүрдэг. Үндэсний эдийн засаг улам нарийн төвөгтэй болохын хэрээр боловсруулсан мэдээллийн хэмжээ асар их болж байна. Тиймээс компьютерийг улам боловсронгуй болгох нь маш чухал юм - хурд, санах ойн багтаамжийг нэмэгдүүлэх, найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх, хэмжээ, зардлыг бууруулах. Эдгээр сайжруулалтыг зөвхөн Ф.
Орчин үеийн философи нь технологийн бүхий л салбарт гарсан хувьсгалт өөрчлөлтүүдийн гарал үүсэлтэй. Энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн хувьсгалд шийдвэрлэх хувь нэмэр оруулдаг.

Уран зохиол

Шинжлэх ухааны түүх, арга зүй. Энгельс Ф., Байгалийн диалектик, М., 1975; Ленин В.И., Материализм ба эмпирио-критицизм, Бүтээлийн иж бүрэн түүвэр, 5-р хэвлэл, 18-р боть; түүний, Философийн дэвтэр, тэнд, 29-р боть; Дорфман Я.Г., Дэлхийн физикийн эртний үеэс 18-р зууны төгсгөл хүртэлх түүх, М., 1974; Кудрявцев П.С., Физикийн түүх, 1-3-р боть, М., 1956-71; Лауэ М., Физикийн түүх, орчуул. Германаас, М., 1956; Ллоззи М., Физикийн түүх, орчуулга. Италиас, М., 1970; Марков М.А., Материйн мөн чанарын тухай, М., 1976.
Ерөнхий физик. Хайкин С.Е., Механикийн физикийн үндэс, 2-р хэвлэл, М., 1971; Strelkov S.P., Механик, 3-р хэвлэл, М., 1975; Ландсберг Г.С., Оптик, 5-р хэвлэл, М., 1976; Кикоин А.К., Кикоин И.К., Молекулын физик, 2-р хэвлэл, М., 1976; Калашников С.Г., Цахилгаан эрчим хүч, 3-р хэвлэл, М., 1970; Горелик Г.С., хэлбэлзэл ба долгион. Акустик, радиофизик, оптикийн танилцуулга, 2-р хэвлэл, М., 1959; Төрсөн М., Атомын физик, транс. Англи хэлнээс, 3-р хэвлэл, М., 1970; Шпольский Е.В., Атомын физик, 1-р боть, 6-р хэвлэл, 2-р боть, М., 1974; Фейнман Р., Лэйтон Р., Сэндс М., Фейнман Физикийн лекцүүд, транс. англи хэлнээс, В. 1–9, М., 1965–67; Беркли Физикийн курс, 1-5-р боть, транс. Англи хэлнээс, М., 1971–74.
Онолын физик. Онолын физикийн курс: Ландау Л.Д., Лифшиц Э.М., 1-р боть, Механик, 3-р хэвлэл, М., 1973; 2-р боть, Талбайн онол, 6-р хэвлэл, М., 1973; 3-р боть, Квант механик. Харьцангуй бус онол, 3-р хэвлэл, М., 1974; Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П., 4-р боть, 1-р хэсэг, Харьцангуй квант онол, М., 1968; Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П., 4-р боть, 2-р хэсэг, Харьцангуй квант онол, М., 1971; Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., 5-р боть, 1-р хэсэг, Статистикийн физик, 3-р хэвлэл, М., 1976; тэд, Тасралтгүй хэвлэл мэдээллийн механик, 2-р хэвлэл, М., 1954; тэднийх. Тасралтгүй орчны электродинамик, М., 1959; Голдштейн Г., Сонгодог механик, транс. Англи хэлнээс, 2-р хэвлэл, М., 1975; Леонтович М.А., Термодинамикийн танилцуулга, 2-р хэвлэл, M. - L., 1952; түүний, Статистикийн физик, M. - L., 1944; Кубо Р., Термодинамик, транс. Англи хэлнээс, М., 1970; түүний, Статистикийн механик, транс. Англи хэлнээс, М., 1967; Тамм I.E., Цахилгаан эрчим хүчний онолын үндэс, 9-р хэвлэл, М., 1976; Төрсөн М., Чоно Э., Оптикийн үндэс, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, 2-р хэвлэл, М., 1973; Давыдов А.С., Квант механик, 2-р хэвлэл, М., 1973; Блохинцев Д.И., Квантын механикийн үндэс, 5-р хэвлэл, М., 1976; Дирак П.А.М., Квант механикийн зарчмууд, транс. Англи хэлнээс, М., 1960. Монографи. Абрикосов А.А., Хэвийн металлын онолын танилцуулга, М., 1972; Андронов A. A., Witt A. A., Khaikin S. E., Theory of Oscillations, 2-р хэвлэл, М., 1959; Арцимович L. A., Хяналттай термоядролын урвал, 2-р хэвлэл, М., 1963; Akhiezer A.I., Quantum Electrodynamics, 1969; Бете Г., Соммерфельд А., Металлын электрон онол, транс. Германаас, L. - M., 1938; Блохин М.А., Рентген туяаны физик, 2-р хэвлэл, М., 1957; Боголюбов Н.Н., Статистикийн физикийн динамик онолын асуудлууд, M. - L., 1946; Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В., Квантжуулсан талбайн онолын танилцуулга, 3-р хэвлэл, М., 1976; Brillouin L., Шинжлэх ухаан ба мэдээллийн онол, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, М., 1960; Вонсовский С.В., Magnetism, M., 1971; Гиббс Ж. В., Термодинамикийн ажил, хөрвүүлэлт. англи хэлнээс, M. - L., 1950; түүнийг, Статистикийн механикийн үндсэн зарчим, хөрвүүлэлт. англи хэлнээс, M. - L., 1946; Гинзбург В.Л., Физик ба астрофизикийн тухай, 2-р хэвлэл, М., 1974; Anselm A.I., Хагас дамжуулагчийн онолын танилцуулга, M. - L., 1962; Еляшевич М.А., Атом ба молекулын спектроскопи, М., 1962; Зельдович Я., Новиков И.Д., Оддын таталцал ба хувьслын онол, М., 1971; Зельдович Я., Райзер Ю., Цочролын долгион ба өндөр температурын гидродинамик үзэгдлийн физик, 2-р хэвлэл, М., 1966; Соммерфельд А., Атомын бүтэц ба спектр, транс. Германаас, 1-2-р боть, М. , 1956; Зубарев Д.Н., Тэнцвэргүй статистик термодинамик, М., 1971; Kapitsa P. L., Туршилт, онол, практик, М., 1974; Carslow G., Eger D., Хатуу бодисын дулаан дамжуулалт, транс. Англи хэлнээс, М., 1964; Киттел Ч., Хатуу биетийн физикийн танилцуулга, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, 2-р хэвлэл, М., 1962; Лоренц Г.А., Электронуудын онол ба түүний гэрлийн болон дулааны цацрагийн үзэгдлийн хэрэглээ, транс. Англи хэлнээс, 2-р хэвлэл, М., 1956; Лукьянов С.Ю., Халуун плазм ба хяналттай цөмийн нэгдэл, М., 1975; Нейман И., фон, Квант механикийн математик үндэс, хөрвүүлэлт. Германаас, М., 1964; Okun L. B., Weak interaction of elementar particles, M., 1963; Скучик Е., Акустикийн үндэс, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, 1-2-р боть, М., 1976; Strett J. W. (Lord Rayleigh), Theory of Sound, 1-2, 2-р хэвлэл, М., 1955; Фок В.А., Орон зай, цаг хугацаа ба таталцлын онол, 2-р хэвлэл, М., 1961; Френкел Я., Металлын онолын танилцуулга, 3-р хэвлэл, М., 1958; Эйнштейн A., Infeld L., Evolution of Physics, trans. Англи хэлнээс, 3-р хэвлэл, М., 1965. Нэвтэрхий толь ба лавлах номууд: Физик нэвтэрхий толь бичиг, 1-5, М, 1960-66; Физикийн нэвтэрхий толь бичиг (ред. Ж. Тевлис), v. 1–9, Oxf. – Н. Ю., 1961–64; Яворский Б.М., Детлаф А.А., Инженерүүд болон их сургуулийн оюутнуудад зориулсан физикийн гарын авлага, 6-р хэвлэл, М., 1974.

A. M. Прохоров. Физик // Их Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг

Физикийн хэд хэдэн салбар байдаг тул бусад шинжлэх ухаанаас хэд дахин олон эрдэмтэд байдаг. Та онолын, туршилтын эсвэл хэрэглээний физикийн чиглэлээр суралцах боломжтой. Энэ бүхэн эрдэмтний хүсэл эрмэлзэл, түүний мэдлэгээс хамаарна.

Туршилтын физикийн талаар хэдэн үг хэлье. Яагаад ингэж нэрлэдэг вэ? Энэ нь туршилт явуулахтай холбоотой юу? Мэдээж тийм. Энэ бол байгалийн янз бүрийн үзэгдлийг тусгайлан бэлтгэж, урьдчилан бэлтгэсэн нөхцөлд судлах үйл явцаас бүрдэх байгалийг судлах, танин мэдэх тодорхой арга зам юм. Онолын физикээс хамгийн чухал ялгаа нь туршилтын физик нь онолын физикийн адил байгалийн математик загваруудыг судалдаггүй, харин байгаль өөрөө, түүний мөн чанарыг судалдаг.

Яг л адил арбитрын ажиллагаанд оролцож буй хуульчХэрэв тэрээр тусгай мэдлэгтэй бол бүх үйл явцын явцыг хялбархан өөрчлөх боломжтой бөгөөд туршилтын үр дүнд гарсан энгийн санал зөрөлдөөн нь физикийн онолын алдааны гол шалгуур болно. Өөрөөр хэлбэл, бидний ертөнцөд зүгээр л хамаарахгүй. Гэхдээ үүний эсрэг заалт нь үнэн биш байх болно: хэрэв эрдэмтэн туршилтуудтай санал нийлж байгаа бол энэ нь өгөгдсөн онолын зөв, түүнчлэн түүний хэрэглээний нотолгоо болж чадахгүй. Тэгэхээр физикийн онолын амьдрах чадварын хамгийн чухал шалгуур бол туршилтаар баталгаажуулах явдал юм. Туршилтын физик нь үүнд зориулагдсан юм.

Туршилтын үүрэг илүү тодорхой байх шиг байна. Гэхдээ үүнийг зөвхөн Галилео болон түүний дараа ажиллаж байсан судлаачид нээсэн. Тэд тусгайлан бүтээсэн нөхцөлд янз бүрийн объектуудын зан үйлийн талаархи ажиглалт дээр үндэслэн дэлхийн онцлог шинж чанаруудын талаар дүгнэлт хийсэн хүмүүс юм. Өөрөөр хэлбэл, тэд туршилт хийж байсан. Дашрамд хэлэхэд, энэ хандлага нь Грекчүүдийн хандлагатай огт зөрчилддөг: тэд дэлхийн бүтцийн талаархи бодол санаа нь үнэн бөгөөд зөв гэдэгт итгэдэг байсан бөгөөд туршлагыг зөвхөн батлагдсан хууран мэхлэлт гэж үздэг байсан, өөрөөр хэлбэл хүлээн авах гэж хэлж чадахгүй байв. жинхэнэ мэдлэг.

Хамгийн тохиромжтой хувилбарт туршилтын физик нь зөвхөн туршилт, түүний үр дүнгийн дэлгэрэнгүй тайлбарыг тайлбарлахгүйгээр өгөх үүрэгтэй. Гэвч практик дээр энэ нь бодитой бус юм. Эцсийн эцэст эрдэмтэд тодорхой объектууд хэрхэн ажилладаг талаар санаа бодолтой байдаг, өөрөөр хэлбэл эдгээр санаанууд нь олж авсан үр дүнгийн тайлбар дээр үндэслэсэн байдаг.

Тиймээс туршилтын физик нь ерөнхий физикийн маш чухал хэсэг төдийгүй нэлээд сонирхолтой зүйл юм, учир нь янз бүрийн хиймэл нөхцөлд янз бүрийн объектуудын зан байдлыг ажиглах нь зөвхөн эрдэмтдийн төдийгүй энгийн хүмүүсийн сонирхлыг татдаг.

Физик бол туршилтын шинжлэх ухаан юм. Галилео, Ньютон болон бусад судлаачдын бүтээлүүдэд түүний үндсэн аргыг тогтоосон: аливаа онолын таамаглалыг туршлагаар баталгаажуулах ёстой. XVII, XVIII, тэр байтугай XIX зуунд. ижил хүмүүс онолын дүн шинжилгээ хийж, өөрсдийн дүгнэлтийг туршилтаар туршиж үзсэн. Гэхдээ 20-р зуунд. Мэдлэгийн хурдацтай хуримтлал, технологийн хөгжил, шинжлэх ухаан, технологийн хувьсгал гэж нэрлэгддэг бүх зүйл нь нэг хүн онол бүтээх, туршилт хийх боломжгүй болоход хүргэсэн.

Физикчдийг онолч, туршилт судлаач гэж хуваасан (Онолын физикийг үзнэ үү). Мэдээжийн хэрэг, үл хамаарах зүйлгүй дүрэм гэж байдаггүй, заримдаа онолчид туршилт хийдэг, туршилт хийдэг хүмүүс онолыг хийдэг. Гэхдээ жил бүр ийм үл хамаарах зүйлүүд улам бүр цөөрсөөр байна.

Одоо туршилтчдын гарт нарийн төвөгтэй, хүчирхэг тоног төхөөрөмж байдаг: хурдасгуур, цөмийн реактор, хэт өндөр вакуум технологи, гүн хөргөлт, мэдээжийн хэрэг электроник. Энэ нь туршлагын боломжуудыг бүрэн өөрчилсөн бөгөөд үүнийг энэ жишээгээр дүрсэлж болно.

Энэ зууны эхээр Э.Рутерфорд болон түүний хамтран зүтгэгчид цайрын сульфидын дэлгэц болон микроскоп ашиглан альфа тоосонцорыг бүртгэж авсан (Атомын цөмийг үзнэ үү). Бөөм бүр дэлгэцэн дээр тусах үед дэлгэц нь микроскопоор харагдахуйц бүдэг гэрлийг үүсгэв. Туршилтыг эхлүүлэхийн өмнө судлаачид харанхуйд хэдэн цагаар сууж, нүдний мэдрэмжийг хурцалж байсан. Тоолж болох импульсийн хамгийн их тоо нь секундэд хоёроос гурван удаа байв. Хэдэн минутын дараа миний нүд ядарч эхлэв.

Одоо тусгай электрон төхөөрөмжүүд - фото үржүүлэгч нь илүү сул гэрлийн гялбааг ялгаж, цахилгаан импульс болгон хувиргах чадвартай. Тэд секундэд хэдэн арван, хэдэн зуун мянган импульсийг тоолж чаддаг. Мөн зөвхөн тоолох биш. Цахилгаан импульсийн хэлбэрийг ашигладаг тусгай хэлхээнүүд нь энерги, цэнэг, тэр ч байтугай бөөмийн төрлийн талаар мэдээлэл өгдөг. Энэ мэдээллийг өндөр хурдны компьютерт хадгалж, боловсруулдаг.

Туршилтын физик нь технологитой давхар хамааралтай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Нэг талаас физик нь цахилгаан, атомын энерги, лазер гэх мэт өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх хэсгүүдийг нээж, тэдгээрийг аажмаар эзэмшиж, инженерүүдийн гарт шилжүүлдэг. Нөгөөтэйгүүр, технологи нь зохих багаж хэрэгсэл, тэр ч байтугай шинэ үйлдвэрүүдийг бий болгосны дараа туршилтын физик нь туршилт хийхдээ эдгээр хэрэгслийг ашиглаж эхэлдэг. Энэ нь түүнд материйн нууцад илүү гүн нэвтрэх боломжийг олгодог.

Туршилт хийх орчин үеийн арга хэрэгсэл нь бүхэл бүтэн туршилтын багийн оролцоог шаарддаг.

Туршилтын судалгааг бэлтгэх, хэмжих, үр дүнг боловсруулах гэсэн гурван хэсэгт хувааж болно.

Туршилтын санаа гарч ирэхэд түүнийг хэрэгжүүлэх, шинэ суурилуулалтыг бий болгох эсвэл хуучныг дахин боловсруулах боломжууд хэлэлцэх асуудлын жагсаалтад ордог. Энэ үе шатанд хамгийн их болгоомжтой байх шаардлагатай.

“Би энэ туршлагыг хэрхэн төсөөлж, тайзан дээр тавьсанд үргэлж их ач холбогдол өгдөг байсан. Мэдээжийн хэрэг, бид тодорхой, урьдчилан бодож боловсруулсан санаанаас гарах ёстой; гэхдээ боломжийн хэрээр туршлага хамгийн олон цонхыг онгорхой орхиж, урьдчилан тооцоолоогүй үзэгдлийг ажиглах хэрэгтэй” гэж Францын нэрт физикч Ф.Жолио-Кюри бичжээ.

Суурилуулалтын зураг төсөл боловсруулах, үйлдвэрлэхэд тусгай дизайны товчоо, цехүүд, заримдаа томоохон үйлдвэрүүд туршилтанд оролцдог. Бэлэн төхөөрөмж, блокуудыг өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч хамгийн чухал ажил бол физикчдэд оногддог: өвөрмөц бөгөөд заримдаа өөр хаана ч ашиглаж байгаагүй нэгжүүдийг бүтээх явдал юм. Тиймээс шилдэг туршилтын физикчид үргэлж маш сайн инженерүүд байсаар ирсэн.

Суулгацыг угсарч дууссаны дараа хяналтын туршилт хийх цаг болжээ. Тэдний үр дүн нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг шалгаж, түүний шинж чанарыг тодорхойлоход үйлчилдэг.

Дараа нь үндсэн хэмжилтүүд эхэлдэг бөгөөд энэ нь заримдаа маш удаан үргэлжилж болно. Нарны нейтриноыг бүртгэхдээ нэгэн төрлийн дээд амжилт тогтоосон - хэмжилт 15 жил үргэлжилсэн.

Үр дүнг боловсруулах нь бас энгийн зүйл биш юм. Туршилтын физикийн салбарууд байдаг бөгөөд үүнд боловсруулалт нь бүхэл бүтэн туршилтын хүндийн төв юм, жишээлбэл, бөмбөлөгний камерт олж авсан зургийг боловсруулах. Камеруудыг дэлхийн хамгийн том хурдасгуурын цацрагийн замд суурилуулсан. Тэдгээрийн дотор нисдэг бөөмийн мөр дээр бөмбөлөгүүдийн гинж үүсдэг. Мөр нь харагдах бөгөөд зураг авах боломжтой. Камер өдөрт хэдэн арван мянган зураг гаргадаг. Саяхныг хүртэл (мөн автоматжуулалт аврах ажилд ирсэн) олон зуун лабораторийн туслахууд проекцийн микроскопоор ширээний ард сууж, гэрэл зургийн анхны сонголтыг хийдэг байв. Дараа нь автоматжуулсан суурилуулалт, компьютерууд ажиллаж эхэлсэн. Энэ бүхний дараа судлаачид шаардлагатай мэдээллийг хүлээн авч, график байгуулж, тооцоо хийх боломжтой болсон.

Зөвлөлтийн туршилтын хүмүүст бахархах зүйл бий. Хувьсгалаас өмнө Орост хэдэн арван физикч ноцтой ажиллаж байсан. Тэдний ихэнх нь тохиромжгүй байранд болон гар хийцийн багаж хэрэгслээр судалгаа хийсэн. Тиймээс П.Н.Лебедев (гэрлийн даралт), А.Г.Столетов (фотоэлектрик эффектийн судалгаа) хийсэн дэлхийн хэмжээний нээлтүүдийг жинхэнэ эр зориг гэж нэрлэж болно.

Манай туршилтын физик нь ЗХУ-ын засаглалын эхний жилүүдэд хүнд хэцүү нөхцөлд байгуулагдсан. Энэ нь А.Ф.Иоффе, С.И.Вавилов болон бусад олон эрдэмтдийн хүчин чармайлтаар бүтээгдсэн юм. Тэд туршилт, багш, шинжлэх ухааныг зохион байгуулагчид байв. Тэдний шавь нар болон тэдний шавь нар Оросын физикийг алдаршуулсан. Вавилов-Черенковын цацраг туяа (Вавилов-Черенковын эффектийг үзнэ үү), хэт шингэн байдал, Раман гэрлийн сарнилт, лазер - Зөвлөлтийн эрдэмтдийн зөвхөн хамгийн том нээлтүүдийг жагсаахад олон хуудас хэрэгтэй болно.

Туршилтын физикийн хөгжил нь гөлгөр, хуучирсан зам шиг биш юм. Олон хүний ​​хөдөлмөрөөр ажиглалт хуримтлагдаж, туршилт, тооцоо гардаг. Гэвч эрт орой хэзээ нэгэн цагт бидний мэдлэгийн аажмаар өсөлт нь огцом үсрэлт хийдэг. Нэг нээлт байна. Хүн бүрийн дассан зүйлсийн ихэнх нь огт өөр өнцгөөс харагддаг. Мөн бид онолыг нэмж, дахин хийх, заримдаа шинээр бий болгох, шинэ туршилтуудыг яаран хийх хэрэгтэй.

Тиймээс олон шилдэг эрдэмтэд шинжлэх ухааны замыг уулын замтай зүйрлэсэн байдаг. Энэ нь шулуун шугамаар явдаггүй тул аялагчдыг эгц налуу руу авирч, заримдаа буцаж ухарч, эцэст нь оргилд хүрэхэд хүргэдэг. Тэгээд ялагдсан өндөрлөгөөс шинэ оргилууд, шинэ замууд нээгдэнэ.

Хичээлийн хөтөлбөр

мэргэжил: 010701.65 - Физик

МЕХАНИК

Механикийн сэдэв, даалгавар. Лавлах систем. Кинематикийн үндсэн ойлголтууд. Кинематик хэмжигдэхүүн: байрлалын вектор, шилжилт, хурд, хурдатгал, зам, тэдгээрийн хоорондын координат ба вектор хэлбэрийн хамаарал. Тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөн ба түүний онцгой тохиолдлууд.

Материаллаг цэгийн муруйн хөдөлгөөн ба түүний замналтай холбоотой тайлбар. Хэвийн, тангенциал ба бүрэн хурдатгал.

Эргэлтийн хөдөлгөөний кинематик. Өнцгийн кинематик хэмжигдэхүүнүүд (өнцгийн шилжилт, өнцгийн хурд, өнцгийн хурдатгал), тэдгээрийн шугаман хэмжигдэхүүнтэй хамаарал. Тогтмол өнцгийн хурдатгалтай эргэлт.

Материаллаг цэгийн динамик. Хүч чадал ба масс. Сонгодог механикийн хуулиуд. Олон улсын нэгжийн систем (SI).

Материалын цэгүүдийн систем. Материаллаг цэгийн импульс, материаллаг цэгүүдийн системийн импульс. Импульсийн өөрчлөлтийн тэгшитгэл, импульс хадгалагдах хууль. Материаллаг цэгүүдийн системийн массын төв. Массын төвийн хөдөлгөөн. Хувьсах масстай биеийн хөдөлгөөн. Мещерскийн тэгшитгэл. Циолковскийн томъёо.

Ажил, хүч. Кинетик энерги. Консерватив хүчнүүд. Системийн боломжит энерги. Системийн нийт механик энерги. Механик энерги хадгалагдах хууль. Уян болон уян хатан бус нөлөөллийн шинжилгээнд хамгаалах хуулийг хэрэглэх.

Материалын цэгийн өнцгийн импульс нь тухайн цэгтэй болон тэнхлэгтэй харьцуулахад. Цэгтэй харьцуулахад хүчний момент, тэнхлэгтэй харьцуулахад. Моментийн үндсэн тэгшитгэл. Материаллаг цэгүүдийн системийн импульс. Өнцгийн импульс хадгалагдах хууль.

Хатуу. Хатуу биеийн хөрвүүлэлт ба эргэлтийн хөдөлгөөн, эргэлтийн агшин зуурын тэнхлэг.

Тогтмол тэнхлэгийн эргэн тойронд хатуу биетийн эргэлтийн хөдөлгөөний динамик. Инерцийн момент. Штайнер-Гюйгенсийн теорем. Тэнхлэгийг тойрсон хатуу биеийн импульс. Тэнхлэгийг тойрсон хүчний момент. Хатуу биеийн эргэлтийн хөдөлгөөний динамикийн үндсэн тэгшитгэл. Эргэдэг биед өнцгийн импульс хадгалагдах хуулийг хэрэглэх. Эргэлтийн хөдөлгөөний үеийн ажил ба хүч. Эргэдэг биеийн кинетик энерги. Хатуу биеийн цогц хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд динамикийн хуулиудыг ашиглах.

Хатуу биеийн инерцийн үндсэн тэнхлэгүүдийн тухай ойлголт. Эргэлтийн чөлөөт тэнхлэгүүд. Гироскоп, гироскопын прецесс. Гироскопийн хүч, гироскопийн нөлөө. Гироскоп ашиглах.

Инерцийн лавлагааны системүүд. Галилейгийн харьцангуйн зарчим. Галилеогийн өөрчлөлтүүд. Инерцийн бус лавлагааны системүүд. Translationally хөдөлж, эргэдэг инерцийн бус жишиг систем дэх инерцийн хүч. Дэлхий дээрх инерцийн хүчний илрэл.

Харьцангуйн тусгай онолын элементүүд (STR). Эйнштейний постулатууд. Лоренцийн өөрчлөлтүүд. Сегментүүдийн урт ба хугацааны интервалын харьцангуй байдал. Үйлчилгээний станцуудын хурдыг хөрвүүлэх.

Релятивист импульс, Ньютоны хоёрдугаар хуулийн харьцангуй хэлбэр. Эрчим хүч. Масс ба энергийн хамаарал. SRT дахь хамгааллын хуулиуд.

Хатуу бодисын уян хатан шинж чанар. Деформацийн төрлүүд. Стресс, үнэмлэхүй ба харьцангуй ачаалал. Хукийн хууль. Уян гажигтай биеийн боломжит энерги, энергийн нягт. Уян хатан бус хэв гажилт, механик гистерезис.

Шингэн ба хийн механик. Тасралтгүй орчин болох шингэн ба хий. Даралт. Паскалийн хууль. Гидростатик даралт. Архимедийн хууль. Биеийн усанд сэлэх нөхцөл.

Хөдөлгөөнгүй шингэний урсгал. Одоогийн шугамууд. Одоогийн хоолойнууд. Гүйдлийн хоолойн тасралтгүй байдлын тэгшитгэл. Хамгийн тохиромжтой шахагдахгүй шингэн. Бернуллигийн тэгшитгэл. Наалдамхай шингэний хөдөлгөөн, наалдамхай урсгалын Ньютоны хууль. Наалдамхай шингэн дотор хөдөлж буй биед үйлчлэх хүч. Биеийн эргэн тойронд эргүүлэг урсаж, чирч, өргө. Ламинараас турбулент урсгал руу шилжих, Рэйнолдсын тоо.

Амрах үрэлт, гулсах үрэлт, сэгсрэх үрэлт. Байгаль, технологийн үрэлтийн утга.

Тербеллийн хөдөлгөөний кинематик. Гармоник хэлбэлзэл, үе, давтамж, үе шат, хэлбэлзлийн далайц. Хэлбэлзэх цэгийн шилжилт, хурд, хурдатгал. Вектор диаграмын арга. Ижил ба ижил төстэй давтамжийн нэг чиглэлийн хэлбэлзлийг нэмэх. харилцан перпендикуляр хэлбэлзэл нэмэх, Lissajous тоо. Нарийн төвөгтэй чичиргээ.

Тербеллийн хөдөлгөөний динамик. Пүрш, математик, физикийн дүүжин. Эдгээр системийн жижиг хэлбэлзэл, байгалийн давтамж, хэлбэлзлийн үеүүдийн хөдөлгөөний тэгшитгэл. Хэлбэлзлийн хөдөлгөөний үеийн энерги, энерги хадгалагдах хууль. Наалдамхай үрэлтийн үед системийн хэлбэлзэл. Норгосны хэлбэлзэл ба тэдгээрийн шинж чанар: Норгосны коэффициент, логарифмын бууралт, хэлбэлзлийн системийн чанарын хүчин зүйл. Норгосны хэлбэлзлийн үеийн хамаарал нь саармагжуулах коэффициент, эсэргүүцлийн коэффициентийн эгзэгтэй утга, хэлбэлзлийн системийн апериод хөдөлгөөн.

Гармоник хөдөлгөгч хүчний нөлөөн дор албадан хэлбэлзэл, хэлбэлзлийг бий болгох хугацаа. Шилжилтийн далайц, хурд, хурдатгал ба тэдгээрийн фазын шилжилтийн давтамжаас хамаарах хамаарал. Резонанс. Хосолсон системийн хэлбэлзлийн тухай ойлголт.

Долгионы үйл явцын кинематик. Уртааш ба хөндлөн долгион. Бөмбөрцөг, цилиндр, хавтгай долгион. Шилжилт, хурд, хурдатгал, хэв гажилтын хавтгай гармоник долгионы тэгшитгэл. Аялагч долгион дахь дунд хэсгүүдийн хөдөлгөөний мөн чанар. Медиа хоорондын интерфейсээс долгионы тусгал. Аяллын долгионы энерги. Эрчим хүчний урсгалын нягт. Вектор Умов. Долгион интерференц. Байнгын долгион ба тэдгээрийн онцлог. Байнгын долгионы энергийн харилцаа.

Уян орчин дахь чичиргээний тархалт, долгионы тэгшитгэл. Долгионы тархалтын хурд.

Хатуу биеийн статикийн элементүүд. Тэнцвэрийн нөхцөл, тэнцвэрийн төрлүүд. Энгийн механизмууд.

МОЛЕКУЛАР ФИЗИК

Молекулын физикийн сэдэв. Макроскопийн системийг судлах термодинамик ба статистикийн арга.

Хийн молекул кинетик онолын үндсэн ойлголтууд. Бодисын молекул кинетик онолын туршилтын үндэслэл. Хийн даралт. Үнэмлэхүй температур. Хамгийн тохиромжтой хий. Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл. Хийн тухай хууль.

Хийн кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл. Больцманы тогтмол. Абсолют температур ба даралтын молекул-кинетик тайлбар. Температурын хэмжилт.

Молекулын хурдыг хэмжих, Стернийн туршилт. Максвелл хурдны тархалт. Молекулын энергийн эрх чөлөөний зэрэгт хуваарилалт. Идеал хийн хэлбэлзэл ба тэдгээрийн илрэл. Барометрийн томъёо. Максвелл-Больцманы хуваарилалт. Авогадро тогтмолыг туршилтаар тодорхойлох.

Хийн доторх тээвэрлэлтийн үзэгдэл. Молекулуудын дундаж урт ба чөлөөт аяллын дундаж хугацаа. Тархалт ба өөрөө тархалт.

Дотоод үрэлт. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр. Бага даралт, техникийн вакуум дахь дулаан дамжуулалт ба дотоод үрэлт. Бага даралтыг хэмжих арга.

Термодинамикийн үндэс. Термодинамик систем. Термодинамик тэнцвэр. Төрийн параметрүүд. Дотоод энерги. Термодинамик системүүдийн харилцан үйлчлэл.

Ажил ба дулаан нь систем хоорондын энергийн солилцооны хэлбэр юм. Бараг статик процессууд. Термодинамикийн анхны хууль. Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг изопроцесст хэрэглэх.

Дулааны багтаамж. Сонгодог онол ба туршилт. Адиабат тэгшитгэлийн гарал үүсэл. Хийн дэх дууны хурд. Квант дүрслэл

Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Эргэж болох ба эргэлт буцалтгүй үйл явц. Дулааны машинууд. Карногийн мөчлөг. Карногийн теоремууд. Бодит мөчлөгүүд. Мөнхийн хөдөлгөөнт машинуудын боломжгүй байдал.

Энтропи. Дулаан бууруулсан. Чөлөөт эрчим хүч. Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн статистик тайлбар. Нернстийн теорем. Үнэмлэхүй тэгт хүрэх боломжгүй байдал.

Бодит хийнүүд. Бодит хийн туршилтын изотермууд. Ван дер Ваалсын тэгшитгэл. Ван дер Ваалсын изотермийг туршилтын изотермуудтай харьцуулах.

Хүнд нөхцөл байдал. Холбогдох мужуудын хууль.

Бодит хийн дотоод энерги. Жоуль-Томсоны эффект. Хий шингэрүүлэх, бага температур авах.

Шингэн төлөвийн шинж чанарууд. Захиалга хаах. Үндсэн туршилтууд. Гадаргуугийн давхарга. Гадаргуугийн хурцадмал байдал. Нойтон.

Лапласын томъёо. Капиллярын үзэгдлүүд. Менискус дээрх ханасан уурын даралт.

Уусмал, ус, физик шинж чанарын онцлог. Осмосын даралт.

Хатуу бодис. Аморф ба талст биетүүд. Талст дахь урт хугацааны дараалал. Бондын төрлөөр талстуудын ангилал, талстуудын анизотропи.

Фазын шилжилтүүд. Шингэн ба уурын тэнцвэр. Чийгшил. Клапейрон-Класиусын тэгшитгэл.

Кристалуудын уян хатан шинж чанарууд. Талстуудын дулааны шинж чанар, дулааны тэлэлт. Хайлуулах, талсжих.

Кристал дахь согогууд. Шингэн талстууд (ангилал, дулааны шинж чанар, полиморфизм).

Хатуу, шингэн, хийн фазын тэнцвэрийн диаграмм. Гурвалсан цэг. Кристалуудын дулааны багтаамж. Дулонг ба Петитийн хууль. Хатуу бодисын дулааны багтаамжийн температурын хамаарлыг тайлбарлахад сонгодог физикийн бэрхшээлүүд. Квантын үзэл баримтлалын үндэс.

Полимер. Ангилал, дулааны шинж чанар. Шингэн болор полимерууд.

ЦАХИЛГААН БА СОРОНЗИЗМ

Вакуум дахь цахилгаан орон. Цэнэглэгдсэн биетүүдийн харилцан үйлчлэл. Кулоны хууль. Цахилгаан статик талбайн хүч. Цэгээр цэнэглэгдсэн биеийн талбайн хүч. Суперпозиция зарчим.

Хүчдэлийн вектор урсгал. Остроградский-Гаусын теорем ба зарим тэгш хэмтэй биеийн талбайг тооцоолоход хэрэглэх.

Цэнэглэгдсэн биеийг хөдөлгөх үед хээрийн хүчний ажил. Цахилгаан статик талбайн боломж. Цэгэн цэнэгтэй бие, цэгийн биетүүдийн систем, цэнэглэгдсэн бөмбөрцөгөөс үүссэн талбайн потенциал.

Хүчдэл ба боломжит градиент хоорондын хамаарал. Диполийн цахилгаан орон. Цахилгаан орон дахь диполь.

Цахилгаан орон дахь дамжуулагч. Кондуктор дахь цэнэгийн хуваарилалт. Дамжуулагчийн тэнцвэрт байдал. Гадаргуу дээрх талбайн хүч ба түүний гадаргуугийн цэнэгийн нягттай хамаарал.

Гаднах электростатик талбайн дамжуулагч. Нөлөөлөх замаар цахилгаанжуулалт.

Дамжуулагчийн цахилгаан хүчин чадал. Хавтгай, бөмбөрцөг ба цилиндр конденсаторууд.

Диэлектрик дэх цахилгаан орон. Диэлектрикийн туйлшрал. Туйлшрал ба түүний холбогдсон цэнэгийн гадаргуугийн нягттай хамаарал. Диэлектрик дэх талбайн Остроградский-Гаусын теорем. Электростатик талбайн индукц. Зөвшөөрөх чадвар. Төмөр цахилгаан. Электрет. Пьезо цахилгаан.

Цахилгаан статик талбайн энерги. Тогтмол цэгийн цэнэгтэй биетүүдийн системийн энерги, цэнэглэгдсэн дамжуулагч, цэнэглэгдсэн конденсатор. Цахилгаан статик талбайн энергийн нягт.

Тогтмол цахилгаан гүйдэл. Одоогийн хүч чадал. Цахилгаан хэлхээний хэсгийн Ом-ын хууль. Дамжуулагчийн эсэргүүцэл. Гадны хүчнүүд. EMF, боломжит зөрүү ба хүчдэл. Тогтмол гүйдлийн хэлхээн дэх ажил ба хүч. Жоул-Ленцийн хууль. Ом ба Жоул-Ленцийн хуулиудын дифференциал хэлбэр. Салбарласан гинж. Кирхгофын дүрэм.

Хатуу бодисын цахилгаан дамжуулах чанар. Металлын дамжуулалтын сонгодог электрон онол ба түүнээс Ом ба Жоул-Ленцийн хуулиудыг гарган авах. Сонгодог онолын бэрхшээлүүд. Хэт дамжуулагчийн тухай ойлголт. Хагас дамжуулагчийн дотоод ба хольц дамжуулах чанар.

Металл ба хагас дамжуулагч дахь термионы ялгаралт ба контактын үзэгдэл. Термионы ялгаралт. Вакуум дахь гүйдэл. Цахим хоолой (диод ба триод), тэдгээрийн хэрэглээ.

Холбоо барих боломжит зөрүү. Вольтагийн хууль. Термоэлектрик үзэгдлүүд. Хагас дамжуулагч дахь контактын үзэгдлүүд. Хагас дамжуулагч диод ба транзистор.

Шингэн дэх цахилгаан гүйдэл. Электролитийн диссоциаци. Электролитийн Ом-ын хууль. Фарадейгийн хууль.

Хий дэх цахилгаан гүйдэл. Бие даасан бус, бие даасан хий ялгаруулалт. Гаралтын төрөл (гэрэлт, нуман, оч, титэм). Катодын туяа.

Цахилгаан гүйдлийн харилцан үйлчлэл. Соронзон орны индукц. Био-Саварт-Лапласын хууль. Шууд, дугуй ба соленоид гүйдлийн соронзон орон. Соронзон орны индукцийн векторын эргэлт. Амперын хүч. Лоренцын хүч.

Бодисын соронзон шинж чанар. Соронзон дахь соронзон орон. Соронзонжуулалт. Соронзон орны хүч. Нийт гүйдлийн хууль. Соронзон нэвчилт.

Соронзон-механик үзэгдэл. Диа-, пара- ба ферромагнетизм. Столетовын бүтээлүүд.

Цахилгаан соронзон индукц. Фарадейгийн туршилтууд. Цахилгаан соронзон индукцийн хууль. Лензийн дүрэм.

Өөрөө индукц. Индукц. Соронзон орны энерги. Соронзон орны энергийн нягт.

Бараг суурин гүйдэл. Цахилгаан чичиргээ.

Хувьсах EMF-ийг олж авах. Хувьсах гүйдлийн хүч чадлын үр дүнтэй утгууд. Хувьсах гүйдлийн хэлхээнд резистор, индуктор, конденсатор. Салбаргүй хувьсах гүйдлийн хэлхээний Ом хууль. Цахилгаан хэлхээн дэх резонанс. Хувьсах гүйдлийн хэлхээнд ажиллах ба хүч.

Цахилгаан хэлбэлзлийн хэлхээ. Өөрийн гэсэн чичиргээ. Хэлхээн дэх албадан хэлбэлзэл. Трансформаторууд.

Цахилгаан соронзон орон. Эргэдэг цахилгаан орон. Хэвийн гүйдэл. Цахилгаан соронзон орон. Интеграл ба дифференциал хэлбэрийн Максвелл тэгшитгэлийн систем.

Цахилгаан соронзон долгион. Долгионы тэгшитгэл. Цахилгаан соронзон долгионы хурд. Умов – Пойнтинг вектор. Герцийн туршилтууд. Радио холбооны шинэ бүтээлийг A.S. Попов. Радио холбоо ба радарын зарчим. Цахилгаан соронзон долгионы хуваарь.

ОПТИК

Оптик цацраг: хэт ягаан туяа, харагдахуйц, хэт улаан туяа.

Долгионы оптикийн онолын үндэс. Долгионы тэгшитгэл. Хавтгай долгион. Хавтгай цахилгаан соронзон долгионы тусгал ба хугарал.

Фотометр. Эрчим хүч ба гэрлийн хэмжигдэхүүнүүд, тэдгээрийн нэгжүүд. Харагдах байдлын муруй.

Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо. Когерент долгион. Тэдгээрийг олж авах арга. Орон зайн болон цаг хугацааны уялдаа холбоо. Ижил зузаантай, ижил налуутай туузууд. Интерферометр.

Гэрлийн дифракци. Huygens Fresnel зарчим; Френель бүсүүд. Fresnel дифракц (дугуй нүх, дугуй диск дээр). Фраунхоферын дифракц (нэг ангархай дээр, дифракцийн тор дээр). Дифракцийн торны үндсэн шинж чанарууд. Рентген туяаны дифракц. Оптик голографийн тухай ойлголт.

Геометрийн оптикийн үндэс. Геометрийн оптик нь долгионы оптикийн хязгаарлагдмал тохиолдол юм. Үндсэн ойлголтууд (цацраг, параксиаль цацраг, хамгийн тохиромжтой оптик систем, коньюгат цэг). Призмээр цацрагийн хугарал, хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох бөмбөрцөг интерфэйс. Линзний оптик хүч. Үндсэн ба фокусын хавтгай. Линзний томъёо. Оптик хэрэгсэл - томруулдаг шил, микроскоп, толбо. Өсөх. Нарийвчлалын хязгаар (шугаман, өнцөг). Спектрийн төхөөрөмж.

Гэрлийн туйлшрал. Туйлшруулагч ба анализатор. Малусын хууль. Хос хугарал. Нэг тэнхлэгт нэг талст дахь цацрагийн гадаргуу. Анизотроп орчинд Пойнтинг вектор ба долгионы векторын чиглэлийг тодорхойлох. Зууван ба дугуй хэлбэртэй туйлшрал. Шугаман туйлширсан долгионы хөндлөнгийн оролцоо.

Гэрлийн тархалт. Гэрлийн хурдыг тодорхойлох аргууд. Фаз ба бүлгийн хурд. Тархалтыг судлах туршилтын аргууд. Тархалтын электрон (сонгодог) онол. Плазмын хугарлын индекс. Оптик цацрагийн шингээлт.

Булингартай орчинд гэрлийн тархалт (Рэйлигийн сарнилт). Молекулын тархалт. Раман тархалт.

Харьцангуйн тусгай онолын туршилтын үндэслэл (Мишельсон-Морли, Физо, Таунсийн туршилт). Лоренцийн өөрчлөлтүүд. Лоренцын өөрчлөлтийн үр дагавар. Доплер эффект.

Квантын оптик. Дулааны цацраг. Кирхгофын хууль, Виений шилжилтийн хууль, Стефан-Больцманы хууль. Планкийн томъёо. Фотоэффект: гадаад, дотоод, хавхлага. Үндсэн хуулиуд. Фотоэлелүүд. Гэрлийн фотоны онолын туршилтын үндэслэл. Фотоны шинж чанар (энерги, импульс, өнцгийн импульс). Хөнгөн даралт. Лебедевийн туршилтууд. Долгион ба фотоны онол дээр үндэслэсэн гэрлийн даралтын тайлбар. Рентген туяа, түүний үндсэн шинж чанарууд. Мозелийн хууль. Комптон эффект.

Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал. Де Бройлигийн таамаглал. Бөөмийн долгионы шинж чанарын талаархи таамаглалыг туршилтаар баталгаажуулах. Тодорхой бус байдлын харилцаа. Квант оптикийн хязгаарлагдмал тохиолдол болох долгионы оптик.

КВАНТЫН ФИЗИК

Ялгарал ба шингээлтийн спектрийн үндсэн загварууд. Устөрөгчийн атомын спектр. Рентген туяаны спектр.

Рутерфорд-Борын атомын загвар. Резерфордын бөөмийн тархалтын туршилтууд. Борын постулатууд. Устөрөгчтэй төстэй ионуудын энергийн түвшин. Франк ба Герц нарын туршилтууд. Рутерфорд-Борын атомын загварын сул талууд.

Шредингерийн тэгшитгэл. Долгион функц. Боломжит худаг дахь бөөмс. Квантын тоо (үндсэн, тойрог зам, соронзон, спин). Устөрөгчийн атомын энергийн түвшин.

Электроны эргэлт ба соронзон момент. Соронзон моментийн нэгж нь Бор магнетон юм. Штерн-Герлах туршилтууд.

Олон электрон атомууд. Паулигийн зарчим. Цахим бүрхүүл ба дэд бүрхүүлүүд. Зейман эффект. Д.И.Менделеевийн элементүүдийн үечилсэн систем. Рентген туяаны спектрийн шинж чанар. Мозелийн хууль.

Молекулын спектр. Гэрэлтэх. Раман гэрлийн сарнилт. Аяндаа болон албадан (өдөөгдөх) цацраг. Лазер. Шугаман бус оптикийн тухай ойлголт. Дамжуулах чадварын зурвасын онол. Хэт дамжуулалт.

Цацраг идэвхжил. Цацраг идэвхт задралын хуулиуд. Цөмийн цацрагийг судлах туршилтын аргууд. Масс спектрографууд. Цөмийн бүтэц. Цөм, цэнэг, массын загварууд. Цөмийн хүч. Массын согог ба холбох энерги. Цөмийн дусал ба бүрхүүлийн загварууд.

Протон, нейтрон, гамма туяагаар цацрагийн нөлөөгөөр цөмийн урвал (хамгаалалтын хууль, энергийн эффект, босго энерги, үр дүнтэй урвалын хөндлөн огтлол). Хуваах ба хайлуулах урвалууд. Цөмийн гинжин урвал. Термоядролын урвалууд. Цөмийн энерги ба экологи.

Элементар бөөмс: тодорхойлолт ба ангилал. Бөөм ба эсрэг бөөмс.

Үндсэн харилцан үйлчлэл. Лептон ба адрон. Барион ба лептоны тоог хадгалах хууль. Бөөмийн бүтэц. Нуклонуудын кварк загвар. Глюонууд.

ТҮЛХҮҮР ҮГНИЙ ЖАГСААЛТ

Механик. Үнэмлэхүй ба харьцангуй хэв гажилт. Хэлбэлзлийн далайц. Байршлын вектор. Вектор Умов. Долгионы тэгшитгэл. Долгион үйл явц. Эргэлтийн хөдөлгөөн. Албадан чичиргээ. Гармоник чичиргээ. Гидростатик даралт. Гироскоп. Гироскопийн нөлөө. Хатуу биеийн инерцийн үндсэн тэнхлэгүүд. Даралт. Деформаци. Механик стресс. Динамик. Архимедийн хууль. Хукийн хууль. Зуурамтгай урсгалын Ньютоны хууль. Паскалийн хууль. Импульс хадгалагдах хууль. Норгосны хэлбэлзэл, сааруулагч коэффициент, логарифмын бууралт. Хамгийн тохиромжтой шахагдахгүй шингэн. Судасны цохилт. Инерцийн лавлагааны систем (IRS). Олон улсын нэгжийн систем (SI). Долгион интерференц. Кинетик энерги. Хэлбэлзэл. Консерватив (боломжтой) хүч. Муруйн хөдөлгөөн. Одоогийн шугамууд. Жин. Материаллаг цэг. Савлуурууд. Вектор диаграмын арга. Импульсийн мөч. Инерцийн момент. Хүч чадлын мөч. Хатуу биеийн эргэлтийн хөдөлгөөний динамикийн үндсэн тэгшитгэл. Хөдөлж байна. Хугацаа. Эрчим хүчний урсгалын нягт. Эрчим хүчний нягтрал. Нийт механик энерги. Эйнштейний постулатууд. Урагшаа хөдөлгөөн. Боломжит энерги. Гироскопын прецесс. Галилейгийн харьцангуйн зарчим. Уртааш ба хөндлөн долгион. Шулуун хөдөлгөөн. Зам. Ажил, хүч. Тэнцвэр. Нэг төрлийн хөдөлгөөн. Адилхан ээлжлэн солигдох хөдөлгөөн. Резонанс. Эргэлтийн чөлөөт тэнхлэгүүд. Хүч чадал. Лавлах систем. Хурд. Харьцангуйн тусгай онол (STR). Статик. Хөдөлгөөнгүй шингэний урсгал. Байнгын долгион. Бөмбөрцөг, цилиндр, хавтгай долгион. Гүйлтийн давалгаа. Хатуу. Штайнер-Гюйгенсийн теорем. Одоогийн хоолойнууд. Өнцгийн хурд. Өнцгийн хөдөлгөөн. Өнцгийн хурдатгал. Уян ба уян хатан бус нөлөөлөл. Бернуллигийн тэгшитгэл. Мещерскийн тэгшитгэл. Гүйдлийн хоолойн тасралтгүй байдлын тэгшитгэл. Хурдатгал. Үе шат. Лиссажугийн дүрүүд. Циолковскийн томъёо. Массын төв Давтамж. Рэйнолдсын тоо.

Молекулын физик. Үнэмлэхүй температур. Адиабат процесс. Аморф ба талст биетүүд. Кристалуудын анизотропи. Барометрийн томъёо. Захиалга хаах. Байнгын хөдөлгөөнт машин. Чийгшил. Дотоод үрэлт. Дотоод энерги. Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Хийн тухай хууль. Хийн даралт. Талст дахь урт хугацааны дараалал. Тэнцвэрийн диаграмм. Тархалт. Шингэн талстууд. Дулонг ба Петитийн хууль. Холбогдох мужуудын хууль. Хамгийн тохиромжтой хий. Изопроцессууд: изотерм, изобар, изохор. Капиллярын үзэгдлүүд. Хүнд нөхцөл байдал. Молекул кинетик онол. Ханасан уур. Эргэж болох ба эргэлт буцалтгүй үйл явц. Осмосын даралт. Төрийн параметрүүд. Термодинамикийн анхны хууль. Хайлуулах, талсжих. Гадаргуугийн хурцадмал байдал. Гадаргуугийн давхарга. Авогадрогийн тогтмол. Больцманы тогтмол. Дулаан бууруулсан. Ажил. Дулааны хэмжээ. Максвелл-Больцманы хуваарилалт. Бодит хийнүүд. Чөлөөт эрчим хүч. Нойтон. Молекулуудын дундаж урт ба чөлөөт аяллын дундаж хугацаа. Нернстийн теорем. Карногийн теоремууд. Дулааны машинууд. Дулааны багтаамж. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр. Термодинамик. Термодинамик систем. Термодинамик ба статистикийн хандлага. Термодинамик тэнцвэр. Гурвалсан цэг. Ван дер Ваалсын тэгшитгэл. Клапейрон-Клаузиусын тэгшитгэл. Төлөвийн тэгшитгэл. Фазын шилжилтүүд. Лапласын томъёо. Карногийн мөчлөг. Энтропи. Жоуль-Томсоны эффект. Шилжүүлгийн үзэгдэл.

Цахилгаан ба соронзон. Умов – Пойнтинг вектор. Хийн ялгаралт. Хувьсах гүйдлийн хүч чадлын үр дүнтэй утгууд. Диа-, пара- ба ферромагнетизм. Диполь. Зөвшөөрөх чадвар. Био-Саварт-Лапласын хууль. Вольтагийн хууль. Жоул-Ленцийн хууль. Салбаргүй хувьсах гүйдлийн хэлхээний Ом хууль. Цахилгаан хэлхээний хэсгийн Ом-ын хууль. Фарадейгийн хууль. Цахилгаан соронзон индукцийн хууль. Индукц. Электростатик талбайн индукц. Индукц. Катодын туяа. Конденсатор. Холбоо барих боломжит зөрүү. Соронзон нэвчилт. Соронзон орон. Хүчдэл. Хагас дамжуулагч. Тогтмол цахилгаан гүйдэл. Боломжтой. Хүчдэлийн вектор урсгал. Кирхгофын дүрэм. Лензийн дүрэм. Өөрөө индукц. Суперпозиция зарчим. Кондукторууд. Пьезо цахилгаан. Цахилгаан гүйдлийн ажил ба хүч. Салбарласан гинж. Хэт дамжуулалт. Төмөр цахилгаан. Амперын хүч. Лоренцын хүч. Соронзон. Одоогийн хүч чадал. Дамжуулагчийн эсэргүүцэл. Гадны хүчнүүд. EMF, боломжит зөрүү ба хүчдэл. Остроградский-Гаусын теорем. Термоэлектрик үзэгдлүүд. Термионы ялгаралт. Хэвийн гүйдэл. Цэгэн цахилгаан цэнэг. Трансформаторууд. Максвеллийн тэгшитгэл. Цахилгаан соронзон долгионы хуваарь. Тэнцвэр потенциал. Электрет. Цахилгаанжуулалт. Цахилгаан чичиргээ. Цахилгаан хэлбэлзлийн хэлхээ. Цахилгаан орон. Цахилгаан хүчин чадал. Электролитийн диссоциаци. Цахилгаан соронзон индукц. Цахилгаан соронзон орон. Электростатик талбар.

Оптик. Де Бройль долгион. Долгион. Геометрийн оптик. Голографи. Тархалт. Дифракцийн тор. Дифракци. Толборлох хүрээ. Хамгийн тохиромжтой оптик систем. Хөндлөнгийн оролцоо. Тохиромжтой байдал. Линз. Томруулагч. Цацраг. Радиаль гадаргуу. Микроскоп. Линзний оптик хүч. Оптик хэрэгсэл. Оптик цацраг. Параксиаль цацрагууд. Туйлшрал. Рентген туяа. Холболтын цэгүүд. Дулааны цацраг. Фотометрийн хэмжигдэхүүнүүд. Фотонууд. Фото эффект.

Атом, хатуу бие ба атомын цөмийн физик.Адронууд. Долгион функц. Глюонууд. Массын согог. Дамжуулах чадварын зурвасын онол. Квантын тоо. Кваркууд. Лазер. Лептонууд. Соронзон мөч. Нейтрон. Нуклонууд. Орбитын момент. Дэд бүрхүүлүүд. Борын постулатууд. Паулигийн зарчим. Протонууд. Цацраг идэвхит. Спектрүүд. Ээрэх. Электрон бүрхүүлүүд. Элементар бөөмс. Эрчим хүчний түвшин. Харилцааны эрчим хүч. Цөмийн урвал. Гол.

СЭДЭВТИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ
МЕХАНИК

МОЛЕКУЛАР ФИЗИК

ЦАХИЛГААН БА СОРОНЗИЗМ