Ózbekstan respublikasi joqari bilimlendiriw, ilim hám innovaciyalar ministrligi

1.2 Kvant fizikasınıń kelip shıġıwı
XIX ásirdiń aqırı XX ásirdiń basına kelip klassikalıq teoriyada tiykarınan fizikalıq sistema jaġdayın rawajlanıwın tolıq ańlatıw ushın ġárezsiz shamalardan paydalanılġan hám olar arnawlı bir waqıt momentindegi dinamikalıq ózgeriwshiler dep atalġan. Bul shamalar waqtıniń hár bir momentinde anıq bahaġa iye boıp, olardıń bahaları kompleks sistemanıń dinamikalıq jaġdayın anıqlap beredi. Bunnan tısqarı, eger fizikalıq sistemanıń jaġdayı ushın barlıq koordinatalarınıń mánisi waqttıń baslanġısh momentinde de berilgen bolsa, ol halda fizikalıq sistemanıń waqıt boyınsha rawajlanıwı tolıġı menen anıqlanġan boladı jáne onıń keyingi háreketin de aldınan aytıp beriwge múmkinshilik jaratıladı. Matematikalıq kóz qarastan qaraġanda, dinamikalıq ózgeriwshiler waqtıniń funkciyası bolıp, ekinshi tártipli differencial teńlemeler sisteması arqalı anıqlanadı. Solay etip, klassikalıq relyativistik emes teoriyanıń tiykarġı maqseti tekserilip atırġan sistemanıń dinamikalıq ózgeriwshilerin anıqlap alıp, waqıt boyınsha olardıń ózgeriwin ańlatiwshı háreket teńlemelerin dúziwden ibarat.
Klassikalıq mexanikanıń tiykarġı nızamları Nyuton tárepinen tariyplep berilgennen baslap, XIX ásirdiń aqırına shekem bul programma tabıslı rawajlanıp keldi hám jańa eksperimental nátiyjelerdiń payda bolıwı, teoriyalıq tárepten, jańa dinamikalıq ózgeriwshiler hám jańa teńlemelerdiń payda bolıwına alıp keldi. Usınıń menen bir qatarda jańa hádiyseni, yamasa jańa processti ulıwma teoriyalıq sxemaġa kirgiziw úlken qıyınshıqlar tuwdırmadı. Sol dáwir ishinde qandayda bir bir eksperimental nátiyje yamasa fizikalıq jańa ashılıw joqarıdaġı belgilengen dástúrdiń tuwrılıġına guman tuwdırmadı. Bul rawajlanıw 1900-jılġa shekem tabıslı dawam ettirildi, lekin mikrodúnya kólemindegi fizikalıq qubılıslar tuwrısındaġı bilimler barġan sayın kóbeyiwi hám tereńlesiwi nátiyjesinde klassikalıq fizika bir qatar qıyınshılıqlar hám qarama-qarsılıqlarġa dus keldi. Klassikalıq fizika tiykarında atom hám de subatom dárejesindegi fizik qubılısları hám olardaġı bolatuġın processlerdi anıq ańlatıw múmkin bolmay qaldı hám olardı tuwrı aytıw ushın principial jańa teoriyanı jaratıw mútajligi tuwıldı. Málim bolġanınday, bizdi qorshap alġan álemde eki qıylı obektler parq etiledi: element hám nurlanıw. Element anıq koordinatalarġa iye bolġan korpuskulalardan shólkemlesken bolıp, oladıń háreketi Nyuton mexanikasınıń nızamlarına bóysınadı, waqttıń berilgen momentinde hár bir korpuskulanıń jaġdayı onıń jaylasıwı hám tezligi menen anıqlanadı, yaġnıy altı ġárezsiz dinamikalıq ózgeriwshiler menen ańlatpalanadı. Elementtıń korpuskulyar teoriyası álemdegi deneler hám úlken ólshemdegi obiektlediń mexanikası menen shegaralanadı. Keyinshilik element dúzilisiniń atom gipotezası payda bolıwı menen, korpuskulyar teoriya járdeminde mikroskopik dárejedegi barlıq fizikalıq qubılıslardı da túsindiriwge háreket etildi. Tuwrıdan tuwrı atom gipotezasın tekseriwge múmkinshilik bolmaġanlıġı sebepli, tikkeley bolmaġan xarakterge iye bolġan tastıyıqlarġa júdá kóp waqıt hám itibar ajıratıldı, yaġnıy molekulalardan shólkemlesken materiallıq denelerdiń makroskopik qásiyetlerin tekseriwde bólek hár bir molekulanıń háreket nızamları analiz etildi. Matematikalıq tárepten bul másele quramalı bolıp tabıladı, sebebi erkinlik dárejesi sanı júdá kóp bolġan sistemanıń dinamikalıq ózgeriwshileriniń ortasha mánisi esapqa alınıwı kerek. Sol orında bir buyım element muġdarında molekulalar sanı N₄=6,02 • 10²³ (Avogadro sanı ) ġa teń ekenligin eskertip ótiw kerek dep esaplaymız. Bunday sistemanıń háreket teńlemelerin anıq sheshiw múmkin emes, sol sebepli bul máseleni statistikalıq usıllar járdeminde sheshiw kerek. Solay etip, jańa pán-statistikalıq mexanika payda boldı. Gazlar háreketin tekseriw (gazlardıń kinetik teoriyası) hám termodinamikadan (statistikalıq termodinamika ) alınġan jańa nátiyjeler elementtıń korpuskulyar teoriyasınıń tiykarġı qaġıydaların sapalı hám múmkinshilik dárejesinde anıq muġdarlıq esaplawlarġa múmkinshilik jaratadı. Sol waqıttıń ózinde fizikanıń basqa bólimleri menen birge elektr hám magnit qubılısları haqqındaġı táIiymatta tez pátte rawajlana basladı. Bul tarawda úlken tabıslarġa ingliz fizigi J.Maksvell eristi. 1865-jılda elektromagnit teoriyasınıń tiykarġı nızamların hám olardı sıpatlawshı teńlemelerdi keltirip shıġardı. Mexanikada Nyuton nızamları qanday rol oynasa, elektromagnetizm salasında J.Maksvell
teńlemeleri de sonday áhmiyetke iye boladı. Nurlanıw hádiysesi Maksvell tárepinen jańalıq ashılġan elektromagnit teoriyasınıń nızamlarına boysınadı. Nurlanıwdıń dinamikalıq ózgeriwshiler sanı sheksiz kóp bolıp, keńisliktiń hár bir noqatındaġı elektr hám magnit maydanlar arqalı kórinetuġın boladı. Elementten ayrıqshalaw, nurlanıwdı bólek-bólek korpuskulalarġa ajıratıw múmkin emes, nurlanıw tolqın ózgeshelikke iye bolıp, interferensiya hám difraksiya sıyaqlı hádiyseler arqalı ózin kórinetuġın etedi. Nurlanıwdıń tolqın teoriyası XIX ásirdiń birinshi yarımında fransuz fizigi Frenel tárepinen tiykarlap berildi. Tolqın tarqalıw máseleleri tuwrı sheshimge iye bolġannan keyin, tolqın gipotezisınan kelip shıġatuġın barlıq nátiyjelerdi tekseriwge jáne bul gipoteza tiykarında malim bolġan jaqtılıq hádiyselerin, sonday-aq geometriyalıq optikanıda túsindiriwge múmkinshilik jaratıldı. Optika tarawında jaqtılıqtıń tolqın teoriyası tiykarında ótkerilgen bir qatar jumıslar tolqın teoriyasınıń tutqan órnın jáne de bekkemledi.
Jaqtılıqtıń elektromagnetizm teoriyası jaratılıwna XIX ásir ortalarında ashılġan bir qatar hádiyseler salmaqlı orın tuttı. Keńislik elektromagnit maydan jaqtılıqtıń vakuumdaġı tezligine teń bolġan tezlik penen tolqın tárizde tarqalıwı tikkeley Maksvell teńlemelerinen kelip shıġadı. Solay etip, elektromagnit tolqınlar bos keńislik, yaġnıy vakuumda tarqalıwı Maksvell tárepinen teoriyalıq túrde aldınan keltirip shıġarıldı hám jaqtılıqtıń elektromagnit teoriyası jaratıladı. Bul teoryaġa kóre, jaqtılıq júdá kishi tolqın uzınlıġına iye, elektromagnit tolqınlardan ibarat bolıp esaplanadi. Keyinirek nemis fizigi G. Gers bos fazada elektromagnit tolqınların eksperimental túrde bar ekenligin tastıyıqladı. Usınıń menen optikalıq hám elektromagnetizmniń ajıralmas baylanıslılıġı tastıyıqlandı. Málim bolġanınday, optikadaġı zárúrli hádiyselerden biri nurlanıw hádiysesi bolıp tabıladı jáne onıń hár qıylıları bar. Mısalı, gazlardan elektr togı ótiwi processinde payda bolatuġın nurlanıw, oksidlenip atırġan fosfordıń nurlanıwı, elektronlar menen qattı denelerdi bombardimon qılıw nátiyjesinde payda bolatuġın nurlanıw, qızdırılġan deneniń nurlanıwı, yaġnıy ıssılıq nurlanıwı hám taġı basqa. Joqrıdaġı belgilengen nurlanıwlar bir-birinen ózleriniń payda bolıw tábiyatı menen ajralıp turadı.
Hár qanday nurlanıw processinde energiyanıń qandayda bir túri nurlanıw energiyasına aylanadı hám atap aytqanda jıllılıq nurlanıwında energiyanıń bir bólegi elektromagnit tolqın formasında nurlanadı. Jıllılıq nurlanıwı óziniń ózgesheligi menen basqa nurlanıwlardan keskin parq etedi, sebebi bul nurlanıw teń salmaqlılıqlı jaġdayġa tiyisli bolġan nurlanıw bolıp tabıladı.
Denelerdiń jıllılıq nurlanıw nızamlıqların teoriyalıq tárepten túsindiriw XIX ásirdiń aqırı XX ásirdiń baslarına kelip klassikalıq fizikada eń zárúrli mashqalaġa aylanġan edi. Elektromagnit nurlanıwdıń intensivligi hám spektrlar ústinde alıp barılġan izertlewlerde klassikalıq fizika birinshi márte saldamlı jeńiliske dus keldi.