1-ma’ruza. Elektrodinamikaga kirish. Reja

Nisbiylik nazariyasining yaratilishiga sababchi bo’lgan omillar 

XIX  asr  oxiriga  kelib  elektr  va  magnetizm  qonunlari  to’liq  shakllanib,  Maksvell 

tenglamalarida  bir  butun  holda  o’z  aksini  topdi.  Maksvell  tenglamalariga  asoslangan  klassik 

elektrodinamika,  maydonlar  haqidagi  birinchi  jiddiy  nazariya  bo’lib,  kuzatilgan  barcha 

elektromagnit  hodisalarini  tushuntiribgina  qolmay,  keyinchalik  tajribalarda  kuzatilgan  va  keng 

tatbig’ni topgan elektromagnit to’lqinlarining mavjudligini bashorat qildi. Bu qonunlarda doimiy 

bo’lgan  yorug’lik  tezligining  (c=2,997925∙10

8

m/s)  ishtirok  etishi  bilan  Nyuton  mexanikasi 

qonunlaridan tubdan farq qiladi. 

Maksvell nazariyasining rivojlanishi bilan ba’zi qiyinchiliklar paydo bo’la boshladi.  Bu 

nazariya birinchi qarashda Galiley nisbiylik prinsipi bilan jiddiy ziddiyatda edi. K  sanoq sistemada 

tinch  turgan  zaryadni  ko’ramiz.  Bu  sanoq  sistemada  zaryad  tinch  turganligi  uchun  faqat 

elektrostatik maydon hosil qiladi. K' sanoq sistemadagi kuzatuvchiga nisbatan zaryad ν tezlik bilan 

harakat qiladi. Shuning uchun bu sanoq sistemada zaryad elektr maydon bilan bir qatorda magnit 

maydonni ham hosil qiladi. Shunga o’xshash K  sanoq sistemada tinch turgan o’zgarmas magnit 

o’  z  atrofida  faqat  magnit  maydon  hosil  qiladi.  Uni  K'  sanoq  sistemada  turib  kuzatsak  berk 

konturda  hosil  bo’ladigan  elektr  yurutuvchi  kuch  magnit  maydondan  tashqari  elektr  maydon 

mavjud  ekanligidan  dalolat  beradi.  Ko’rilgan  har  ikkala  misol  elektr  va  magnit  maydon 

kuchlanganliklari  Galiley  almashtirishlariga  nisbatan  invariant  emasligini  ko’rsatadi.  Boshqa 

tomondan  elektrodinamika  qonunlari  laboratoriya  va  harakatdagi  inersial  sanoq  sistemalarda 

birday o’rinli bo’lishi tajribalarda aniqlangan. 

---

Bu  yerda  bir-biri  bilan  uzviy  bog’langan  ikkita  muammo  paydo  bo’ladi.  Birinchisi,  yorug’lik 

tezligi  bilan  bog’liq  bo’lib,  uning  tarqalish  tezligi  izotropmi,  bir  inersial  sanoq  sistemadan 

ikkinchisiga  o’tganda  qanday  o’zgaradi?  Ikkinchisi,  Maksvell  tenglamalari  Galiley 

almashtirishlariga nisbatan invariantmi? Ikkila muammoni birlashtirib, mexanika qonunlari uchun 

o’rinli  bo’lgan  Galiley  nisbiylik  prinsipini  elektromagnit  qonunlariga  tatbiq  qilisli  mumkinmi 

degan savol paydo bo’ladi? 

Aniqlangan holat o’ta jiddiy bo’lib, XIX asr oxirlarida fiziklar oldiga muhim savol qo’ydi.  Bu 

savolga javob ko’p jihatdan XX asirda fizikaning rivojlanish yo’nalishini aniqlab berdi. Haqiqatan 

ham quyidagilardan birini tanlash kerak edi: 

1.Maksvell tenglamalari Galiley almashtirishlariga nisbatan invariant emas deb tan olish kerak. U 

holda barcha inersial sanoq sistemalardan farq ailadigan sanoq sistema mavjud bo’ lib, faqat unga 

nisbatan Maksvell tenglamalari standart ko’rinishga ega bo’ladi. 

2.  Maksvell  tenglamalari  barcha  inersial  sanoq  sistemalarda  birday  o’  rinli  bo’ladi  (ko’rinishga 

ega) deb qabul qilish kerak. Bu holda Galiley almashtirishlari noto!g’ri bo’lib chiqadi va barcha 

inersial sanoq sistemalarning ekvivalentligini boshqacha tushinish kerak. 

Birinchi yo’l efir nazariyasini paydo bo’lishiga olib keldi. Bu nazariyaga ko’ra tanlangan inersial 

sanoq sistema gipotetik materiya – efir bilan bog’langan. Bu materiyaning na rangi, na hidi va na 

massasi  bor.  U  butun  fasoni  to’ldirgan  bo’lib,  o’zini  hech  qanday  holatda  namoj'on  qilmaydi. 

Uning birdan bir qismati elektromagnit ta’sirni uzatishdir. Efirning bunday g’ayrioddiy xossasi 

efir nazariyasini o’ta sun’iy qilib qo’ydi. Shuning uchun bu nazariya uzoq yashamadi. 

Ikkinchi  yo’l  keskin  bo’lib,  Galiley  almashtirishidan  voz  kechishni  taqozo  qilardi.  Bu  o’z 

navbatida Nyuton ta’riflagan klassik mexanikadan voz kechishga olib kelardi. Bunga qaramasdan 

fanning rivojlanishi aynan shu yo’ldan bordi. 

Efir nazariyasiga -  yorug’likning tarqalish tezligi bilan bog’liq bo’lgan masalaga Maykelson va 

Morli tajribalari oydinlik kiritdi, aniqrog’i efir nazariyasi asossiz ekanligini ko’rsatdi. Ma’ lumki, 

havo tinch turganda tovush tezligi hamma yo’nalishlarda bir xil bo’ladi. Agar shamol esayotgan 

bo’lsa, shamol yo’nalishida tovush tezligi unga qarshi yo’nalishdagidan katta bo’ ladi, shu bilan 

birga har ikkala yo’nalishdagi tezliklar ko’ndalang yo’nalishdagidan farq qiladi. Bunday hulosa 

har  qanday  to’lqin  uchun  o’rinlidir,  faqat  уоg’lik  uchun  emas.  Bizning  dadilligimiz  juda  katta 

aniqlikda bajarilgan Maykelson va Morlining o’ta nozik tajribalariga (1880 yilda boshlangan va 

1887 yilda e’lon qilingan) asoslangan. Tajribalarda harakatdagi sanoq sistema sifatida Yer olingan. 

(Lokal tajribalar uchun Yer amalda juda yuqori aniqlikda inersial sanoq sistema bo’la oladi.) Yer 

o’z  orbitasi  bo’ylab  Quyosh  atrofida  30  km/s  tezlik  bilan  harakat  qiladi.  Maykelson  va  Morli 

Yerning harakat yo’nalishida hamda unga ko’ndalang yo’nalishlarda yorug’lik tezligini uning berk 

traektoriyada bosib o ‘tgan yo’li orqali taqqoslashgan. Bu tajribalar yilning turli davrlarida qayta-

qayta  o’tkazilgan.  Tajribalarda  yorug’lik  tezligining  o’zaro  perpendikulyar  yo’nalishlardagi 

nisbatiga  Yerning  harakati  ta’sir  qilmasligi  aniqlangan.  Tajribalar  yorug’lik  tezligini  o’zaro 

perpendikular yo’ nalishlardagi farqi 5 km/s aniqlikda o’lchash imkonini bergan. Bu tajriba yanada 

takomillashtirilganda, aniqlik Yer tezligining 3% ni tashkil qilgan, bu 0,9 km/s ga to’g’ri keladi. 

Bu tajribalaridan kelib chiqadigan asosiy hulosa: 

Yorug‘lik tezligi inersial sanoq sistemalarining harakat yo’nalishiga va tezligiga bog’liq emas. 

Albert  Eynshteyn  “Harakatdagi  jismlar  elektrodinamikasiga  doir”  maqolasida  Maksvell 

elektrodinamikasini  harakatdagi  jismlarga  tatbiq  qilish  bu  hodisalarga  xos  bo’lmagan 

asimmetriyaga olib kelishi va “yorug’lik tashuvchi” muhitga nisbatan Yerning harakatini aniqlash 

---

yo’lidagi  urinishlarning  zoye  ketishi  kabi  holatlarni  tahlil  qilib,  maxsus  nisbiylik  nazariyasini 

yaratilishiga  olib  kelgan  muhim  fikrlarni  ilgari  surgan.  Nafaqat  mexanikada,  balki 

elektrodinamikada ham hodisalarning hech qanday xossasi absolyut tinchlik tushinchasiga to’g’ri 

kelmaydi. Bundan tashqari, inersial sanoq sistemalarda mexanika qonunlari invariant bo’lgani kabi 

elektrodinamika  va  optika  qonunlari  ham  invariant  bo’lishi  kerak  degan  g’oyani  ilgari  suradi. 

Yorug’lik  tarqaluvchi  gipotetik  muhit-  tushunchasiz  harakatdagi  jismlar  elektrodinamikasini 

yaratdi. 

A. Eynshteyn bu g’oyani asos qilib Galiley nisbiylik prinsipiga yangi ma’no beradi. 

Barcha inersial sanoq sistemalarda tabiat qonunlari birday o’rinli bo’ladi va yorug’lik bo’shliqda 

manbaning harakat tezligiga bog’liq bo’lmagan aniq “c ” tezlik bilan tarqaladi. 

Ushbu  ikkita  fundamental  g’oya  ichki  qarama-qarshilikdan  holi  bo’lgan  harakatdagi  jismlar 

elektrodinamikasini  yaratish  imkoniyatini  beradi.  Bunda  “efir”  tushunchasini  kiritishga  hojat 

qolmaydi,  chunki  yangi  nazariyada  mutloq  tinch  turgan  alohida  xossalarga  ega  bo’lgan  fazo 

tushunchasi kiritilmaydi hamda bo’sh fazoning hech qaysi nuqtasi qandaydir tezlik vektori bilan 

bog’lanmaydi. Shu bilan fazoning bir jinslli va izotroplik xossalari saqlanishi ta’kidlanadi. 

Maykelson  va  Morli  tajribalaridan  qariyib  50  yildan  keyin  Kennedi  va  Torndayk  yorug’lik 

tezligini o’lchash bo’yicha o ‘z tajribalarini o’tkazishdi. Bu tajribalarda ham harakatdagi sanoq 

sistema  sifatida  Yer  tanlab  olingan.  Tajribadan  maqsad,  yilning  turli  davrlarida  Yer  Quyoshga 

nisbatan turli yo’nalishda harakat qilishidan foydalanib, yorug’lik tezligiga uning ta’sirini aniqlash 

bo’lgan. Bu holda sanoq sistemalarning nisbiy tezligi 60 km/s ga teng bo’ladi. Maykelson va Morli 

tajriba  natijalarini  bir-biri  bilan  taqqoslash  uchun  bir  kun  yetarli  bo’lgan  bo’lsa,  Kennedi  va 

Torndayk tajribalari uchun bir necha oylab bir xil sharoitni ushlab turish kerak bo’lgan. Shu bilan 

bu  tajribalar  bir-biridan  farq  qilgan.  Kennedi  va  Torndayk  tajribalarida  yilning  turli  davrlarida 

o’lchanganda yorug’lik tezligining farqi taxminan 2 m/s ni tashkil qilgan. Bu tajribalardan kelib 

chiqadigan asosiy xulosa: 

Yorug’lik tezligi barcha inersial sanoq sistemalarda bir xil son qiymatni qabul qiladi. 

Bu  natija  A.  Eynshteyn  nisbiylik  prinsipidagi  birinchi  va  asosiy  aksioma  -  yorug’lik  tarqalish 

tezligi  mutloq  ekanligini  va  manbaning  xossalariga  bog’liq  emasligini  juda  yuqori  aniqlikda 

isbotladi.