Referat fizika mavzu

O

Guliston davlat universiteti

fizika kafedrasi

’zbekiston Respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi

Referat

FIZIKA


MAVZU: Fizikada ehtimoliy – statistic g’oya va tushuncha (ESG’T) larni paydo bo’lishi va rivojlanishi.
Bajardi: Murodov M
Qabul qildi: Abdullayev A

Guliston 2016

REJA:

1. 
   Fizikada statistik qonuniyatlarning paydo bo’lishi va rivojlanishi
   

2. ESG’T larni oliy maktab fizika kursini o’qitishda qo’llanilishi.

1.1.Fizikada statistik qonuniyatlarning paydo bo’lishi va rivojlanishi.

Fizika fani moddani tashkil etganzarrachalarning harakat qonuniyatlari va boshqa xususiyatlarini o’rganayotganda ko’p sonli zarrachalar bilan ish olib boradi. Shu bilan bir qatorda ushbu zarrachalar ko’zga ko’rinmas, va mexanika qonunlariga bo’ysunmagani uchun ularning xususiyatlari, harakat qonuniyatlarini o’rganishda ehtimoliy-statistik g’oya va tushuncha (ESG’T)lardan foydalaniladi.

Fizikaga ehtimoliy – statistik g’oya va tushunchalarning kirib kelishi va rivojlanishi bilan tanishib chiqaylik. ESG’T lar fizikaga XIX asrning o’rtalarida kirib keldi, chunki bu davrga kelib, ayrim molekulyar - kinetik g’oyalar mukammal nazariyalarga aylana boshlagan edi. Bungacha faqat sotsiologiyada keng ishlatilib kelingan ehtimoliy - statistik g’oya va tushunchalar, fizikada o’lchashdagi hatoliklarni hisoblashlardagina qo’llanilar edi [6].

Fanda sabab - oqibat bog’likliklariga mos ravishda qonuniyatlarning ham ikki turi-dinamik va statistik qonuniyatlar o’rganiladi. Bulardan birinchisi, mos ravishda qat’iy va aniq bashorat qila olish imkonini dinamik qonuniyatlar o’rganadi. Ikkinchisida esa, ehtimoliy mulohazalar yuritiladi. Statistik qonuniyatlardan XIX asrning o’rtalariga kelib foydalanila boshlandi va shu davrga kelib, dinamik va statistik qonuniyatlar o’rtasidagi muammo paydo bo’ldi. Bu muammo dastlab dinamik qonuniyatlar foydasiga hal bo’ldi. Statistik qonuniyatlar bizning bilimlarimizning yetishmasligi bilan tushuntirilar edi. Bizga biron masala oydin bo’lmasa, ehtimollik orqali tushuntirishga harakat qilinar edi. Bu konsepsiyani bilimlarning yetishmasligining konsepsiyasi yoki dinamik qonuniyatlar konsepsiyasi deyiladi.

Amalda bu statistik qonuniyatlar ortida dinamik qonunlar “yashiringan”, hamma narsa asosida dinamik qonuniyatlar yotadi va sabab-oqibat munosabatlarini ob’ektivligini ko’rsatadi. Ayrim hollarda dinamik qonuniyatlardan, ayrim masalalarni yechishda esa ehtimoliy-statistik qonuniyatlardan foydalanamiz.

Bu konsepsiyaga ko’ra, gazning hususiyatini ehtimollik asosida emas, balki juda aniq ta’riflaymiz. Agar gazning boshlang’ich holati berilgan bo’lib, barcha molekulalarning hamma o‘zaro ta’sirlari hisobga olingan bo’lsa, shunda alohida molekulalarga tatbiq qilinadigan gaz qonunlari Nyuton klassik mexanikasining dinamik qonunlaridan olingan bo’lar edi. Ammo, molekulalarning soni juda ko’p bo’lganligi tufayli biz har bir molekulaning harakatini kuzata olmaymiz, shu tufayli biz statistik mexanikaning ehtimollik qonuniyatlaridan foydalanamiz.

Ehtimollik qonuniyatlari ko’p sonli sistemaga emas, balki alohida atom va molekulalarga tegishli ekanligi aniqlangach yuqorida qaralayotgan konsepsiya tarafdorlari “yashirin parametrlar” mavjud deb tasavvur qilar edilar. Yashirin parametrlar dinamik qonuniyatlarga bo’ysunadi. Hozirgi kunda yashirin parametrlarni qidirish amalda to’xtatilgan [6].

Dinamik konsepsiya doirasiga ko’ra sababiyat faqat ushbu qonuniyatlar bilan bog’liq. Tasodifiylik faqat sub’ektiv rejada ob’ektiv tasodifiylik sababning yo’qligi tufayli g’alaba qiladi. “Dinamik” va “statistik” terminlari ko’p xollarda “sabab” va “tasodifiylik” terminlari bilan almashtiriladi. Shu tufayli sababiyat ehtimollikka qarshi qo’yiladi, sababiyat yoki ehtimollik.

Bekorga ma’lum vaqtda mikrob’ektlarning ehtimollik hususiyatlari kvant mexanikadagi sababiyat prinsipi buzilishi natijasi sifatida qaralmagan edi.

Dinamik qonuniyatlar konsepsiyasi o’ta yashovchan bo’lib chiqdi va buning bir qator sabablari mavjud. Birinchidan, statistik fizik nazariya dinamik nazariyadan keyin uning asosida paydo bo’ldi. Statistik mexanika klassik mexanikaning “dinamik analogi” sifatida qaraldi. Mikroskopik elektrodinamika – klassik elektrodinamikaning o’xshashi sifatida qaraldi.

Ikkinchidan, dinamik nazariyalarda olingan aniq natijalar “aniq fan” qarashlariga ehtimollikka nisbatan ko’proq yaqin bo’ladi. Uchinchidan, statistik qonuniyatlar prinsipal rolini, ahamiyatini tushunish uchun dialektikani bilish talab etiladi. Aynan dialektika qonunlarini bilmaslik, bizning nazarimizda statistik qonunlar prinsipial rolini rad etishga va kamaytirishga olib keladi [6].

Issiqlik-harakatning bir turidir degan fikr – XVII asrning boshida faylasuf Bekon, shu asrning oxirida Gyuygens va Nyuton, XVIII asrning birinchi yarimlarida Volter, Daniel Bernulli hamda Lomonosov kabi olimlar tomonidan o’rtaga tashlangan edi. Mixail Vasilevich Lomonosovdan avval o’tgan olimlarning hech qaysi biri issiqlik haqidagi to’g’ri tushunchani Lomonosov kabi jasorat va izchillik bilan himoya qilmagan edi. Lomonosov o’zining “Issiqlik va sovuqning sabablari” deb nomlangan dissertatsiyasida (1774 y.) o’sha vaqtda hukmron bo’lgan teplorod nazariyasini rad etadi va “jismlarning issiqligi ularning ichki harakatidadir” deb ta’kidladi. U bir qator misollarda jismlarning ko’zga ko’rinadigan harakati ularning zarrachalarining ko’zga ko’rinmas harakatiga aylanishini ishonarli qilib isbotladi.

XVIII asrda sanoatning rivojlanishi texnika oldiga mashina dvigatellar yaratish vazifasini qo’ydi. O’sha paytga qadar ishlatilib kelgan suv va shamol parraklarini shaharlardagi fabrikalarga qo’llash noqulay va buning ustiga bu parraklarning quvvati ham kichik edi. Shuning uchun ham odamlar yetarli darajada quvvatga ega va ishlatish uchun qulay hamda tejamli dvigatellar yaratishga urina boshladilar. Bu esa molekulyar-kinetik va statistik qonuniyatlarni talab qilar edi, shu sababli juda ko’p urinishlar besamar ketdi. R.Mayerning ish va issiqlikning o’zaro bir-biriga aylanishi haqidagi fikrlari 1842-yilda e’lon qilingan edi. Lekin Mayer (uning kasbi vrach edi) o’ziga zamondosh fiziklarni ishontira oladigan dalillarni topa olmadi. Mayer maqolalaridagi ularning asosiy qismini tashkil qiluvchi falsafiy mulohazalar, biologik kuzatishlar va gipotezalar e’tiborsizlik bilan kutib olindi. Faqat 1850-1860-yillarga kelib molekulyar-kinetik nazariya Joul va Kryonig tomonidan qayta tiklandi [8].

Gazlar molekulyar-kinetik nazariyasida ESG’T larni ishlatish kerakligini birinchi bo’lib nemis fizigi Kryonig aytgan. U molekulalarning harakatini tavsiflab, “alohida molekulalarning harakat yo’li shunchalik tartibsizki, uni hisoblashning iloji yo’q. Ammo ehtimollar nazariyasining qonuniyatlarini qo’llab, tartibsizlikni tartibga keltirish mumkin”- degan. Biroq, bu fikr aytilganicha qolgan. Gazlar kinetik-nazariyasining batafsil bayonoti Klauziusga tegishlidir. U birinchi bo’lib, molekulyar tartibsizlik g’oyasidan foydalangan va fizikaga “ideal”gaz tushunchasini kiritgan va uni ta’riflagan.

Molekulyar-kinetik nazariyani dinamik qonuniyatlar asosida tushuntirish bir qancha noqulayliklar va xatoliklarni keltirib chiqardi. Shu sababli Klauzius va Maksvell molekulyar-kinetik nazariyani ESG’Tlarni kiritib rivojlantirdi. Kryonigning “Gazlar nazariyasining asoslari” asari 1856-yilda bosmadan chiqdi. 1857-yilda esa Klauziusning gazlar nazariyasiga doir klassik asari nashr qilindi. Bu asarda ma’lum bir temperaturada gazning barcha molekulalari qandaydir bir hil tezlik bilan harakat qiladi deb tahmin qilinganligiga (bu tahmin hodisani ancha soddalashtirib ko’rsatadi) qaramay, molekulyar-kinetik nazariyaning juda ko’p masalalari to’g’ri yechilgan edi. 1860-yilda Maksvell fizik statistikaga asos solgan ”Gazlarning dinamik nazariyasiga izohlar” nomli ajoyib asarini nashr qildi [8]. Maksvell statistik qonuniyatlarni tabiatning fundamental qonunlari deb qarash kerakligini aytadi. U 1859-yilda birinchi bo’lib, gaz molekulalarining tezliklar bo’yich taqsimlanish qonunini topdi, eng ehtimoliy tezlik tushunchasini kiritdi. “Maksvellning asosiy gipotezasiga ko’ra, gaz molekulalari orasidagi ko’p sonli to’qnashishlar, ayrim olimlar o’ylaganidek, molekulalar tezliklarining tenglashishiga olib kelmasdan, balki ma’lum ehtimollar bilan uchraydigan tezliklarning statistik taqsimotiga olib keladi” [6].

XIX asrda ehtimoliy-statistik g’oya tushunchalarning rivojlanishi va statistik fizikaning yaratilishiga Bolsman katta hissa qo’shdi. U Maksvell taqsimotini potensial maydondagi gazga umumlashtirdi, issiqlik sig’imi nazariyasini rivojlantirdi. Ammo Bolsmanning asosiy xizmatidan biri-termodinamikaning ikkinchi qonunining statistik talqinini ochib berganligidir. Termodinamikaning ikkinchi qonuni va uning statistik harakterda ekanligini tushunish jarayoni faqat fizika fanidagina emas, balki uni o’qitishda xam alohida o’rin tutadi. Aynan shu masalani xal qilish borasida molekulyar va issiqlik hodisalarini mexanik hodisalarga keltirish mumkin emasligi namoyon bo’ladi [5].

Molekulyar-kinetik nazariya dastlab rivojlanayotgan paytlarda unga quyidagi tajribalar poydevor bo’lib hizmat qildi:

1. 
   Moddalarning bir-biriga singishini (aralashuvini) ravshan ko’rsatuvchi diffuziya va erish hodisalari;
   
2. 
   Gazlarning elastikligi, suyuqlik va gazlarning yopishqoqligi, issiqlik o’tkazuvchanlik, moddalarning agregat holatlarining o’zgarishi;
   

3. Suyuqlik ichida muvozanatda turgan mayda zarachalarning tartibsiz harakati-broun harakati; bu hodisa uni 1827-yilda kashf etgan ingliz botanigi R.Broun sharafiga ana shunday nom bilan yuritiladi.

Broun harakatini kuzatish uchun suvga (yoki boshqa biror suyuqlikka) mikroskopik qattiq zarrachalar yoki biror moyning juda mayda tomchilari (masalan, suvga biroz sut qo’shsa ham bo’ladi) aralashtiriladi. Bunday aralashmaning bir tomchisini ikkita shisha plastinka orasiga tomizib bir necha yuz marta kattalashtiruvchi mikroskop orqali quyidagicha o’ziga xos manzara kuzatiladi: suyuqlikda muvozanat holatda suzib yurgan har bir zarracha yoki tomchi go’yo uni biror narsa tutib turganidek yoki qandaydir ko’rinmas to’siqlardan sapchiyotgandek har tomonga to’xtovsiz sakrab-sakrab harakat qilib turadi (1-rasm).

Muvozanatdagi zarracha qancha kichik bo’lsa,u shuncha chaqqonroq harakat qiladi. Bir-birlariga yaqinroq turgan zarrachalarning harakatlarini o’zaro solishtirganimizda ularning sapchishlari yo’nalish jihatdan ham, katta-kichikligi jihatdan ham tartibsiz (xaotik) ekanligini ko’ramiz.