Не себептен электрондар ядроны тастап ұшып кетпейді немесе неліктен ядроға құламайды? Осы жөнінде Бор не айтты?

Бор қағидалары, Бор постулаттары – даниялық физик Бордың атомның орнықты (стационар) күйін және спектрлік заңдылықтарын түсіндіруге арналған негізгі болжамдары (1913). Сутек атомының сызықтық спектрін (Бальмер-Ридберг формуласы), атомның ядролық моделі мен жарық сәулесінің квантты шығарылуы мен жұтылуын түсіндіру мақсатында Нильс Бордың 1913 жылы тұжырымдаған жорамалдары:

· 1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды. Бірінші қағида немесе орнықты күйлер қағидасы: атомдағы электрондар кез келген энергиясы бар орбиталармен емес, тек белгілі бір энергиясы бар орбиталар бойымен қозғалады. Оларды орнықты орбиталар деп атайды. Орнықты орбиталардың энергиясы тек белгілі бір дискретті (үзікті) мәндерді ғана иеленеді. Электрондар мұндай орнықты орбита бойымен қозғалып жүргенде сәуле шығармайды.

· 2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

Мұндағы E_n және E_m осы стационар күйлердiң энергиясы, ал – Планк тұрақтысы. Екінші қағида немесе сәуле шығарудың жиіліктік шарты: атом бір орнықты күйден екінші бір сондай күйге ауысқанда ғана жарықтың бір фотонын жұтады не шығарады. Шығарылған не жұтылған фотонның энергиясы (һν) екі орнықты күй энергияларының (E_n және E_m) айырымына тең (һν = мұндағы ν – шығарылған не жұтылған сәуле фотонының жиілігі, һ – Планк тұрақтысы).

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

· 3. (Орбиталардың кванттану ережесі):Стационарлық күйдегі атомдардың шеңбер бойымен қозғалғанда импульс моменттері тек дискретті мән қабылдай алады

Сутекті атомның (Z — ядро заряды) Борлық моделі, мұндағы теріс зарядты электрон атом бұлтшасында орналасып аз бірақ оң зарядталған атом ядросын қоршайды. Электронның орбитадан орбитаға өтуі электрмагниттық энергия квантының (hν) шағылуымен немесе жұтылуымен өтеді.

Осы қағидалар негізінде құрылған Бор теориясы тек сутек және сутек тәріздес атомдардың құрылысын түсіндіруге қолданылады. Бор қағидалары классикалық физика заңдылықтарына толығымен қайшы келеді. Бұл қағидалар – микродүние қасиеттерін түсіндіру үшін табылған алғашқы тұжырымдар. Атом құрылысы кванттық механика арқылы ғана толық түсіндіріледі.

Нильс Хенрик Давид Бор, дат. Niels Henrik David Bohr (7.10.1885, Дания, Копенгаген — 18.11.1962, сонда) — даниялық ғалым, қазіргі заманғы физиканың негізін салушылардың бірі, Дания корольдік қоғамының мүшесі (1917) және 1919 жылдан оның президенті.

· Копенгаген университетін бітірген (1908).

· 1911 — 12 ж Кембриджде Дж. Дж. Томсонмен, 1912 — 13 ж Манчестерде Э. Резерфордпен бірге ғыл.-зерт. жұмыстарын жүргізді.

· 1916 жылдан Копенгаген ун-тінің профессоры.

· 1920 жылдан өмірінің соңына дейін Копенгагендегі Теориялық физика ин-тын (қазіргі Нильс Бор ин-ты) басқарды.

*1943 ж Данияға фашистердің жаулап алу қатері төнгенде, ол АҚШ-қа кетуге мәжбүр болды. АҚШ-та алғашқы атом бомбасын жасауға қатысты, кейін оны шығаруға қарсы шықты. Соғыс аяқталған соң Данияға қайта оралды.

Бор — атомның алғашқы кванттық теориясын жасаушы, кванттық механиканың негізін қалаушылардың бірі. Ол Бор қағидалары (постулаттары) деп аталған тұжырымдар негізінде атомның орнықтылығын және сутек тәрізді атомдардың спектрлік заңдылықтарын түсіндірді. Бор теориясы бойынша атомның орнықты (стационар) күйдегі энергиясының үзілісті (дискретті) мәндерге ие болатындығы алынғанымен, электрон шеңбер не эллипс тәрізді орбита бойымен қозғалатын классикалық бөлшек ретінде қарастырылады. Бұл теорияда Л. де Бройль ашқан микробөлшектердің толқындық қасиеті ескерілмейді. Атом құрылысының және оның ішінде өтетін түрлі процестердің толық теориясы кванттық механика заңдары ашылған соң ғана жасалды. Бор 1923 ж классикалық және кванттық ұғымдар арасындағы сәйкестік принципін ашты. Сол жылы өзі жасаған атом моделі негізінде, алғаш рет Д.И. Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесіне ғыл. түсініктеме берді. 1927 ж микродүниенің ең маңызды принциптерінің бірі — толықтырғыштық принципін тұжырымдады. Мұның философия ғылымы үшін маңызы зор болды. Ол құранды ядро теориясының авторы (1936). 1939 ж американ физигі Дж. Уилермен бірге ядроның бөліну механизмін түсіндірді. Уран ядросының өздігінен бөлінуін болжады. Бjh 20 ғfcshдың 40 — 50-жылдары негізінен, элементар бөлшектердің белгілі бір ортамен әсерлесу мәселесін зерттеді. Ол дүние жүзі физиктерінің (Ф.Блох, О.Бор, В.Вайскопф, Х.Казимир, О.Клейн, Х.Крамерс, Л.Д.Ландау, Л.Розенфельд, Дж.Уилер, т.б.) үлкен мектебін ұйымдастырды, олардың арасындағы ғыл. шығармашылық байланысты дамытты. Бор — Нобель сыйлығының лауреаты (1922), дүние жүзіндегі 20-дан астам ғылым академиясының, оның ішінде КСРО ғылым академиясының (1929) құрметті мүшесі.

Өмірбаяны[өңдеу]

Нильс Бор (Bohr) 1885 жылы жетінші қазанда Данияның Копенгаген қаласында туған. Копенгаген университетін (1908) бітірген соң 1911 – 12 жылдары Кембридждефизик Джозеф Томсонмен, 1912 – 13 жылдары Манчестерде Эрнест Резерфордпен бірге ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізді. 1916 жылдан Копенгаген университетінің профессоры. 1920 жылдан өмірінің соңына дейін Копенгагендегі Теориялық физика институтын (қазіргі Нильс Бор институты) басқарды. 1943 жылы Данияға фашистердің жаулап алу қатері төнгенде, ол АҚШ-қа кетуге мәжбүр болды. АҚШ-та алғашқы атом бомбасын жасауға қатысты, кейін оны шығаруға қарсы шықты. Соғыс аяқталған соң Данияға қайта оралды. Бор – атомның алғашқы кванттық теориясын жасаушы, кванттық механиканың негізін қалаушылардың бірі. Ол Бор қағидалары(постулаттары) деп аталған тұжырымдар негізінде атомның орнықтылығын және сутек тәрізді атомдардың спектрлік заңдылықтарын түсіндірді. Бор теориясы бойынша атомның орнықты (стационар) күйдегі энергиясының үзілісті (дискретті) мәндерге ие болатындығы алынғанымен, электрон шеңбер не эллипс тәрізді орбита бойымен қозғалатын классикалық бөлшек ретінде қарастырылады. Бұл теорияда Луи де Бройль ашқан микробөлшектердің толқындық қасиеті ескерілмейді. Атом құрылысының және оның ішінде өтетін түрлі процестердің толық теориясы кванттық механика заңдары ашылған соң ғана жасалды. Бор 1923 жылы классикалық және кванттық ұғымдар арасындағы сәйкестік принципін ашты. Сол жылы өзі жасаған атом моделі негізінде, алғаш рет Дмитрий Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесіне ғылыми түсініктеме берді. 1927 жылы микродүниенің ең маңызды принциптерінің бірі – толықтырғыштық принципін тұжырымдады. Мұның философия ғылымы үшін маңызы зор болды. Ол құранды ядро теориясының авторы (1936).

Копенгагендегі Бордың туған үйі

1939 жылы американ физигі Джон Уилермен бірге ядроның бөліну механизмін түсіндірді. Уран ядросының өздігінен бөлінуін болжады. Бор 20 ғасырдың 40 – 50-жылдары негізінен, элементар бөлшектердің белгілі бір ортамен әсерлесу мәселесін зерттеді. Ол дүние жүзі физиктерінің (Феликс Блох, Оге Бор, Виктор Вайскопф, Лев Ландау, т.б.) үлкен мектебін ұйымдастырды, олардың арасындағы ғылыми шығармашылық байланысты дамытты. Бор – Нобель сыйлығының лауреаты (1922), дүниежүзіндегі жиырмадан астам Ғылым академияларының, оның ішінде бұрынғы КСРО Ғылым академиясының да (1929) құрметті мүшесі. Ғалым Нильс Бор 1962 жылы 18 қарашада Копенгаген қаласында дүние салды.

Бор қағидалары[өңдеу]

Бор қағидалары, Бор постулаттары – даниялық физик Нильс Бордың атомның орнықты (стационар) күйін және спектрлік заңдылықтарын түсіндіруге арналған негізгі болжамдары (1913). Бірінші қағида немесе орнықты күйлер қағидасы: атомдағы электрондар кез келген энергиясы бар орбиталармен емес, тек белгілі бір энергиясы бар орбиталар бойымен қозғалады. Оларды орнықты орбиталар деп атайды. Орнықты орбиталардың энергиясы тек белгілі бір дискретті (үзікті) мәндерді ғана иеленеді. Электрондар мұндай орнықты орбита бойымен қозғалып жүргенде сәуле шығармайды. Екінші қағида немесе сәуле шығарудың жиіліктік шарты: атом бір орнықты күйден екінші бір сондай күйге ауысқанда ғана жарықтың бір фотонын жұтады не шығарады. Шығарылған не жұтылған фотонның энергиясы (һν) екі орнықты күй энергияларының (Е₁ және Е₂) айырымына тең (һν = Е₁ – Е₂, мұндағы ν – шығарылған не жұтылған сәуле фотонының жиілігі, һ – Планк тұрақтысы). Осы қағидалар негізінде құрылған Бор теориясы тек сутек және сутек тәріздес атомдардың құрылысын түсіндіруге қолданылады. Бор қағидалары классикалық физика заңдылықтарына толығымен қайшы келеді. Бұл қағидалар – микродүние қасиеттерін түсіндіру үшін табылған алғашқы тұжырымдар. Атом құрылысы кванттық механика арқылы ғана толық түсіндіріледі.

Атомның ядролық моделi α-бөлшектердiң жұқа алтын фольгадан шашырауын дұрыс түсiндiргенiмен екiншi жағынан басқа қиындыққа жолықты. Оның мәнiсi мынада болатын. Классикалық электродинамика заңдары тұрғысынан атомның планетарлық моделi тәрiздес жүйелер орнықты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала үдей қозғалатын болғандықтан өзiнен электромагниттiк сәуле шығаруы тиiс. Ал бұлай сәуле шашу оның энергиясын кемiтедi де соның салдарынан электронның айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, түбiнде ол ядроға құлап түсуi тиiс болатын. Бiрақ тәжiрибе бұған мүлдем керi нәтиже бередi. Атом орнықты жүйе және ол қозбаған күйде болса өзiнен ешқандай да сәуле шығармайды.

Теория мен тәжiрибенiң арасындағы осындай қарама-қайшылықты шешу жолында ғалымдарға бiраз тер төгуге тура келдi. Бұл бағыттағы зерттеулер барысында алғашқы елерлiктей табысқа дат ғалымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалық физиканың атомдық жүйеге қатысты барлық көзқарастарын қайта қарай келiп, оның атомдарға қатысты жаңа тәжiрибелiк деректердi түсiндiруде дәрменсiз екенiне көзi жеттi. Бұл жерде классикалық физика ұғымдарының ауқымынан тысқары шығу қажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомның жарықты шығаруы мен жұтуы жөнiндегi өзiнiң түсiнiгiн мынадай екi постулат түрiнде тұжырымдады:

1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.

2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

hv=E_n– E_m

Мұндағы E_n және E_n осы стационар күйлердiң энергиясы, ал h – Планк тұрақтысы.

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

Микробөлшектердің орнын дәл анықтауға болмайтынын кім айтты және нақты ол не деді? Сонда олардың орнын қалай анықтауға болады?

Электрон әрі корпускулалық, әрі толқындық қасиеттері баререкше бөлшек, оның кейде корпускулалық, кейде толқындық қасиеттері білінеді; бұл сыртқы жағдайға байланысты. Әйтеуір электрон кәдімгі классикалық бөлшек емес. Сондықтаан электронды (сондай-ақ әрбір элементтер бөлшекті) макробөлшектерге тән физикалық шамалармен тек жуықтап қана сипаттауға болады. Осы жағдайға байланысты кванттық механикада мынадай принцип бар: электронның орнын және импульсін бір мезгілде дәл өлшеуге болмайды, басқаша айтқанда электронның координаттарын және жылдамдықтарын бір мезгілде дәл өлшеу мүмкін емес. Мысалы, электронның х координатасын өлшегендегі қателік ∆ х болып, оның осы х осі бағытындағы жылдамдығын өлшегендегі қателік ∆υ_х болса, онда ∆х пен ∆υ_х көбейтіндісінің шамасы Планктың тұрақтысынан кем болмайды, яғни ∆х*∆υ_х≥ һ дәлірек айтқанда

мұндағы - электронның массасы, - импульсті өлшеудегі қателік болады, сонда:

Осы (2) қарастырды ең алғаш (1927 ж.) неміс физигі Гейзенберг ұсынған болатын-ды, сондықтан бұлар Гейзенбергтің анықталмаушылық қатыстары деп аталады. Бұл қатысқа қарағанда, егер координатаның мәні дәл болса (мысалы ), онда импульстің белгілі мәні болмайды (өйткені ), сондай-ақ импульстің мәні дәл болса (мысалы ) координатаның белгілі мәні болмайды (себебі ).

Ғылыми материалисттік тұрғыдан қарағанда траектория, координата, жылдамдық сияқты ұғымдар материяның біте қайнаған қасиеттері болып табылмайды, бұларды қолданудың белгілі шегі болуы мүмкін.

Гейзенбергтің анықталмаушылық қатыстарының (2) өрнегінің алымындағы Планктың тұрақтысы (һ) өте аз шама. Сондықтан координаталар мен жылдамдықтың анықталмаушылықтары тек элементтар бөлшектерде ғана анық білінеді, макробөлшектерде байқалмады деуге болады. Мысалы тозаңды алайық, оның массасы

болып, х координатасын өлшегенде кеткен қателік ∆х=10^-5см болсын. Сонда (1) қатынас бойынша оның жылдамдығын анықтағанда кететін қателік мынаған тең болады:

см/с

Бұл болғы жылдамдықтың анықталмаушылығы болмсыз аз шама, мұны есепке алмаса да болады. Сөйтіпкішкене тозаңның координатасы мен жылдамдығын іс жүзінде дәл өлшеуге болады. Тозаң кәдімгі мағынасындағы бөлшек. Атомның ішіндегі қозғалған электронды қарастырайық. Мысалы, біз атомның ішіндегі электронның орнын анықтамақ болайық. Негізгі күйіндегі атомның радиусы (r) шамамен 10^-8см сондықтан атомның ішіндегі электронның 10^-8см дәлдікпен анықталуы керек, яғни см болуы тиіс. Сонда электронның жылдамдығын анықтағанда кететін қателік (1) қатынас бойынша мынаған тең болады:

Ал атомның ішіндегі электронның жылдамдығының өзі 10⁸см/с-қа қарайлас шама. Сонда атомның ішіндегі электронның жылдамдығын анықтаудағы қате сол жылдамдықтың өзіне тең. Сондықтан атомның ішінде электрон белгілі жылдамдықпен қозғалатын тұйықталған орбита бар деп айтуда мағына жоқ.

Атомның ішіндегі электронның орны мен жылдамдығын бір мезгілде дәл анықтауға болмағанымен, оның атомның ішіндегі берілген нүктеде болу ықтималдығын анықтауға болады. Осы ықтималдық берілген нүктедегі электр зарядының ұзақ уақыттағы орташа тығыздығын сипаттайды. Электрон бір орында неғұрлым жиі болса, орта есеппен, сол орынның заряды көпболады, ал электрон сирек болған орынның заряды да аз болады.

Анықталмаушылық қатыстары заттың негізгі толқындық қасиеттерінен келіп шығады. Бұл қатыстар макросистемаларға тән ұғымдарды макросистемаларға қолдануға болмайтындықты көрсетеді.

Луй-де-Бройль гипотезасы. 1924 жылы француз 5алымы Луй-де-Бройль корпускулалық-толқындық табиғат фотондарға ғана тән емес, кез келген материалдық бөлшектердің бойында да болады деп айтты.

Соған сай кез келген бөлшектің қозғалысын толқындық процесс ретінде қарауға болады. Сонд мынадай теңдеу шығады:мұндағы және - бөлшектің массасы мен жылдамдығы. Бұл формуламен сипатталатын толқындар де-Бройль толқындары деп аталады.

Де-Бройль теңдеуі бойынша қозғалған дененің массасы неғұрлым үлкен болған сайын, оған сай толқын ұзындығы соғұрлым кіші болатындығын көреміз. Бірақ микробөлшектердің массасын кіші, жылдамдықғын біршама үлкен етіп алсақта оның толқын ұзындығын байқау мүмкін болмайды. Мәселен, массасы m=10^-3г зат 10 м/с жылдамдықпен қозғалады десек, оның де-Бройль толқынының ұзындығы:

мұндай толқынды ешбір құралмен байқау мүмкін емес. Өйткені ең кіші дифракциялық тордың өзі атом мөлшеріне ғана парапар 0,1 ннм тең.

Микробөлшектердің массалары кіші болғандықтан, оларға сай де-Бройль толқындарының ұзыындығын құралмен өлшеуге болады. Мысалы, 10⁶ м/с жылдамдықпен қозғалатын электронға сай келетін толқынның ұзындығы:

Ұзындығы бірнеше нм мұндай толқын, әдетте, рентген сәулелеріне сәйкес келеді.

Атомның ядролық моделін 1911 жылы Э. Резерфорд ұсынды, бірақ ол классикалық физика заңдарымен түсіндірілмеді, себебі орбитамен айналған электрон энергиясын электрмагниттік сәулеге айналдырып жоғалтып, ядрода жұтылуы тиіс еді. Бұл модельдің кемістігін жою үшін Н.Бор 1913 жылы атомды сипаттау үшін М. Планк айтқан сәуленің кванттық теориясын және атомдағы электронның дискреттік (секіріспен өзгеретін) энергетикалық күйі туралы ұғымды пайдаланды. Алғаш энергия кванттануы туралы мәліметті 1900ж Макс Планк ұсынды. Бөлінетін не сіңірілетін квант энергиясы Планк теңдеуімен анықталады: ∆E = hν, мұндағы h – пропорционалдық коэффициенті (Планк тұрақтысы), оның сандық мәні 6,62·10^-34Дж·с.

ν – толқын жиілігі. Толқын ұзындығы және сәулелену жиілігі бір-бірімен мына қатынаспен λ·ν = с байланысты, мұндағыс − жарықтың жылдамдығы. Сутегі атомына айтылған Бор теориясы үш постулатамен көрсетілді:

1. Электрон ядроны тек стационар (белгілі радиустағы) орбитамен айналады, сонда электронның энергиясы тұрақты болып қалады. Стационар орбитада электрон айналып жүрген кезде энергия бөлінбейді не сіңірілмейді. Математикалық түрде Бор постулаты , мұнда n-натуралды саң, m-объект массасы, r-шеңбер радиусы.

2. Электрон бір стационар орбитадан екінші стационар орбитаға өткен кезде энергия бөлінеді не сіңіріледі, яғни квант энергияны hn (n – толқын (тербеліс) жиілігі, һ – Планк тұрақтысы 6,62×10^-34 Дж×с) электрон жұтқанда ол ядродан алыстау орбитаға өтеді, сол квант энергияны электрон кері секіргенде қайтадан бөлінеді. Квантталған орбиталар радиустерінің мөлшерін, электрон қозғалысының жылдамдығын анықтайтын n саны бас квант саны деп аталады.Бас квант саны 1,2,3,..., орбита номерін не электрон болатын энергетикалық деңгейді көрсетеді. Н.Бор стационар орбитаның радиусын және сол орбитадағы электрон қозғалысының жылдамдығын есептеді:

r_n = h²n²/4π²me² және υ = 2pe²/hn, содан r₁ = 0,053нм, υ₁ = 2187км/с.

Сонда Бор теориясы атом моделінің оның спектрлерімен сәйкестігін, олардың шығу тегі мен структурасын түсіндірді. Әр спектрлік сызық үшін тербеліс жиілігі мына теңдеуден есептеледі. hn = DE = E_а – Е_ж, мұндағы Е_а және Е_ж – ядродан қашығырақ және жақынырақ орбиталдардағы электрон энергиясы. Электронның толық энергиясы оның кинетикалық және потенциалдық энергиялар қосындысына тең.

hn = 2π²me⁴ / h² (1/n²_ж – 1/n² _a) = K (1/ n²_ж – 1/n²_а), n = K/h(1/n²_ж – 1/n²_a),

мұндағы K/h – Ридберг константасы R, ол 3,28×10¹⁵ c^-1 (Гц).

3. Энергия үздіксіз емес, тек белгілі бір порция – квант түрінде бөлінеді не сіңіріледі. Н.Бор теориясының кемшіліктері:

1. Атомдар спектрлерінің кейбір сипаттамаларын толық түсіндірмейді.

2. Өте қарапайым молекулалардағы химиялық байланыстардың саңдық мәнін есептеуге мүмкіндік бермейді.

Зерттеулер классикалық механика заңдылықтарына өте ұсақ бөлшектердің бағынбайтының көрсетті. Мұндай өте ұсақ микробөлшектердің қасиеттерін кванттық немесе толқындық механика ғана түсіндіре алады. Кванттық механика бойынша электронның толқындық және бөлшектікіндей қасиеті болады. Яғни толқын сияқты оның толқындық жиілігі болады, ал бөлшек сияқты оның пішіні, массасы болады. Бөлшектік-толқындық дуализм математикалық түрде Луи де Бройль теңдеуімен өрнектеледі:

λ = h/mv, мұнда m – бөлшек массасы, v - микробөлшек жылдамдығы.

Микробөлшектер дуализмін 1927жылы Вернер Гейзенберг ашқан белгісіздік принципі түсіндіреді: Бір уақытта микробөлшектердің жылдамдығын және координаторларын дәл анықтауға келмейді. Белгісіздік принципінің математикалық түрі: ∆g·∆v ≥ h/m. Атомда электрон ядроны толқын түрінде, ядроғa бірде жақындап, бірде алыстап белгілі бір толқын ұзындығы және жиілікпен айналып отырады, яғни ядро айналасында электрондық бұлт түзеді. Оның ядродан белгілі бір қашықтықта тығыздығы жоғары болады. Сонымен электрондық бұлт – атомдағы электрон күйінің кванттық-механикалық моделі. Атом айналасында электрон бұлты барлық жерде бірдей емес. Қай жерде электрон көбірек болатын болса, сол жерде электрон бұлтының тығыздығы жоғары болады. Атомдық орбиталь-электрондық бұлт орналасқан ядро маңындағы кеністік.

Кванттық механикада электрон толқындық функциямен сипатталады ψ. Толқын ядродан тарап, қайтадан ядроға қайтады, яғни тура және кері толқын болады.Екі толқын қосылған кезде (интерференция) тоқтаған толқын түзіледі. Австрия физигі Э.Шредингер 1926жылы тоқтаған толқын формуласындағы толқын ұзындығының орнына оның Де Бройль теңдеуіндегі мәнін қойып, Шредингердің толқындық теңдеуі деп аталатын тендеу алды:

∂² ψ/ ∂x² + ∂² ψ/ ∂y² + ∂² ψ/ ∂z² = (8π²m / h²)· (E-U)·ψ

Мұнда m-электрон массасы, x, y, z − электрон координаты, Е − электронның толқын энергиясы, U − потенциалды энергия. Толқындық функция оң, теріс және ноль мағыналарды қабылдай алады. Толқындық функциясының квадраты ψ² микробөлшектің кеңістіктің белгілі бір жеріндегі болу ықтималдығын сипаттайды.

Табиғат туралы ғылымдардың жиынтығы жаратылыстану –дүниені біртұтас деп санайтын натурфилософиядан өсіп, өркендеген. Табиғаттағы оймен сипаттаудың орнына оның даму заңдарын тәжрибелік әдіспен шешу басымдылық танытты. Материалды Әлемнің қарапайым және жалпы қасиеттерін зерделейтін жекеғылым саласы –физика бөлініп шықты. Физикадағы заңдардың барлығы тәжрибеден қортылған және тек біздің Жерге ғана тән универсал заңдар емес, барлық материалды Әлемге де орындалады. Физикалық заңдылықтар басқа да жаратылыстану салаларына орындалады. Және бұрыннан осы кезге дейін өзгеріп келген кеңістік, уақыт және материя туралы түсінік береді. Ертедегі философтар Әлем бұрыннан болған және болады да, онда периодты түрде әртүрлі катаклизма болып тұрады деп есептелген. Діни аңыз бойынша Әлем ертеде, бір уақытта пайда болған делінеді.

Кеңістік, уақыт және материяның алғашқы ғылыми анықтамасын англия физигі Исаак Ньютон (1642-1727) берген болатын. Ғылымның ұйғарымы бойынша абсолют кеңістік –материяны ендіруші, абсолют уақыт –узақтылық, ал материя жеке кірпіштер мен бостықтан тұрды дейді. Ньютонның тұжырымы бойынша, кеңстік уақыт және материя өзгермейді, ол мәңгілік; кеңістік біртекті (изотропты) үш өлшемді; уақыт үздіксіз және бірқалыпты өтеді делінеді. Сонымен, Ньютонның өзі және оның идеясын жақтаушы ғалымдар: абсолют уақыт деген абсурд, яғни абсолют кеңістікке ешқандай нақты денелер жоқ, абсолют уақытта нақты қозғалыс пен процестер болмайды деген. Абсолют кеңістік пен абсолют уақыт тек қана нақты денелер нақты қозғалыстар мен процестерде сақталатын «қуыс» деген тұжырымға келген еді. Ұлы ғалым денеорнын және оның қозғалысын анықтау үшін заттармен толтырған салыстырмалы кеңістік, яғни санақ жүйесі ретінде алынған басқа бір денемен салыстыру керек дейді. Кеңістік, уақыт және материя туралы жаңа түсінік А. Эйнштейннің салыстырмалық теориясы мен В. Гейзенберг (1901-1971) пен Э. Шредингердің (1887-1961) кванттық механикасынан туындады. Эйнштейн теориясы бойынша кеңістік -өзгермейтін абсолют бостық, созылып, иіледі және майысып өзгереді. Уақыт пен кеңестік материямен, уақыттың өтуі материя қозғалысымен және кеңістік материямен, уақыттың өтуі материя қозғалысымен және кеңістік қасиеті материның таралуымен байланыстырады. Сонымен, кеңістік, уақыт және материя туралы түсінік біздің білім жүйеміздегі күрделі мәселелер қатарына жатады. өйткені, физикалық заңдылықтар мен негізгі принциптер кеңістік пен уақытқа сүйенеді. Кеңістік біртекті, изотропты, үздіксіз, евклидті және үш өлшемді. Бертектілерде кеңістіктің барлық нүктелеріндегі қасиеттер өзгермейді, изотроптықта –кеңістіктің барлық бағыты бірдей; үздіксіздік –нүктелер аралығында үзіліс болмайды; евклидтікте –біздің кеңістігіміз жазық болып келеді деген мағынаны сипаттайды. Жалпы салыстырмалық теория бойынша материя бір бағытта өтеді. Жалпы салыстырмалық теория бойынша уақыттың жүрісіне гравитациялық массаның таралуы әсер етеді. Физикалық заңдардың сипаттамалары зерттелетін құбылыстарға юайланысты болады. Сондықтан, микро –макро, -мегаәлемдер туралы сөз қозғау ретті. Микродүниенің объектісі молекулалар, атомдар, элементар бөлшектер; макроәлемде –тірі клеткаларды, адам мен жерді; мегаәлемге –галлактикалар мен жұлдыздарды, яғни барлық әлемді жатқызуға болады. Микроәлемге классикалық физика заңдары; микроэлемге кванттық физика заңдары; мегаәлемге арнаулы және салыстырмалық теория орындалды. Сонымен, физикалық теориялардың белгілі –бір қолдану шекарасы болады. Дене мен оның қозғалыс жылдамдығы онша үлкен болмаған кезде классикалық физика заңдары пайдаланылады. Масса өте үлкен және жылдамдық көбірек болса –салыстырмалылық теориясын, ал микробөлшектерді зерделенгенде –кваннтық физиканы қолданамыз. Ұзындық пен уақыттың эталондық бірліктері метр мен секунд және олар туралы түсініктер өзгертіп отырғанын ғылым көрсетеді. Қәзіргі кезде 1 метр дегеніміз жарықтың ваккумдегі 1/299792458 секундта жүрген жолын сипаттайды, яғни жарықтың вакуумдағы жылдамдығы 299792458 м/с тең болады. Секунд дегеніміз электромагниттік сәулелеудегі цезий атомның екі аса жіңішке негізгі күйлерден өтеуге бөлінеді. Бұрынғы кезде, 1 метрге Жер экваторының 1/4х10⁷ бөлігі алынатын және эталон платина мен иридий қоспасынан жасалынған стержень алынған еді. Секунд үшін алынған орташа күндік тәуліктің 1/86400 (жер айналасының периодына жақын шама) бөлігі белгіленген болатын. Салыстырмалық теорияда бүкіл Әлемге тән, ал кванттық механикада –микроәлемдік физикалық универсал заңдар тұжыфрымдалғанмен оларды танып, түсінуге белгілі бір жүйелілік пен байланыс қажет. Бұл ілімдер қашанда жетіліп отырады және өте нәзік құбылыстарды түсінуге мүмкіндік береді. Физика табиғаттағы құбылыстарды зерттейтіндіктен, физикадағы модельдеу дәл суреттеме бере ала ма? –деген сұрақ туындайды. Бұл сұрақ тек ойлау арқылы шешілмейді, біз ғылым нәтижесіне сенеміз, өйткені ол табиғаттағы құбылыстарды түсінуге мүмкіндік береді. әлемдегі барлық заттар бірдей элементтен түзілген, табиғат заңы бәріне ортақ. Табиғатта өтіп жатқан эволюция тірі организм тәрізді, физикалық түсініктер мен теорияларды өзгертіп, жаңартып отырады. Ғылымда да табиғаттағы сияқты тұрақтылық пен тұрақсыздық бой алады. Эволюция жолы бірде біркелкі болса, кейде кенеттен үлкен өзгеріске түсетін процесстерден тұрады. Мысалы, ХІХ –ХХ ғасырларда физикадағы ғылыми төңкеріс аса жаңа жұлдыздағы қопарылыспен пара –пар деуге болады. Сонымен, Әлемнің қәзіргі бейнесі орнықты, әрі тұрақты, тұзу емес және ешқашан қайталанбайтын процестерден тұратындығын естен шығармауымыз керек.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: