Глоссарий. Дріс таырыбы Физика тарихы курсына кіріспе
 Скачать 1.58 Mb.
|
|
Аристотель физика ғылымының атасы болды. Оның табиғатты зерттеуге арналған кітабының атауы ("физика") физика ғылымының атауына айналды. Аристотельдің өзі кітабының басында осы ғылымның мақсаттары мен міндеттерін келесідей анықтайды: "ғылыми білім барлық зерттеулерден туындайды, олар бастауларға, себептерге немесе элементтерге олардың білімі арқылы таралады (өйткені біз білген кезде кез-келген нәрсені білуге сенімдіміз Евклид (б.з. д. III ғасырда өмір сүрген) өзінің бұрынғы адамдарының математикалық білімдерін қорытындылады және жүйеледі, оның мұғалімі атақты ғалым Евдокс Книдский болды. Евклидтің "бастаулары" - бұл Евклид геометриясы деп аталатын геометрияның экспозициясы. Ол қазіргі ғылым Евклид кеңістігі деп атайтын кеңістіктің метрикалық қасиеттерін сипаттайды. Евклид кеңістігі-классикалық физиканың физикалық құбылыстарының аренасы, оның негізін Галилео мен Ньютон қалаған. Бұл кеңістік бос, шексіз, изотропты, үш өлшемге ие. Евклид атомдар қозғалатын бос кеңістіктің атомдық идеясына математикалық сенімділік берді. Евклидтегі қарапайым геометриялық объект-бұл оның бөліктері жоқ деп анықтайтын нүкте. Басқаша айтқанда, нүкте — кеңістіктің бөлінбейтін атомы. Кеңістіктің шексіздігі үш постулатпен сипатталады: "әр нүктеден әр нүктеге дейін түзу сызуға болады "Шектелген сызықты түзу сызықпен үздіксіз жалғастыруға болады". "Кез-келген орталықтан және кез-келген ерітіндімен шеңберді сипаттауға болады". Параллель туралы ілім және әйгілі бесінші постулат ("егер екі түзу сызыққа түсетін сызық ішкі және бір жағынан екі түзуден кіші бұрыштарды құраса, онда шексіз жалғасатын бұл екі түзу екі түзуден аз болатын жақта кездеседі") Евклид кеңістігінің қасиеттерін және оның Евклид емес геометриялардан өзгеше геометриясын анықтайды. Біраз уақыттан кейін Архимед Евклид кеңістігіне тағы бір сипаттама берді, келесі болжамды қабылдады: "бірдей ұштары бар барлық сызықтардың ішінен түзу ең аз болады". Евклид геометриясындағы түзу сызық-геодезиялық сызық, яғни ең аз ұзындығы бар сызық. Евклид кеңістігі тегіс. Әрине, Евклид кеңістігінің барлық ерекшеліктері бірден ашылмады, бірақ ғасырлар бойғы ғылыми ойдың нәтижесінде, бірақ бұл жұмыстың бастауы Евклидтің "басталуы" болды. Евклид геометриясының негіздерін білу қазір бүкіл әлемдегі жалпы білім берудің қажетті элементі болып табылады. Евклид "Оптика" және "Катоптрика" (зеркальный отгреческого) еңбектерінде баяндалған геометриялық оптиканың негізін қалады. Геометриялық оптиканың негізгі ұғымы-түзу сызықты жарық сәулесі. Евклид жарық сәулесі көзден шығады (визуалды сәулелер теориясы), бұл геометриялық құрылымдар үшін маңызды емес. Ол шағылысу Заңын және доңес сфералық айнаның фокустық әрекетін біледі, дегенмен фокустың нақты орнын әлі анықтай алмайды. Қалай болғанда да, физика тарихында Евклидтің атауы геометриялық оптиканың негізін қалаушы ретінде тиісті орынға ие болмады. Архимед Ғылымдар тарихынан құрметті орын алып, ғасырлар бойы халықтардың жалынды сүйіспеншілігіне бөленген білім мен ой алыптардың бірі, ежелгі замандағы ғылыми ойдың атасы - Архимед. Архимедтің есімін естімеген адам ілуде біреу-ақ болар. Архимед саны, Архимед аксиомасы, Архимед ережесі, Архимед заңы, Архимед әдісі, Архимед теоремасы, Архимед нақылы. Ұлы ғалымның атына байланысты ұғымдар ғылымның сан алуан саласынан кездеседі. Архимед біздің жыл санауымыздан 287 жыл бұрын Жерорта теңізіндегі Сицилия аралының күн шығыс жағасында Сирикуз қаласында туып өскен. Әкесі Фидий астроном болған. Жасынан математикамен шұғылданған Архимед, Мысырдағы Александрия қаласына барып, біраз білімін көтеріп қайтқан. Александрия ғалымы – математик, астроном, географ Эратосфенмен достық қарым-қатынаста болған. Сол заманда Рим империясы мен Карфаген мемлекетінің арасында Жерорта теңізін, оның ішінде, Сиракузды басып алу үшін қанды күрес болады. Осы қанды күресте қаланы Архимед қорғады. Ол түрлі соғыс машиналарын жасап, олармен қала халқын қаруландырады. Рим солдаты қолынан қайтыс болады. Архимедтің есімі ІХ – Х ғасырларда арабтарға жеткен. Архимедтің еңбектерін араб тілінде аударған, шығармаларына талдау жасалған. Архимед есімі Қазақстанға физика мен математиканың мектептік оқулықтары арқылы келді. Архимед шығармаларына тоқталайық. Ғалымның қанша еңбек жазғаны белгісіз. Төменде шығармаларына қысқаша шолу. «Механикалық фрагменттер» Архимед алғашқы кезде механика ғылымымен шұғылданған. Механикадан «Тіреу кітабы», «Рычагтар туралы», «Дененің суда қалқуы» кітапшалар жазған. Олардың түп нұсқалары сақталмаған. Әртүрлі үзінділері ғана (Герон, Евтокий) еңбектерінде кездеседі. «Параболаның квадратурасы» Тік дөңгелек конусты жасаушысына параллель жазықтықпен қиғанда парабола деп аталатын қисық сызық пайда болады. (Бұл сызықты қазіргіше фунуциясының графигін парабола деп атаймыз.)Парабола тұйықталмаған сызық, оның кез келген екі нүктесін кесінді арқылы қоссақ, дөңгелек сегменті шығады. Бұны алғаш тапқан Архимед болатын. Параболаның квадратурасын зерттеу үстінде Архимед шексіз кемімелі геометриялық прогрессия ұғымына келген. Одан дәлелдеген. Одан әрі қатарлар теориясы қалыптасқан. Квадратура есептері математикалық анализдегі анықталған интеграл ұғымына жеткізді. «Шар мен цилиндр» туралы шығармасы. Архимед конустың, шардың, цилиндрдің көлемдерін салыстырғанда, конус пен цилиндрдің табандарының радиустары шардың радиусындай және биіктіктері шардың диаметріндей болса, конустың, шардың, цилиндрдің көлемдерінің қат ынастары 1:2:3 қатынастаарындай болатындығын, яғни теңдіктері орындалатынын дәлелдеген. «Коноидтар мен сфероидтар туралы» шығармасында Архимед эллипстің, параболаның және гиперболаның осьтен айналуынан пайда болатын денелердің көлемдері мен беттерінің аудандарын зерттейді. «Көпжақтар туралы» шығармасы. Дұрыс көпжақтардың бес түрі мәлім. Олар: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр және икосаэдр, бұл дұрыс жақтарды Платон зерттеген. Архимед зерттеген көпжақтар – жақтары әртүрлі көпжақтар. а) 8 – жақ, 4 жағы – үшбұрыш, 4- жағы алтыбұрыш. б) 14 – жақ, 6 жағы – квадрат, 8 – жағы алтыбұрыш, т.с.с. «Қалқып жүрген денелер» Бұны «Архимед заңы» деп атайды. Бұл шығармасында 10 теорема бар. Теоремада сұйықтың меншікті салмағын анықтайды (Ол құрал ареометр). Архимед еңбектері өте көп. Соның ішінде, натурал сандар қатарындағы 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10... сандардың 1-ден кез келген n санына дейінгі жинағын бірден басталған саты деп атаған, оны былай кескіндеген: Архимед тек математик және механик емес еді. Ол өз заманының ең ірі инженерлерінің бірі, машиналар мен механикалық құрылғылардың дизайнері болды. Ол өрістерді суару машинасын ("ұлулар"), су көтергіш бұранданы ойлап тапты және әсіресе әскери машиналардың дизайнын сәтті жасады. Бұл әскери міндеттерге көп көңіл бөліп, күш салған алғашқы ғалым. Бұған Сиракузаның саяси жағдайы түрткі болды. Оның физика саласындағы зерттеулерінің нәтижелеріне тоқталайық. Ежелгі әлем техникасының дамуымен ұсынылған негізгі ғылыми проблемалар, ең алдымен, статика проблемалары болды. Құрылыс және әскери техника тепе-теңдік мәселелерімен тығыз байланысты болды және массалар центрі ұғымын жасауға әкелді. Құрылыс және әскери техниканың негізі үлкен салмақты көтеруге, айтарлықтай қарсылықтарды жеңуге, салыстырмалы түрде аз күш жұмсауға мүмкіндік берді және оған негізделген машиналар адамға табиғатты "жеңуге" көмектесті. Осыдан "механика"атауы пайда болды. Грек сөзі "механе" зеңбірек, қоршау немесе театр машинасын, сондай-ақ трюк пен трюкті білдірді. Көптеген ғасырлар бойы механика қарапайым статикалық машиналар туралы ғылым ретінде қарастырылды. Оның негізі Архимед "жазық фигуралардың тепе-теңдігі туралы" еңбегінде айтқан рычаг теориясы болды. Бұл теория келесі постулаттарға негізделген: 1 тең ауырлық тең ұзындықта теңдестіріледі, тең емес ұзындықтарда теңдестірілмейді, бірақ үлкен ұзындықта ауырлықтан асып түседі. 2. Егер ауырлық тепе-теңдігі кезінде кез-келген ұзындықта бір нәрсе ауырдың біріне қосылса, онда олар тепе-теңдікке ие болмайды, бірақ ол қосылған ауырлықтан асып түседі. 3. Сол сияқты, егер бір нәрсе ауыр салмақтан алынып тасталса, онда олар тепе-теңдікке ие болмайды, бірақ олар алынбаған ауырлықтан асып түседі". Тұтқыш заңынан басқа, "жазық фигуралардың тепе-теңдігі туралы" кітабында үшбұрыштың, параллелограммның, трапецияның, параболалық сегменттің, трапецияның ауырлық центрінің анықтамалары бар, олардың жақтары параболалық доғалар. Ауырлық центрі ұғымы белгілі деп болжанады және кітаптың басында ауырлық орталықтары туралы постулаттар келтіріледі (сәйкес фигураларды біріктірген кезде ауырлық орталықтары біріктіріледі; ұқсас фигуралардың ауырлық орталықтары ұқсас орналасқан; дөңес периметрі бар фигураларда ауырлық орталығы фигураның ішінде болады). Архимед берген ауырлық центрінің анықтамасы III ғасырдың соңында өмір сүрген Александрия Паппының еңбегінде кездеседі.е. бұл анықтамада былай делінген: "Әр дененің ауырлық орталығы оның ішінде орналасқан нүкте болып табылады —егер ол денені ақылмен іліп қойса, онда ол жалғыз қалады және бастапқы күйін сақтайды". Бұл анықтамаға келу үшін ұзақ практикалық тәжірибе қажет болды, оны жалпылау Архимед механикасы болды. Сиракузалар порт және кеме жасау қаласы болды. Денелерді жүзу мәселелері күн сайын дерлік шешілді және олардың ғылыми негіздерін білу Архимед үшін өзекті міндет болып көрінді. Рас, Архимед өзінің заңына Гиеронның шеберіне тапсырыс берген алтын тәжінің құрамында бөгде қоспалар бар ма, жоқ па деген мәселені шешу арқылы келді деген аңыз бар. Бірақ Гиеронның міндеті тәждің көлемін және бірдей салмақтағы алтынның көлемін білуді қажет етті, ал Архимед заңы оны шешуді қажет етпеді. Архимедтің жұмысының себептері әлде қайда терең болған шығар. Ол денелердің жүзу жағдайларын ғана емес, сонымен қатар әртүрлі геометриялық пішіндегі өзгермелі денелердің тепе-теңдік тұрақтылығы мәселесін де талдайды. Логикалық ойлау арқылы Архимед өзінің Заңын тұжырымдайтын болжамдарға келеді: «VI. Бұл сұйықтыққа мәжбүрлі түрде түскен сұйықтыққа қарағанда жеңіл денелер жоғары қарай итеріліп, денемен бірдей көлемдегі сұйықтық сол денеден ауыр болады". «VII. Бұл сұйықтыққа түскен сұйықтықтан гөрі ауыр денелер түбіне жеткенше батып кетеді және сұйықтықта сұйықтықтың салмағы батырылған дененің көлеміне тең болады". Бірінші және екінші кітаптың басқа сөйлемдерінде Архимед сұйықтықта жүзетін денелердің тепе-теңдік жағдайларын талдайды. Архимед заңы сұйыққа батырылған денеге әсер ететін кері итеруші күш, осы дене ығыстырып шығарған сұйықтың салмағына тең болады. Денелердің жүзу шарттары сұйыққа немесе газға батқан денеге кері итеруші күш әрекет нәтижесінде, денелер батып кетеді, сұйық бетіне қалқиды немесе ішінде жүзіп жүреді. Сұйыққа (газға) батырылған денелерге архимед күші әсер етеді. · архимед күші жоғары бағытталған. · архимед күші дененің ауадағы және сұйықтағы салмақтарының айырмасына тең. · архимед күші дененің ығыстырып шығарған сұйықтың салмағына тең. · архимед заңы мына түрде жазылады: fа= ρc*g*vд · архимед заңы арқылы суда кемелер жүзеді. Тақырыпты бекітуге арналған сұрақтар: Алғашқы ғылыми білімдердің қоры. Алғашқы құлиеленуші мемлекеттердің құрылуы. Египеттік пирамидалардың құрылысы. Жаратылыстану ңылымының дамуы. Ғылым дамуындағы алғашқы кезеңнің мағынасы. Ежелгі Грекиядағы ғылым. Фалес Милетскийдің ғылыми көзқарастары. Пифагордың философиясы. Эмпидоклдың философиялық ұсыныстары. Афина – грекиялық ғылымның орталығы. Анаксагордың аспанденелері жайлы ілімі. Демокриттің негізгі ұстанымдары. Физика ғылымының пайда болуына және дамуына Аристотельдің қосқан үлесі. Архимедтің өмірі мен еңбектері. №5 дәріс Дәріс тақырыбы: Ортағасырдағы Физика Дәріс жоспары 1. Орта ғасыр физикасы. 2. Тарихи ескертулер Тарихи ескертпелер Батыс Еуропадағы феодалдыққа көшу және Рим мемлекетіндегі құл иеленушіліктің ыдырау процесі қиын ахуалдағы соғыс қақтығысында және таптар мен халықтардың қозғалысында өтті. «Варварлық» таптардың қысымынан құлаған Рим империясы христиандық шіркеудің берік және мықты ұйымынан сақталған осы таптарға идеологиялық ықпал көрсетті. Кейінірек шіркеу феодализмнің идеологиялық қорғанына айналды. Феодалдыққа көшу Батыс Еуропаға қарағанда Шығыста, Қытайда және Үндістанда ертерек болды. Бұл мемлекеттер экономиканың, мәдениеттің дамуы жағынан Еуропаны басып озды және ғылымның дамуына әсер етті. VII ғасырдың басында Араб түбегінде өте маңызды тарихи оқиға болды. Ондағы көшпелі және жартылай көшпелі таптар жаңа ислам діні атауымен берікті. Олар Мұхаммедтің басқаруымен аз уақыттың ішінде қуатты жауынгерлік мемлекет құрып, Иранды, Орталық Шығыс елдерін, Египетті және Периней түбегіне енген Еуропаны жаулап алды. Арабтар ғылым тарихында маңызды рөл ойнады. Олар шығыс пен батыс арасындағы мәдениетті, антикалық және ортағасырлық ғылымды жалғаушы буын болды. Нәтижесінде ерте ортағасырлық (VII-XI ғ.ғ.) кезеңде ғылымның дамуында жетекші рөлді Шығыс атқарды. XI ғасырда ғана еуропалық ғылым жандана бастайды, университеттер пайда болып, ірі ғалымдар шыға бастады. Дамыған феодализмнің дәуірі (XI-XVғ.ғ.) қарқынды өскен өнімділік күшінің, сауда мен қолөнердің дамуымен, жаңа экономикалық тұрпат – капитализмге көшу үшін дайындалған негізбен сипатталады. Феодализмнің ыдырауы және жаңа экономикалық формаға көшу XV ғасырдың аяғынан бастап шамамен XVII ғасырдың бірінші жартысына дейін болады. Бұл кезең ғылым тарихында маңызды мәнге ие болды – бұл кезеңде жаңа тәжірибелі жаратылыстану пайда болды. Сонымен қоғам тарихына сәйкес ортағасырдағы ғылым тарихы, сонымен қатар физика тарихы үш хронологиялық кезеңге бөлінеді: Шығыстағы ғылымның даму кезеңі (VII-XI ғ.ғ). Еуропалық феодалдық ғылымның даму кезеңі (XI-XVғ.ғ.). Тәжірибелі жаратылыстанудың пайда болу кезеңі (XV ғасырдың соңы- XVII ғасырдың бірінші жартысы). №6 дәріс Дәріс тақырыбы: Орта ғасыр физикасының жалғасы Дәріс жоспары 1. Ортағасырлық Шығыс ғылымының жетістіктері. 2. Орта ғасырдағы Еуропа ғылымы Ортағасырлық Шығыстағы ғылымның жетістіктері Ерте ортағасыр дәуірінде Батыс Еуропа мұңайтатын күйде болды. Сирек ағаштар және одан да сирек үй-жайлар мен қора-қопсылар бір-бірімен әлсіз байланысқан жеке әлем болды. Феодал өз басыбайлыларынан қажетті нәрселердің барлығын алып отырды. Рим, Афины, Александриядағы шулы базарлары, театрлары және цирктері бар қалалар болған жоқ. Ортағасырдағы рухани өмірдіңбарлығы: өнер, ғылым, білім тарату шіркеуге бағынышты болған. Ортағасырдағы Шығыс бай, әрі мәдениеттірек болды. Араб халифатының астанасы – Бағдат – халифтің әсем сарайларымен және оның визирлерімен безендірілген, шулы базарлардыәр түрлі тілді тобыр толтырды. Араб көпестері керуендер мен теңіз кемелерін жабдықтады. Қалаларда өте әдемі маталар, тамаша қару-жарақтар жасалды, алтын және күміс әшекейлер дайындалды. Шығыс дәмділерімен және тәттілерімен, хош иісті заттармен танымал болды. Бұл әлемде ғылым тұрақтылық тауып, жаңа білімдерге негіз бола алды. Математикалық білім үшін кең сауда-саттық бай материал берсе, алыс саяхаттар астрономиялық және географиялық білімнің дамуына себепші болды, ал қолөнердің дамуы эксперименттік өнердің дамуына мүмкіндік туғызды. Сондықтан, есептеу тапсырмаларын шешуге ыңғайлы жаңа математика Шығыстан бастау алды. Білімді, әрі жоғары мәдениетті халиф аль-Мамунның дәуірінде жұмыс жасаған хорезмилік Абу Абдалла Мұхаммед ибн Мұса аль-Хорезми (шамамен б.э. 780-850 жж.) алгебра бойынша трактат пен арифметиканың авторы болған. Еуропа аль-Хорезмидің арифметикалық трактатынан сандар жүйесімен және нөлді пайдалануды, бүтін және бөлшек сандарға арифметикалық амалдарды қолдануды меңгеріп, араб сандарымен танысты. Аль-Хорезмидің арифметикалық трактаты математиканың жаңа бөлімін – алгебра («Аль-Джабар») деген атаудың енуіне себеп болды. Бұл трактатында аль-Хорезми сызықты және квадрат теңдеулерді сипаттап, оларды шешу жолдарын көрсеткен. XVII ғасырда аль-Хорезмидің және басқа да шығыс ғалымдарының трактаттарының аудармалары пайда бола бастады. Аристотель мен Птолемейдің араб тіліне аударылған еңбектері ортағасырдағы университеттердің кафедраларына жетті. Арабтар экспериментальді ғылымды да дамыта бастады. Мұхаммед ибн Ахмед аль-Бируни (Бируни) металдардың және басқа да заттардың тығыздықтарын дәл анықтайтын «каноникалық құрал» ойлап тапты. Бирунидің «каноникалық құралы» жоғары қарай бағытталған және мойын жағы цилиндр сияқты түтік. Түтіктің орта жағынан кішкене домалақ саңылау жасалған және осы саңылаудың өлшемімен бірдей қиғаш трубка дәнекерленген. Түтікке су құйылып, тығыздығы анықталып жатқан металл кесектері салынған, қиғаш трубка арқылы зерттеліп жатқан металдың көлемімен бірдей көлемде су бөлініп шығады. Бирунидің зерттеулері бойынша алтынның қазіргі өлшемдер арқылы тығыздығы - 19,5 тең, ал сынаптың тығыздығы – 13,56. Қазіргі шамалармен салыстыру кезінде Бирунидің нәтижелері әлдеқайда дәл болып шықты. Өкінішке орай, олар Еуропада өте кеш белгілі болды. 1857 жылы Америкадағы орыс консулы Н.Ханыков аль-Хазанидің «Книга о весах мудрости» («Даналық салмағы жайлы кітап») атты қолжазбасын табады. Бұл кітапта Бирунидің «Об отношениях между металлами и драгоценными камнями в объеме» («Металдар мен бағалы тастар арасындағы көлем қатынастары жайлы») кітабынан, Бирунидің құралымен алынған нәтижелерден үзінді келтірілген. Бируни бастаған зерттеулерді аль-Хазани өзі арнайы құрастырған таразысын «даналық таразысы» деп атады. Бируни, сондай-ақ, дәл астрономиялық және географиялық өлшеулер жасады. Ол эклиптиканың экваторға көлбеу бұрышын анықтап, оның жылдық өзгерісін орнатты. 1020 жыл үшін оның өлшемдері 23034'0" мәндерін берді. Берілген шаманың қазіргі есептеулері 1020 жыл үшін 23034'45" мәндерін берген. |