Fizika (qad. yunoncha physikē — “tabiiy”, phýsis — “tabiat”) — tabiiy fanlar tizimining bir bo‘lagi: tabiatning eng umumiy qonunlari, materiya, uning tuzilishi, harakati va o‘zgarish qoidalari haqida fundamental fan. Fizika tushunchalari va uning qonunlari butun tabiiy fanlar poydevorini tashkil etadi. Aniq fan hisoblanadi.
“Fizika” atamasi ilk bor qadimning buyuk mutafakkirlaridan biri — Aristotel (miloddan avvalgi IV asr) asarlarida uchraydi. Dastlab “fizika” va “falsafa” atamalari sinonim bo‘lgan, chunki har ikkala intizomning asosida Koinot ishlash qonunlarini tushuntirishga intilish yotar edi. Biroq XVI asr ilmiy inqilobi natijasida fizika mustaqil ilmiy sohaga aylandi.
Zamonaviy dunyoda fizikaning ahamiyati nihoyatda katta. O‘tgan asrlardagi jamiyatdan bugungi jamiyatni farqlab turadigan narsalarning barchasi fizik kashfiyotlarni amaliyotga tatbiq etish natijasida paydo bo‘lgan. Masalan, elektromagnetizm sohasidagi tadqiqotlar telefon va keyinroq mobil telefonlarni; termodinamikadagi ochilishlar avtomobilni; elektronika rivoji kompyuterlarni yuzaga keltirdi. Fotonikaning taraqqiyoti, mavjud elektron texnikani almashtiradigan, prinsipial jihatdan yangi — foton kompyuterlar va boshqa foton qurilmalarni yaratish imkonini berishi mumkin. Gazdinamika rivoji samolyot va vertolyotlarning paydo bo‘lishiga olib keldi.
Tabiatdagi jarayonlar haqidagi fizik bilimlar doimiy ravishda kengayib, chuqurlashib bormoqda. Ko‘plab yangi kashfiyotlar qisqa fursatda texnika-iqtisodiy qo‘llanilish (xususan, sanoatda) topadi. Shunga qaramay, tadqiqotchilar oldida doimo yangi jumboqlar paydo bo‘ladi — ularni tushuntirish uchun yangi fizik nazariyalar zarur bo‘lgan hodisalar kashf etiladi. To‘plangan bilimlarning ulkan hajmiga qaramay, zamonaviy fizika hali barcha tabiat hodisalarini to‘liq tushuntirishdan ancha yiroq.
Fizik usullarning umumilmiy asoslari bilish nazariyasi (epistemologiya) va ilm metodologiyasida ishlab chiqiladi.
“Fizika” so‘zi rus tiliga M. V. Lomonosov tomonidan kiritilgan; u Rossiyada birinchi fizik darsligini — X. Volfning “Volfian tajribaviy fizika” (1746) nomli nemischa darsligi tarjimasini nashr ettirgan. Rus tilidagi birinchi original fizik darslik — P. I. Straxov tomonidan yozilgan “Fizikaning qisqacha bayoni” (1810) kursi bo‘lgan.
Fizikaning predmeti
Fizika — eng umumiy ma’noda tabiat (tabiiy fanlar) haqidagi fan (prirodovedeniening bir qismi). Uning o‘rganish predmeti — materiya (modda va maydonlar ko‘rinishida) hamda materiyaning eng umumiy harakat shakllari, shuningdek, materiya harakatini boshqaruvchi tabiatning fundamental o‘zaro ta’sirlaridir.
Ba’zi qonuniyatlar barcha moddiy tizimlarga umumiy (masalan, energiya saqlanishi) bo‘lib, ular fizik qonunlar deb ataladi.
Fizika matematika bilan chambarchas bog‘langan: matematika orqali fizik qonunlar aniq ifodalanadi. Fizik nazariyalar deyarli doimo matematik tenglamalar shaklida bayon qilinadi; bunda boshqa fanlarga qaraganda ancha murakkab matematika bo‘limlari qo‘llanadi. Aksincha, matematik fanlarning ko‘plab yo‘nalishlari rivoji fizik ehtiyojlar bilan rag‘batlantirilgan.
Ilmiy usul
Fizika — tabiiy fan. Uning bilim manbai amaliy faoliyat: kuzatish, tabiat hodisalarini eksperimental tadqiq etish, ishlab chiqarish faoliyatidir. Fizik bilimlarning to‘g‘riligini eksperiment va ilmiy bilimlardan ishlab chiqarishda foydalanish tasdiqlaydi. Ilmiy kuzatish va eksperiment natijalarining umumlashtirilishi fizik qonunlarni hosil qiladi; aynan ular ushbu kuzatish va eksperimentlarni tushuntiradi. Fizika fundamental va eng sodda hodisalarni o‘rganishga, shuningdek, quyidagi sodda savollarga javob topishga yo‘naltirilgan: materiya nimadan tashkil topgan, materiya zarralari qanday o‘zaro ta’sir qiladi, zarralar harakati qaysi qoida va qonunlar bo‘yicha ro‘y beradi va hokazo.
Fizik tadqiqotlar asosida kuzatish va eksperiment yo‘li bilan faktlarni aniqlash yotadi. Eksperimentlar majmuasi ma’lumotlarini tahlil qilish qonuniyatni aniqlash va formulalashga olib keladi. Dastlabki bosqichlarda qonuniyatlar asosan empirik, fenomenologik xarakterga ega bo‘ladi — ya’ni hodisa tadqiq qilinayotgan jismlar va moddalarga xos parametrlar yordamida miqdoriy tasvirlanadi. Olingan faktlar ideallashtirish orqali soddalashtiriladi; buning uchun ideal obyektlar kiritiladi. Ideallashtirish asosida tadqiq qilinayotgan obyekt va hodisalarning modellari yaratiladi. Fizik obyektlar, modellari va ideal obyektlar fizik kattaliklar tili bilan ifodalanadi. So‘ng tabiat hodisalari orasidagi bog‘lanishlar o‘rnatilib, fizik qonunlar ko‘rinishida ifodalanadi. Fizik qonunlar hodisani imkon qadar “toza” ko‘rinishda namoyon qiladigan, boshqa hodisalar bilan chalg‘imaydigan qilib tuzilgan o‘ylab topilgan eksperimentlar bilan tekshiriladi. Qonuniyat va parametrlarni tahlil qilgan holda, fiziklar jismlar va moddalarning tuzilishi hamda tarkibiy qismlarining o‘zaro ta’siri haqidagi tasavvurlar asosida hodisalarni tushuntiruvchi fizik nazariyalar quradi. Nazariyalar, o‘z navbatida, ularning qo‘llanish doirasini aniqlashga xizmat qiladigan aniq tajribalarni qo‘yish uchun zaruriy shart-sharoitlarni yaratadi. Umumiy fizik nazariyalar yangi tajriba natijalari to‘planib, ularni aniqlashtirish yoki qayta ko‘rib chiqishni talab etmaguncha umumiy haqiqat sifatida qabul qilinadigan fizik qonunlarni shakllantirish imkonini beradi.
Masalan, Stiven Grey elektrni nam iplar yordamida ancha katta masofaga uzatish mumkinligini payqab, bu hodisani o‘rganishni boshlagan. Georg Om esa miqdoriy qonuniyatni aniqladi — o‘tkazgichdagi tok kuchi kuchlanishga to‘g‘ri, qarshilikka teskari proportsional. Bu qonuniyat Om qonuni nomi bilan ma’lum. Albatta, Om tajribalari elektr tokining ta’sirini miqdoriy baholashga imkon bergan yangi quvvat manbalari va o‘lchash usullariga tayandi. Keyingi tadqiqotlar oqibatida o‘tkazgich shakli va uzunligidan mavhumlanib, maxsus elektr qarshiligi hamda manbaning ichki qarshiligi kabi fenomenologik xarakteristikalar kiritildi. Om qonuni hozir ham elektrtexnikaning asosidir, biroq izlanishlar uning qo‘llanish chegaralarini ham ko‘rsatdi — volt-amper tavsiflari chiziqli bo‘lmagan zanjir elementlari ochildi, ayrim sharoitlarda umuman elektr qarshilikka ega bo‘lmaydigan moddalarning — supero‘tkazuvchilarning mavjudligi aniqlandi. Zaryadlangan mikrozarralar — elektron (keyinroq proton va boshqalar) kashf etilgach, elektronlarning kristall panjarasi tebranishlari, qo‘shimcha aralashmalar va h.k.larda sochilishi orqali qarshilikning temperaturaga bog‘liqligini tushuntiruvchi mikroskopik o‘tkazuvchanlik nazariyasi yaratildi.
Shu bilan birga, fizika rivojini faqat empirik yondashuv belgilaydi, deb o‘ylash xato bo‘lur edi. Ko‘plab muhim kashfiyotlar “qalam uchida”, ya’ni nazariy gipotezalarni eksperimental tekshirish yo‘li bilan amalga oshirilgan. Masalan, Pyer Lui de Mopertyi 1744 yilda eng kichik ta’sir prinsipini umumiy mulohazalar asosida shakllantirgan va uning universalligi sababli bu prinsipi tajribaviy yo‘l bilan bevosita tekshirishning iloji yo‘q. Bugungi kunda klassik va kvant mexanikasi, maydon nazariyasi ushbu prinsipga tayanadi. Maks Plank 1899 yilda elektromagnit maydon kvanti, ta’sir kvanti tushunchalarini kiritdi — bu bevosita kuzatish va tajribalarning natijasi emas, balki sof nazariy gipoteza edi. Albert Eynshteyn 1905 yilda maxsus nisbiylik nazariyasini eng umumiy fizik va geometrik mulohazalardan deduktiv yo‘l bilan yaratdi. Anri Puankare — fizika ilmiy usullarini mukammal bilgan matematik — ayrimida fenomenologik, ayrimida mulohazaga asoslangan yondashuvlarning alohida holda fizika fanini tasvirlab bera olmasligini ta’kidlagan.
Fizikaning miqdoriy xarakteri
Fizika — miqdoriy fan. Fizik eksperiment o‘lchashlarga, ya’ni tadqiq qilinayotgan hodisalarning xarakteristikalarini ma’lum etalоnlar bilan taqqoslashga tayanadi. Shu maqsadda fizika fizik birliklar va o‘lchov asboblari majmuasini ishlab chiqdi. Alohida birliklar fizik birliklar tizimlariga birlashtiriladi. Hozirgi ilm taraqqiyoti bosqichida standart — Xalqaro birliklar tizimi (SI), biroq aksar nazariyotchilar hanuz Gauss tizimi (SGS)dan foydalanishni afzal ko‘radi.
Eksperimental yo‘l bilan olingan miqdoriy bog‘lanishlar matematik usullar bilan qayta ishlanadi; bu esa o‘rganilayotgan hodisalarning matematik modellarini qurish imkonini beradi.
Muayyan hodisalar to‘g‘risidagi tasavvurlar o‘zgarishi bilan ularni o‘lchash uchun qo‘llanadigan fizik birliklar ham o‘zgaradi. Masalan, haroratni o‘lchash uchun dastlab ixtiyoriy temperatura shkalalari taklif qilingan; ular suvning muzlashi va qaynashi kabi tavsifli hodisalar orasidagi oraliqni ma’lum darajalarga bo‘lgan. Issiqlik miqdorini o‘lchash uchun kaloriya birlik sifatida kiritildi; u bir gramm suvni bir darajaga qizdirish uchun zarur issiqlikni ifodalagan. Biroq vaqt o‘tishi bilan fiziklar mexanik va issiqlik energiyasi o‘rtasida muvofiqlik mavjudligini aniqladi. Demak, issiqlik miqdori uchun ilgari taklif qilingan kaloriya birligi ham, temperatura birligi ham ortiqcha ekanligi ma’lum bo‘ldi: issiqlik miqdori ham, temperaturani ham mexanik energiya birliklarida o‘lchash mumkin. Hozirgi davrda kaloriya va daraja amaliyotdan butunlay chiqib ketmagan, biroq ular bilan energiya birligi — Joul o‘rtasida aniq sonli nisbat mavjud. Daraja temperatura birligi sifatida SI tizimiga kiradi, temperatura-energiya o‘tish koeffitsienti — Plank doimiysi emas, balki Boltsman doimiysi fizikaning fundamental doimiysi hisoblanadi.
Fizika tarixi
Fizika — materiya, uning xossalari va harakati haqidagi fan. U eng qadimgi ilmiy intizomlardan biridir.
Insoniyat qadimdan materiya xossalarini tushunishga uringan: nega jismlar yerga tushadi, nega turli moddalarning xossalari turlicha va hokazo. Odamlarni olam tuzilishi, Quyosh va Oy tabiati ham qiziqtirgan. Dastlab bu savollarga javoblar falsafada izlanga n. Asosan, bunday savollarga javob berishga intilgan falsafiy nazariyalar amaliyotda tekshirilmagan. Shunga qaramay, ko‘p hollarda falsafiy nazariyalar kuzatishlarni noto‘g‘ri tasvirlagan bo‘lsa-da, qadimdayoq insoniyat astronomiyada muhim yutuqlarga erishdi, buyuk yunon olimi Arximed mexanika va gidrostatikaning ko‘plab qonunlarini aniq miqdoriy shaklda ifodalashga muvaffaq bo‘ldi.
Qadim mutafakkirlarining ayrim nazariyalari, masalan, qadimgi Yunoniston va Hindistonda shakllangan atomlar haqidagi g‘oyalar o‘z davridan ilgarilab ketgan edi. Asta-sekin umumiy falsafadan tabiiyotshunoslik ajrila boshladi; uning muhim tarkibiy qismi sifatida fizika shakllandi. Aristotel allaqachon o‘zining asosiy traktatlaridan biriga “Fizika” deb nom bergan. Qator noto‘g‘ri mulohazalariga qaramay, Aristotel fizikasi asrlar davomida tabiat haqidagi bilimlarning asosi bo‘lib qoldi.
Ilmiy inqilobgacha bo‘lgan davr
Insoniyatning ilgari yagona deb qaralgan qoidalarni shubha ostiga olish va qayta ko‘rib chiqishga moyilligi yangi savollarga javob izlashda oxir-oqibat bugun ilmiy inqilob deb ataladigan, XVI asr o‘rtalarida boshlangan buyuk kashfiyotlar davriga olib keldi. Bu tub o‘zgarishlarning zaminlari qadim mutafakkirlari merosi, izlari Hindiston va Eron (Fors)gacha borib taqaladigan boy meros tufayli shakllandi. Fors olimi Nosir ad-Din at-Tusiy Ptolemey tizimidagi jiddiy kamchiliklarni ko‘rsatgan.
O‘rta asr Yevropasi antik davr bilimlarining bir qismini yo‘qotgan bo‘lsa-da, Arab xalifaligi ta’siri bois arablar saqlab qolgan Aristotel asarlari qaytib kirdi. XII—XIII asrlarda hind va fors olimlari asarlari ham Yevropaga kirib keldi. O‘rta asrlarda tajribaga va matematik tasvirga asosiy rol berilgan ilmiy usul shakllana boshladi. Ibn al-Haysam (Alhazen) 1021 yilda yozgan “Kitob al-Manozir” (“Optika kitobi”) asarida ko‘z boshqa obyektlar tarqatgan yorug‘likni qabul qilishini tasdiqlovchi eksperimentlarni tasvirlaydi (Evklid va Ptolemey o‘ylagandek, ko‘zning o‘zi nur tarqatmasligi). Ibn al-Haysam eksperimentlarida kamera-obskuradan foydalangan. Shu moslama yordamida yorug‘lik xossalariga doir gipotezalarini — yorug‘lik to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tarqaladimi yoki havoda turli nur to‘lqinlari “aralashadimi” — tekshirgan.
Ilmiy inqilob
Ilmiy inqilob davri ilmiy usulning qaror topishi, fizikani natura falsafasidan ajralib, alohida soha sifatida shakllanishi va mexanika, optika, termodinamika va boshqalar kabi alohida bo‘limlarning rivoji bilan tavsiflanadi.
Ko‘pchilik tarixchilar ilmiy inqilob 1543 yilda, Nikolay Kopernikning “Osmon sferalarining aylanishi to‘g‘risida” asari Nurnbergdan ilk bor bosmadan olib kelingan paytdan boshlangan degan fikrda.
Shundan keyin qariyb bir asr davomida insoniyat Galileo Galiley, Xristian Gyuygens, Iogann Kepler, Blez Paskal va boshqalar kabi tadqiqotchilar ishlari bilan boyidi. Galiley tajribalarni o‘tkazib, o‘z faraz va nazariyalarini tasdiqlash uchun ilmiy usulni izchil qo‘llagan birinchi olim bo‘ldi. U dinamika va kinematikaning ayrim qonunlarini, xususan, inersiya qonunini shakllantirib, ularni tajribada sinadi. 1687 yilda Isaak Nyuton “Principia” asarini e’lon qildi; unda Nyuton qonunlari nomi bilan mashhur bo‘lgan jism harakati qonunlari hamda tortishish qonunlari batafsil bayon qilindi. Har ikkala nazariya tajribalar bilan a’lo darajada mos kelgan. Kitobda suyuqliklar harakati nazariyalari ham keltirilgan. Keyinchalik klassik mexanika Leonhard Eyler, Jozef Lui Lagranj, Uilyam Rouan Gamilton va boshqalar tomonidan qayta formulalandi va kengaytirildi. Gravitatsiya qonunlari keyinchalik astrofizikaning shakllanishiga zamin yaratdi; u astronomik kuzatishlarni tasvirlash va tushuntirishda fizik nazariyalardan foydalanadi.
Isaak Nyuton (1643-1727), uning harakat qonunlari va universal tortishish klassik fizikaning asosiy bosqichlari bo'lgan.
Rossiyada Mihail Lomonosov fizik minerologiya, matematik fizika, biofizika va qutb yog‘dulari hamda kometalar “dumlari” fizikasini o‘rganishda sezilarli hissa qo‘shdi. Uning fizika sohasidagi muhim yutuqlari orasida modda va materiya tuzilishining atom-korpus-kulyar nazariyasi bor. Lomonosov va uning hamkori G. V. Rixman ishlari momaqaldiroq razryadlarining elektr tabiatini tushunishga katta hissa qo‘shdi. Lomonosov nafaqat atmosferaning elektrlanishini yillar davomida tadqiq etib, momaqaldiroq hodisalarining bir qator empirik qonuniyatlarini o‘rnatdi, balki “Elektrostatik kuchlardan kelib chiquvchi havo hodisalari haqida so‘z” (1753) asarida yer yuzasidagi issiqqina havo bilan atmosferaning yuqori qatlamlaridagi sovuqqina havoning konvektsiyasi momaqaldiroq bulutlarida elektrlanishning kelib chiqish sababini tushuntirdi. U yorug‘lik nazariyasini ishlab chiqib, rang hodisalarining fiziologik mexanizmlarini tushuntiruvchi uch komponentli rang nazariyasini ilgari surdi. Lomonosov 1756 yilda bayon qilgan rang va rang ko‘rish nazariyasi vaqt sinovidan o‘tib, fizik optika tarixida munosib o‘rin oldi.
Nyuton mexanikasi qonunlari o‘rnatilgach, keyingi tadqiqot maydoni elektr bo‘ldi. XVII–XVIII asr olimlari — Robert Boyl, Stiven Grey, Benjamin Franklin kuzatish va tajribalari elektr nazariyasini yaratish asoslarini qo‘ydi. Asosiy tushunchalar — elektr zaryadi va elektr toki shakllandi. 1831 yilda ingliz fizigi Mайkl Faradey harakatlanuvchi magnit elektr zanjirida tok induksiya qilishini ko‘rsatib, elektr va magnit o‘rtasidagi bog‘liqlikni isbotladi. Shu konsepsiyaga tayangan holda Jeyms Klark Maksvell elektromagnit maydon nazariyasini qurdi. Maksvell tenglamalaridan yorug‘lik tezligida tarqaladigan elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi kelib chiqadi. Bunga Genrix Gerts radioto‘lqinlarni kashf etish orqali eksperimental tasdiq topdi.
Elektromagnit maydon va elektromagnit to‘lqinlar nazariyasining yaratilishi, Gyuygens asos solgan to‘lqin nazariyasining Nyutonning korpus-kulyar nazariyasi ustidan g‘alabasi klassik optika qurilishini yakunladi. Bu yo‘lda optika difraksiya va interferensiyani anglash bilan boyidi; bunga Ogüsten Frene‘l va Tomas Yung asarlari sabab bo‘ldi.
XVIII va XIX asr boshlarida gazlarning asosiy qonunlari ochildi, Sadi Karnoning issiqlik mashinalari nazariyasi bo‘yicha ishlari termodinamikaning shakllanishida yangi bosqichni boshlab berdi. XIX asrda Yulius Mayer va Jeyms Joul mexanik va issiqlik energiyalari ekvivalentligini o‘rnatdilar; bu energiya saqlanishining kengaytirilgan ifodasiga (termodinamikaning birinchi qonuni) olib keldi. Rudolf Klausiy termodinamikaning ikkinchi qonunini shakllantirib, entropiya tushunchasini kiritdi. Keyinchalik Jozayya Uillard Gibbs statistik fizikaning asoslarini qo‘ydi, Lyudvig Boltsman entropiyaning statistik talqinini taklif etdi.
XIX asr oxiriga kelib, fiziklar atom mavjudligini eksperimental tasdiqlash kabi katta ochilishga yaqinlashdilar. Shu paytda jamiyatda fizikaga bo‘lgan munosabat ham sezilarli darajada o‘zgardi. Yangi texnikaning (elektr, radio, avtomobil va hokazo) paydo bo‘lishi keng qamrovli amaliy tadqiqotlarni talab qildi. Ilm bilan shug‘ullanish kasbga aylandi. General Electric kompaniyasi birinchi bo‘lib o‘z tadqiqot laboratoriyalarini ochdi; keyinchalik boshqa firmalarda ham shunday laboratoriyalar paydo bo‘ldi.
Paradigmalarning almashinuvi
XIX asr oxiri — XX asr boshi yangi eksperimental ma’lumotlar bosimi ostida eski nazariyalarni qayta ko‘rib chiqish va ularni yangilari bilan almashtirish, materiya tuzilishiga tobora chuqurroq nazar tashlash davri bo‘ldi. Maykelson—Morli tajribasi elektroma gnetizmning klassik qarashlarining asosini chalg‘itib, efir mavjudligiga shubha tug‘dirdi. Rentgen nurlari va radioaktivlik kabi yangi hodisalar ochildi. Fiziklar atom mavjudligini isbotlashga ulgurmayoq, elektron mavjudligiga dalillar paydo bo‘ldi; fotoeffekt tajribalari va issiqlik nurlanishi spektrini o‘rganish natijalari klassik fizika prinsiplari bilan tushuntirib bo‘lmas edi. Matbuot bu davrni “fizika inqirozi” deb atadi, biroq ayni paytda u tushunib bo‘lmas hodisalarni nafaqat izohlab, balki ko‘plab boshqalarini ham birlashtirgan, tabiatni yangi anglashga yo‘l ochgan inqilobiy nazariyalarning tantanasi davri bo‘ldi.
1905 yilda Albert Eynshteyn maxsus nisbiylik nazariyasini yaratdi; u elektromagnit hodisalarni tushuntirishda efir tushunchasi zarur emasligini ko‘rsatdi. Bunda klassik Nyuton mexanikasini, katta tezliklarda ham to‘g‘ri bo‘ladigan yangi formulalashda qayta ko‘rish zarur bo‘ldi. Makонiy va vaqtning tabiati haqidagi tasavvurlar tubdan o‘zgardi. Eynshteyn 1916 yilda e’lon qilingan umumiy nisbiylik nazariyasiga o‘z nazariyasini kengaytirdi. Bu yangi nazariya gravitatsion hodisalarni tavsiflab, kosmologiya — Koinot evolyutsiyasi haqidagi fan — shakllanishiga yo‘l ochdi.
Albert Eynshteyn (1879-1955), fotoelektr effekti va nisbiylik nazariyasi ustidagi ishi XX asr fizikasida inqilobga olib keldi.
Maks Plank 1900 yilda mutlaqo qora jismning issiqlik nurlanishi masalasini ko‘rib chiqib, elektromagnit to‘lqinlar chastotaga proportsional energiyaga ega porsiyalar — kvantlar bilan nurlanishini taklif qildi. Bu g‘oya kvant mexanikasi deb atalgan yangi fizik nazariyaning bunyod bo‘lishini boshlab berdi; u klassik Nyuton mexanikasini bu safar juda kichik o‘lchamli fizik tizimlarda yanada ko‘proq o‘zgartirdi. O‘sha 1905 yilda Eynshteyn Plank g‘oyasini fotoeffekt tajribalarini muvaffaqiyatli izohlash uchun qo‘llab, elektromagnit to‘lqinlar nafaqat chiqarilishini, balki kvantlar bilan yutilishini ham taxmin qildi. Go‘yoki to‘lqin nazariyasi qarshisida yengilgan korpus-kulyar nazariya yana dalda oldi.
Korpus-kulyar va to‘lqin nazariyalari o‘rtasidagi bahs o‘z yechimini Lui de Broyl tomonidan shakllantirilgan korpus-kulyar-to‘lqin dualizmida topdi. Bu gipotezaga ko‘ra, nafaqat yorug‘lik kvanti, balki har qanday zarracha ham korpus-kulyar va to‘lqin xossalarini bir vaqtning o‘zida namoyon qiladi. Elektronlar difraksiyasi tajribalari de Broyl gipotezasini tasdiqladi.
1911 yilda Ernest Rezerford planetar atom modelini taklif qildi, 1913 yilda Nils Bor elektronlarning kvant xususiyatli harakatini postulat qilgan atom modelini yaratdi. Verner Geyzenberg, Ervin Shryodinger, Volfgang Pauli, Pol Dirak va boshqalarning ishlari tufayli kvant mexanikasi ko‘plab tajribalar bilan tasdiqlangan aniq matematik formulalashga ega bo‘ldi. 1927 yilda Kopengagen talqini yaratildi; u kvant harakat qonunlarini sifat jihatdan tushunishga yo‘l ochdi.
Zamonaviy fizika
Anri Bekkerel tomonidan radioaktivlikning kashf etilishi yadro fizikasi rivojiga start berdi; bu esa atom energiyasi va yadro sintezi energiyasi kabi yangi energiya manbalarini yuzaga keltirdi. Yadro reaksiyalarini o‘rganish davomida ochilgan neytron, proton, neytrino kabi yangi zarralar elementar zarrachalar fizikasiga asos soldi. Bu subatom darajadagi kashfiyotlar Koinot darajasida ham muhim bo‘lib chiqdi va Koinot evolyutsiyasi nazariyasi — Katta portlash nazariyasini shakllantirishga imkon berdi.
Nazariy fiziklar va eksperimental fiziklar o‘rtasida mehnat taqsimoti yakuniy shaklini oldi. Enriko Fermi ehtimol, nazariyada ham, eksperimentda ham yuksak muvaffaqiyatga erishgan so‘nggi buyuk fizik bo‘lgan.
Fizikaning ilg‘or chekkasi fundamental qonunlarni o‘rganishga ko‘chdi; maqsad — fundamental o‘zaro ta’sirlar nazariyalarini birlashtirgan, Koinotni tushuntira oladigan umumiy nazariya yaratish. Bu yo‘lda fizika elektrozaif o‘zaro ta’sir nazariyasi va kvarklar nazariyasi ko‘rinishida qisman yutuqlarga erishdi; ular Standart model (Standard Model) deb ataladigan umumlashtirilgan tuzilmaga jamlangan. Biroq kvant gravitatsiya nazariyasi hanuz to‘liq qurilmagan.
Kvant mexanikasi yaratilgach, qattiq jism fizikasi tez sur’atlarda rivojlandi; uning kashfiyotlari elektronika va uning bilan birga informatikaning paydo bo‘lishi hamda rivojlanishiga olib keldi — bu esa insoniyat madaniyatiga tub o‘zgarishlar kiritdi.
Nazariy va eksperimental fizika
Asosida fizika — eksperimental fan: uning barcha qonun va nazariyalari tajribaviy ma’lumotlarga tayanadi. Biroq ko‘pincha aynan yangi nazariyalar tajribalar o‘tkazilishiga sabab bo‘ladi va natijada yangi kashfiyotlarning manbai bo‘lib xizmat qiladi. Shuning uchun eksperimental va nazariy fizikani farqlash odat tusiga kirgan.
Eksperimental fizika tabiat hodisalarini oldindan tayyorlangan sharoitlarda o‘rganadi. Uning vazifalariga ilgari noma’lum hodisalarni aniqlash, fizik nazariyalarni tasdiqlash yoki rad etish, fizik doimiyslarning qiymatlarini aniqlashtirish kiradi. Fizikadagi ko‘plab yutuqlar mavjud nazariyalar tasvirlab bera olmagan hodisalarning tajribada kashf etilishi tufayli yuzaga kelgan. Masalan, fotoeffektning eksperimental o‘rganilishi kvant mexanikasini yaratishga turtki bo‘lgan (garchi kvant mexanikasining “tug‘ilishi” klassik nazariyadagi ultrabinafsha falokati (ultraviolet catastrophe) muammosini hal etish uchun ilgari surilgan Plank gipotezasi bilan bog‘lansa-da).
Supero'tkazgich ustida harakatlanuvchi magnit Meysner effektiga misol bo'la oladi.
Nazariy fizikaning vazifasi tabiatning umumiy qonunlarini formulalash va bu qonunlar asosida turli hodisalarni tushuntirish, shuningdek, hali noma’lum hodisalarni bashorat qilishdan iborat. Har qanday fizik nazariyaning to‘g‘riligini eksperiment tekshiradi: agar tajriba natijalari nazariya bashoratlari bilan mos kelsa, u nazariya ushbu hodisani yetarlicha aniq tasvirlay oladi, deb hisoblanadi.
Har qanday hodisani o‘rganishda eksperimental va nazariy jihatlar birday muhimdir.
Amaliy fizika
Paydo bo‘lganidan beri fizika amaliy ahamiyatga ega bo‘lib kelgan va insoniyat o‘z ehtiyojlari uchun foydalangan mashina va mexanizmlar bilan birga rivojlangan. Fizika muhandislik fanlarida keng qo‘llanadi. Ko‘plab fiziklar bir vaqtning o‘zida ixtirochi ham bo‘lgan va aksincha. Mexanika (fizikaning qismi) nazariy mexanika va materiallar qarshiligi kabi muhandislik fanlari bilan yaqindan bog‘liq. Termodinamika issiqlik texnikasi va issiqlik dvigatellarini loyihalash bilan bog‘liq. Elektr — elektrtexnika va elektronika bilan uzviy aloqada; ularning shakllanishi va rivojida qattiq jism fizikasidagi tadqiqotlar nihoyatda muhim. Yadro fizikasi yutuqlari yadro energetikasining paydo bo‘lishiga olib keldi va hokazo.
Fizika keng fanlararo aloqalarga ham ega. Fizika, kimyo va muhandislik fanlari tutashgan joyda materialshunoslik kabi soha paydo bo‘lib, tez rivojlanmoqda. Kimyo fizik uslublar va asboblardan foydalanadi — bu esa fizik kimyo hamda kimyoviy fizika yo‘nalishlarining shakllanishiga olib keldi. Biofizika tobora qudratliroq bo‘lib bormoqda — u biologik jarayonlarni organik moddalar atomar tuzilishidan kelib chiqib o‘rganadi. Geofizika geologik hodisalarning fizik tabiatini o‘rganadi. Tibbiyot rentgen va ultratovush tadqiqotlari, yadro magnit-rezonansi (NMR) — diagnostikada, lazerlar — ko‘z kasalliklarini davolashda, yadro nurlanishi — onkologiyada va hokazolardan foydalanadi.
Asosiy nazariyalar
Fizika turli tizimlar bilan ishlasa-da, ayrim fizik nazariyalar fizikaning juda keng sohalarida qo‘llanadi. Bunday nazariyalar qo‘shimcha cheklovlar ostida umumiy holda to‘g‘ri deb qaraladi. Masalan, klassik mexanika — agar tadqiq qilinayotgan obyekt o‘lchamlari atomlar o‘lchamidan ancha katta bo‘lsa, tezliklar yorug‘lik tezligidan ancha kichik bo‘lsa va gravitatsion kuchlar kichik bo‘lsa — to‘g‘ri bo‘ladi. Bu nazariyalar hanuz faol o‘rganilmoqda; masalan, klassik mexanikadagi xaos nazariyasi faqat XX asrda kashf etilgan. Ular barcha fizik tadqiqotlar uchun asos bo‘lib xizmat qiladi. Ana shu nazariyalar doirasida M. V. Lomonosov moddalarning agregat holatlari (qattiq, suyuq, gaz) sabablarini tushuntirib, issiqlik nazariyasini ishlab chiqqan.
Fizika bo'limlari
Makroskopik fizika
Makroskopik fizika tanish dunyo hodisalari va qonunlarini o'rganadi, bu erda jismlarning o'lchamlari odamlarning o'lchamlari bilan taqqoslanadi .
- Mexanika
- Termodinamika
- Optika
- To'lqin optikasi
- Kristal optika
- Molekulyar optika
- Chiziqli bo'lmagan optika
- Elektrodinamika
- Tebranishlar va to'lqinlar fizikasi
- Umumiy nisbiylik nazariyasi
Mikroskopik fizika
Mikroskopik fizika jismlarning o'lchamlari odamlarning o'lchamidan bir necha baravar kichik bo'lgan "mikro dunyo" ni o'rganadi .
- Atom fizikasi
- Statistik fizika
- Kondensatsiyalangan moddalar fizikasi
- Qattiq jismlar fizikasi
- Suyuqliklar fizikasi
- Atomlar va molekulalar fizikasi
- Nanostrukturalar fizikasi
- Kvant fizikasi
- Yadro fizikasi
- Elementar zarrachalar fizikasi
- Molekulyar fizika
Fanlar chorrahasida fizikaning bo'limlari
- Agrofizika
- Akusto-optika
- Astrofizika
- Biofizika
- Hisoblash fizikasi
- Gidrofizika
- Geofizika
- Kosmologiya
- Matematik fizika
- Materialshunoslik
- Tibbiy fizika
- Metrologiya
- Radiofizika
- Kvant radiofizikasi
- Statistik radiofizika
- Texnik fizika
- Tebranishlar nazariyasi
- Dinamik tizimlar nazariyasi
- Atmosfera fizikasi
- Plazma fizikasi
- Fizik kimyo
- Kimyoviy fizika
