MAVZU: KVANT MEXANIKASI VA UNING FALSAFIY MUAMMOLARI. REJA: 1. Mikroobyektda to’lqin va zarracha dualizmi. 2. Kvant mexanikasi obyektining ehtimollik xususiyatlari. 3. Klassik mexanikaning ideali.

1. Mikroobyektda to’lqin va zarracha dualizmi. Evklid geometriyasi va Galiley – Nyuton fizikasi tushunchalari asosida tabiiyot fani oddiy mexanik hodisalar tasvirini bersa-da, lekin uncha-muncha murakkab xossalarni, masalan, katta tezlikda harakat qilayotgan jismdagi fazo va vaqtning xossalarini tushuntirishga ojizlik qilishini ko’rib chiqdik. XX asr boshida atom zarrachalarining mexanistik tasavvurlar doirasiga sig’maydigan xossalar kashf etildi. Olimlar mikroolamni tashkil qilgan elektronlar, protonlar, neytronlarni tadqiq qila boshladilar. Mikroolam qonunlari va xossalari biz yashab turgan makroolam obyektlari va xossalari butunlay o’xshamas ekan. Sayyoralar, yulduzlar, kometalar, kvazlar va boshqa osmon jismlari tashkil qilgan olam esa megaolam deb ataladi. XX asr tabiiyotshunosligi shu uchta olam – mikroolam, makroolam va megaolam xossalari va qonunlarini o’rganishga kirishdi. Tabiiy – tarixiy til asosida shakllangan klassik fizika tili orqali mikroolam va megaolamni tasvirlash, ularning qonuniyatlarini tushuntirish nihoyatda murakkab bo’ldi. Klassik fizikada ishlab chiqilgan atamalar va tushunchalardan foydalanishda, ularga yang mazmun berishga to’g’ri keldi. Chunki, mikroobyektlar, yuqorida qayd qilganimizdek, klassik fizika nuqtai nazaridan tasavvur qilish qiyin bo’lgan xossalarga ega. Mikroobyektlar xossalarini tushuntirish borasidagi izlanishlar yangi, kvant mexanikasining shakllanishiga olib keldi. Noklassik tabiiyotshunosligining mazkur yo’nalishini asoslab berish va rivojlantirishda E.Shryodnger (1887-1961), V.Geyzenberg (1901-1976), M.Bron (1882- 1970) katta hissa qo’shdilar.

Dastlabki paytlardanoq kvant mexanikasi o’zining obyektlarini korpuskulyar yoki zarracha sifatida olib qaraydigan klassik mexanikadan farqliroq to’lqinli kvant mexanikasi deb ataladigan bo’ldi. Mikroolamni «ushlab» turgan zarrachalar qanday xossalarga ega ekan? Ularda bir sharoitda zarracha, boshqa sharoitda to’lqin xislatlarni namoyon bo’lishi aniqlanadi. Bu olamdagi qonuniyatlarni chuqur tushunish uchun obyektlardagi (zarrachalardagi) ayni vaqtda mavjud bo’lgan zarra va to’lqin xossalari mohiyatini tushuntirib berish zarur edi. Mikroobyektlardagi to’lqin va zarra dualizmini tahlil qilishdan oldin, shu tahlilni yengillashtiradigan fan tarixidan misol sifatida optik hodisalarini o’rganish tadqiqotlariga murojaat qilamiz. Gollandiyalik olim Xristian Gyugens 1690 yilda chop etilgan «Yorug’lik haqida risola» asarida yorug’likni efirdagi harakat deb talqin qiladi, ya’ni yorug’likni to’lqin nazariyasini ishlab chiqdi. Lekin olim interferensiya va difrakasiya hodisalarini diqqat e’tiboridan chetda qoldirdi. Shu bilan birga, Gyugens o’zi ishlab chiqqan to’lqinni tarqalish fronti (ko’lami) tamoyili yordamida to’lqinli yondashuv nuqtai nazarda turib aks etish va nurning sinish hodisasini tushuntirdi. Olim nurlarning qutblanishi hodisasi tafsilotini berdi. gyunesning asari to’lqinli optikaga bag’ishlangan birinchi nazariy risola edi. Yorug’likning to’lqin nazariyasiga Nyuton e’tiroz bildirdi. U tasvirlagan manzara atomizm g’oyasiga asoslanadi. Olam materiyaning bo’linmas zarrachalari – atomlardan tuzilgan, u mohiyatdan o’zgarmas. Turli jismlarning harakati, to’qnashuvi va o’zaro ta’sirlari olamda sodir bo’ladigan o’zgarishlarni paydo qiladi. Xudo dastlab atomlarni yaratgan, ularga kuch bergan. Yorug’likning o’zi esa mayda zarrachalardan, korpuskulalardan (atomlardan) tashkil topgan. Yorug’lik nur tarqatayotgan moddadan ajralib

chiqayotgan nihoyatda kichik jismlarning oqimidir. Nyutonning fikricha, aks etish va nurning sinishi qonunlari hamda, difraksiya hodisalarini yorug’luk korpuskulalari va jismning zarrachalari o’rtasidagi ta’siri g’oyasi yordamida tushuntirish mumkin. Ko’p vaqt fanda Nyutonning korpuskulyar nazariyasi hukmronlik qildi. Orada Gyugensning to’lqinli nazariyasini himoya qilishga qaratilgan harakatlar ham bo’ldi. Xususan, yorug’likning to’lqin nazariyasini ingliz fizigi Tomas Yung (1773-1829) rivojlantirdi. Yungning «Yorug’lik va rang nazariyasi» asarida quyidagi fikrlar olg’a surilgan: 1. Olamni yorug’lik tashuvchi efir to’ldirgan. 2. Har safar jism nur sochganda,efirda to’lqinsimon harakatlar vujudga keladi. 3. Inson tomonidan turli ranglarni sezish qobiliyati ko’z pardasida qo’zg’algan tebranishlarning har xil chastotalariga (darajaga) bog’liq. 4. Barcha moddiy jismlar efirli muhitni o’zlariga tortadilar, shu bois efir ma’lum qalinlikda ularda to’planadi. Yung shunday xulosaga keladi: nurlanayotgan yorug’lik uni tashuvchi efirdagi to’lqinsimon harakatlardan tashkil topgan. Olim fanda birinchi marta tajriba o’tkazib yorug’lik interferensiyasi tamoyilini tasdiqladi. T.Yung ilmiy natijalarni nozik bilan fransuz olimi Frenel tasdiqladi, yorug’likning to’lqin nazariyasi o’z mavqyeini mustahkamladi. Lekin, fotoeffekt hodisasining kashf qilinishi yorug’likning korpuskulyar nazariyasini kuchaytirdi. Bu hodisani tadqiq qilishni 1887 yilda nemis fizigi G.Gers boshlab berdi. u ultrabinafsha nurlanish ta’sirida ikki metall sterjen – elektrodlar orasida elektr uchquni nurlanish bo’lmaganda nisbatan potensiallar farqi ozroq bo’lganda ham uchib o’tishini aniqladi.

Rus fizigi A.G.stoletov fotoeffekt hodisasini sinchiklab o’rganib, quyidagi xulosaga keladi: yaxshilab havosi so’rib olingan idishga joylashtirilgan metal plastina yoritilganda undan manfiy zaryadlangan zarrachalar – elektronlar uchib chiqadi. Keyinchalik yorug’lik zarrachalari fotonlar deb ataladigan bo’ldi. 1900 yilda esa M.Plank energiyaning dikret (qismlangan) ulushi – kvantlar haqidagi tasavvurni ishlab chiqdi. Fanga fotonlar va kvantlar haqidagi tasavvurlar kirib keldi. Mazkur tasavvurlarni A.Eynshteyn tahlil qilar ekan, nur nafaqat kvantlar orqali yuritiladi va nurlanadi, balki muhitda tarqalishini ko’rsatadi. Shu asosda oalm fotoeffekt hodisasini tushuntiradi: fotoeffekt – «fotonlar» deb atalgan yorug’lik kvantlari tomonidan jism sathidan elektronlarni yulib olishdan iborat bo’lgan jarayondir. Shunday qilib, yorug’lik – bu zarrachalar to’plami – fotonlar bo’lib, ular elektron bilan o’zaro ta’sirlashganda uni atomdan chiqarib tashlaydi. Fotonning energiyasi Ye=h*v ga teng, Ye – energiya, v – chastota, h – Plank doimiysi. Biz plank doimiysi tushunchasiga keldik. U qayerdan paydo bo’ldi? 1900 yilda M.Plank devorlari qizdirilgan yashik teshigidan chiqayotgan nurlanishlarning chastotalari bo’yicha taqsimlanishi hodisasini tushuntirishning biron bir imkoniyati borligini aniqlaydi. Chastotali to’lqinlarni nurlanish orqali namoyon etayotgan zarrachalar o’z energiyasini faqat sakrab-sakrab, ya’ni hω ulushlar bilan o’zgartirishlari mumkin. ћ koeffisiyent Plank doimiysi deb ataladi. Klassik fizika ulush bilan ajralib chiqadigan energetik sakrashlarni bilmagan, chunki ћ kichikligi tufayli energetik sakrashlar shunchalik kichik bo’lgan-ki, o’zgarishlar uzluksizdek ko’ringan. Shu bilan birga interferensiya va difraksiya kabi yorug’lik hodisalari to’lqin nazariyai asosida tushuntirilgan.