Xx асрнинг охирларига келиб назарий физикада улкан yuтуqларнинг qулга киритилиши, илмий-техник ахборотлар куламининг кескин ортиши билан бирга техника ва технология хah сифат жиhатидан мутлаqо янги боскичга кутарилди

Zamonaviy fizika va astronomiyaning fundamental asoslari, klassik va kvantaviy jihatlari o‘quv fani zamonaviy fizika va astronomiyaga asos bo’lgan fundamental qonunlar, prinsiplar, ularning mohiyati va klassik hamda kvant jihatlari to’g’risidagi fan bo’lib, ularni bir-biri bilan bog’lash asosida umumiy xulosalar chiqarish hamda shu asosda bu sohadagi bilimlarni umumlashtirish, yaxlitlash hamda mustahkamlashga xizmat qiladi.

XX асрнинг охирларига келиб назарий физикада улкан yuтуqларнинг qулга киритилиши, илмий-техник ахборотлар куламининг кескин ортиши билан бирга техника ва технология хah сифат жиhатидан мутлаqо янги боскичга кутарилди. Бунга мисол qилиб, нанотехнология, квант информатика, спинорика ва фотоника каби йирик йуналишларнинг пайдо бo’лганини курсатиш мумкин. Фан­нинг бундай ривожланиши, o’з навбатида o’qитиш тизимида, yuqори малакали кадрлар тайёрлаш манбаи - олий таълим олдига хah yuксак масъулият yuклайди.

Республикамиз мустакилликни qулга киритгач, ижтимоий хayoтимизнинг барча соhаларида туб ислохaтлар амалга оширила бошлади. 1997 йил 29 августда O’збекистон Республикаси Олий Мажлисининг IX сессиясида O’збекистон Ресиубликасининг «Таъ­лим тугрисида»ги Qонуни ва «Кадрлар тайёрлаш Миллий дастури» qабул qилинди. Унда yuqори малакали кадрлар тайёрлаш манбаи- олий таълим олдига yuксак вазифалар qуйди. Шу боис, фаннинг сунгги yuтукларини акс эттирувчи таълим мазмуни ham тубдан янгиланиб борилиши талаб этилади.

Биринчи навбатда таълим тизимини такомиллаштиришда за- моннинг энг сунгги илмий-ижодий ва техника, технология yuтук­ларини акс эттирган методик жиадтдан такомиллашган янги дарсликлар, укув кулланмалар за илмий-оммабоп китоблар яратиш максадга мувофикдир.

Давр талабини англаган муаллиф табиий фанлар етакчиси ва энг сунгги yuтуклар сабабчиси bo’lgan квант физика адкида укув кулланма яратишга жазм килди.

Олий таълим тизимида физикани укитиш жараёнида ахборот коммуникация технологияларини татбик этиш ва таълим жараёнини компьyuтерлаштириш yeтакчи педагогик услубий вазифалардан биридир.

Simmetriya» so’zi yunoncha «simmetros» so’zidan olingan bo’lib, o’lchovdosh ma’nosini anglatadi. Hayotda bu tushuncha to’g’risida yetarli ilmiy ma’lumotga ega bo’linmasada, simmetrik shakldagi koptok, shar, qor zarrasi kabi jism va tuzilmalarni kuzatamiz va ishlatamiz [7]. Simmetriya tushunchasi estetika fanining asosiy tushunchasi bo’lgan go’zallik kategoriyasi bilan ham uzviy bog’liq va go’zallik deganda odatda simmetriya nazarda tutiladi. Shu bilan birga simmetriya tushunchasi mukammallik tushunchasi bilan ham uzviy bog’liqdir. Qadimda inshoatlar qurilishi va sopol, chinni idishlar yasash kabi kundalik faoliyatda simmetriyaga katta e’tibor berilgan. Shu tufayli ham simmetrik shaklda yasalgan buyumlar uzoq vaqt o’tganligiga qaramasdan bizning davrimizgacha ko’proq etib kelganligi arxeologik dalillardan ma’lum.

Biror jism yoki shaklga nisbatan simmetriya so’zini qo’llaganimizda bu tushunchani simmetriya tekisligi, o’qi yoki markaziga nisbatan ishlatamiz. Masalan, shar markazidan o’tuvchi tekislik - simmetriya tekisligiga yoki markazidan o’tgan to’g’ri chiziqqa - simmetriya o’qiga yoki bo’lmasa shar markazi - simmetriya markaziga nisbatan simmetrikdir. Shar shu simmetriya tekisligiga, o’qiga nisbatan akslantirishda yoki simmetriya markaziga nisbatan burilishda o’zini-o’zi takrorlaydi, ya’ni uning shakli ustma-ust tushadi.

Endi simmetriyaning fizikada qo’llanishiga to’xtalamiz. Simmetriya tushunchasiga ob’ekt yoki ob’ektlar to’plamining biror bir almashtirishlarda o’z shakli yoki o’zaro mosligini saqlash xossasi deb ta’rif beriladi [8]. Bu ta’rif biz yuqorida qarab o’tgan shar, sfera kabi simmetrik jism va shakldarga mos keladi va shu o’rinda biror-bir almashtirish deganda esa simmetriya tekisligiga, o’qiga nisbatan akslantirishlar yoki simmetriya markazi atrofidagi burilishlar nazarda tutiladi. Simmetriyaning bu ta’rifi jism va ob’ektlarning shakliga nisbatan ishlatiladi. Fizikada simmetriya deganda biror-bir «xususiyat»ning o’zaro almashtirishlar (masalan, klassik-norelyativistik fizikadagi Galiley yoki relyativistik fizikadagi Lorents almashtirishlari)da o’zgarmay qolishi nazarda tutiladi. Natijada, o’zaro almashtirishlarda o’zgarmay qolgan bu «xususiyat» biror-bir kattalikning vaqt bo’yicha o’zgarmay qolishiga, ya’ni saqlanishiga olib keladi. Vaqt bo’yicha o’zgarmay qoladigan kattalikka dinamik invariant (inglizcha invariance - o’zgarmas so’zidan olingan) deyiladi. Demak, fizikada simmetriya natijasida, ya’ni o’zaro almashtirishlarda biror «xususiyat»ning o’zgarmasligi natijasida saqlanish qonunlari yuzaga keladi. 1918 yili nemis matematigi Emma Neter tomondan kashf qilingan teoremaga ko’ra, biror sistemaning simmetrik «xususiyat»i bilan saqlanish qonunlari orasida uzviy bog’lanish bor [9]. Ya’ni, biror jarayonda uzluksiz almashtirishlar natijasida S ta simmetrik «xususiyat» o’zgarmay qolsa, bu jarayonda S ta saqlanuvchi dinamik invariant kattalik mavjud bo’ladi, ya’ni har bir simmetrik «xususiyat»ga biror saqlanuvchi kattalik mos keladi. Agar har qanday fizik jarayon fazoning biror sohasi va ma’lum vaqtda sodir bo’lishini inobatga olsak, biz yuqorida aytib o’tgan «xususiyat» fazo va vaqtga tegishli bo’lishi mumkinligi kelib chiqadi. Shunday «xususiyat»lardan birinchisi fazoning bir jinsliligidir. Fazo bir jinsli deganimizda uning barcha nuqtalarining teng huquqliligi (ekvivalentligi) nazarda tutiladi. Shu sababli tabiat qonunlari fazo almashtirishlariga nisbatan invariantdir. Fazoning bir jinsliligi «xususiyat»i impulsning saqlanish qonuniga olib keladi.

Fazoning yana bir «xususiyat»i uning izotropligidir, ya’ni fazodagi barcha yo’nalishlarning ekvivalentligi - teng huquqliligidir. Buning natijasida fizik qonunlar koordinatalar sistemasining (koordinatalar sistemasi boshi - O nuqtaga nisbatan) burilishdariga nisbatan invariant (o’zgarmas) bo’ladi. Fazoning izotrop «xususiyat»i impuls momentining saqlanish qonuniga olib keladi.

Vaqtning o’ziga xos «xususiyat»i - uning bir jinsliligidir, ya’ni vaqt intervallarining ekvivalentligidir. Agar biz biror jarayonni qarayotgan bo’lsak, bu jarayon boshlang’ich vaqtni tanlashimizga, ya’ni sanoq sistemasining vaqt bo’yicha siljishiga bog’liq emas. Natijada barcha fizik jarayondar vaqt bo’yicha sanoq boshini qanday tanlashimizdan qat’iy-nazar bir xilda sodir bo’ladi. Olis yulduzlarda hosil bo’lgan yorug’lik bizga ancha uzoq yildardan keyin etib kelishiga qaramay, uning chastotasi xuddi o’shanday bo’lishi ham vaqtning bir jinsliligi bilan tushuntiriladi. Yoki bo’lmasa bizga ma’lum qonunlar har doim ishlayveradi va vaqt o’tishi bilan noto’g’ri bo’lib qolmaydi. Vaqtning bir jinsliligi energiyaning saqlanish qonuniga olib keladi. Demak, fazo va vaqtning biror «xususiyat»ining o’zgarmasligi -ekvivalentligi fazo va vaqt almashtirishlariga (siljish va burilishlarga) nisbatan tabiat qonunlarining invariantligini bildiradi va shu bilan birga har bir simmetriya - «xususiyat» biror saqlanish qonuniga olib keladi. Bunday fazo va vaqt almashtirishlariga nisbatan simmetriyaga geometrik simmetriya deyiladi. Bundan tashqari, o’zaro ta’sirdar va zarralar xossalarini o’zida mujassamlashtirgan ichki simmetriyalar ham mavjud. Ichki simmetriya deganda ichki - «yashirin» fazodagi, ya’ni biz odatda bilgan fazo-vaqt bilan bog’liq bo’lmagan fazodagi simmetriya (masalan, izotopik fazodagi izotopik simmetriya) tushuniladi [3]. Ayrim adabiyotlarda ichki fazo va ichki simmetriyalar yashirin fazo va yashirin simmetriyalar deb ham ataladi. Bir qarashda ichki fazolar va ular bilan bog’liq simmetriyalar hamda bu simmetriyalarga asoslangan saqlanish qonunlari sun’iydek ko’rinadi. Shunga qaramay, ular chuqur ma’noga ega. Ichki simmetriyalarni o’rganish murakkab va maxsus tayyorgarlikni talab qiladi. Shuni e’tiborga olib ularga alohida to’xtalib o’tish maqsadga muvofiq bo’ladi.

Fazo nuqtalari va vaqt onlariga nisbatan siljishlari, fazo burilishlari uzluksiz qiymatlar qabul qiladi. Masalan, biror harakatni sanoq sistemasiga nisbatan kuzatayotgan bo’lsak, bu harakatni sanoq sistemaga nisbatan biror yo’nalishda tekis harakatlanayotgan sistemaga nisbatan o’rganishimiz mumkin. Bu holda va sistemalar bir-biridan qandaydir a masofaga siljigan bo’lishi mumkin va bu a masofa ixtiyoriy uzluksiz 10 m, 17 m va h.k. qiymat qabul qilishi mumkin. Yoki sistemani koordinata boshi O nuqta atrofida ma’lum yo’nalishda burchakka burishimiz mumkin va bu holda ham burchak ixtiyoriy uzluksiz 10°, 11° va h.k. qiymat qabul qilishi mumkin. Shu sababli, bunday uzluksiz almashtirishlarga nisbatan simmetriyalarga uzluksiz simmetriyalar deyiladi. Bundan tashqari, ichki fazo diskret almashtirishlariga xos diskret simmetriyalar ham mavjud bo’lib bunday simmetriyalarga alohida to’xtalib o’tish talab qilinadi.

Biz yuqorida qarab o’tgan uzluksiz almashtirishlar almashtirishlarning uzluksiz gruppalarini hosil qiladi. Bunday uzluksiz gruppalar Li gruppalari deyiladi.

koordinatalar sistemasining O koordinatalar boshiga nisbatan burilishlar gruppasi a₁ va a₂ elementini qaraydik. Masalan, gruppaning a₁ elementi sistemani 5° ga, a₂ elementi esa 10° ga bursin. U holda bu elementlar ko’paytmasi a_x • a₂ = a₃ bo’lib, a₃ - sistemaning 15° ga burilganiga teng bo’ladi, ya’ni a₁ • a₂ = a₂ • a₁ = a₃ bunday gruppa kommutatsion yoki Abel (norvegiyalik matematik Nils Abel (1802-1829) sharafiga) gruppasi deyiladi. Boshqacha qilib aytganda Abel almashtirishlar gruppasida almashtirishlar natijasi bu almashtirishlarning bajarilish ketma-ketligiga bog’liq emas. Bu fikrlar fazo va vaqt siljishlari gruppasiga nisbatan ham o’rinli. Faqat ayrim ichki fazo almashtirishlari uchun a₁•a₂ a₂•a₁ bo’lib, bunday almashtirishlar gruppasi noabel yoki nokommunikatsion gruppa deyiladi.

Shunday qilib, simmetriya ko’p qamrovli tushuncha bo’lib, turmushda biror jism yoki shaklga qo’llanilganda biror simmetriya tekisligiga, simmetriya o’qi yoki markaziga nisbatan jism yoki shaklning ustma-ust tushishi tushuniladi. Fizika nuqtai-nazaridan ishlatilganda esa fazo va vaqtning «xususiyat»larini nazarda tutuvchi geometrik simmetriya yoki o’zaro ta’sir va zarralar «xususiyat»larini aks ettiruvchi ichki simmetriyalariga bo’linadi, hamda har bir «xususiyat»ga o’zining saqlanish qonuni mos kelishini bildiradi. Shunday qilib, fazo va vaqtning 3 ta simmetrik «xususiyat»iga 3 ta saqlanish qonuni mos keladi. Bu tasdiq Neter teoremasining mazmunini ham tashkil qiladi.

Biz qarab chiqqan geometrik simmetriyalarga asoslangan energiya, impuls va impuls momentlarining saqlanish qonunlari universal qonunlar bo’lib har qanday jarayonda bajariladi. Shu o’rinda klassik -norelyativistik fizikada energiya va impuls alohida kattaliklar ko’rinishida qaralishini, bunga vaqtning absolyut xarakterga egaligi sabab bo’lishini eslatib o’tamiz. Relyativistik fizikada esa vaqt o’zining nisbiy tabiatini namoyon qilishi natijasida, 3-o’lchovli fazo bilan vaqtning 4-o’lchovli fazo hosil qilishi sababli, energiya va impuls birlashib 4-o’lchovli energiya-impulsni, ya’ni bitta kattalikni hosil qiladi. Lekin, shunga qaramay, simmetriya buzilmasligi sababli, 4-o’lchovli energiya-impuls saqlanadi. Geometrik simmetriyalardan farqli o’laroq, ichki fazo simmetriyalariga asoslangan saqlanish qonunlarining ayrimlari universal bo’lmay, balki taxminiy xarakterga ega bo’lib, ayrim o’zaro ta’sirdarda saqlanadi, ayrimlarida esa saqlanmaydi, buziladi. Masalan, elektr zaryadi, barion va lepton zaryadlari saqlanish qonunlari universal xarakterga ega bo’lsa, izotopik spin, g’alatilik va maftunkorlik kvant sonlari kuchli va elektromagnit o’zaro ta’sirdarda saqlanib, kuchsiz o’zaro ta’sirdarda buziladi. Talabalarga simmetriya mavzusini o’zlashtirish va eslab qolish oson bo’lishi uchun quyidagi diagrammani keltiramiz.