• Ақпарат
• 12 Желтоқсан, 2024

ҒАЛЫМ ЕҢБЕГІ ЕЛГЕ БЕЛГІЛІ МЕ?

Қаузамақ тақырыбымыздың кейіпкері – ғалым Алдан Сапарғалиевті бұрыннан білетін едім. Алғаш 1996 жылы Алматыда, ғылыми зертханада жүздестім. Бес-он минут тілдестік. Одан кейін 2011 жылы Ақтөбеге келген бір сапарында көрдім... 
Бірді-екілі еңбегімен таныс едім. Соңғы жылдары газет беттерінде, сайттарда ғалымның ғылыми жаңалықтары жөнінде мақалалар жариялана бастады. Назарымызды аударды. Ұлт игілігі үшін, күллі адамзат үшін пайдасы орасан жаңалығын біз де әңгімелейік, халыққа жеткізейік дедік. Бұл ісіміздің, шаңның тозаңындай болса да, онның біріне пайдасы тиер деген үміттеміз. 
Илон Маск 2019 жылы көпвекторлы (көп бағыттағы) магнит өрісіне негізделген электродвигательдің зертханалық моделін жасап шығарды. Оңай болмаса керек, жаңа үлгіге 4 миллионнан аса доллар жұмсалыпты. Америкалықтар мұны дүниежүзілік сенсация деп жариялады. Оның бұл жаңалығы өте жоғары бағаланғаны соншалық – кейбір ғалымдар Илон Маскті электродвигательдің тұңғыш үлгісін жасаған атақты Фарадеймен теңестірді. Себебі қазіргі қолданыстағы двигательдерден көлемі 4 еседей кіші, 25 кг. Осы күнгі 100 кг двигательдің қуатын бере алады. Бұл жеңіл двигательдер қазір ұшақ үшін өте тиімді болып тұр. Электромобильдер үшін де бағасы айрықша. Сирек кездесетін қымбат металдарды қажетсінбейді дейді. Өзіндік құны арзан екен.
Мұндай көпвекторлы двигательдің ең алғашқы зертханалық моделін Илон Масктен екі жыл бұрын, 2017 жылы, қазақ ғалымы физика-математика ғылымының докторы, профессор Алдан Сапарғалиев НАТР тарапынан бөлінген болар-болмас қаражатқа жасап шығарған-тын (Мемлекеттік тіркеу нөмірі 0115РК01001, инв. нөмірі 0217РК00764) (қараңыз: 1-сурет. А.Сапарғалиевтің ғылымға тың жаңалық қып енгізген двигателі). 
Ал И.Масктікі А.Сапарғалиев ашқан жаңалықты қайталау ғана. Байлығының арқасында. Бірақ ол қаржысын босқа шашып жатқан жоқ. Орнымен. Өз елі Америка үшін. Физик Алдан Сапарғалиевтің ашқан жаңалығы – осы күнгі бірвекторлы магнит өрісіне негізделген двигательдерді ұзаққа бармай қолданыстан ығыстырып шығарып тастайтыны ап-анық болып отыр. Бұл – әлемдік ғылымдағы теңдессіз жетістік! Мұның бәсін түсіну үшін әуелі ағылшын физигі Майкл Фарадейдің өмірбаянына, ғылымдағы еңбектеріне аз-маз тоқталып өткенді жөн көрдік. 

Фарадей және оның электромагниттік индукция құбылысы

Майкл Фарадей 1791 жылғы 22 қыр­күйекте Англияның Ньюингтон-Баттс қаласында, кедей отбасыда дүниеге келген. Балалық шағы жоқшылықта өтеді. Осы себептен Майкл он үш жасында амалсыз­дан мектептегі оқуын тастайды. Эмигрант француз Рибо Теодюльдің шағын дүкеніне кітап түптеуші болып орналасады. Майкл жұмысты бар ынтасымен істейді. Кітап оқуға деген ықыласы осы жерде басталады. Оны әсіресе химия мен физикаға қатысты еңбектер қатты қызықтырады. Майкл кітаптарда баяндалған нәрселердің шындығына көз жеткізуге талаптанады. Соңыра Майклдің өмір жолының ғылымға түбегейлі бағытталуына осы жағдай басты себеп болады. 
Фарадей 1810 жылы 19 жасында философия үйірмесіне қатысып, астрономия мен физикаға қатысты дәрістерді тыңдайды. Талқыланған тақырыптар төңірегінде пікір білдірген зерделі Майкл ғылыми орта өкілдерінің назарын өзіне аудара бастайды. Гемфри Дэвидің физика, химия салалары бойынша оқитын дәрісіне де қатысады. Фарадейдің ғылымға деген ықыласын таныған ғалым оны зертханасына қызметке орналастырады. 
1813 жылы Гемфри Дэви Еуропаға сапарлайды, сонда ол Майкл Фарадейді де ертіп кетеді. Жас жігіт Жозеф Луи Гей-Люссак, Андре-Мари Ампер, Алессандро Вольта есімді атақты ғалымдармен жүздеседі. 1815 жылы Лондонға оралғасын профессор Майклді өзіне көмекші қып жұмысқа алады. 
Фарадей ғылымдағы алғашқы кітабын 1816 жылы шығарған. Химия саласы бойынша жариялаған еңбегі 1819 жылы қырықтан асады. 1820 жылы Майкл Корольдік институтта техникалық жетекші лауазымын алады. Бір жылдан кейін ғалым химияны уақытша ысырып қойып, уақытын физиканы меңгеруге арнайды. Сондағы мәселелерге назар салады. 
Дат ғалымы Ханс Эрстед жылу беруге, жарық, дыбыс шығаруға мүмкіндігі бар электр энергиясы магниттік күшті де тудыруы керек қой деген ойға келеді. Бұған 1820 жылы тәжірибе үстінде толық көз жеткізіп, физика ғылымына «электромагнит» терминін енгізеді. Ашыңқырап айтқанда, тогы бар өткізгіштердің магнит өрісін туғызатынын пайымдайды. Мұны өзінің «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку» делінетін еңбегінде баяндаған (қараңыз: Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки (с древнейших времен до начала XX в.): Справ. пособие. М.: Высш. шк., 1989. Стр. 308–311).
Ханс Эрстед 1777 жылы туып, 1851 жылы қайтыс болған. Копенгаген университетінде оқып, 1797 жылы «фармацевт» мамандығын алып шығады. 1799 жылы философия ғылымының докторы дәрежесін қорғайды. 1806 жылы оған осы оқу орнында «профессор» ғылыми атағы беріледі. 1815 жылдан ғұмырының соңына шейін Дат корольдік қоғамының хатшысы һәм 1829 жылдан бастап Копенгагендегі политехника мектебінің директоры қызметін атқарады. Эрстед химия мен физика саласы бойынша түрлі зерттеу жүргізеді. 
Фарадей осы Эрстедтің жаңағы тұжырымдалған дәлеліне кері «магнит өрісі де электр тогын тудыра ала ма» деген сұраққа жауап іздей бастайды. Осыны нақтылау үшін Майкл түрлі тәжірибе жасайды, ізденісінің ақыр соңында, 1831 жылы «электромагниттік индукция» аталатын құбылысты анықтайды (қараңыз: Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Том II. (Перевод с английского А.В. Яковлевой. Коментарии и редакция член-корреспондента Академии наук СССР проф. Т.П. Кравца): Ленинград, Издательство Академии наук СССР. 1951. Стр. 183 – 392). 
Фарадейдің жасаған тәжірбиесіне де аз-кем бөгелейік. Оқырманға ұғынықты болуы үшін бұған мектеп оқулықтарында (Физика. 10-сыныпқа арналған оқулық. Алматы, 2019 жыл, 163-бет) жеңіл тілмен баяндалған сөйлемдерді ұсынайық, онда былай дейді: «Фарадейдің жасаған негізгі тәжірибелерінің біреуі соншалықты қарапайым... Ол үшін тұрақты магнит, сезгіш гальванометр, ұштары гальванометрге жалғанатын іші қуыс цилиндр тәрізді катушка (орауыш. – Б.К.) немесе жай ғана тұйық контур керек. Егер магнитті контурдың ішіне енгізсек не одан суырсақ, онда гальванометр тілшесінің ауытқитынын, яғни контурда токтың пайда болуын байқаймыз. Ал контурға қатысты магнит қозғалмаса, онда токтың ешқандай белгісі көрінбейді.
Контурда пайда болатын токты индукциялық ток деп атайды. Фарадейдің пайымдауынша, индукциялық ток магниттің контурға қатысты қозғалысы кезінде ғана пайда болады. Магнит пен контурдың өзара орналасуы өзгермесе, онда тізбекте индукциялық ток пайда болмайды» (қараңыз: 2-сурет. Фарадейдің гальванометрмен жасаған тәжірибесі. Obrazovka.ru сайтынан алынды). 
Осы тәжірибеден соң мынадай ғылыми тоқтамға келген: 
а) индукциялық ток магниттің тұйық контурға немесе іші қуыс цилиндр тәрізді орауышқа қатысты қозғалысы сәтінде ғана пайда болады (индукция – латын тілінде «бағыттау» деген мағынада. – Б.К.); 
ә) индукциялық токтың мөлшері магнит ағынының өзгеру жылдамдығымен анықталады.
М.Фарадей осылайша магнит өрісінен электр өрісін де тудыруға болатынын яғни электромагниттік индукция құбылысын жан-жақты зерттеп, дәлелдеп шығады. 
Ағылшын физигі М.Фарадейдің әлемдік ғылымда ашқан жаңалығы – бір векторлы (бір бағыттағы) магнит өрісіне негізделген теория-тын. Бұл мектеп қабырғасында осы кезге шейін оқытылып келеді. 
Фарадей тұжырымдап дәлелдеген, 200 жылдан бері тұрмыстың, өндірістің барлық саласында пайдаланылып келе жатқан бірбағыттағы магнит өрісін түбегейлі өзгертіп, көпбағыттылыққа бұру теориясын жасап, нақтылап шыққан қазақ ғалымы Алдан Сапарғалиевтің әлемдік деңгейдегі ғылыми жаңалықтарын баяндауға көшейік енді. 

Сапарғалиев ашқан жаңалықтардың әлемдік ғылымдағы артықшылықтары
 

Қазақ ғалымы А.Сапарғалиев ойлап тапқан жаңа двигательдің басты ерекшелігі, жоғарыда айтқанымыздай, оның көпвекторлы (көп бағыттағы) магнит өрісінде болуы. Бұл жағдаят осы уақытқа дейін белгісіз болып келген-тұғын. Жаңа двигательдегі басты жаңалық – көпвекторлы магнит өрісінде. Бір векторлы магнит өрісін осыдан 200 жыл бұрын М.Фарадей ашқаны мектеп оқулығынан белгілі. Осы уақытқа дейін, яғни Сапарғалиевке дейін көпвекторлы магнит өрісі белгісіз болып келді.
Бұл – ғылымдағы теңдессіз жаңалық! 
Ғалымның бұл жаңалығы мынадай қазақстандық және әлемдік патенттермен бекітілген: Сапаргалиев A.A., KZ 32377; WO 2015137790 A3, 12.11.2015, Sapargaliyev A.A.; 3. WO 2016153328 A3, 15.12.2016, Sapargaliyev A.A. 4. WO 2016195465 A1, 8.12.2016, Sapargaliyev A.A.
Америкада бір емес, екі жерде сынақтан өтіп, бұл патенттердің ақиқаттығы іс жүзінде расталған. Ғалым көпвекторлы магнит өрісі туралы жаңалықты патенттеп, бұған негізделген алғашқы двигательдің зертханалық моделін тұңғыш рет жасаумен шектелмеген, бұл двигательдің түр-түрінің компьютрлік моделдерін құрып, сипатын зерттеген. Көпке мәлім, қазіргі двигательдердің көлемін кішірейткен сайын оның пайдалы әсер коэффициенті азая береді. Жаңа двигательде керісінше, кішірейткен сайын пайдалы әсер коэффициенті көбейе береді. 
Қазіргі компьютерлердің мүмкіндігі өте зор, осыған сүйенген және қатты дененің сұйық пен газдағы қозғалысының заңдылықтарын жақсы білетін ғалым жаңа тұрпатты двигательді ұшақтарға компьютер арқылы «қондырып көргенде» мынадай ерекшелікті аңдаған: ұшақтың көлемін белгілі бір деңгейден арттырғанда ғана емес, кішірейткенде де оның жылдамдығы кемитін көрінеді. Жаңа двигательді бес орындықты ұшаққа қондырғанда ең үлкен жылдамдыққа ие бола алатынын анықтаған. 
Компьютерлік үлгілердің жүздеген түрін тынымсыз зерттеу барысында өз двигателінің тағы бір артықшылығын анықтайды. Тікұшақтарда негізгі үлкен винттен (зырылдауықтан) кішірек бір винттің тікұшақтың құйрық жағына орналастырылатыны мәлім. Бұл винттің басты міндеті айналдырушы моменттің (крутящий момент) ұшып келе жатқан тікұшақты көлденеңнен айналдырып жіберуінен (аунап кетуден) сақтайды. Сақтағанымен, мұның кемшілігі зор, біріншіден, үлкен шығын, екіншіден, жылдамдықты екі есе шектейді. Ал жаңа тұрпатты двигатель айналдырушы моментті компенсациялайтындықтан, кіші винт керексіз болып қалады. Бұл, бір жағынан, кіші винтке кететін шығынды үнемдеуге, ең бастысы – жылдамдықты екі есе арттыруға мүмкіндік береді (қараңыз: 3-сурет. Осы кездегі құйрығына винт (зырылдауық) орналасқан тікұшақ).
 «Құйрығында зырылдауығы жоқ тікұшақтар да бар ғой» деп кей оқырман бұған сенімсіздік білдіруі де мүмкін. Қайсыбірінде аталған винттің орны ауыстырылып, үлкен винттің жанына орналастырылатынын да еске сала кетейік. Анығы, қазіргі тікұшақтардың қауіпсіздігі осы кішкентай зырылдауыққа бек таңылған екен. Ал профессор А.Сапарғалиев тео­риясын жасаған двигатель бұл винтке телінген тәуелдікті жойып, көкте ұшу сәтіндегі амандықты өзі-ақ сенімді атқарып шығатын көрінеді. 
Мұның тағы бір артықшылығын айта кетейік. Фарадейдің бір векторлы магнит өрісіне негізделген қазіргі двигательдер үйге ыстық, салқын су айдайтын сорғыларда орнатылған. Күнделікті қолданыстағы тұрмыс заттарында да пайдаланылады. Атап айтсақ, желдеткіш, тоңазытқыш, т.б. А.Сапарғалиев теория­сын жасап, сынақтан өткізілген құрал бұларға біраз өзгеріс әкеліп отыр. Мысалы, шаңсорғышқа орнатылса, ондағы двигательдің көлемі кішірейіп, тұрмыс құралының сыртқы пішіні де шағындала түседі дейді. 
Ғалымның ашқан тағы бір тың жаңалығы – массаспектрометрия саласына қатысты. Бұған уикипедия ашық энциклопедиясында мынадай анықтама берілген: «Масс-спектроскопия (масс-спектрометрия, масс-спектрлік талдау) – затты оның құрамына кіретін атомдар мен молекулалардың массасын және бұлардың санын анықтау жолымен зерттеу әдісі». 
Оқырманға түсінікті болу үшін масса-анализатордың жалпы нобайының сызбасын назарға ұсынып отырмыз (қараңыз: 4-сурет). Алғашқы – зарядталған ұсақ бөлшектердің ұшу уақытына негізделген магнитсіз масса-анализатордың зертханалық моделі (TOFMS) әл-Фараби атындағы Ұлттық университетте А.Сапарғалиевтің зертханасында жасалған-ды (ғылыми-зерттеу жұмысының қорытынды есебі: ұшу уақытына негізделген магнитсіз масс-спектрометрдің ион өткізгіштігін жасау. № ГР 01900024867. Инв.№02910040374, 38-б.). Осы саланың маманы А.Сапарғалиев әлем бойынша бірінші болып зарядталған бөлшектерді тұрақты электромагнит өрісінде кеңістік және уақыт бойынша фокустеудің жалпы теориясын 1975–1980 жылдары жасап, әртүрлі ғылыми басылымда жариялады. 1980 жылы тамам болған диссертацияны Совет кезіндегі ұлттық теңсіздіктерге байланысты 1989 жылы өзге республикадан барып қорғады (қараңыз: 5-сурет. А.Сапарғалиевтің авторефераты).
Қазақ ғалымы негізін қалаған қазіргі ең жетілген TOFMS масса-анализатордың айырғыштығы 45 000 (АҚШ). Осы құралмен зерттеулер жасаған үш ғалым 2002 жылы Нобель сыйлығын иеленді, атын атап, түсін түстейік, олар: Джон Фенн, Коит Танака, Курт Вютрих. 
Бәрімізге белгілі табиғи металдар қосылыстар түрінде жер қыртыстарында, тау жыныстарында, теңіз бен мұхит суларында кездеседі. Ажыратылу үшін бұлар әуелі зарядталады. Осы себептен масса-анализаторда орналасқан магниттер оларды (мыс, күміс, алтын т.б.) массасына қарай бір-бірінен айырып, бөлектеп шығарады. 
Осы күнгі пайдаланудағы TOFMS масса-анализатордың металдарды қоспалардан таза күйінде айырып алу мүмкіндігі бәрібір шектеулі, жартысы қалдықтың құрамында қалатын көрінеді. 
Ал физик-ғалым А.Сапарғалиев теориясын жасап қойған масса-анализатор құралы (100 000) қалдықтың құрамында мысалы, күмістің не хромның т.б. жұқанасын да қалдырмайды екен.
Масса-анализаторлар қазір органикалық емес заттарды ғана зерттеумен шектеліп отыр, мұның үстіне осы күнгі ең жетік делінетін TOFMS «PegasusGC-HRT» өте қымбат (450 мың АҚШ доллары) әрі үлкен, ауыр. Органикалық затты, тірі табиғатты зерттеу үшін оның айырғыштығы кемі 100 000 болуы қажет. Бірақ бұл тұрғыдағы мәселені де А.Сапарға­лиев шешіп тастаған еді. Осы ғылыми жетістіктерін куәландыратын қолында Американың, Еуропаның және әлемдік патенттері бар (патенттер: Sapargaliyev Y.A., Sapargaliyev A. A. US 8,598,516 B2; EP 2615622 A22; Sapargaliyev A.A., WO 2014/126449 A1; Sapargaliyev A.A., Miet A. Q. WO 2015/012671 A1; Sapargaliyev A. A., WO 2015/057042 A2; т.б.). 
Ғалым А.Сапарғалиев ұсынып отыр­ған айырғыштығы 100 000-нан асатын жаңа масса-анализатордың қолға ұстап жүруге ыңғайлы портфель тәріздісін де жасауға әбден болады екен. Бұл – экологиялық мониторинг пен анализ жасауда, тіпті дәрі-дәрмектердің, тамақ өнімдерінің сапасын тексеруде, медициналық диагностика саласында таптырмас әмбебап құрал екені теориялық тұрыдан жан-жақты дәлелденген. 
Адам баласының әуелгі бақыты – денінің саулығы. Олай болса, ғылымдағы А.Сапарғалиев ашқан бұл тың жаңалықтың медицинада электромагниттік өріспен емдеуде, нүктелік фармацевтік әсер етуде атқарар қызметі, тигізер пайдасы орасан екен. Сонымен қатар адамды бактериологиялық, химиялық, жарылғыш, есірткі және басқа қауіптерден қорғауда да мүмкіндігі өте зор дейді. Ғалым Алдан Сапарғалиевтің жасаған қондырғысы – су тасқынынан қорғануда да таптырмас құрал екені белгілі болып отыр. Өкінішке қарай, бұл құралды жасауға қаражат жағы қолбайлау болып тұрған көрінеді. 
Сөзіміздің соңында Алдан Сапарғалиев туралы мәлімет беріп, оқырманға таныстыра кетелік. Ол 1944 жылы Ақтөбе облысы Шалқар ауданында дүниеге келген. 1966 жылы Қазақ ұлттық университетін тамамдап (қазіргі әл-Фараби атындағы), физика мамандығын алып шығады. Осы кезде жаңадан ашылып жатқан Ақтөбе педагогикалық институтына оқытушылық қызметке орналасып, үш жыл теориялық физикадан сабақ береді. 
А.Сапарғалиев көп ұзамай ғылымға біржолата бет бұрады. 1973 жылы «Тео­риялық физика» мамандығы бойынша кандидаттық диссертациясын қорғайды. Бұдан соң физикалық электроника оның ішінде «кванттық электроника» мамандығы бойынша докторлық диссертациясын жазады. Мұны 1989 жылы Харьков қаласында қорғап шығады. 
А.Сапарғалиев – Қазақстандағы Ядролық физика институтының арнайы бөлімін басқарған электроника саласының атақты маманы, академик Вениамин Кельманның шәкірті. 1975–1980 жылдары академик В.Кельман бастаған қазақстандық электроника саласының мамандары – Е.Якушев пен А.Сапарғалиев зарядталған бөлшектер ағынының электр және магнит өрісінің сингулярлық нүктелеріндегі бірінші және екінші түрі аймағындағы қозғалысын басқарудың теориясын жасайды. Осы жұмыстары дүниежүзіне танылады. Бұл – бұдан бұрын В.Зворыкин, атом бомбасын жасаушы Л.Арцимович секілді ғалымдар айналысқан зерттеулер еді, бірақ нәтижесіз аяқталған-тын. 
Алдан Сапарғалиев әр жылдары әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті филиалының директоры және ғылыми жетекшісі, кафедра меңгерушісі, Ғылым академиясы – Ғылым министрлігінің мемлекеттік ғылыми-техникалық бағдарламаларының жетекшісі болып еңбек еткен.
Профессор Алдан Сапарғалиев Қазақстанда кешуілдеп қалған электроника саласын жандандыру үшін бірінші болып радиофизика және электроника мамандықтары бойынша оқу бағдарламасының мемлекеттік білім беру стандартын жасады. Сондай-ақ 1990 жылы – әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде, ал 2001 жылы Л.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде физикалық электроника, радиофизика және электроника мамандықтары бойынша оқу процесін ұйымдастырды, елімізде осы сала бойынша маман даярлауға зор үлес қосты. 
Тәуелсіздік алғаннан кейін, соңғы 30 жылда Қазақстанда ғылымға дұрыс көңіл бөлінбеді. Ізденіспен ашылған талай жаңалық Қазақстанда іске аспады. Соңғы жылдары ғылымға қайта назар аударылып жатыр, әйтсе де ескіден қалған енжарлықтың әлі де сақталып қалғаны аңғарылады. Осының салдарынан өз елімізде, өз жерімізде А.Сапарғалиев жасаған теорияның әлемдік ғылымдағы теңдессіз бәсі биік жаңалық екені әзір ұғынылар емес... 
Қазақстанның дамуы, алдыңғы қатарлы елдердің біріне айналуы – отандық ғылымның өсіп-өркендеуіне тікелей байланысты. Бұған әр қазақ тамсанып, армандап қарайтын АҚШ, Германия, Жапония, Оңтүстік Корея, Израиль, Қытай сияқты т.б. озық мемлекеттер нақты дәлел.

Бөрібай КӘРТЕН 
Ақтөбе