Теоретическая физика: механика

 Большой энциклопедический словарь (Часть 2, ЛЕОНТЬЕВ - ЯЯТИ)

Родился в Вене, в 1907-1912 работал в Санкт-Петербурге, способствовал развитию теоретической физики в России, с 1912 в Нидерландах. Труды по термодинамике, статистической механике, теории относительности, квантовой теории. Ввел (1933) понятие фазовых переходов 2-го рода. ЭРЕНШТЕЙН (Ehrenstein) Альберт (1886-1950) - австрийский поэт и прозаик. Представитель экспрессионизма. Дебютировал повестью "Тубуч" (1911, иллюстрации О. Кокошки). Гротескная повесть "Самоубийство одного кота" (1912), книга стихов "Вопль человеческий" (1916). Умер в эмиграции в США. ЭРЕСУНН (Oresund) (Зунд) - пролив, соединяющий Балтийское м. с прол. Каттегат, между Скандинавским п-овом и о. Зеландия. Длина 102 км, ширина 3,4-49 км. Глубина на фарватере до 8 м. На западном берегу - Копенгаген (Дания), на восточном - Мальме (Швеция), связанные железнодорожными паромами. ЭРЕХТЕЙОН (Эрехфейон) - памятник древнегреческой архитектуры (421-406 до н. э.), храм Афины и Посейдона-Эрехтея на Акрополе в Афинах, отличается подчеркнуто асимметричной композицией, тонкой красотой двух ионических портиков и портика кариатид

 Теорема Нетер

Напротив, второй имеет явную форму суммы по отдельным степеням свободы. Таким образом, если преобразование, относительно которого действие инвариантно, затрагивает время, то мы можем надеяться на сохранение только асимптотически аддитивной величины, если же преобразование меняет лишь координаты, то сохраняться будет точно аддитивная величина. Вывод Таким образом, была сформулирована и доказана теорема Нётер. Существенно то, что теорема Нётер позволяет, при заданном виде функции Лагранжа, найти аддитивные интегралы движения в виде явных функций координат и скоростей, не интегрируя никаких уравнений, ведь в общем случае каждый из интегралов движения находится только интегрированием системы, число уравнений которой только на одно меньше полной системы уравнений движения. Список использованной литературы 1. Медведев Б.В. Начала теоретической физики. Механика. Теория поля. Элементы квантовой механики: Учебн. Пособие для вузов. – М.: Наука, 1977. – 496 с. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. Электродинамика: Краткий курс теоретической физики. Кн. 1. – М.: Наука, 1969 – 271 с. 3. Рымкевич П.А. Курс физики Изд. 2-е, перераб и доп. М.: Высшая школа, 1975. 7

 Рассказывают ученые

ПЕВЗНЕР Леонид Залманович - доктор медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории функциональной нейрохимии Института физиологии имени И. П. Павлова АН СССР. ПЕТРЯНОВ-СОКОЛОВ Игорь Васильевич (физическая химия) - академик, заведует отделом физической химии в Физико-химическом институте имени Л. ЯКарпова АН СССР, главный редактор журнала "Химия и жизнь". ПЛЕТНИКОВ Юрий Константинович - доктор философских наук, профессор, заведующий отделением исторического материализма Института философии АН СССР. ТРОШИН Афанасий Семенович (цитология) - член-корреспондент АН СССР, директор Института цитологии АН СССР (Ленинград). ФРАНК-КАМЕНЕЦКИИ Давид Альбертович (1910 - 1970) - доктор физико-математических наук, профессор, работал в области теоретической физики. ЧЕБОТАРЕВ Глеб Александрович (1913 - 1975) - доктор физико-математических наук, профессор, известный специалист в области небесной механики. Был директором Института теоретической астрономии АН СССР. ЭНГЕЛЬГАРДТ Владимир Александрович (биохимия, молекулярная биология) Герой Социалистического Труда, академик, директор Института молекулярной биологии АН СССР.

 Вклад М.В. Ломоносова в науку и литературу

Почти 5 лет длилась заграничная жизнь Михаила Васильевича. Это время, главным образом, было проведено в Марбургском университете в Германии. Студенты слушали лекции по механике, гидравлике, теоретической физике и логике. С большим интересом изучали посланцы северной столицы теоретическую химию, посещали лабораторные занятия по экспериментальной химии, учились ставить опыты, обобщать анализы, делать научно обоснованные выводы и заключения. Химия к середине XVIII века становилась едва ли не самой влиятельной и перспективной наукой. Химия казалась наукой реального волшебства, ее торопили, щедро финансировали. В 1741 году Ломоносов вернулся в Россию. Через полгода после возвращения в Петербург 30-летний ученый был назначен адъюнктом Академии по физическому классу. Достижения Ломоносова в области химии, физики и других наук Основным направлением в своей научной работе Ломоносов избрал химию. Значение этой дисциплины в связи с развитием промышленного производства возрастало с каждым годом. Но для внедрения химических опытов нужна была экспериментальная база, лаборатория.

 Охота за кварками

То же можно было сказать (материя не может исчезать, проваливаться в никуда!) и про закон сохранения массы. Это мирное житие массы и энергии было (1906) увенчано торжественной свадьбой. Организовал ее А. Эйнштейн. Он опубликовал статью, где показал, что энергия (Е) и масса покоящегося тела (т) связаны простым соотношением: Е = m х с^2, где с - скорость света в вакууме. Так масса и энергия оказались повенчанными, вступили в вечный и нерасторжимый брак. Соотношение Эйнштейна было воспринято ученым миром без всякого сопротивления. Совсем не так отнеслись к другим его идеям. Например, к идее о квантах света - фотонах. Фотон вначале был "изобретен" А. Эйнштейном чисто теоретически (1905 год). Мысль о дискретной структуре излучения была столь дерзкой, что даже самый отчаянный из отчаянных - Н. Бор отказался ее признать. (Напомним, что квантовой механики, которую Н. Бор - в 1920 году на средства крупнейшего датского пивовара он основал в Копенгагене Институт теоретической физики, ставший Меккой для ученых многих стран, - и другие теоретики позднее создали, тогда еще не существовало.) Резко критиковали идею световых порций-квантов и такие корифеи тогдашней физики, как М

 Принцип относительности Эйнштейна

В период своей жизни в Берлине он завершил создание общей теории относительности, развил квантовую теорию излучения. За открытие законов фотоэффекта и работы в области теоретической физики Эйнштейн получил в 1921 г. Нобелевскую премию. В 1933 г. после прихода к власти в Германии фашистов Эйнштейн эмигрировал в США, в Принстон, где он до конца жизни работал в Институте высших исследований. В 1905 г. была опубликована специальная теория относительности — механика и электродинамика тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Тогда же Эйнштейн открыл закон взаимосвязи массы и энергии (Е=mc2), который лежит в основе всей ядерной энергетики. Ученый внес большой вклад в развитие квантовой теории. В его теории фотоэффекта свет рассматривается как поток квантов (фотонов). Существование фотонов было подтверждено в 1923 г. в экспериментах американского физика А. Комптона. Эйнштейн установил основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), по которому каждый поглощенный квант света вызывает одну элементарную фотохимическую реакцию. В 1916 г. он теоретически предсказал явление индуцированного (вынужденного) излучения атомов, лежащее в основе квантовой электроники.

 Нильс Бор в физике 19-20 вв.

Этот элемент назвали Гафний , в честь древнего названия Копенгагена - Haf . 6. Создание квантовой механики.П олнейший развал физики ХХ века казалось был немного приведен в порядок . Однако этот порядок достиг рубежа за которым появлялось все больше различных “но” которые не вписывались в рамки существующей теории атома. В теории использовались одновременно как классические , так и квантовые понятия , что приводило к явной незавершенности учения. Все ждали разрешения проблем. Теория Бора была лишь промежуточным звеном между классикой и чем-то совершенно новым. Положение , в котором находилась теоретическая физика вызывало чувство грусти и безнадежности. Ученые заново начали проверять все, что только можно было подвергнуть сомнению . На кон был даже поставлен закон сохранения энергии . Бор связывал большие надежды в решении этой проблемы со своими молодыми сотрудниками : Паули, Гейзенбергом, Дираком, Шредингером. Как ученый , он на удивление прекрасно чувствовал себя в окружении большого количества ученых , он работал , руководил группой очень остроумных людей , которые в свободной , .порой даже в шутливой обстановке пытались разгадать загадки природы атома.

 Кинетика двухатомного газа

Наличие спина приводит лишь к увеличению кратности вырождения всех уровней в (2S 1) раз, соответственно чему к химической постоянной добавится величина (34) Особого рассмотрения требует тонкая структура, возникающая при S?0, ?0 . Интервалы тонкой структуры при этом могут достигать значений, делающих необходимым их учет при вычислении термодинамических величин. Выведем формулы для случая дублетного электронного терма 2). Каждая компонента электронного дублета имеет свою колебательную и вращательную структуру, параметры которой для обеих компонент можно считать одинаковыми. Поэтому в статистической сумме (2) появится еще один множитель:где g0,g1,—кратности вырождения компонент дублета, ?—расстояние между ними. К свободной энергии соответственно прибавится «электронная» часть, равная (35)Выпишем также «электронную» теплоемкость, которая должна быть добавлена к остальным частям теплоемкости: (36)В обоих пределах Т>0 и Т>? Сэл, естественно, обращается в нуль, а при некоторой температуре Т~? имеет максимум. Литература: 1. В. Г. Левич Курс Теоретической Физики .Том 1. М. Наука. 1969 2. Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшищ Статистическая Физика . Том 5. М. Наука. 1964 3. А. В. Митин и О. С. Зуева Введение в квантовую механику. Часть1. М. МЭИ. 19961 стр.151, Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц: “Статистическая физика”.:1964 г. 1 Фактически это условие всегда выполняется для всех газов, за исключением обоих изотопов водорода.

 Философские аспекты теории относительности А. Эйнштейна

Теория относительности стала следующей ступенью развития физической науки, включив в себя позитивные моменты предшествующих ей теорий. Так, Эйнштейн в своих работах, отрицая абсолютизм механики Ньютона, не отбросил ее полностью, он отвел ей подобающее место в структуре физического знания, считая, что теоретические выводы механики пригодны лишь для определенного круга явлений. Аналогичным образом обстояло дело и с другими теориями, на которые опирался Эйнштейн, он утверждал преемственность физических теорий, говоря, что «специальная теория относительности представляет собой результат приспособления основ физики к электродинамике Максвелла-Лоренца. Из прежней физики она заимствует предположение о справедливости евклидовой геометрии для законов пространственного расположения абсолютно твердых тел, инерциальную систему и закон инерции. Закон равноценности всех инерциальных систем с точки зрения формулирования законов природы специальная теория относительности принимает справедливым для всей физики (специальный принцип относительности).

 Роль теории дифференциальных уравнений в современной математике и ее приложениях

В своих "Лекциях о развитии математики в XIX столетии" Ф. Клейн писал: "Математика в наши дни напоминает оружейное производство в мирное время. Образцы восхищают знатока. Назначение этих вещей отходит на задний план." Несмотря на эти слова, можно сказать, что нельзя стоять за "разоружение" математики. Вспомним, например, что древние греки изучали конические сечения задолго до того, как было открыто, что по ним движутся планеты. Действительно, созданная древними греками теория конических сечений не находила своего применения почти две тысячи лет, пока Кеплер не воспользовался ею для создания теории движения небесных тел. Исходя из теории Кеплера, Ньютон создал механику, являющуюся основой всей физики и техники. Другим таким примером может служить теория групп, зародившаяся в конце XVIII века (Лагранж, 1771 год) в недрах самой математики и нашедшая лишь в конце XIX века плодотворное применение сначала в кристаллографии, а позднее в теоретической физике и других естественных науках. Возвращаясь к современности, заметим, что важнейшие научно-технические задачи, такие, как овладение атомной энергией, космические полеты, были успешно решены в Советском Союзе также благодаря высокому теоретическому уровню развития математики в нашей стране.

 Расчет поверхностной энергии металлов в рамках моделиобобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова

Расчет поверхностной энергии металлов в рамках моделиобобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова М.В. Мамонова, Р.В. Потерин, В.В. Прудников, Омский государственный университет, кафедра теоретической физики В последнее время интенсивно развиваются методы аналитического описания поверхностных свойств твердых тел, основанные на определении энергетического состояния поверхности с привлечением методов квантовой механики. При описании поверхностных явлений в металлах особенно эффективно применяется метод функционала электронной плотности . В предлагаемой работе в рамках метода функционала плотности проведен расчет поверхностной энергии для ряда металлов. Исследованы влияния различных приближений, учитывающих дискретность кристаллической структуры и неоднородность электронного газа в поверхностном слое металлов. Для расчета влияния электрон-ионного взаимодействия на величину поверхностной энергии металлов впервые был использован обобщенный псевдопотенциал Хейне-Абаренкова. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных с его использованием, с результатами, полученными с привлечением иных моделей, в частности псевдопотенциала Ашкрофта.

 Постоянная Планка

Для песчинок, скажем, неопределенность произведения их линейного размера на скорость настолько незначительна, что ею можно пренебречь. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики. Будучи получена всего лишь для теоретического описания единичного физического явления, постоянная Планка вскоре стала одной из фундаментальных констант теоретической физики, определяемых самой природой мироздания. Макс Карл Эрнст Людвиг ПЛАНК Max Karl Er s Ludwig Pla k, 1858–1947 Немецкий физик. Родился в г. Киль в семье профессора юриспруденции. Будучи пианистом-виртуозом, Планк в юности был вынужден сделать нелегкий выбор между наукой и музыкой (рассказывают, что перед первой мировой войной на досуге пианист Макс Планк часто составлял весьма профессиональный классический дуэт со скрипачом Альбертом Эйнштейном. — Прим. переводчика) Докторскую диссертацию по второму закону термодинамики Планк защитил в 1889 году в Мюнхенском университете — и в том же году стал преподавателем, а с 1892 года — профессором Берлинского университета, где и проработал до своего выхода на пенсию в 1928 году.

 Пушкин и физика

Он любил обращать рассуждения на высокие вопросы религиозные и общественные, о существовании коих соотечественники его, казалось, и понятия не имели. Очевидно, поддавался он внутреннему преобразованию». Пушкин в это время, как былинный витязь, стоял на распутье, и одной из дорог, по которой он мог пойти дальше, вполне могла быть научная стезя. «Вдохновение нужно в поэзии, как и в геометрии», – его слова. А вдохновения ему хватило бы и на поэзию, и на геометрию, и на многие другие творческие свершения. Наука в пушкинское время Наука, в первую очередь – физика, вырвалась из плена философии и умозрительных построений в XVII–XVIII вв. и к пушкинской эпохе прочно встала на путь современного развития. Была создана классическая механика, на основе которой разработана теория движения небесных тел (небесная механика), были рассмотрены основы оптики, газо- и гидродинамики, твердых тел (вопросы упругости), тепловых (будущей термодинамики), электрических и магнитных явлений. Астрономия стала ареной применения физических законов к окружающему миру планет, комет, звезд. Теоретическая физика все более «насыщается» математикой, многие разделы которой навеяны решением текущих задач (дифференциальное и интегральное исчисление, аналитическая геометрия, векторный анализ и др.). Усилиями Галилея, Гальвани, Гилберта, Гюйгенса, Кеплера, Лейбница, Ломоносова, Ньютона, Паскаля, Эйлера и других великих основоположников нового мировоззрения в физике окончательно закрепляется «дух эксперимента»: опыт - основной двигатель и главный критерий истинного знания.

 Мировая линия Гамова

По космологии Фридман написал всего две научные статьи - но именно они и стали фундаментом всей современной науки о расширяющейся Вселенной. У него Гамов слушал курс общей теории относительности и предполагал затем специализироваться по космологии. Ранняя смерть Фридмана в 1925 г. в возрасте всего 37 лет заставила Гамова изменить тему научных занятий. Он занялся квантовой механикой под руководством профессора Юрия Андреевича Круткова, ученика П. Эренфеста и университетского коллеги Фридмана. Это именно Крутков убедил Эйнштейна при личных встречах в Лейдене в 1923 г. в правильности фридмановской космологии, которую Эйнштейн, как известно, поначалу резко (и даже несколько высокомерно) отвергал. Квантовая механика увлекла Гамова не меньше, чем космология. Эта наука еще только формировалась, принцип неопределенности, лежащий в ее фундаменте, был открыт и сформулирован В. Гейзенбергом только что, в 1927 году. Гамову повезло - университет посылает его на научную стажировку в Германию, в Институт теоретической физики в Геттингене, где молодым ассистентом был Гейзенберг, и 11 июня 1928 года Гамов туда приезжает.

 Понимание материи и сознания

Иначе говоря, одна из причин, породивших кризис физики - понима- ние некоторыми учеными относительной истины как  1только  0относитель- ной (это  1гносеологический релятивизм 0, зародившийся и во многом пре- одоленный еще в античной философии). Однако, что существенно важно, "в каждой научной истине, несмотря на ее относительность, есть эле- мент абсолютной истины" 533 0. В.И.Ленин проанализировал еще ряд обсто- ятельств, способствовавших появлению "физического идеализма" 534 0. Немаловажную роль сыграла здесь сложность гносеологических проб- лем, связанных с 4  0математизацией физики. В частности - усложнение (в сравнении с классической механикой) 4  0математического аппарата 4  0элект- родинамики. 40В результате физическая картина мира потеряла прежнюю наглядность, а связь физических теорий 4  0с опытом стала гораздо более опосредованной. К началу ХХ в., кроме того, теоретическая физика в ряде своих разделов стала физикой математической. Но математике, в силу присущей ей высокой степени абстрактности, свойственна гораздо большая независимость от опыта, чем это имеет место в большинстве других наук.

 Людвиг Эдуард Больцман

В 1884 году Больцман, исходя из термодинамических соображений, установил пропорциональность энергии излучения абсолютно черного тела четвертой степени температуры. Этот закон был установлен в 1879 году Й. Стефаном (закон Стефана-Больцмана). Больцман впервые применил к изучению черного тела принципы термодинамики. Он уделял внимание и философским вопросам естествознания, выступая против "энергетиков", отстаивая атомистическую теорию, критикуя теорию познания Маха. Вплоть до 1910 года само существование атомистики все время оставалось под угрозой. Больцман боролся в одиночку и боялся, что дело всей его жизни окажется в забвении. В 1890 году Больцман принял предложение занять кафедру теоретической физики в Мюнхенском университете и мог, наконец, заняться преподаванием своего любимого предмета. Множество его работ было посвящено также математике, механике, оптике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля и т.п. Жизнь Людвига Больцмана окончилась трагически: противники его научных и философских идей подвергли замечательного ученого таким ожесточенным нападкам, пытаясь опорочить все сделанное им, что 5 сентября 1906 года он покончил с собой.

 Проблема времени и пространства в Метагалактике

В.В. Орленок Хронология событий в геологической истории Земли исчисляется на основе двух циклических уровней - суточного вращения Земли вокруг своей оси и ее годичного обращения вокруг Солнца. В науках о Земле время выступает как мера последовательных и необратимых изменений природной среды в ходе геологической истории. В теоретической физике время рассматривается как мера скорости движения релятивистских частиц. Между пространством и временем в релятивистской механике существует связь, в которой время вместе со скоростью света определяет меру пространства: Изучение биологических систем позволило (Копылов, 1991) представить время как удельную плотность энергии. Эта идея, на наш взгляд, очень плодотворна. Отсюда, в частности, следует, что в зависимости от энергонасыщенности систем ход времени в них будет меняться. Настоящий параграф посвящен дальнейшему развитию этой идеи. Впервые дано уравнение времени. Его анализ позволяет углубить представления о физической сущности времени и с новых позиций критически оценить возраст Земли и Солнечной системы, границы Метагалактики (Орлёнок, 1999).

 Научно- технические достижения русского государства XVI- XVII вв.

На педальных станках изготовляли посуду, короба, детали мебели и другие предметы быта. В XVI–XVII вв. точеная деревянная посуда вывозилась в страны Востока и Запада. Токарные изделия изготовляли не только ремесленники-кустари, но и создавались целые токарные "предприятия". Так, широко известна была мастерская Троице-Сергиева монастыря. "УСТАВ РАТНЫХ, ПУШЕЧНЫХ И ДРУГИХ ДЕЛ" Является первой попыткой соединения практического опыта и теоретических сведений по физике, механике и другим наукам. Создан (1620) на основе трактата "Военная книга" (1606–1607). Первоисточником "Книги" и "Устава" послужило сочинение немецкого писателя Л. Фронспертера "Военная книга" (1566-1573). В "Уставе" дано подробное описание измерительных приборов, вводится понятие об удельном весе разных материалов, рассматриваются вопросы баллистики. ФЕДОРОВ ИВАН (ок. 1510 – 1583). Основатель русского книгопечатания. Являлся дьяконом кремлёвской церкви, был назначен руководить первой в России государственной типографией "Печатный двор", построенной в 1553 г. по распоряжению царя Ивана IV Грозного.