Предмет и метод теоретической физики

Предмет и метод теоретической физики [c.5]

Предмет и метод теоретической физики. Одним из исходных понятий в науке является понятие структуры. Структура есть множество объектов, которые имеют прочные устойчивые связи между собой. Физика изучает простейшие материальные структуры — элементарные частицы, атомы, молекулы, тела, поля, системы тел и полей, их строение, взаимодействие и движение. Это объект всей физической науки, в том числе и теоретической физики. [c.8]

Курс Детали машин тесно связан с рядом общетехнических и общеобразовательных предметов математикой, которая дает законы и правила действий над постоянными и переменными величинами, указывает количественные соотношения между элементами фигур и тел (длин, площадей и объемов), воспитывает и прививает строгость и последовательность аналитического мышления физикой, освещающей основные законы природы и знакомящей с общими правилами и методами эксперимента теоретической механикой и теорией механизмов и машин, правила и законы которых позволяют определять действующие на деталь силы и законы движения деталей сопротивлением материалов, позволяющим рассчитывать детали на прочность, жесткость и устойчивость материаловедением технологией металлов и неметаллических материалов, сообщающих необходимые сведения о рациональном выборе материала детали и методах ее изготовления техническим (машиностроительным) черчением, дающим правила и законы оформления чертежей конструкций машин, отдельных деталей и сборочных единиц на листе бумаги. [c.8]

Оптика когерентного излучения является частью современной физической оптики. Ее предмет составляют физические процессы, связанные с формированием и распространением когерентного излучения в разнообразных оптических системах и передающих средах. Бурное развитие оптики когерентного излучения в последние десятилетия непосредственным образом обусловлено достижениями лазерной физики. Ведущиеся широким фронтом исследования уникальных характеристик лазерных пучков обогатили знания о свойствах когерентного света. При этом процесс изучения новых оптических явлений и закономерностей с использованием лазеров происходил так быстро, что стал наблюдаться определенный разрыв между вновь развиваемыми теоретическими представлениями и традиционными положениями классической оптики. Этому способствовал и тот факт, что в физике лазеров новые данные очень часто возникали на стыке различных научных направлений, и их интерпретацией занимались исследователи, представляющие разные школы и специальности. Следует учитывать также произошедшее в "лазерную эпоху" необычайно широкое внедрение оптических методов исследования в самые разные научные области, часто значительно отличающиеся как природой изучаемых объектов, так и используемым теоретическим аппаратом. Такое экстенсивное расширение оптических понятий и представлений, все возрастающая неопределенность в характеристике предмета современной когерентной оптики, отсутствие единой теоретической основы стали негативно сказываться на процессе сопоставления и обобщения данных, полученных различными авторами, и определили, в конечном счете, устойчивую тенденцию к объединению различных частных теорий на основе известных положений классической оптики. Естественно, такое объединение с самого начала предполагало и определенную модернизацию этих положений, и расширение понятийного и математического аппаратов. Материал данного учебного пособия по замыслу автора должен отражать указанную тенденцию. [c.7]

За время, отделяющее решение модели Изинга Онсагером в 1944 г. от решения модели жестких шестиугольников Бакстером в 1980 г., статистическая механика двумерных систем обогатилась значительным числом точных результатов. Принято называть модель точно решаемой, когда для некоторой физической величины, такой как свободная энергия, параметр порядка или корреляционная функция, получено удобное математическое выражение или, по крайней мере, когда удалось свести их вычисление к задаче классического анализа. Такие решения, которые поначалу кажутся иногда каким-то курьезом, часто бы-виют интересны тем, что иллюстрируют общие принципы и теоремы, строго выведенные в рамках определенных теорий, а также позволяют контролировать приближенные методы, применимые к более реалистическим и сложным моделям. В теории фазовых переходов модель Изинга, результаты Онсагера и Янга успешно сыграли такую роль. Методы Либа и Бакстера для разнообразных вершинных моделей развили этот успех и расширили набор известных критических показателей, дав материал для сравнения с методами экстраполяции, и заставив уточнить концепцию универсальности. Тесно связанные с классическими двумерными моделями, хотя и не представляющие интереса для теории критических явлений, квантовые одномерные модели, такие, как магнитная цепочка, и знаменитое решение Бете, несомненно внесли вклад в понимание структуры возбуждений в системах с большим числом степеней свободы. Можно было бы также обратиться к физике одномерных проводников. Все эти вопросы теоретической физики, которые, несомненно, оправдывают исследования точно решаемых моделей, не являются предметом настоящей книги, поскольку их изложение потребовало бы обширных и в то же время глубоких познаний в теоретической физике. Речь будет идти в основном [c.8]

Как в теоретической, так и в практической части этого труда мы придерживаемся терминологии, принятой Академией наук СССР, в частности избегаем неудачного, но до сих пор встречающегося в нашей литературе термина коэффициент внешней теплопроводности. Мы в дальнейшем часто употребляем слово калориметр с различными приставками альфа", а , би и т. д. Этому слову мы придаем более широкий смысл, чем физики под ним мы понимаем не только прибор, предназначенный для тепловых измерений, но и систему, входящую в его состав, тепловое состояние которой — ее регулярный режим в особенности — является предметом нашего исследования в этом смысле образец материала, тепловые свойства которого мы хотим измерить, также получает название калориметр". Приставки, сопровождающие термин, служат для указания наиболее характерного признака данного метода измерения или прибора. [c.161]

Книга составлена как учебник с двойной целью. Первая цель— это дать изучающему предмет общее введение в теорию колебаний и звука. Вводный курс по этим вопросам должен быть более теоретическим, чем практическим. Ни в какой другой области физики основные измерения не представляются столь трудно выполнимыми, как в акустике, тогда как теория относительно проста. Наоборот, в немногих других областях успех в применении экспериментальных методов столь сильно зависит от знания теории. Поскольку дело обстоит так, необходимо сначала дать [c.10]

В настояш,ее время развитие науки о металлах характеризуется непрерывным возрастанием роли физических представлений, составляюш их предмет физики металлов и физического металловедения. В связи с этим все большее значение приобретают также точные физические методы исследования. По этим вопросам в Советском Союзе издан ряд отечественных монографий, среди которых надо отметить широко известные курсы Физика твердого тела Г. С. Жданова [1] и Физическое металловедение Я. С. Уманского, Б. Н, Финкельштейна и др. [21. Глубокий теоретический анализ металлического состояния и отдельных проблем физики металлов и физического металловедения дан в трудах Л. Д. Ландау и Е, М. Лифшица, Я. И. Френкеля, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова, Н. В. Агеева, С, Т. Конобеев-ского, С. В. Вонсовского и др. Выпущено также много переводных изданий, в числе которых монографии В. Юм-Роаери 3, 4], Ф. Зейтца, Ч. Киттеля, Б. Чалмерса, Дж. Займана [5—9] и ряд книг [c.5]

Многосторонняя проблема трения и изнашивания становится предметом интенсивного изучения не только техники, но и различных разделов физики, химии и механики. Достижения в области отдельных естественных наук вызывают стремление перенести их на пограничные области, к которым относятся процессы контактных взаимодействий. Однако прямые попытки переноса решения классических задач на задачи трибологии в ряде случаев сомнительны. Решение проблемы износостойкости связано с изучением II поиском закономерностей процессов в зоне контактного взаимодействия твердых тел, необходимых для разработки новых методов снижения трения и изнашивания. Одним из направлений получения дополнительных резервов повышения износостойкости пар трения является возможность управления взаимодействием дефектов кристаллической решетки металла. В этой связи исследования структурных изменений при трении представляют глубокий теоретический интерес и имеют важнейшее практическое значение. За последние годы проведено относительно большое количество исследований структуры металла при трении, которые в литературе в основном представлены в виде отдельных разрозненных публикаций. Обобщающий материал по исследованию процессов трения и изнашивания в металловедческом аспекте содержится лишь в немногих монографиях советских авторов (В. Д. Кузнецов, Б. Д. Грозин, Б. И. Костецкий, И. М. Любарский) и зарубежных (Ф. П. Боуден, Д. Тейбор, Т. Ф. Куинн). [c.3]

Термодинамикой принято называть часть теоретической физики, иссле дующую общие закономерности, характерные для больших физических систем. Считают, что термодинамика, отчетливо отделяясь от других частей теоретической физики предметом исследования, также резко отличается от них своим методом. Именно, принято формулировать общие законы больших физических систем как результаты абстракции из опыта и всю за дачу термодинамики сводить к выводу следствий из этих закономерностей. Выяснение же связей основных принципов термодинамики с законами микродвижений при таком подходе не входит в задачу термодинамики, а предоставляется статистической физике. [c.5]

Иными словами, теоретическая физика, будучи по используемым в ней методам наукой точной, остается в то же время наукой par ex ellen e естественной по предмету и цели своего исследования. [c.8]

Если обратиться к теории теплоты как к дисциплине, которую проходят на IV курсе физического факультета, то это не часть натурфилософии, а раздел теоретической физики, имеющий достаточно определенное и четкое строение. Возникновение же теоретической физики обычно связывают с работами Ньютона. Именно он (I. Newton, 1687) двести лет назад заложил основы первого ее раздела — теоретической механики, причем сформулировал ее как замкнутый аппарат, который позволил решать любые задачи о механическом движении тел на уровне математического расчета. По ньютоновскому образцу в последующее время стали строиться и другие разделы теоретической физики. В идеальном варианте структуру такого раздела можно представить следующим образом а) формируются аксиомы (или начала), исходные положения теории. При этом определяется не только условный язык, не только устанавливается определенная договоренность что и как называть и понимать (т. е. своеобразная конвенция взаимопонимания Пуанкаре), но и круг явлений, охватываемый этими началами, и общие ограничения данного теоретического направления (т. е. конвенция заключается не для удобства осуществления последующих мысленных экспериментов, а в соответствии с объективной реальностью и с полным пониманием области применимости принимаемых аксиом) б) формируется математический аппарат теории, например принятые в а) аксиомы, записываются в виде замкнутой системы уравнений со всеми условиями, необходимыми для получения (в принципе, конечно) однозначных их решений в) приложение этого аппарата для расчета конкретных физических задач (не исключено, что при этом будут разрабатываться специальные математические методы аналитического или численного исследования и т. д. и т. п.). Сопоставление получаемых в результате этих расчетов результатов с экспериментом служит этой обратной связью, которая проверяет правильность выбранных исходных аксиом и ограничений. Заметим, кстати, что при таком идеальном построении теории некоторые из ее выводов могут быть использованы в качестве части аксиом, которые при этом становятся уже продуктом теории (разные варианты обратных постановок проблем). Так что иногда бывает, что вопрос о том, какие именно положения следует выбрать в качестве исходных, а какие должны получаться как следствие, не имеет однозначного решения, и разные авторы подходят к вопросу об аксиоматике по-разному в соответствии со своим пониманием предмета, с принадлежностью к определенной школе и т. п. [c.12]

Со времени зарождения квантовой теории излучения черного тела вопрос о том, насколько хорощо уравнения Планка и Стефана — Больцмана описывают плотность энергии внутри реальных, конечных полостей, имеющих полуотражающие стенки, был предметом неоднократных обсуждений. Больщин-ство из них имели место в первые два десятилетия нащего века, однако вопрос закрыт полностью не был, и в последние годы интерес к этой и некоторым другим родственным проблемам возродился. Среди причин возрождения интереса к этому старейшему предмету современной физики можно назвать развитие квантовой оптики, теории частичной когерентности и ее применение к изучению статистических свойств излучения недостаточное понимание процессов теплообмена излучением между близкорасположенными телами при низких температурах и проблему эталонов далекого инфракрасного излучения, для которого длина волны не может считаться малой, а также ряд теоретических проблем, относящихся к статистической механике конечных систем. Хорошим введением к современному обзору в этой области являются работы [2, 3, 5]. Еще в 1911 г. Вейль показал, что требованием о том, чтобы полость являлась прямоугольным параллелепипедом, можно пренебречь при условии, что (У /с)- оо. Он показал также, что в пределе больших объемов или высоких температур число Джинса справедливо для полости любой формы. Позднее на основании результатов работы Вейля были получены асимптотические приближения, где Do(v) являлся просто первым членом ряда, полная сумма которого 0 ) представляла собой среднюю плотность мод. Современные вычисления величины 0 ) [2, 4] с использованием численных методов суммирования первых 10 стоячих волн в полостях простой формы показали, что прежние асим- [c.315]

Кроме чисто теоретического метода изучения предмета исследования и эпизодически поставленных отдельных -экспериментов, которые условно принимаются как критерии в оценке теоретических результатов, существует мощный метод постановки целенаправленной системы экспериментов для раскрытия физического существа предмета исследования, который до сего времени не применялся в экспериментальной практике... Это объясняется тем, что эпизодически поставленные эксперименты без учета законов механики по своему смыслу не могут привести к закономерностям. Если же решать вопрос с привлечением системы экспериментов, взвешивая, что дает современная теория (физика металлов, термодинамика), то такой комплексный путь теоретического и экспериментального исследования может расширить закономерности и доказать, что наука есть производительная сила [107, с. 74—76]. [c.79]

Настоящая книга является первой попыткой систематического изложения физических основ работы нового класса приборов нелинейной оптики — преобразователей инфракрасного излучения — в видимом диапазоне. Для удобства читателей, не имеющих специальной подготовки в области нелинейной оптики, монография включает главу (первую) с изложением основных понятий этого раздела физики, необходимых для восприятия предмета. Во второй главе даны общие принципы расчета нелинейно-оптических преобразователей и показано, что с точки зрения формирования изображений каждый преобразователь эквивалентен некоторой линейной оптической системе с эффективными параметрами, зависящими от конфигурации и фазового фронта накачки, ее амплитуды, типа использованного синхронизма. В третьей и четвертой рассмотрены две основные схемы нелинейно-оптических преобразователей — схемы критического векторного и касательного (некритичного) синхронизма. Обсуждаются достоинства и недостатки каждой из них и возможные варианты оптимизации параметров. В последней главе анализируются разные практические аспекты работы преобразователей (спектральные и шумовые характеристики), приведены экспериментальные данные, иллюстрирующие степень соответствия параметров реальных преобразователей основным теоретическим представлениям. Приложения 1 и 3 несут самостоятельную информацию, поскольку в первом приведен новый метод в классической теории аберраций на основе интегрального принципа Гюйгенса — Френеля, а в третьем — расчетные данные по углам разных типов синхронизма. Часть информации дана в компактной форме — показаны эквипотенциальные поверхности угол синхронизма как функция длин волн накачки и инфракрасного излучения. Материал третьего приложения основан на расчетах Г. М. Барыкинского. [c.3]

Охарактеризую кратко содержание первой лекции по курсу теоретической механики для университетской аудитории. Главное в первой лекции должно быть посвящено характеристике предмета исследования механики и рассказу о величайшем могуществе методов этой научной дисциплины. Обычно я рассказываю о своих наблюдениях над процессами создания новых образцов техники (самолетов, ракет, космических кораблей) и показываю, какую фундаментальную роль играют различные отделы механики (динамика твердого тела, аэродинамика, газовая динамика, теория прочности, теория устойчивости и т. п.) в реальной современной технической жизни, начиная от предэскизного или эскизного проектов до государственных испытаний. Мне посчастливилось в течение длительного времени наблюдать повседневную черновую работу, а также слушать доклады (о выполненных проектах и результатах испытаний реальных объектов) хорошо известных конструкторов нашей страны Семена Алексеевича Лавочкина и Сергея Павловича Королева, и я понял, какое значение в выборе того или другого конструктивного решения имеют простые и емкие законы механики. Рассказывая о научно-техническом творчестве моих современников, я всегда подчеркиваю мысль французского физика Ж. Вижье, что вся современная промышленность, включая и атомную, строится и действует в XX столетии на основе законов механики. В последние годы я обращаю внимание студентов на проникновение механики в смежные области науки и техники и даже в такие дисциплины, в которых механическая форма движения является лишь сопутствующей. Методы аналогий я впоследствии достаточно подробно освещаю в подходящих разделах курса. [c.207]

Большая глава (гл. 5) посвящена одномерным точно решаемым магнитным системам, которые являются предметом интенсивного исследования в самые последние годы. Впервые в монографической литературе детально изложен стандартный анзатц Бете и его алгебраический вариант — квантовый метод обратной задачи рассеяния — со многими приложениями в теории магнетизма в моделях Гейзенберга, Хаббарда и 5 — -моделп. В результате того, что многие последние работы этого направления носят сугубо математический характер, ряд специалистов, занимающихся вопросами магнетизма, испытывает определенные трудности при осмыслении физических результатов таких исследований. В связи с этим последняя глава нашей книги, написанная, как и другие главы, для физиков, поможет преодолеть высокий барьер понимания и послужит введением в эту бурно развивающуюся область теоретической и математической физики. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...