Фундаментальные физические теории

Фундаментальные физические теории [c.314]

Применение естественных систем единиц может быть оправдано лишь в довольно узкой области —при построении и изложении фундаментальных физических теорий. Считается, что использование естественных единиц позволяет придать физическим законам более простой вид. [c.97]

Задачей курса теоретической физики в педвузе является обобщение широкого круга физических фактов, создание у будущих учителей физики возможно более полного представления о современной физической картине мира. Для этого прежде всего необходимо изучение фундаментальных физических теорий. В их число по праву входит и статистическая физика. Эта наука показывает, как связаны разнообразные свойства макроскопических тел с их внутренним строением и движением составляющих эти тела частиц, а также устанавливает закономерности тепловых и других явлений, в которых участвуют макроскопические объекты. Статистическая физика изучает свойства жидкостей и газов, поведение электронов в металле и электромагнитного излучения в полости, ход химических реакций, фазовые превращения и многое другое. Диапазон ее приложений очень широк и простирается от атомных ядер до Вселенной в целом. По энергетической шкале он охватывает не менее десяти порядков, начиная от явлений в жидком гелии и сверхпроводниках при низких температурах и кончая процессами в высокотемпературной плазме. Таким образом, мир не может быть познан без этой физической теории. [c.5]

Классическая механика представляет собой фундаментальную физическую теорию, на базе которой были созданы и ныне развиваются другие физические теории. [c.14]

Нелишне подчеркнуть, что явление сверхпроводимости — это не просто один из многочисленных эффектов физики твердого тела, а, без преувеличения, ярчайший физический феномен, в котором квантовые закономерности проявляются в макроскопическом масштабе. Соответственно, и теория сверхпроводимости — это не просто одна из рядовых твердотельных моделей, а фундаментальная физическая теория, основанная на глубоких и весьма общих идеях, уже нашедших себе применение в других разделах теории твердого тела, в теории атомного ядра, в теоретической астрофизике. Недаром появления микроскопической теории сверхпроводимости пришлось ожидать несколько десятилетий. [c.173]

Квантовая механика — фундаментальная физическая теория, описывающая широчайший круг явлений микромира. Квантово-механические системы обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. [c.258]

Теория относительности — фундаментальная физическая теория, охватывающая всю физику. Она возникла в начале XX века в результате преодоления принципиальных трудностей, с которыми столкнулась электродинамика и оптика движущихся тел. Настойчивые и мучительные попытки преодолеть эти трудности на основе гипотезы мирового эфира окончились неудачей. Теория относительности отказалась от использования гипотезы эфира. В ее основе лежат не гипотезы, а принципы или посту/ аты, твердо установленные экспериментально. В этом сила теории относительности, причина ее успехов. В нашу задачу не входит подробное изложение истории теории относительности и экспериментального обоснования ее постулатов. Мы коснемся этих вопросов предельно кратко, чтобы лучше оттенить принципиальные моменты, глубже уяснить смысл постулатов и содержание теории относительности. [c.620]

В первой книге имеется общая для всех частей вводная глава, которая поможет выяснить некоторые важные методологические и мировоззренческие вопросы физики, установить взаимосвязь фундаментальных физических теорий. [c.3]

Третья функция теории состоит в передаче знаний, накопленных человечеством, следующим поколениям. Теория как форма знания неразрывно связана с этой учебной задачей, стоящей перед обществом. Если нужно подчеркивать роль эксперимента в физических исследованиях, то в той же мере необходимо подчеркивать роль теории при обучении физике. Фундаментальная физическая теория содержит готовые знания, всесторонне проверенные на опыте и на практике. Знаниям специально придается целесообразная форма для передачи их при обучении — это и есть изложение теории в том или ином учебном курсе. [c.7]

Геометрическая модель пространства и времени. Пространство и время как формы существования материи для физической науки являются исходными понятиями. Основные свойства реального или физического пространства отражаются в его геометрической модели, применимой во всех фундаментальных физических теориях, изложенных в этом курсе. Физическое пространство моделируется геомет- [c.11]

Указанное деление физических явлений на релятивистские и нерелятивистские существенно для фундаментальных физических теорий. Так, классическая механика относится к нерелятивистской теории, а электродинамика — к релятивистской. Что касается теорий, описывающих микрочастицы, то у них есть как нерелятивистские, так и релятивистские части. Например, в нашем курсе квантовая механика рассматривает нерелятивистские движения микрочастиц, тогда как эти движения могут быть и релятивистскими. Мы изучаем нерелятивистскую статистическую физику, хотя имеется и релятивистское ее обобщение. [c.17]

Гравитационное взаимодействие универсально, т. е. проявляется для любых материальных объектов, но существенно оно только при наличии массивных тел, следовательно, на макроскопических расстояниях. Электромагнитное взаимодействие на много порядков интенсивнее гравитационного, но так как оно имеет место только для заряженных тел и частиц, то в макромире, где тела часто электро-нейтральны, уступает гравитационному взаимодействию. Однако в микромире электромагнитное взаимодействие, сильное, слабое, играет существенную роль, а гравитационное на их фоне при взаимодействии микрочастиц на малых расстояниях незаметно. Сильное и слабое взаимодействия имеют место только в микромире, на самых малых расстояниях между частицами, причем сильное превосходит электромагнитное. Подробно свойства и проявления взаимодействий изучаются в конце курса теоретической физики, а сейчас знакомство с ними необходимо для общего взгляда на физические явления и фундаментальные физические теории. [c.18]

Классическая механика. В фундаментальных физических теориях, изучаемых в этом курсе, применяются рассмотренные выше модели взаимодействующих систем или их разновидности. Каждая из рассматриваемых ниже теорий охватывает широкий круг физических явлений и объектов, определяемый как пространственными рамками, так и структурным уровнем деления материи и видом взаимодействия. [c.21]

Далее в курсе мы переходим к подробному количественному описанию частей этой картины в рамках отдельных фундаментальных физических теорий. [c.26]

Классическая механика, как и другие фундаментальные физические теории, имеет хотя и широкую, но ограниченную определенными рамками область применимости. Уже говорилось, что это теория движения макроскопических тел для отдельных микрочастиц ее законы часто утрачивают силу. Кроме этого, классическая механика — теория движения тел с небольшими скоростями по сравнению со скоростью света. В области микрочастиц классическая механика уступает место квантовой, а в области высоких скоростей — релятивистской теории. [c.30]

Перечисленные свойства времени также универсальны для всех фундаментальных физических теорий, как и свойства пространства Бесконечная же скорость синхронизирующего сигнала есть очевидное приближение От него приходится отказаться при изучении тех разделов физики, где имеют дело с высокими скоростями движения физических объектов в электродинамике, СТО, ядерной физике и т д [c.33]

Па протяжении веков многие оптические исследования инициировали развитие фундаментальных физических теорий. Яркий пример тому — наука об атомарном строении вещества, по сути появившаяся после открытия линейчатых спектров. [c.22]

К сожалению, на этом фоне резким диссонансом выглядит сложившаяся практика изучения физических постоянных, которая явно не соответствует их действительно фундаментальному значению в науке. Пока все сводится к сос щению о них скупых и разрозненных данных в различных разделах курса физики. Мало внимания уделяется систематизации и объединению сведений о них, анализу связи констант между собой, исследованию их основополагающей роли в развитии и становлении физических теорий и построении современной научной картины мира. В учебной литературе совершенно не рассматривается диалектика возникновения, развития и формирования этого важнейшего структурного элемента физической науки. Отсутствует более или менее удовлетворительное определение понятия фундаментальная физическая постоянная . Не удивительно, что этот термин часто ассоциируется с более или менее подробной таблицей физических констант, числовые значения которых следует применять при решении задач. Проблема фундаментальных постоянных еще не пришла на страницы учебников. Невольно формируется принципиально неверное представление о физических постоянных как о статичном справочном материале. Известно, что изменить [c.4]

Ее тема дает редкую возможность, не отвлекаясь на частности, сколь бы важны они ни были, с единых позиций подойти к рассмотрению практически всех основных разделов курса физики. Фундаментальные постоянные как бы связывают ее воедино, являясь неотъемлемыми характеристическими параметрами всех важнейших физических теорий—тяготения и теории относительности, атомной и ядерной физики, квантовой механики и космологии. Понимание существа проблемы в целом немыслимо без синтеза достижений всей физики и ее современных единых теорий взаимодействий, физики элементарных частиц, астрофизики. При таком анализе возникают имеющие самостоятельное значение вопросы общенаучного, методологического, мировоззренческого и философского характера. [c.5]

В отличие от других разделов теоретической физики термодинамика является единственной общей физической теорией, которая, по убеждению А. Эйнштейна, в рамках применимости своих основных положений никогда не будет опровергнута . Это обусловливается фундаментальностью законов термодинамики и выделяет ее среди остальных курсов теоретической физики. [c.288]

В квантовой теории главной фундаментальной физической константой является постоянная Планка й, равная 10 эрг с. Это проявляется в том, что квантовые эффекты несущественны в тех случаях, когда постоянную Планка можно считать малой и полагать равной нулю. Ниже в п. 3 мы сформулируем конкретные количественные условия применимости классической неквантовой механики. [c.16]

Группа украинских ученых считает, что прежде всего необходимо определить действительные объекты и механизмы разрушения поверхностных слоев, так как нет ясности в вопросах физико-химического действия рабочих сред, отсутствует фундаментальная физическая основа, необходимая для развития теории и обоснованного решения задач практики 34J. Большое разнообразие причин износа предопределяет трудности разработки такой теории и аналитических методов исследования этого явления. [c.6]

Исключительная общность вариационных принципов механики, возможность сравнительно простого их обобщения на многочисленные (немеханические) области физики, их связь с законами сохранения и группами Ли ставит эти принципы в центральное положение при решении многих фундаментальных проблем физики. Это может показаться удивительным, ибо классическая (аналитическая) механика, в которой эти принципы играют основную роль, является, строго говоря, существенно приближенной физической теорией. И тем не менее классическая механика остается в настоящее время и сохранится навсегда как эталон ясности и последовательности идей для всех математических теорий физических (и не только физических) явлений природы. [c.5]

В настоящее время активно развиваются теоретические методы, направленные на выявление и описание динамических свойств неживой материи (в нашем случае — деформируемого твердого тела с дефектами), проявляющихся в неравновесных условиях. Однако, как отмечается в [133], ни один из этих методов не претендует на создание последовательной теории коллективных дислокационных процессов. К тому же подразумеваемый кинетический подход не решает до конца проблемы, связанной с переходом от микроскопических аспектов пластической деформации к макроскопическим. Однако использование данных методов позволяет включить в рассмотрение фундаментальные физические закономерности, свойственные пластически деформируемому твердому телу. Причиной возникновения упорядоченности в системе может служить как ее удаленность от термодинамического равновесия, так и нелинейность ее характеристик [c.108]

Развитие дислокационной теории пластической деформации и разрушения кристаллов привело к созданию фундаментальной физической теории прочности и позволило с единых йозиций решать проблемы прочности металлов с учетом микромехаиизма пластической деформации и разрушения при различных условиях нагружения. [c.7]

Интерферометр Майкельсона сыграл важную роль в обосновании теории относительности. Он нашел широкое применение при решении фундаментальных физических и технических задач. Интерферометр Жамеиа послужил прообразом многих важных оптических устройств. [c.109]

Одной из главных задач преподавания физики следует считать формирование представления об основах единой научной картины мира, базирующейся на достижениях современной теоретической и экспериментальной физики. Между тем именно эти вопросы не находят пока должного отражения в существующих учебниках. Естественное объяснение этого прртироречия состоит в том, что целостная физическая картина мира создается буквально в наши дни, поэтому книги, в которых освещаются последние достижения науки, можно рассматривать как необходимое дополнение к вузовским руководствам. Однако это скорее уход от проблемы, нежели ее решение. Относительно малая доступность этих изданий затрудняет их изучение, а встречающаяся порой чрезмерная детализация знаний в отдельных специальных областях физики, на первый взгляд мало связанных друг с другом, затрудняет восприятие физики как единой науки. Наверное, поэтому появляются монографии, в которых с акцентом на тот или иной аспект физической теории прослеживается развитие и становление фундаментальных физических идей с момента их зарождения в Древней Греции вплоть до кардинально новых теорий современной науки [1—3]. В этой ситуации нужны достаточно веские основания для того, чтобы предложить вниманию читателей новое учебное пособие. [c.3]

Следует особо остановиться на значении терминологического анализа проблемы, ибо отсутствие четкого определения того или иного физического понятия практически сводит к нулю похплтки его обсуждения. Выше уже говорилось, что в настоящее время отсутствует единое определение понятия фундаментальные постоянные , поэтому обсуждение терминологических вопросов представляется совершенно необходимым. Известно, что определения иногда решающим образом меняют содержание физической теории— достаточно вспомнить хорошо известный пример с определением понятия одновременности в классической физике и теории относительности. В некоторых случаях определения еще нуждаются в уточнении и доработке, как, например, понятия элементарная частица и фундаментальная физическая постоянная . Автор понимает, что некоторые моменты выполненного в книге анализа могут быть предметом обсуждения, но для правильного понимания существа проблемы не следует забывать ...условного и относительного значения всех определений вообще, которые никогда не смогут охватить всестороннюю связь явления в его полном развитии [7]. [c.6]

Авогадро Na и Больцмана к), элементарному электрическому заряду е, скорости света с, постоянной Планка h, константам физики элементарных частиц (массы покоя электрона т протона nif, и нейтрона т , константы сильного и слабого аяг взаимодействий). Понимание физического содержания и роли отдельных постоянных, входящих в качестве характеристических параметров в структуры различных физических теорий, невозможно без краткого изложения существа данной теории. Например, исторически первая константа физики—постоянная тяготения G— вводит нас в круг проблем теории гравитащш, крупнейшей и до сих пор еще не решенной проблемы современной физики. Изучение различных граней такой важнейшей физической постоянной, как скорость света с, нельзя представить без изложения основных идей специальной и общей теорий относительности А. Эйнштейна. Постоянная Планка А открывает нуть к познанию физики микромира. Физика элементарных частиц требует обсуждения современных теорий объединения различных взаимодействий. При этом на авансцену выходят связанные с классическими размерными физическими постоянными новые фундаментальные безразмерные величины— константы сильного а электромагнитного а слабого а г и гравитационного взаимодействий, размерность физического пространства N. Решение проблемы фундаментальных постоянных в целом требует анализа последних достижений физики элементарных частиц и космологии, синтеза успехов этих наук. Изучение физических постоянных с необходимостью превращается в связанный единым сюжетом рассказ о путях развития и проблемах физики. Сюжет весьма волнующ— возникновение и эволюция Вселенной, происхождение жизни и разума. Мировоззренческий аспект подобного рассмотрения проблемы постоянных очевиден. [c.7]

Значения физических постоянных, измеренные по отношению к эталонным данным, представляют собой точность наших знаний фундаментальных свойств материи. С одной стороны, очень часто проверка справедливости физических теорий определяется точностью измерения постоянных. С другой стороны, твердо установленные экспериментальные данные кладутся в фундамент новых физических теорий. 1Слассическим примером этого является теория относительности А. Эйнштейна, одним из постулатов которой является установленный в экспериментах А. Майкель-сона факт постоянства скорости света. [c.29]

Легко видеть, что приведенные соотношения определяют многие постоянные через сравнительно небольшое число других с, е, h, пи, шр, к, Na. В табл. 1 остались не связанные формулами еще несколько констант G. т . т . g , ц,. ц , Несводимость этих постоянных друг к другу кажется естественной, поскольку они являются характеристиками различных физических явлений и микрообъектов. И все же несводимость консгаыт друг к другу никак не может быть критерием их истинной фундаментальности. Физика—бурно развивающаяся наука, в будущем возможно появление новых физических теорий, которые позволят установить новые связи между независимыми на сегодняшний день постоянными. Это вынуждает искать такие критерии фундамеи-тальности постоянных, которые были бы не зависимы от общего уровня развития науки. Проблема определения физического понятия поднимается до уровня философской. [c.34]

В тесной связи с только что сказанным находится то, что фундаментальные постоянные не выводятся из физических теорий, а определяются исключительно путем эксперимента. Это кажется совершенно есгественным, ибо вряд ли можно требовать от физических теорий того, чтобы они давали числовые значения констант, зависящие от произвола в выборе человечеством различных основных единиц системы физических величин. Однако и физику трудно назвать совершенной до тех пор, пока проблема фундаментальных постоянных не найдет теоретического решения, и обстоятельства придают обсуждаемой проблеме совершенно 40 [c.40]

Классические размерные фундаментальные постоянные играют определяющую роль в структуре соответствующих физических теорий. Из них формируются фундаментальные безразмерные постоянные единой теории взаимодействий — а , а,, iy и oLg. Эти константы, размерность пространства N и некоторые другие определяют структуру Вселенной и ее свойства. [c.44]

В этом соотношении коэффициент пропорциональности h есть не что иное, как новая фундаментальная физическая постоянная— постоянная Планка (см. 7). В теории фотоэффекта Эйнштейна все выглядело логично и просто. Фотоны, взаимодействуя с электронами металла, передают им свою энерпио. Часть этой энергии электрон затрачивает на преодоление сил притяжения со стороны металла. Вышедший в вакуум электрон обладает кинетической энергией Полученное Эйнштейном уравнение фотоэффекта выглядит так [c.118]

Этот полученный в теории результат также подтвержден экспериментально. Определяя возраст самых старых минералов, попадающих на Землю из Космоса, ученые определили, что он составляет примерно 1,4-10 ° лет, что поразительно хорошо согласуется с (100). Таким образом, постоянная Хаббла является важнейшим космологическим параметром нашей Вселенной, и не удивительно, что многие авторы причисляют ее к числу фундаментальных физических постоянных. Еще раз отметим своеобразие этой константы—она меняется со временем [c.146]

Для решения этой проблемы необходимо выяснить множество принципиальных вопросов. Постоянны ли постоянные и сколько их Как числовые значения констант сказываются иа устройстве Вселенной и возможности существования разума Единство природы требует, чтобы физическая проблема была связана с вопросалш происхождения жизни, что поднимает ее до уровня общечеловеческой проблемы. Вопросы будущего Вселенной не есть одна из частных задач физики, ее реше 1ие волнует все человечество. Проблема фундаментальных физических постоянных еще ждет решения. Трудности неимоверно велики В великих тайнах Биг Бэнга (Большого Взрыва — с англ.) и дальнейшей судьбы Вселенной, наверное, многое прояснится после того, как будет создана теория, объясняющая значения мировых постоянных — скорости света, заряда электрона и др. Сегодня все они бсрутся из опыта, и мы не знаем, почему они таковы. Науку не удовлетворяет такое положение вещей. Она должна перейти на следующий, более глубокий уровень. Хотя, честно говоря, пока у нее нет никаких идей, как совершить этот переход [75]. [c.201]

Так или иначе оцешш вероятности появления того или иного числового значения фундаментальной постоянной заставляют взглянуть на проблему констант под несколько иным углом зрения. Физические теории дают более или менее удовлетворительное описание физических явлений исходя из определенных начальных условий и значений фундаментальных констант. Вопрос о том, почему данная константа имеет именно такое значение, в этих теориях вообще не ставится. Однако в науке о происхождении и развитии Вселенной — космологии — фундаментальные постоянные, как мы видели, определяют структуру Вселенной и ее важнейшие свойства. Значения этих констант, возможно, были обусловлены состоянием той сверхплоаной и горячей плазмы, в результате расширения которой и сформировалась [c.209]

Введение. Проведенный в предыдущем параграфе анализ показывает, что весь набор физических постоянных в целом и совокупность физические законов имеют фундаментальное значение для формирования свойств Вселенной и ее структуры. Принципиальное значение имеет переход от анализа роли отдельных постоянных в соответствующих физических теориях к вселенскому аспекту всей проблемы констант, что требует радикального изменения характера ее исследования в дальнейщем. Теперь уже решение проблемы постоянных неотделимо от исследования вопросов происхождения и эволюции Вселенной. Напомним, что остались невыясненными от1Юсящиеся к этой проблеме вопросы — бари-онная асимметрия Вселенной, изотропность реликтового излучения. Они относятся к интерпретации фундаментальных свойств материи и поэтому вряд ли могут решаться изолированно от проблемы постоянных. Общее решение скорее всего может быть найдено в рамках генеральной задачи науки—построения единой физической картины мира, В этом направлении учеными всего мира уже было предпринято немало усилий. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...