Основные теории (принципы) физики

В данном учебном пособии обобщены теоретические представления и фундаментальные закономерности явлений, лежащих в основе спинтроники. Также рассмотрены принципы функционирования и конструкции спинтронных элементов и систем для обработки информации. Издание подготовлено на основе материала курса лекций и практических занятий, проводимых по дисциплине «Спинтроника» для студентов первой ступени высшего образования и магистрантов, обучающихся по специальностям «Микро- и наноэлектронные технологии и системы», «Квантовые информационные системы», «Нанотехнологии и наноматериалы (в электронике)» в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники.

В монографии на конкретных примерах описана методика создания синергетических моделей методом главных пропорций. Достоинства этого метода были наглядно продемонстрированы в знаменитой книге немецкого ученого Германа Хакена «Синергетика». При создании моделей были использованы и другие известные математические методы: линейный анализ устойчивости, некоторые аспекты теории вероятности и теории точечных отображений. На примерах социальных, экономических, биологических и физических систем показана универсальность синергетического подхода.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебное пособие составлено на основе лекций и семинаров, проводимых авторами для студентов инженерно-физических специальностей Саровского физико-технического института НИЯУ МИФИ. Пособие содержит справочный материал и решения типовых задач по наиболее важным темам курса "Математические методы физики". Особое внимание авторы уделяют связи математической формулировки с физическим и механическим содержанием задач.

По проблеме многих тел в атомной и молекулярной физике, где определяющим является кулоновское взаимодействие, представлены работы, связанные с развитием метода многомерных угловых кулоновских функций, позволяющего находить аналитическое решение многоэлектронных уравнений Шредингера и Дирака. Для построения многонуклонной теории атомного ядра, где превалируют короткодействующие взаимодействия, собраны работы, посвященные развитию метода гиперсферических функций. Причем основное внимание уделяется исследованию этим методом тяжелых и сверхтяжелых ядер. Некоторые работы посвящены развитию теории атомных и ядерных реакций, численным методам решения проблемы собственных значений в различных задачах квантовой механики.

Автором разработан асимптотический метод исследования кинетики образования компактных объектов с сильными внутренними связями, основанный на соотношении неопределенностей для координаты и импульса в пространстве размеров объектов - кластеров с выраженными коллективными квантовыми свойствами, обусловленными обменными взаимодействиями различной физической природы, зависящей от пространственных масштабов рассматриваемых процессов. Предлагаемый феноменологический подход "создан" по аналогии с общеизвестными представлениями о когерентных состояниях квантово-механических систем осцилляторов, для которых произведение неопределенностей (дисперсий) координаты и импульса принимает минимально возможное в рамках соотношения неопределенностей значение.

В монографии изложен аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием. Возможности метода иллюстрируются на примере расчета свойств ионов трансурановых элементов.

Применение условной матрицы плотности в представлении Гейзенберга к процессам, обусловлен- ным перепутыванием, позволяет исключить какую-либо нелокальность в понимании этих явлений. Рассматривается квантовое перепутывание двух- и четырехчастичных систем, а также

статья посвящена поиску критерия демаркации эмпирического и метафизического познания. В отличие от К. Поппера, относившего метафизическое познание к ненаучному как нефальсифицируемому, предлагаются доказательства фальсифицируемости метафизического. Критерий демаркации состоит в том, что при фальсификации или верификации метафизических идей полностью опровергаются или подтверждаются и все следствия из них, а в эмпирическом познании часть результатов верифицируется, а часть фальсифицируется. Рассмотрен процесс эволюции эмпирических понятий в метафизические

критикуя использование единственного метода познания, П. Фейерабенд предложил концепцию методологического плюрализма, но аргументировал ее эволюционными рядами научных открытий. В статье предлагается рассматривать все известные методы познания в качестве единой сопряженной системы, иллюстрирующей методологический плюрализм. Показано, что используя термин «анархия», П. Фейерабенд имел в виду свободу мышления и выбора методологии.

В нём публикуются оригинальные сообщения, содержащие описания принципов действия, конструкций, методов применения или анализа работы различных физических приборов, а также методик исследования во всех областях экспериментальной физики, обзоры по различным областям физических измерений, материалы конференций и симпозиумов, комментарии, содержащие дискуссию по существу ранее опубликованных статей, краткая информация о новых физических приборах и материалах, используемых при проведении экспериментов, сопровождаемая адресом для запроса, по которому может быть получена полная информация.

Является издаваемым в России международным журналом срочной публикации кратких сообщений о наиболее интересных результатах исследований в области теоретической и экспериментальной физики. Российская версия журнала публикует статьи на русском и английском языке и выходит с 1965 г.

Рассмотрены базовые положения современного представления о строении и отдельных свойствах микрообъектов от молекул до наноструктур. Изложены основы специально разработанной для описания и теоретического исследования микромира квантовой механики. Специальный раздел посвящен вопросу о физической природе химических связей. В связи с широким применением в строительстве лазеров рассмотрен принцип их действия. Заключительная часть пособия особенно важна для понимания свойств нанообъектов и посвящена вопросам, связанным с физическими процессами на границе микро- и макромиров. Особое внимание уделено проявлению соотношений числа пограничных и внутренних атомов общей структуры.

Первое в России полное собрание задач и упражнений к знаменитым Фейнмановским лекциям по физике из наиболее важных областей физики — от механики Ньютона до теории относительности и квантовой механики. Данное издание дополнено рядом новых задач, а также ответами/решениями, которые полностью отсутствовали в предыдущих изданиях.

Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов в области наукоемких технологий, связанных с квантовой физикой микромира, в частности для подготовки студентов по направлению «Наноматериалы и нанотехнологии». В книге подробно изложены основные виды формализма квантовой механики, включая операторную алгебру, матричную механику и скобочный аппарат Дирака. Значительное внимание уделено приближенным квантово-механическим методам, широко применяемым в квантовой химии. В соответствии с требованиями новых образовательных стандартов в книгу включены элементы развивающегося направления квантовой механики, а именно квантовой теории кубитов, которое связано с проектированием и созданием в будущем квантовых компьютеров. Достаточное место отведено технике конкретных квантово-механических вычислений.

Книга посвящена изложению и анализу геометрического подхода к описанию физического мира, в частности общей теории относительности А. Эйнштейна и многомерной геометрической теории физических взаимодействий. В первой части дано введение в общую теорию относительности. Во второй части детально рассматриваются теория относительности, ее формулировки и обобщения. Третья часть посвящена изложению многомерной геометрической теории микромира. В четвертой части произведен метафизический анализ геометрического и иных подходов к физике с целью обоснования необходимости перехода к более совершенной картине мира.

Настоящий выпуск посвящен философскому (метафизическому) анализу оснований математики и ее соотношению с физикой. Сборник состоит из четырех частей. В первой части представлены статьи отечественных математиков, в которых рассматриваются фундаментальные проблемы математики. Во вторую часть вошли статьи выдающихся ученых прошлого об основаниях математической науки. Третья часть составлена из статей физиков-теоретиков, в которых обсуждаются вопросы соотношения физики и математики. Наконец, в четвертую часть включены работы философов об основаниях и ключевых проблемах математики.

Сборник содержит около 800 задач по широкому кругу вопросов квантовой физики и ее приложений: квантовая природа электромагнитного излучения, волновые свойства частиц, элементы квантовой механики, электронная оболочка атома, молекулы, кристаллы, физика ядра, ядерные реакции и элементарные частицы. К наиболее сложным задачам даны подробные указания.

В данном учебном пособии излагается релятивистская (т. е. основанная на теории относительности) механика. Основное внимание уделяется теории тяготения и космологии.

Книга посвящена метафизическим основаниям современной теоретической физики и раскрытию ведущих тенденций ее развития в XXI веке. Данное издание книги существенно переработано и дополнено. В 1-й части охарактеризовано состояние физики начала ХХ века. Во 2-й части описаны теории и программы в рамках общепринятого теоретико-полевого миропонимания. 3-я часть посвящена геометрическому миропониманию, развивающемуся на основе идей общей теории относительности и многомерных теорий Калуцы—Клейна. В 4-й части проанализированы основания и возможности реляционного подхода, опирающегося на концепцию дальнодействия. В 5-й части изложены принципы бинарной геометрофизики, объединяющей идеи предшествующих физических программ. Наконец в заключительной, 6-й части книги рассмотрены проблемы соотношения науки (физики), философии и религии на основе метафизических принципов, выявленных в ходе анализа развития физики.

Учебное пособие содержит теоретический материал, связанный с методами изучения свойств и поведения макросистем — систем, состоящих из очень большого числа частиц. Это термодинамика, молекулярно-кинетическая теория и статистика (как классическая, так и квантовая). Помимо довольно большого числа примеров, в конце каждой главы приведены задачи на соответствующий материал. Показано, как, по мнению автора, следует подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом, часто являясь его дополнением и развитием.

Излагаются основания физики на базе нового подхода к построению объединенной теории пространства-времени и физических взаимодействий (бинарной геометрофизики), который опирается на понятие отношений между событиями. Физический фундамент данного подхода оставляют: 1) реляционная концепция классического пространства-времени,  2) концепция дальнодействия (теория прямого межчастичного взаимодействия Фоккера—Фейнмана), альтернативная теории поля,  3) теория S-матрицы в физикемикромира, 4) принципы многомерных геометрических моделей физических взаимодействий типа теорий Калуцы и Клейна и  5) идея о макроскопической природе классического пространства-времени. Математическая основа реляционного подхода обеспечивается теорией бинарных систем комплексных отношений, являющихся прообразом систем отсчета в теории относительности. Обосновывается принципиальная возможность представления оснований геометрии и фундаментальных физических понятий микромира в терминах бинарных систем комплексных отношений низших рангов (размерностей).

В пособии освещены вопросы, связанные с основами квантовой теории, специфическими особенностями квантовых объектов и прецизионными измерениями в случае интерференции третьего порядка и самовоздействия света в средах с кубичной нелинейностью. Рассмотрены параметрическое рассеяние света в квантовых измерениях, теория фотодетектирования, принципы квантовой томографии.

Рассматривается моноатомная наноуглеродная структура — графен, который предопределяет развитие многих инновационных сфер научной и промышленной деятельности. Техника графена составляет базис индустрии будущего — Шестого технологического уклада: плазмоники, фотоники, спинтроники, биоинформатики, терагерцевой наноэлектроники. Книга является первым систематизированным изложением графеновой нанотехники и содержит информацию, адаптированную для изучения текстов, касающихся графена.

В учебном издании, написанном специалистом из Венгрии, рассмотрены основные результаты и точные утверждения квантовой химии с выводами и доказательствами. Приведены примеры применения квантово-химических утверждений при анализе конкретных систем.

Учебное пособие содержит теоретический и экспериментальный материал, относящийся к основным идеям квантовой физики, а также разбор многочисленных примеров и задач, где показано, как следует подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением. Материал книги освобожден от излишней математизации — основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.

Вниманию читателя предлагается фундаментальное, наиболее зрелое произведение великого физика, естествоиспытателя и философа Эрнста Маха. Высказанные им идеи об основных чертах и принципах научного творчества, о сути понятий, используемых в науке, не утратили актуальности по сей день.

Приводятся избранные лекции выдающегося американского физика, лауреата Нобелевской премии Р. Фейнмана. В них рассматриваются этапы становления современной физики и ее концепций, связь физики с другими науками, теория тяготения, квантовая механика, симметрия законов физики, специальная теория относительности, искривленное пространство-время и другие важные вопросы, разработанные автором в процессе его плодотворной научной деятельности.

Практикум подготовлен на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Аксионная электродинамика возникла как расширение классической теории Фарадея-Максвелла и призвана учесть взаимодействие фотонов с псевдоскалярным полем, переносчики которого (гипотетические массивные Голдстоуновские псевдобозоны, именуемые аксионами) составляют (согласно современным теоретическим оценкам) значительную долю массовой плотности космической темной материи. В окружении реликтовых аксионов, формирующих темную материю, отклик электромагнитного поля в Земной атмосфере приобретает новые удивительные свойства, одним из которых является аномальное усиление сигналов, индуцированных периодическим гравитационным излучением от так называемых гравитационноволновых маяков - релятивистских компактных двойных систем. Цель данной заметки - обратить внимание читателей на публикуемые в данном номере журнала результаты многолетних измерений вариаций электрического и магнитного полей в приземном слое, выполненных группой исследователей Владимирского университета. На мой взгляд представленные моими коллегами результаты могли бы служить подтверждением гипотезы о том, что среди внешних источников исследуемых инфра-низкочастотных вариаций электрического и магнитного полей имеются удаленные источники гравитационно-волновой природы. Расчеты и оценки, приводимые ниже, могли бы служить объяснением высокой чувствительности Земной аксионноактивной электродинамической системы к периодическим воздействиям гравитационно-волнового типа.

Показана несостоятельность появившегося в литературе утверждения, что Ньютоном была допущена логическая ошибка при доказательстве того, что под действием центральной силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния, тела движутся по орбитам, совпадающим с одним из конических сечений. Эта история может служить еще одним подтверждением высочайшего качества перевода Ньютоновских "Начал" на русский язык, выполненного академиком А.Н. Крыловым.

Неминимальная теория поля призвана расширить идею геометризации моделей взаимодействия различных физических систем с полем тяготения за счјт введения новых перекрестных связей, в которых ключевую роль играет кривизна пространства-времени. В настоящее время данная наука рассматривается только как формальное объединение моделей неминимального взаимодействия скалярного, псевдоскалярного, векторного, электромагнитного и калибровочного полей с гравитационным полем, однако, на повестке дня уже стоит задача формирования фундаментальных принципов неминимальной теории поля как отдельной науки. В данной работе на примере теории калибровочных взаимодействий обсуждаются некоторые общие аспекты построения неминимальной теории поля и приводятся примеры, иллюстрирующие принципиально новые результаты, полученные авторами в рамках неминимальной модели Эйнштейна-Янга-Миллса.

Построена космологическая модель на основе точного решения уравнений Эйнштейна для идеальной жидкости с неоднородным давлением и решения де Ситтера. Модель построена с помощью сшивки метрики де Ситтера и решения уравнений Эйнштейна для идеальной жидкости с неоднородным давлением по гиперповерхности постоянного времени решения идеальной жидкости. Для сшивки метрик применялись условия сшивки Лихнеровича-Дармуа.

Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) призвана описать кривые вращения галактик и ряд других астрофизических явлений без привлечения гипотезы "темной материи", которая испытывает на сегодняшний день серьезные трудности. Будучи весьма простой и содержательной по своим следствиям, она оставляет ряд вопросов относительно того, какая физика лежит в ее основе. В частности, остается пока неясной природа "фундаментального ускорения" и его связь с постоянной Хаббла. В данной работе после краткого обзора двух вариантов MOND предлагается третий путь обоснования отклонений от ньютоновской теории, основанный на изменении классических пространственно-временных представлений на больших расстояниях. В рамках предложенного подхода рассмотрен эффект отклонения лучей света массивным телом.

Приводятся результаты экспериментов по электронно-колебательным спектрам молекул с разными изотопами (изотоп-эффект), однозначно свидетельствующие о существовании нулевой энергии гармонического осциллятора. Показывается, что существование нулевых колебаний отчетливо обнаруживается по измерению рентгеновского дифракционного рассеяния в кристаллах и температурной зависимости вероятности эффекта Мессбауэра.

Цель учебного пособия, предназначенного для студентов 4–5 курсов специальности физика, оказать помощь в освоении квантовой теории углового момента и выработать практические навыки по использованию математического аппарата алгебры угловых моментов и соответствующего справочного материала в самостоятельных расчетах. Это достигается, с одной стороны, подробным теоретическим рассмотрением основ изучаемых вопросов, с другой включением в качестве необходимого дополнения значительного количества примеров и задач.

Цель учебного пособия, предназначенного для студентов- бакалавров 4 курса, обучающихся по направлению физика, оказать помощь в освоении квантовой теории углового момента и выработать практические навыки по использованию весьма сложного математического аппарата алгебры угловых моментов и соответствующего справочного материала в самостоятельных расчетах. Это достигается, с одной стороны, подробным теоретическим рассмотрением основ изучаемых вопросов, с другой включением в качестве необходимого дополнения значительного количества примеров и задач.

Настоящее пособие представляет собой заключительную часть курса лекций по дисциплине Квантовая теория, читаемого студентам четвертого курса всех специальностей физического факультета. В основном, в нем рассматриваются вопросы, связанные с наличием у микрочастиц специфической, чисто квантовой характеристики спина. Первая глава знакомит читателя с основными понятиями, математическим аппаратом и простейшими приложениями нерелятивистской теории спина, а также содержит краткое изложение основных элементов квантовой теории углового момента (не предназначенное для обязательного изучения). Во второй главе эта теория используется для описания свойств систем, содержащих неразличимые (тождественные) частицы, в том числе атомов и молекул. В третьей главе изложено обобщение нерелятивистской квантовой теории на область релятивистских скоростей электрона и показано, что в этом случае существование спина электрона непосредственно следует из основного уравнения релятивистской квантовой механики уравнения Дирака, заменяющего собой нерелятивистское уравнение Шредингера. В заключительной (четвертой) главе дается описание формализма матрицы плотности для описания смешанных состояний квантовой системы, которым нельзя сопоставить определённую волновую функцию.

Настоящее пособие представляет собой вторую часть курса лекций по дисциплине Квантовая теория, читаемого студентам всех специальностей физического факультета, и посвящено изложению приближенных методов квантовой теории и их приложениям. Первая глава знакомит читателя с квазиклассическим приближением и его приложениями к решению одномерного уравнения Шредингера. Во второй и третьей главах обсуждаются стационарная теория возмущений и вариационный метод. В четвертой главе излагается теория квантовых переходов на основе нестационарной теории возмущений. В пятой главе теория квантовых переходов используется для анализа взаимодействия квантовой системы с классическим электро- магнитным полем. В шестой главе обсуждаются постановка задачи и приближенные методы (борновское разложение амплитуды рассеяния) в квантовой теории рассеяния.

Настоящее учебное пособие представляет собой первую часть курса лекций по дисциплине Квантовая теория, читаемого студентам третьего-четвертого курса всех специальностей физического факультета. Первая глава знакомит читателя с основными понятиями и математическим аппаратом нерелятивистской квантовой механики. Вторая глава посвящена простейшим задачам квантовой механики, допускающим решение в замкнутой аналитической форме. Исследуется одномерное движение на примере осциллятора; излагается метод решения задач в центральном поле; рассматривается задача об атоме водорода. В третьей главе изложены основы теории представлений.

Издается с 1957 г. Тематика публикуемых в журнале материалов охватывает практически все основные проблемы геологии нефти и газа: перспективы и результаты геолого-разведочных работ на нефть и газ, условия формирования и размещения месторождений нефти и газа, проблемы региональной геологии и стратиграфии, литолого-фациальные характеристики пород, палеогеографии, тектоники, геофизические и геохимические исследования, трудноизвлекаемые запасы и нетрадиционные источники УВ-сырья, экология и проблемы освоения нефтяных и газовых месторождений, а также дискуссионные вопросы. Рубрики журнала: Перспективы нефтегазоносности и результаты ГРР Методика поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений Ресурсы и запасы УВ Геофизические исследования Геохимические исследования Трудноизвлекаемые запасы и нетрадиционные источники УВ Экология и проблемы освоения нефтяных и газовых месторождений Дискуссии

Учебно-методическое пособие дня самостоятельном работы студентов по направлению подготовки: «Агроинженерия». «Техносферная безопасность». Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с программой по физике. В подготовке лабораторных работ и составлении описании принимали участие Зубова И.И., Гришина С.Ю., Кольцова Л.И.

Анализируется вопрос о природе фотона. Фотон является релятивистской частицей c массой покоя, равной нулю и скоростью, равной скорости света с. Фотон можно рассматривать как частицу, имеющую размер порядка длины волны, и которая локализована внутри «пакета». Размер «пакета» определяется временем излучения t, т.е. длина «пакета » – ct.

Настоящее пособие содержит лекционный материал курса "Электродинамика", читаемый студентам физического факультета по специальности "Физика".

Методическая разработка предназначена для для магистрантов 1 года обучения по направлению подготовки 200700 «Фотоника и оптоинформатика».

Книга представляет собой курс лекций по учебной дисциплине «Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики», рассматривающий основные явления, принципы и экспериментальные достижения нанофотоники. В книге на высоком физико-математическом уровне описываются вопросы распространения и взаимодействия света в пространственно-ограниченных наноструктурах, рассматриваются свойства различных наноструктурированных материалов, а также вопросы их практического использования.

В пособии приведены не только теоретические сведения из наиболее известных источников, уже ставших на данный момент классикой, но и примеры из практики авторов по применению освещенных подходов, теорий, гипотез и методов к системам из различных областей науки и техники. В частности, приведен пример моделирования такой дискретно-нелинейной системы, как импульсный стабилизатор напряжения инвертирующего типа и приведен ее полный фрактальный и мультифрактальный анализ. Рассмотрены кризисы-катастрофы в экономических временных рядах и приведен авторский метод прогнозирования экономических кризисов на фьючерсных нефтяных рынках. Также показаны возможности применения фрактального подхода в виде авторских модификаций известных фрактальных методов и алгоритмов их применения для таких биологических систем, как желудочно-кишечный тракт и мозг человеческого организма с целью диагностирования отклонений в их функционировании. Данный класс систем присутствует во множестве отраслей науки и техники, в том числе не только в естественнонаучных но и в гуманитарных отраслях. Один из авторов защитил докторскую диссертацию но данной специальности в физико-математической отрасли, а второй автор, будучи доктором физико-математических наук по данной специальности, уже не первый десяток лет возглавляет диссертационный совет но нескольким специальностям, в том числе и но радиофизике.

Учебное пособие, подготовленное преподавателями кафедры общей и экспериментальной физики факультета физики и информационных технологий МПГУ, содержит более 800 вопросов и задач, ответы к ним и рисунки. К наиболее сложным задачам даны развернутые ответы. Пособие соответствует программе по направлению 011200.62 «Физика».

В монографии изложены математические основы нового подхода в современной теории гравитационного поля, основанного на систематическом использовании геометрически обобщенных постримановых пространств, а также на необходимом существовании в природе скалярного поля Дезера-Дирака, имеющего такой же фундаментальный статус, как и метрика.

В статье рассмотрена методика проведения лабораторных занятий с элементами учебно$ исследовательской работы студентов в процессе изучения физики в техническом университете. Приведен пример применения разработанной методики на лабораторной работе по оптике «Дифракция Фраунгофера».