Основные теории (принципы) физики

В этой книге разговор о теории относительности начинается издалека — не с открытий Эйнштейна, а с первых попыток сформулировать принцип относительности, предпринятых ещё античными учёными. После знакомства с историей вопроса читателю предлагается рассмотреть собственно научные аспекты: как расшифровывается знаменитая формула E = mc?, как теория относительности повлияла на развитие квантовой механики и каковы современные подходы к вопросам космического масштаба (возникновение и развитие Вселенной, тайны света, гравитационые волны). Особое место в книге отведено Альберту Эйнштейну как создателю теории относительности. Биографические сведения о нем приводятся в конце первых четырёх глав. Издание предназначено для всех, кто интересуется вопросами современной физики.

Книга «Электроника для детей» Флориана Шеффера предназначена для первоначального изучения электроники детьми и подростками в возрасте от 8–10 лет. Начиная с простейших опытов с гальваническим элементом из картошки и заканчивая транзисторным триггером Шмидта, автор проявляет чудеса немецкой тщательности и дотошности, подробно объясняя все эксперименты и сопровождая объяснения превосходными иллюстрациями. В семи главах последовательно, от простого к сложному, рассматриваются основы экспериментального конструирования и расчета электронных схем и базовые электронные компоненты: резисторы, реле, диоды и транзисторы. Эту книгу можно рекомендовать в первую очередь тем детям, которые хотели бы не только испытать чувство восторга от испытания самостоятельно собранной электронной схемы, но и научиться эти схемы придумывать. Все компоненты и материалы для проведения экспериментов и исследовательской работы в соответствии с книгой должны быть приобретены отдельно, что дополнительно дает почву для фантазии и изобретательства.

Журнал посвящен проблемам атмосферной оптики, включая спектроскопию, турбулентность, нелинейные явления в атмосфере и океане. Кроме того, к основным направлениям журнала относятся дистанционное зондирование атмосферы и подстилающей поверхности с космических, наземных, судовых и самолетных станций; исследования, связанные с климатом и экологией, а также созданием, испытанием и применением приборов и методов для таких исследований, включая обработку получаемой информации (обратные задачи, передача изображений, адаптивная оптика, лазеры, лидары.

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. Учебное пособие сочетает строгое изложение фундаментальных основ теории с рассмотрением современных задач, требующих квантово-механического подхода.

Пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов. Во введении студентам даются рекомендации по организации деятельности при отработке тем практических занятий. Рассматриваются принципы, применение которых в процессе решения задач позволяет осуществлять этот процесс с максимальной эффективностью. Для каждой предлагаемой темы практических занятий в пособии представлены: вопросы для подготовки к занятию, характерные алгоритмы решения типовых задач, два комплекта задач и рекомендуемая литература с указанием страниц для обязательного прочтения. В приложении приведены некоторые полезные сведения справочного характера. Пособие может быть использовано студентами и преподавателями как основа для подготовки и проведения практических занятий.

Нанотехнология - это технология работы с молекулами. Прогнозируется, что ее развитие приведет к революционным успехам в медицине, электронике, информационных технологиях, энергетике и других областях человеческой деятельности. Данная монография является живым и образным введением в методы и задачи наноинженерии. В ней отражены сложности, возникающие при проектировании и конструировании вычислительных наноустройств. Детально рассмотрены этапы развития этого нового направления в науке. Основное внимание уделяется методу молекулярной динамики, который применяется для анализа нового класса задач, направленных на исследование свойств атомных кластеров (которые, в свою очередь, являются основой для наноустройств). Приводятся полные сведения из области смежных фундаментальных наук (биологии, физики, химии, информатики и техники), необходимые для понимания излагаемого в работе материала.

Дан краткий обзор теории изучаемого явления, приведены методика выполнения экспериментов, порядок обработки полученных результатов, контрольные вопросы и список литературы.

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».

Издается с 1984г. В серии публикуются результаты научных работ по следующим разделам: физические свойства веществ при больших плотностях энергии; теория переноса излучения и вещества; теория многофазных сред и течений; отдельные физические проблемы атомной энергетики; квантовая теория элементарных процессов в плазме; общие вопросы теоретической физики. Публикуются как чисто теоретические работы из этих разделов, так и работы прикладного характера с доведением их до конкретных способов расчета и численных результатов или простых инженерных формул, пригодных для численной оценки рассматриваемых явлений. Главный редактор - Академик РАН Ю.А. Трутнев

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.

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

Предлагаемые методические указания представляет собой руководство для решения задач по курсу квантовой механики с использованием персональных компьютеров. В указаниях приводятся примеры организации квантово-механических расчетов с использованием среды WX-Maxima.

Издается с 1984г. В серии публикуются результаты научных работ по следующим разделам: физические свойства веществ при больших плотностях энергии; теория переноса излучения и вещества; теория многофазных сред и течений; отдельные физические проблемы атомной энергетики; квантовая теория элементарных процессов в плазме; общие вопросы теоретической физики. Публикуются как чисто теоретические работы из этих разделов, так и работы прикладного характера с доведением их до конкретных способов расчета и численных результатов или простых инженерных формул, пригодных для численной оценки рассматриваемых явлений. Главный редактор - Академик РАН Ю.А. Трутнев

Доказательство того, что преобразования Лоренца не могут иметь места.

Цель книги — разъяснить сложные концепции квантовой механики в доступной форме для широкой аудитории, без специальных знаний в физике. Через простое и ясное изложение автор вводит читателя в мир квантовых явлений, объясняя принципы квантовых законов с использованием простого языка и иллюстраций. В книге представлено описание таких удивительных квантовых феноменов, как двойственные свойства частиц, суперпозиция, запутанность, нелокальность и многие другие загадочные вещи. Вы узнаете, как странные квантовые эффекты могут быть связаны с работой мозга и сознания, и как, благодаря этим эффектам, разрабатываются квантовые компьютеры, искусственный интеллект и нейросети. Книга содержит актуальную информацию о последних открытиях, экспериментах и новых исследованиях авторитетных ученых, которые поднимают фундаментальные вопросы о происхождении жизни и устройстве Вселенной. Кроме того, предлагается изложение смелых научных теорий, где ставится под сомнение само существование физической реальности. Это может перевернуть ваше представление о действительности. В процессе чтения вы откроете для себя невероятный мир квантов, где привычные правила перестают работать, а эта книга станет надежным путеводителем по квантовой физике и поможет углубить понимание и увлеченность этой захватывающей наукой.

Авторами дается описание лабораторного эксперимента, позволяющего исследовать связанные механические колебания, используя визуализацию в виртуальных технологиях.

В данной работе приведен обзор результатов экспериментальных исследований по дифракции микрочастиц на двух щелях и на дифракционных решетках. Эти опыты имеют принципиальное значение для квантовой механики, их осуществление оказалось возможным благодаря развитию технологий в создании дифракционных решеток, и в первую очередь, нанотехнологий. С помощью нанорешеток удается наблюдать дифракционную картину не только для электронов, но и для атомов, а также для очень крупных молекул, массы которых могут достигать десяти тысяч атомных единиц массы. Отмечается высокая точность измерений, проводимых в подобных дифракционных экспериментах. Подчеркнута настоятельная необходимость изучения этих экспериментальных результатов в курсе общей физики технических университетов и вузов.

Целью настоящей работы является построение и исследование космологических моделей в геометрии Лиры в предположении минимальности взаимодействия материи с полем вектора смещения и динамическим [лямбда]-членом. Получены новые динамические уравнения и их точные решения в космологических моделях на многообразии Лиры. Найдены точные решения уравнений динамики модели при различных уравнениях состояния материи, заполняющей Вселенную, и определенных предположениях относительно эволюции космологического члена. Показано, что взаимодействие поля динамического космологического члена с вектором смещения способно сохранить уравнения неразрывности для обычной материи в неизменном виде. Установлена возможность ускоренного расширения в данных моделях.

Новые классы однородных космологических моделей для скалярных полей строятся на базе геометрии Лиры. Различные типы точных решений для модели получены применением двух методов, а именно метода генерирующей функции и формализма первого порядка.

Теоретически исследовано влияние кулоновского взаимодействия на энергетический спектр дырки в комплексе А{+} [2]+ е в квантовой точке, описываемой моделью "жесткой стенки". В модели потенциала нулевого радиуса в адиабатическом приближении получены дисперсионные уравнения для дырки, описывающие g- и u-термы, соответствующие симметричным и антисимметричным состояниям дырки, локализованной на А{0} [2]-центре. Показано, что энергия g-состояния увеличивается при сближении А{0}-центров в комплексе А{+} [2]+ е, а энергия u-состояния уменьшается из-за роста энергии обменного взаимодействия А{0}-центров. Найдено, что положение термов существенно зависит от квантового состояния электрона.

Две точки зрения в современной физике на природу пространства-времени.

Рассмотрено получение и исследование динамических уравнений для космологических моделей, основанных на эффективных действиях дробного порядка. Для вывода модифицированных уравнений Фридмана однородных и изотропных космологических моделей из феноменологически построенного дробного действия применяются обобщения уравнений Эйлера-Пуассона, полученные ранее в теории дробного функционала. Для получения точных решений применяются математические анзацы и феноменологические законы эволюции космологического члена. Получены динамические уравнения и их точные решения в космологической теории дробного функционала действия. Рассмотрены космологические модели двух типов: модель дробного полного действия и модель дробного действия Эйнштейна-Гильберта. Исследованы случаи различных уравнений состояния вещества, заполняющего Вселенную. На основе предложенного анзаца для космологического члена получены точные решения уравнений динамики моделей. Приведены примеры законов эволюции космологического члена, широко обсуждаемых в литературе и имеющих наблюдательную основу. Установлена возможность ускоренного расширения Вселенной в наших моделях. Полученные результаты демонстрируют новые свойства космологических моделей, полученных из дробного действия, по сравнению со стандартными моделями, и открывают новые возможности в исследовании феномена Темной энергии. Предполагаемыми областями применения полученных результатов являются теоретическая космология и астрофизика.

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.

В методических указаниях приведены краткие теоретические сведения о законах фотоэффекта и квантовой природе света; методика экспериментальной проверки формулы Эйнштейна для фотоэффекта и определения постоянной Планка; описания лабораторной установки, порядка выполнения работы и анализа результатов измерений.

Даны краткие сведения о законах теплового излучения и квантовой природе света. Рассмотрена методика экспериментальной проверки закона Стефана–Больцмана. Приведено описание лабораторной установки, порядка выполнения работы и анализа результатов измерений.

Настоящее пособие содержит лекционный материал курса "Электродинамика", читаемого студентам физического факультета по специальности "Физика2.

Рассмотрено волновое уравнение и некоторые его частные решения в виде плоской, сферической и цилиндрической монохроматических волн. Приведены решения уравнений Лапласа и Пуассона в классе обобщенных функций с использованием функции Грина – функции источника.

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.

СибЖВМ - единственный общероссийский журнал по вычислительной математике, издающийся за Уралом с привлечением авторов и рецензентов со всего СНГ.Основные направления журнала:- вычислительная математика;- математическое моделирование;- прикладная информатика;- автоматизация научных и прикладных исследований.Статьи публикуются на русском и английском языках, в зависимости от языка оригинала.

Научная литература, посвященная фундаментальным проблемам квантовой физики, новым квантовым эффектам и их приложениям, широко использует математический аппарат и теоретические методы, не изучаемые на должном уровне в стандартных курсах квантовой теории и недостаточно описанные в типовых учебниках. Данный учебник призван заполнить имеющийся пробел. Основное внимание в нем уделено не рассмотрению конкретных квантовых явлений, что легко найти в любом учебнике по квантовой механике, а подробному описанию физических основ квантовой механики, ее математического аппарата, необходимого для изучения современной литературы, методов использования этого аппарата для описания основных нерелятивистских микрообъектов и аксиоматики, устанавливающей связь между математическим аппаратом и характеристиками микрообъектов.

Представлены основные понятия теории уравнений в частных производных. Рассмотрены наиболее важные уравнения математической физики, особенности постановки соответствующих краевых задач и методы их решения. По каждой теме приведены практические примеры.

Рассмотрены явления, обусловленные взаимодействием на уровне элементарных частиц, атомных ядер, атомов, атомных слоев и требующие квантово-механического подхода к своему описанию и моделированию в силу малости взаимодействующих объектов. Изложены основные отличия квантового описания от классического. Представлены базовые модели, лежащие в основе квантово-механического моделирования нано- и фемтоструктур. Приведены оригинальные задания для самостоятельной проработки.

Издается с 1984г. В серии публикуются результаты научных работ по следующим разделам: физические свойства веществ при больших плотностях энергии; теория переноса излучения и вещества; теория многофазных сред и течений; отдельные физические проблемы атомной энергетики; квантовая теория элементарных процессов в плазме; общие вопросы теоретической физики. Публикуются как чисто теоретические работы из этих разделов, так и работы прикладного характера с доведением их до конкретных способов расчета и численных результатов или простых инженерных формул, пригодных для численной оценки рассматриваемых явлений. Главный редактор - Академик РАН Ю.А. Трутнев

Пособие предназначено для самостоятельного изучения студентами модуля 1 дисциплины «Физика». Рассмотрены теоретические основы следующих разделов физики: кинематика, динамика, колебания, волны, элементы специальной теории относительности. Приведены базовые понятия и определения. В каждом разделе даны примеры решения тематических задач и задачи для самостоятельного решения.

Предназначено для самостоятельного изучения студентами специалитета пятого модуля дисциплины «Физика». Рассмотрены квантовые свойства излучения и волновые свойства микрочастиц. С помощью уравнения Шредингера решены стационарные задачи квантовой механики. Приведены ядерная модель атома Резерфорда, постулаты Бора. В конце каждого раздела даны решения тематических задач и задания для самоконтроля.

В пособии на элементарном уровне излагается существующая квазиклассическая и квантовая теория атома водорода. Пособие адресуется студентам младших курсов технических вузов и университетов, изучающим курс общей физики, а также всем тем, кто серьезно интересуется основами квантовой механики.

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».

Данный журнал является единственным, охватывающим все актуальные вопросы преподавания физики в вузе, и, как мы надеемся, он станет главным средством общения кафедр физики вузов стран СНГ. Главный редактор журнала − академик Российской академии наук, профессор МИФИ, научный руководитель Высшей школы им. Н.Г. Басова НИЯУ МИФИ О.Н. Крохин. Основные разделы журнала 1. Концептуальные и методические вопросы преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже. 2. Вопросы преподавания курса общей физики в технических университетах. 3. Современный лабораторный практикум по физике. 4. Демонстрационный лекционный эксперимент. 5. Информационные технологии в физическом образовании. 6. Вопросы преподавания общего курса физики в педвузах и специальных средних учебных заведениях. 7. Текущая практика маломасштабного физического эксперимента. 8. Связь общего курса физики с другими дисциплинами. 9. Интеграция Высшей школы и Российской Академии наук.

Действие данной книги разворачивается в японской старшей школе «Кооки». Её персонажи — члены театрального кружка Канна, Яманэ и Глория, Канта (брат Канны и студент Японского университета), профессор Сануки. На этот раз кружок решает поставить спектакль, в наглядной форме объясняющий квантовую механику — науку о законах микромира. Пройдя через различные трудности, герои манги успешно справляются с этой задачей. Вместе с ними ты пройдёшь по пути зарождения и развития квантовой механики, узнав при этом: — почему люди решили, что вещество состоит из атомов и молекул, — как изучали строение атома, — почему волны могут проявлять свойства частиц, а частицы — волновые свойства, — что такое волновое уравнение и в чём состоит принцип неопределённости, — в чём истинный смысл волн-частиц, — как современные учёные пытаются построить единую картину мира, и о многом другом. Хотя книга содержит очень мало математических выкладок и проста для понимания, в конце ты сам научишься выводить волновое уравнение — основу квантовой механики!

В данный сборник вошли наиболее известные работы профессора Утрехтского университета, лауреата Нобелевской премии 1999 года по физике Г. 'т Хоофта. Рассматривается широкий спектр вопросов, касающихся теории относительности, которая традиционно применяется в таких областях, как шварцшильдовская метрика, смещение перигелия и отклонение света. Приводятся работы, посвященные квантовой теории поля и открытию стандартной модели элементарных частиц. Большое внимание уделено той области, которая может стать весьма актуальной в ближайшем будущем — гравитационному излучению.

В предлагаемом курсе излагаются основы равновесной статистической физики. Курс состоит из двух частей: в первой части рассматривается классическая статистическая Физика, во второй - квантовая.

Действие данной книги разворачивается в японской старшей школе «Кооки». Её персонажи — члены театрального кружка Канна, Яманэ и Глория, Канта (брат Канны и студент Японского университета), профессор Сануки. На этот раз кружок решает поставить спектакль, в наглядной форме объясняющий квантовую механику — науку о законах микромира. Пройдя через различные трудности, герои манги успешно справляются с этой задачей. Вместе с ними ты пройдёшь по пути зарождения и развития квантовой механики, узнав при этом: почему люди решили, что вещество состоит из атомов и молекул; как изучали строение атома; почему волны могут проявлять свойства частиц, а частицы — волновые свойства; что такое волновое уравнение и в чём состоит принцип неопределённости; в чём истинный смысл волн-частиц; как современные учёные пытаются построить единую картину мира; и о многом другом. Хотя книга содержит очень мало математических выкладок и проста для понимания, в конце ты сам научишься выводить волновое уравнение — основу квантовой механики!

Излагаются основы статистической физики классических и квантовых равновесных систем. Приводятся примеры, иллюстрирующие теоретические положения из области микро- и наноэлектроники, фотоники, физики конденсированного состояния. Предлагаются задачи для самостоятельной работы. Издание предназначено для студентов, изучающих курсы: «Физика твердого тела», «Физика полупроводников», «Физика конденсированного состояния», «Наноэлектроника», «Фотоника», где используются методы и результаты статистической физики.

В пособии рассматриваются такие темы, как уравнение Шредингера, квантование, барьерные задачи, основные сведения из теории операторов, момент импульса частицы, оператор квадрата момента импульса частицы, теория Шредингера атома водорода, многоэлектронный атом, периодическая таблица элементов Менделеева, спектры щелочных металлов, термы многоэлектронного атома. Изложенный в теме материал покрывает раздел программы курса «Физика атома и атомных явлений», «Основы квантово-механических представлений о строении атома», изложенной в государственных стандартах специальностей. Данное пособие содержит четыре модуля и может использоваться для преподавания части курса по программе для специалистов, а также для преподавания отдельного курса кредитно-модульной системы. Рассмотренные в пособии темы необходимы как для формирования мировоззрения будущего физика, так и для успешного изучения последующих курсов, таких как «Физика ядра и ядерных частиц», «Квантовая теория» и др.