Понятия и определения по физике. Физические термины - А.Н.Юрьев

Физические термины

Акустика (от греч. akustikos – слуховой) – в широком смысле – раздел физики, исследующий упругие волны от самых низких частот до самых высоких (1012– 1013 Гц); в узком смысле – учение о звуке. Общая и теоретическая акустика занимаются изучением закономерностей излучения и распространения упругих волн в различных средах, а также взаимодействия их со средой. К разделам акустики относятся электроакустика, архитектурная акустика и строительная акустика, атмосферная акустика, геоакустика, гидроакустика, физика и техника ультразвука, психологическая и физиологическая акустика, музыкальная акустика.

Астроспектроскопия – раздел астрономии, изучающий спектры небесных тел с целью определения по спектральным характеристикам физических и химических свойств этих тел, в том числе скоростей их движения.

Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическое состояние и химический состав небесных тел и их систем, межзвездной и межгалактической сред, а также происходящие в них процессы. Основные разделы астрофизики: физика планет и их спутников, физика Солнца, физика звездных атмосфер, межзвездной среды, теория внутреннего строения звезд и их эволюции. Проблемы строения сверхплотных объектов и связанных с ними процессов (захват вещества из окружающей среды, аккреционные диски и др.) и задачи космологии рассматривает релятивистская астрофизика.

Атом (от греч. atomos – неделимый) – мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки, размеры которых (~108 см) определяют размеры атома. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (заряд всех электронов атома равен заряду ядра), число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами. Химические свойства атомов определяются в основном числом электронов во внешней оболочке; соединяясь химически, атомы образуют молекулы. Важная характеристика атома – его внутренняя энергия, которая может принимать лишь определенные (дискретные) значения, соответствующие устойчивым состояниям атома, и изменяется только скачкообразно путем квантового перехода. Поглощая определенную порцию энергии, атом переходит в возбужденное состояние (на более высокий уровень энергии). Из возбужденного состояния атом, испуская фотон, может перейти в состояние с меньшей энергией (на более низкий уровень энергии). Уровень, соответствующий минимальной энергии атома, называется основным, остальные – возбужденными. Квантовые переходы обусловливают атомные спектры поглощения и испускания, индивидуальные для атомов всех химических элементов.

Атомная масса – масса атома, выраженная в атомных единицах массы. Атомная масса меньше суммы масс, составляющих атом частиц (протонов, нейтронов, электронов), на величину, обусловленную энергией их взаимодействия.

Атомное ядро – положительно заряженная центральная часть атома, в которой практически сосредоточена вся масса атома. Состоит из протонов и нейтронов (нуклонов). Число протонов определяет электрический заряд атомного ядра и порядковый номер Z атома в Периодической системе элементов. Число нейтронов равно разности массового числа и числа протонов. Объем атомного ядра изменяется пропорционально числу нуклонов в ядре. В поперечнике тяжелые атомные ядра достигают 10-12 см. Плотность ядерного вещества порядка 1014 г/см3.

Аэролит – устаревшее название каменного метеорита.

Белые карлики – компактные звездообразные остатки эволюции маломассивных звезд. Для этих объектов характерны массы, сравнимые с массой Солнца (2 1030 кг); радиусы, сравнимые с радиусом Земли (6400 км) и плотности порядка 106 г/см3. Название «белые карлики» связано с малыми размерами (по сравнению с типичными размерами звезд) и белым цветом первых открытых объектов данного типа, определяемым их высокой температурой.

Блок – деталь в виде колеса с желобом по окружности для нити, цепи, каната. Применяют в машинах и механизмах для изменения направления действия силы (неподвижный блок), для получения выигрыша в силе или пути (подвижный блок).

Болид – большой и исключительно яркий метеор.

Вакуум (от лат. vacuum – пустота) – состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (в вакуумных приборах и установках ему соответствует область давлений p выше 100 Па), средний (0,1 Па < p < 100 Па), высокий (10-5 Па < p < 0,1 Па), и сверхвысокий (p < 10-5 Па). Понятие «вакуум» применимо к газу в откаченном объеме и в свободном пространстве, напр. к космосу.

Вращающий момент – мера внешнего воздействия, изменяющего угловую скорость вращающегося тела. Вращающий момент М вр равен сумме моментов всех действующих на тело сил относительно оси вращения и связан с угловым ускорением тела e равенством М вр = I e, где I – момент инерции тела относительно оси вращения.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная, изучаемая астрономией, – часть материального мира, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развития науки (иногда эту часть Вселенной называют Метагалактикой).

Вычислительная техника – 1 ) совокупность технических и математических средств (вычислительные машины, устройства, приборы, программы и др.), используемых для механизации и автоматизации процессов вычислений и обработки информации. Применяется при решении научных и инженерных задач, связанных с большим объемом вычислений, в системах автоматического и автоматизированного управления, при учете, планировании, прогнозировании и экономической оценке, для принятия научно обоснованных решений, обработки экспериментальных данных, в информационно-поисковых системах и т.д. 2 ) Отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин, устройств и приборов.

Газ (франц. gaz , от греч. chaos – хаос) – агрегатное состояние вещества, в котором кинетическая энергия теплового движения его частиц (молекул, атомов, ионов) значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними, в связи с чем, частицы движутся свободно, равномерно заполняя в отсутствие внешних полей весь предоставленный им объем.

Галактика (от греч. galaktikos – млечный) – звездная система (спиральная галактика), к которой принадлежит Солнце. Галактика содержит не менее 1011 звезд (общей массой 1011 масс Солнца), межзвездное вещество (газ и пыль, масса которых составляет несколько процентов массы всех звезд), космические лучи, магнитные поля, излучение (фотоны). Большинство звезд занимает объем линзообразной формы поперечником ок. 30 тыс. пк, концентрируясь к плоскости симметрии этого объема (галактической плоскости) и к центру (плоская подсистема Галактики). Меньшая часть звезд заполняет почти сферический объем радиусом ок. 15 тыс. пк (сферическая подсистема Галактики), концентрируясь к центру (ядру) Галактики, который находится от Земли в направлении созвездия Стрельца. Солнце расположено вблизи галактической плоскости на расстоянии ок. 10 тыс. пк от центра Галактики. Для земного наблюдателя звезды, концентрирующиеся к галактической плоскости, сливаются в видимую картину Млечного Пути.

Гелий (лат. Helium ) – химический элемент с атомным номером 2, атомная масса 4,002602. Относится к группе инертных, или благородных, газов (группа VIIIA периодической системы).

Гипероны (от греч. hypér – сверх, выше) – тяжёлые нестабильные элементар­ные частицы с массой, большей массы нуклона (протона и нейтрона), обла­дающие барионным зарядом и большим временем жизни по сравнению с «ядерным временем» (~ 10-23 сек ).

Гироскоп (от гиро ... и...скоп ) – быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого может изменять своё направление в пространстве. Гироскоп обладает рядом интересных свойств, наблюдаемых у вращающихся небесных тел, у артиллерийских снарядов, у детского волчка, у роторов турбин, установленных на судах, и др. На свойствах гироскопа основаны разнообразные устройства или приборы, широко применяемые в современной технике для автоматического управления движением самолётов, морских судов, ракет, торпед и других объектов, для определения горизонта или географического меридиана, для измерения поступательных или угловых скоростей движущихся объектов (например, ракет) и многое др.

Глобулы – газово-пылевые образования размерами в несколько десятых долей парсека; наблюдаются в виде темных пятен на фоне светлых туманностей. Возможно, глобулы – это области рождения звезд.

Гравитационное поле (поле тяготения) – поле физическое, создаваемое любыми физическими объектами; через гравитационное поле осуществляется гравитационное взаимодействие тел.

Давление – физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил F, с которыми одно тело действует на поверхность S другого (например, фундамент здания на грунт, жидкость на стенки сосуда и т.п.). Если силы распределены вдоль поверхности равномерно, то давление P = F/S. Давление измеряется в Па или в кгс/см2 (то же, что ат), а также в мм рт. ст., атм и др.

Динамика (от греч. dynamis – сила) – раздел механики, в котором изучается движение тел под действием приложенных к ним сил.

Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) – прерывность; противопоставляется непрерывности. Например, дискретное изменение какой-либо величины во времени – изменение, происходящее через некоторые промежутки времени (скачками).

Диссоциация (от лат. dissociatio – разъединение) – распад частицы (молекулы, радикала, иона), на несколько более простых частиц. Отношение числа распавшихся при диссоциации частиц к общему их числу до распада называется степенью диссоциации. В зависимости от характера воздействия, вызывающего диссоциацию, различают термическую диссоциацию, фотодиссоциацию, электролитическую диссоциацию, диссоциацию под действием ионизирующих излучений.

Дюйм (от голл. duim , букв. – большой палец) – 1 ) дольная единица длины в системе английских мер. 1 дюйм = 1/12 фута = 0,0254 м. 2 ) русская одометрическая единица длины. 1 дюйм = 1/12 фута = 10 линиям = 2,54 см.

Жидкость – агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы). Для жидкости характерны ближний порядок в расположении частиц (молекул, атомов) и малое различие в кинетической энергии теплового движения молекул и их потенциальной энергии взаимодействия. Тепловое движение молекул жидкости состоит из колебаний около положений равновесия и сравнительно редких перескоков из одного равновесного положения в другое, с этим связана текучесть жидкости.

Закон – необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Понятие «закон» родственно понятию сущности. Существуют три основные группы законов: специфические, или частные (например, закон сложения скоростей в механике); общие для больших групп явлений (например, закон сохранения и превращения энергии, закон естественного отбора); всеобщие, или универсальные, законы. Познание закона составляет задачу науки.

Закон излучения Вина – устанавливает распределение энергии в спектре абсолютно черного тела в зависимости от температуры. Частный случай Планка закона излучения для больших частот. Выведен в 1893 В. Вином.

Закон излучения Планка – устанавливает распределение энергии в спектре абсолютно черного тела (равновесного теплового излучения). Выведен М. Планком в 1900.

Излучение электромагнитное – процесс образования свободного электромагнитного поля; излучением называют также само свободное электромагнитное поле. Излучают ускоренно движущиеся заряженные частицы (напр., тормозное излучение, синхротронное излучение, излучение переменных диполя, квадруполя и мультиполей высшего порядков). Атом и другие атомные системы излучают при квантовых переходах из возбужденных состояний в состояния с меньшей энергией.

Изолятор (от франц. isoler – разобщать) – 1 ) вещество с очень большим удельным электрическим сопротивлением (диэлектрик). 2 ) Устройство, предотвращающее образование электрического контакта и во многих случаях обеспечивающее также механическую связь между частями электрооборудования, находящимися под различными электрическими потенциалами; изготовляют из диэлектриков в виде дисков, цилиндров и т.п. 3 ) В радиотехнике изоляторами называют отрезок короткозамкнутой 2-проводной или коаксиальной линии, обладающей на данной частоте большим электрическим сопротивлением.

Изотопы (от изо ... и греч. topos – место) – разновидности химических элементов, у которых ядра атомов отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные) изотопы и радиоактивные изотопы. Термин предложен Ф. Содди в 1910.

Импульс – 1 ) мера механического движения (то же, что количество движения). Импульсом обладают все формы материи, в том числе электромагнитные и гравитационные поля; 2 ) импульс силы – мера действия силы за некоторый промежуток времени; равен произведению среднего значения силы на время ее действия; 3 ) импульс волновой – однократное возмущение, распространяющееся в пространстве или среде, напр.: звуковой импульс – внезапное и быстро исчезающее повышение давления; световой импульс (частный случай электромагнитного) – кратковременное ( 0,01 с) испускание света источником оптического излучения; 4 ) импульсэлектрический – кратковременное отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного значения.

Инерциальная система отсчёта – система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Ионы (от греч. ion – идущий) – электрически заряженные частицы, образующиеся из атома (молекулы) в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов. Положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные ионы – анионами. Термин предложен М. Фарадеем в 1834.

Карлики – звезды небольших размеров (от 1 до 0,01 радиуса Солнца) и невысоких светимостей (от 1 до 10-4 светимости Солнца) с массой М от 1 до 0,1 солнечной массы. Среди карликов много эруптивных звезд. От обычных, или красных, карликов резко отличаются по своему строению и свойствам белые карлики.

Квантование вторичное – метод исследования квантовых систем многих или бесконечного числа частиц (либо квазичастиц); особенно важен в квантовой теории поля, рассматривающей системы с изменяющимся числом частиц. В методе квантования вторичного состояние системы описывается с помощью чисел заполнения. Изменение состояния интерпретируется как процессы рождения и уничтожения частиц.

Квантовая механика (волновая механика) – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц в заданных внешних полях; один из основных разделов квантовой теории. Квантовая механика впервые позволила описать структуру атомов и понять их спектры, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов и т.д. Так как свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием образующих их частиц, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Так, квантовая механика позволила понять многие свойства твердых тел, объяснить явления сверхпроводимости, ферромагнетизма, сверхтекучести и многое др.; квантовомеханические законы лежат в основе ядерной энергетики, квантовой электроники и т.д. В отличие от классической теории, все частицы выступают в квантовой механике как носители и корпускулярных, и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Волновая природа электронов, протонов и других «частиц» подтверждена опытами по дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм материи потребовал нового подхода к описанию состояния физических систем и их изменения со временем. Состояние квантовой системы описывается волновой функцией, квадрат модуля которой определяет вероятность данного состояния и, следовательно, вероятности для значений физических величин, его характеризующих; из квантовой механики вытекает, что не все физические величины могут одновременно иметь точные значения (см. Неопределенности принцип). Волновая функция подчиняется суперпозиции принципу, что и объясняет, в частности, дифракцию частиц. Отличительная черта квантовой теории – дискретность возможных значений для ряда физических величин: энергии электронов в атомах, момента количества движения и его проекции на произвольное направление и т.д.; в классической теории все эти величины могут изменяться лишь непрерывно. Фундаментальную роль в квантовой механике играет Планка постоянная ћ – один из основных масштабов природы, разграничивающий области явлений, которые можно описывать классической физикой (в этих случаях можно считать j=0), от областей, для правильного истолкования которых необходима квантовая теория. Нерелятивистская (относящаяся к малым скоростям движения частиц по сравнению со скоростью света) квантовая механика – законченная, логически непротиворечивая теория, полностью согласующаяся с опытом для того круга явлений и процессов, в которых не происходит рождения, уничтожения или взаимопревращения частиц.

Квантовая теория – объединяет квантовую механику, квантовую статистику и квантовую теорию поля.

Кварки – гипотетические фундаментальные частицы, из которых по современным представлениям, состоят все адроны (барионы – из трех кварков, мезоны – из кварка и антикварка). Кварки обладают спином 1/2, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами -2/3 и +1/3 заряда протона, а также специфическим квантовым числом «цвет». Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов («ароматов») кварков: u , d , s , c , b , t . В свободном состоянии не наблюдались.

Кинетическая энергия – энергия механической системы, зависящая от скоростей движения составляющих ее частей. В классической механике кинетическая энергия материальной точки массы m , движущейся со скоростью v , равна 1/2 mv 2.

Кислород (лат. Oхygenium ) – химический элемент с атомным номером 8, атомная масса 15,9994. В периодической системе элементов Менделеева расположен во втором периоде в группе VIA.

Классическая механика – изучает движение макроскопических тел со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света, в основе лежат Ньютона законы.

Колебания – движения (изменения состояния), обладающие той или иной степенью повторяемости. При колебании маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения. При колебании пружинного маятника – груза, висящего на пружине, – повторяются отклонения его вверх и вниз от некоторого среднего положения. При колебании в электрическом контуре, обладающем ёмкостью С и индуктивностью L , повторяются величина и знак заряда q на каждой пластине конденсатора. Колебание маятника происходят потому, что: 1) сила тяжести возвращает отклоненный маятник в положение равновесия; 2) вернувшись в положение равновесия, маятник, обладая скоростью, продолжает двигаться (по инерции) и снова отклоняется от положения равновесия в сторону, противоположную той, откуда он пришёл.

Колориметрия (от лат. color – цвет и греч. metreo – измеряю), методы измерения и количественного выражения цвета, основаны на определении координат цвета в выбранной системе 3 основных цветов.

Кома – искажение изображения в оптических системах, из-за чего точка предмета принимает вид несимметричного пятна.

Кометы (от греч. kometes , букв. – длинноволосый), тела Солнечной системы, движутся по сильно вытянутым орбитам, на значительных расстояниях от Солнца выглядят как слабо светящиеся пятнышки овальной формы, а с приближением к Солнцу у них появляются «голова» и «хвост». Центральная часть головы называется ядром. Диаметр ядра 0,5-20 км, масса 1011-1019 кг, ядро представляет собой ледянистое тело – конгломерат замерзших газов и частиц пыли. Хвост кометы состоит из улетучивающихся из ядра под действием солнечных лучей молекул (ионов) газов и частиц пыли, длина хвоста может достигать десятков млн. км. Наиболее известные периодические кометы – Галлея (период Р 76 лет), Энке (Р 3,3 года), Швассмана – Вахмана (орбита кометы лежит между орбитами Юпитера и Сатурна). При прохождении через перигелий в 1986 комета Галлея была исследована космическими аппаратами.

Комптона эффект – открытое А.Комптоном (1922) упругое рассеяние электромагнитного излучения малых длин волн (рентгеновского и гамма-излучения) на свободных электронах, сопровождающееся увеличением длины волны l. Комптона эффект противоречит классической теории, согласно которой при таком рассеянии l не должна меняться. Комптона эффект подтвердил правильность квантовых представлений об электромагнитном излучении как о потоке фотонов и может рассматриваться как упругое столкновение двух «частиц» – фотона и электрона, при котором фотон передает электрону часть своей энергии (и импульса), вследствие чего его частота уменьшается, а l увеличивается.

Конвекция (от лат. convectio – принесение, доставка) – перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы, теплоты и др. физических величин. Различают естественную (свободную) конвекцию, вызванную неоднородностью среды (градиентами температуры и плотности), и вынужденную конвекцию, вызванную внешним механическим воздействием на среду. С конвекцией в атмосфере Земли связано образование облаков, с конвекцией на Солнце – грануляция.

Контур электрический (контур электрической цепи) – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям электрической цепи. Иногда термин «контур электрический» используют как синоним термина «колебательный контур».

Кориолиса сила (по имени французского ученого Г.Кори-олиса) – одна из сил инерции, вводимых для учёта влияния вращения подвижной системы отсчёта на относительное движение материальной точки. Кориолиса сила равна произведению массы точки на её Кориолиса ускорение и направлена противоположно этому ускорению.

Коэффициент (от лат. co – совместно и efficiens – производящий) – множитель, обычно выражаемый цифрами. Если произведение содержит одну или несколько переменных (или неизвестных) величин, то коэффициентом при них называют также произведение всех постоянных, в том числе и выраженных буквами. Многие коэффициенты в физических законах имеют особые названия, например, коэффициент трения, коэффициент поглощения света.

Красные гиганты – звезды с низкими эффективными температурами (3000-4000 К) и очень большими радиусами (в 10-100 раз превосходящими радиус Солнца). Максимум энергии излучения приходится на красную и инфракрасную части спектра. Светимость красных гигантов приблизительно в 100 раз больше светимости Солнца.

Лагранжа уравнения – 1 ) в гидромеханике – уравнения движения жидкой среды, записанные в переменных Лагранжа, которыми являются координаты частиц среды. Из Лагранжа уравнения определяется закон движения частиц среды в виде зависимостей координат от времени, а по ним находятся траектории, скорости и ускорения частиц. 2 ) В общей механике – уравнения, применяемые для изучения движения механической системы, в которых за величины, определяющие положение системы, выбирают независимые между собой параметры, называют обобщёнными координатами.Впервые получены Ж.Лагранжем в 1760 г.

Магнетизм (от греч. magnetis – магнит) – 1 ) раздел физики, изучающий взаимодействие движущихся электрически за­ряженных частиц (тел) или частиц (тел) с магнитным моментом, осуществ­ляемое магнитным полем. 2 ) Общее наименование проявлений этого взаимодействия. В магнитных взаимодействиях участвуют элементарные частицы (электроны, протоны и др.), электрические токи и намагниченные тела, обладающие магнитным мо­ментом. У элементарных частиц магнитный момент может быть спиновым и орбитальным. Магнетизм атомов молекул и макроскопических тел определя­ется, в конечном счете, магнетизмом элементарных частиц. В зависимости от характера взаимодействия частиц-носителей магнитного момента у веществ может наблюдаться ферромагнетизм, ферримагнетизм, антиферромагнетизм, парамагнетизм, диамагнетизм и др. виды магнетизма.

Магнитное поле – одна из форм электромагнитного поля. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.). Полное описание электрических и магнитных полей и их взаимосвязь дают уравнения Максвелла.

Масса – одна из основных физических характеристик материи, определяющая ее инертные и гравитационные свойства. В классической механике масса равна отношению действующей на тело силы к вызываемому ею ускорению (2-й закон Ньютона) – в этом случае масса называется инертной; кроме того, масса создает поле тяготения – гравитационная, или тяжелая, масса. Инертная и тяжелая массы равны друг другу (эквивалентности принцип).

Мезоатом – атомоподобная система, в которой силы электростатического притяжения связывают положительное ядро с одним (или несколькими) отрицательно заряженными мюонами (мюонный атом) или адронами (адронный атом). Мезоатом может содержать также электроны.

Метеориты – малые тела Солнечной системы, попадающие на Землю из межпланетного пространства. Масса одного из крупнейших метеоров – Гоба метеорита – ок. 60 000 кг. Различают железные и каменные метеориты.

Метод (от греч. methodos – путь исследования, теория, учение) – способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности.

Механика (от греч. mechanike – искусство построения машин) – наука о механическом движении материальных тел (т.е. изменении с течением времени взаимного положения тел или их частей в пространстве) и взаимодействиях между ними. В основе классической механики лежат Ньютона законы. Методами механики изучаются движения любых материальных тел (кроме микрочастиц) со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Движения тел со скоростями, близкими к скорости света, рассматриваются в относительности теории, а движение микрочастиц – в квантовой механике. В зависимости от того, движение каких объектов рассматривается, различают механику материальной точки и системы материальных точек, механику твердого тела, механику сплошной среды. Механика разделяется на статику, кинематику и динамику. Законы механики используются для расчетов машин, механизмов, строительных сооружений, транспортных средств, космических летательных аппаратов и т.п. Основоположники механики – Г.Галилей, И.Ньютон и др.

Микрочастицы – частицы очень малой массы; к ним относятся элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы.

Млечный Путь – 1 ) пересекающая звездное небо неярко светящаяся полоса. Представляет собой огромное количество визуально неразличимых звезд, концентрирующихся к основной плоскости Галактики. Близ этой плоскости расположено Солнце, так что большинство звезд Галактики проецируется на небесную сферу в пределах узкой полосы – Млечного Пути. 2 ) Собственно название Галактики.

Молекула (новолат. molecula , уменьшит. от лат. moles – масса) – микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию. Имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч (напр., в молекуле белков); состав и расположение атомов в молекуле передает формула химическая. Молекулярное строение вещества устанавливается рентгеноструктурным анализом, электронографией, масс-спектрометрией, электронным парамагнитным резонансом (ЭПР), ядерным магнитным резонансом (ЯМР) и другими методами.

Молекулярная масса (молекулярный вес) – масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико-технических расчетах.

Момент инерции – величина, характеризующая распределение масс в теле и являющаяся наряду с массой мерой инертности тела при непоступательном движении.

Момент количества движения (кинетический момент, момент импульса, угловой момент) – мера механического движения тела или системы тел относительно какого-либо центра (точки) или оси. Для вычисления момента количества движения К материальной точки (тела) справедливы те же формулы, что и для вычисления момента силы, если заменить в них вектор силы на вектор количества движения mv , в частности K 0 = [ r ×mv ]. Сумма моментов количества движения всех точек системы относительно центра (оси) называется главным моментом количества движения системы (кинетическим моментом) относительно этого центра (оси). При вращательном движении твердого тела главный момент количества движения относительно оси вращения z тела выражается произведением момента инерции I z на угловую скорость w тела, т. е. К Z = I zw.

Мюоны – нестабильные элементарные частицы со спином 1/2, временем жизни 2,210-6 сек и массой, приблизительно в 207 раз превышающей массу электрона.

греч. ?? ?????? – наука о природе, от????? – природа) – комплекс науч. дисциплин, изучающих общие свойства структуры, взаимодействия и движения материи. В соответствии с этими задачами совр. Ф. весьма условно можно подразделить на три больших области – структурную Ф., физику взаимодействий (Ф. поля) и Ф. д в и ж е н и я (механику). Науки, образующие структурную Ф., довольно четко различаются по изучаемым объектам, к-рыми могут быть как элементы структуры вещества (элементарные частицы, атомы, молекулы), так и более сложные образования (плазма, кристаллы, жидкости, звезды). По мере открытия новых уровней структуры и состояний вещества объектная область структурной Ф. расширяется. Сейчас она охватывает все известные уровни строения вещества – от элементарных частиц до галактик. Ф. взаимодействий, основанная на представлении о поле как материальном носителе взаимодействия, делится на четыре отдела, соответственно четырем известным видам взаимодействий (сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное). Ф. движения (механика) включает в себя классическую (ньютонову) механику, релятивистскую (эйнштейновскую) механику, нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую квантовую механику. Особое место в совр. системе физич. наук занимает с т а т и с т и ч. Ф., представляющая собой теорию поведения ансамблей – совокупностей большого количества частиц (см. Статистические и динамические закономерности). Будучи основана на определ. предположениях о структуре ансамблей и характере взаимодействия и движения частиц ансамбля, статистич. Ф. сочетает в себе черты всех трех осн. областей Ф. Ее методы применяются во всех разделах Ф. При решении конкретных физич. задач вопросы, связанные с выяснением структуры, взаимодействия и движения, тесно переплетаются. Так, Ф. атома, будучи разделом структурной Ф., необходимо включает в себя конкретные представления о характере движения и взаимодействия образующих атом частиц – ядра и электронов, т.е. может рассматриваться с т. зр. и Ф. взаимодействий и Ф. движения. Тем не менее приведенное подразделение комплекса физич. наук имеет определ. смысл, ибо выявляет те осн. категории, к-рые играли роль общих методологич. средств построения физич. картины мира на всех этапах истории Ф. Изложенная т. зр. на предмет Ф. не является единственной. Часто Ф. определяют как науку о таких формах материи ("первичных", "элементарных"), к-рые входят в состав любых материальных систем, о структуре этих форм, их взаимодействии и движении. В этом случае структуру самой Ф. определяют, исходя из многообразия исследуемых в ней форм материи и характерных для них видов движения (Ф. атома, Ф. твердого тела, Ф. тяготения, Ф. колебаний и т.д.), и специально выделяют такие ее разделы, к-рые охватывают вое многообразие явлений, происходящих при нек-рых определ. условиях, – Ф. низких температур, Ф. сверхвысоких давлений и т.п. (подробнее о др. подходах к определению предмета Ф. – см. И. В. Кузнецов, К вопросу об определении предмета совр. Ф., в кн.: Нек-рые философские вопросы естествознания, М.. 1957; С. И. Вавилов, Физика, Собр. соч., т. 3, М., 1956, с. 148–64; А. Ф. Иоффе, Физика, БСЭ, 2 изд., т. 45, М., 1956; Физика, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 5, М., 1966). Обладая наиболее развитыми математическими и экспериментальными средствами исследования, Ф. занимает ведущее место среди естеств. наук. Ее представления, результаты и методы используются всеми без исключения естеств. науками. Это приводит к образованию многочисленных "стыковых" дисциплин (геофизика, физич. химия, химич. Ф., астрофизика, биофизика и т.п.). Сама же Ф. вырабатывает свои средства с помощью философии (методологич. средства), математики (матем. аппарат физич. теорий) и техники (экспериментальные средства), оказывая обратное влияние на развитие этих областей знания. Уже в глубокой древности возникли зачатки знаний, впоследствии вошедшие в состав Ф. и связанные с простейшими представлениями о длине, тяжести, движении, равновесии и т.п. В недрах греч. натурфилософии сформировались зародыши всех трех частей Ф., однако сначала на первом плане стояла Ф. движения, понимаемого в самом широком смысле – как изменение вообще. Взаимодействие отд. вещей трактовалось наивно-антропоцентрически (напр., мнение об одушевленности магнита у Фалеса). Подробное рассмотрение проблем, связанных с анализом движения как перемещения в пространстве, впервые было осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В связи с обсуждением структуры первоначал зарождаются и конкурируют концепции непрерывной делимости до бесконечности (Анаксагор) и дискретности, существования неделимых элементов (атомисты). В этих концепциях закладывается понятийный базис будущей структурной?. В связи с задачами анализа простейшей формы движения (изменения по месту) возникают попытки уточнения понятий "движение", "покой", "находиться в...", "место", "время", "движение", "пустота". Результаты, полученные на этом пути, образуют основу понятийного аппарата будущей Ф. движения – механики. При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов четко намечается понимание взаимодействия как непосредств. столкновения осн. первоначал – атомов. Полученные умозрит. путем достижения греч. натурфилософии вплоть до 16 в. служили единств. средствами построения картины мира в науке. Матем. средства (в основном геометрические) служили при этом лишь для описания наблюдений и иллюстрации словесных рассуждений. Эксперимент существовал лишь в виде отд. зачатков (эмпирики). Превращение Ф. в самостоят. науку обычно связывается с именем Галилея. Осн. задачей Ф. он считал эмпирич. установление количеств, связей между характеристиками явлений и выражение этих связей в матем. форме с целью дальнейшего исследования их матем. средствами, в роли к-рых выступали геометрич. чертежи и арифметич. учение о пропорциях. Использование этих средств регулировалось сформулированными им осн. принципами и законами (принцип относительности, принцип независимости действия сил, закон равноускоренного движения и др.). Достижения Галилея и его современников в области Ф. движения (Кеплер, Декарт, Гюйгенс) подготовили почву для работ Ньютона, приступившего к оформлению целостного предмета механики в систему понятий. Продолжая методологич. ориентацию на принципы, а не на скрытые причины (hypothesis non fingo), Ньютон сформулировал три закона (аксиомы) движения и вывел из них ряд следствий, трактовавшихся прежде как самостоят. законы. Ньютоновские "Математические начала натуральной философии" подвели итоги работы по установлению смысла и количеств. характеристик осн. понятий механики – "пространство", "время", "масса", "количество движения", "сила". Для решения задач, связанных с движением, Ньютон (вместе с Лейбницем) создал дифференциальное и интегральное исчисления, одно из самых мощных матем. средств Ф. Начиная с Ньютона и вплоть до конца 19 в. механика трактуется как общее учение о движении (понимаемом как перемещение в пространстве) и становится магистральной линией развития Ф. С ее помощью строится Ф. взаимодействий, где конкурируют концепции близкодействия и дальнодействия. Потребности концепции близкодействия вызвали к новой жизни антич. представления об эфире (Декарт). Успехи небесной механики, основанные на ньютоновском законе всемирного тяготения, способствовали победе концепции дальнодействия (согласно к-рой гравитац. взаимодействие между частицами вещества осуществляется мгновенно и непосредственно через пустоту с помощью дальнодействующих сил). По образцу теории тяготения строилась и Ф. взаимодействий в области электричества и магнетизма (Кулон). Успехи гидродинамики (Бернулли, Эйлер) способствовали внедрению в Ф. идей непрерывности на основе представлений о невесомых жидкостях (флюидах). Как флюиды трактовались электричество, магнетизм и теплота. Юнг и Френель развивали теорию света как волн в непрерывном эфире, также рассматривавшемся как флюид. Начиная с Дальтона, введшего понятие атомного веса, атомистика отделяется от философии, а химия обретает статус фундаментальной науки. Представления об атомах и молекулах, перенесенные из химии в Ф., постепенно вытеснили невесомые флюиды. Юнг (1816) дал первую количеств. оценку размеров молекулы. Усилиями Бернулли, Клаузиуса, Максвелла была построена (в опоре на статистич. представления) кинетич. теория газов, дальнейшее развитие к-рой Больцманом и Гиббсом позволило объяснить тепловые явления без помощи теплорода. С Фарадея начинается интенсивное развитие Ф. электричества и магнетизма на основе идеи близкодействия. Переход от электростатики к электродинамике (Фарадей, Эрстед, Ампер) позволил объединить электрические и магнитные явления. Фарадеевские представления о поле как особом состоянии эфира были оформлены Максвеллом в строгую матем. теорию, к-рая с единой т. зр. трактовала электрические, магнитные и оптич. явления. К концу 19 в. Ф. представляла собой развитый комплекс дисциплин, объединенных идеей сохранения и превращения энергии (см. Сохранения принципы). Мн. ученым Ф. казалась принципиально завершенной наукой. Филос. фоном ее было механистич. мировоззрение, представлявшее собой синтез атомизма с доктриной лапласовского детерминизма. Вероятностные представления статистич. Ф. трактовались как всецело обусловленные незнанием точных значений начальных импульсов и координат частиц, составляющих ансамбль. Электромагнитные явления многими еще не считались автономными – усилия большинства ученых были направлены на сведение их к механич. явлениям путем построения хитроумных моделей эфира. Внутр. противоречия, возникшие при теоретич. объяснении результатов нек-рых опытов в рамках классич. картины мира, привели к возникновению новых, неклассич. направлений релятивистской и квантовой Ф. Релятивистская Ф., возникшая из необходимости объяснить отрицат. результат опыта Майкельсона (спец. относительности теория) и факта равенства инертной и тяжелой массы (общая теория относительности), стала Ф. быстрых движений и сильных гравитац. полей. Квантовая теория, появившаяся в связи с парадоксами объяснения наблюдаемого распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела (Планк, 1900) явлениями фотоэффекта (Эйнштейн, 1905) и противоречиями планетарной модели атома (Бор, 1913), стала общей теорией взаимодействия и движения микрообъектов. В связи с этим претерпела радикальные изменения вся физич. картина мира. В Ф. движения спец. теория относительности (Эйнштейн, 1905) сделала ненужным представление об эфире как абс. системе отсчета. Это дало возможность и в Ф. взаимодействий отказаться от эфира и приписать полю самостоят. существование. Сначала теоретически, а затем экспериментально и промышленно (ядерная энергетика) установленные связь массы и энергии (Е=mс2), а также зависимость массы движущегося тела от скорости его движения покончили с резким противопоставлением материи и движения, характерным для классич. Ф. Постулат о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета и распространение принципа относительности на электромагнитные явления показали относительность количеств, определенности пространственных и врем. промежутков. Это привело к понятию единого четырехмерного пространственно-врем. континуума и ликвидировало разобщенность понятий пространства и времени, свойственную классич. механике. Общая теория относительности (Эйнштейн, 1916), интерпретировавшая поле тяготения как искривление пространства-времени, обусловленное наличием материи, перекинула еще один мост от материи и движения к взаимодействию. Создание в 20-х гг. 20 в. квантовой механики, основанной на представлении о дискретной природе действия (существование миним. кванта действия?) (Бор, Борн, Гейзенберг, де Бройль, Шредингер, Паули и др.), привело к дальнейшему изменению представлений о движении и взаимодействии, сделав невозможным применение понятия траектории к анализу движения микрообъектов. Релятивистская квантовая механика (Дирак, Паули, Гейзенберг, В. А. Фок, Дайсон, Р. Фейнман, Ю. Швингер и др.), наряду с пространств.-врем. перемещением элементарных частиц, сохраняющим их тождественность и регулируемым законами сохранения энергии и импульса, стала рассматривать их взаимопревращения (см. Микрочастицы). Все эти, как и др. законы сохранения, являются в совр. Ф. следствиями общих свойств симметрии пространства-времени и взаимодействий. В области структурной Ф. квантовые представления привели к тому, что концепция абсолютно элементарных, неделимых единиц структуры – атомов, уступила место представлениям об относительности понятий элементарности и сложности, о чем в свое время говорил еще Ленин. Релятивистская квантовая теория поля, объединив в едином понятии квантованного поля понятия частицы и поля, преодолела резкое противопоставление пространств. дискретности вещества (взаимодействующих частиц) и пространств. непрерывности поля (переносчика взаимодействия), характерное для классич. Ф. и сохранившееся в нерелятивистской квантовой механике. Изменились и др. связи структурной Ф. с Ф. взаимодействий. В классич. Ф. (включая релятивистскую) результаты взаимодействия целиком определялись пространств.-врем. структурой взаимодействующих объектов (координатами и скоростями – для частиц, напряженностью или потенциалом в каждой точке пространства и законом изменения их во времени – для полей). Знание характеристик элементов структуры позволяло определить состояние системы в целом. Т.о., Ф. взаимодействий была логически вторичной по отношению к структурной Ф. В современной квантовой Ф. дело обстоит наоборот – на первый план выдвинулась Ф. взаимодействий и ответ на вопрос о строении микрообъектов определяется результатами взаимодействия данной микрочастицы с другими. В связи с этим существенно изменились требования к способу задания состояния микрообъектов в теории. Во-первых, волновая функция относится к системе в целом. Во-вторых, энергетически-импульсные характеристики микрообъектов (потенциальные характеристики их взаимодействия) в квантовой механике являются логически равноправными и, что особенно важно, независимыми по отношению к их пространств.-врем. характеристикам. Наиболее отчетливо логич. первичность взаимодействия по сравнению с пространств.-врем. структурой проявляется в Ф. элементарных частиц. Если в Ф. атома и атомного ядра характеристикам взаимодействия еще могут быть сопоставлены пространств.-врем. модели взаимодействующих объектов (типа боровских орбит, распределения плотности заряда в атомах, различных моделей ядра), дающие нек-рую пространств.-врем. картину механизма взаимодействия, то в Ф. элементарных частиц это можно сделать в гораздо меньшей степени. Элементы структуры атома (ядро и электроны) и атомного ядра (протоны и нейтроны) еще могут считаться существующими "в недрах" исходных частиц до взаимодействия, к-рое приводит лишь к перераспределению этих элементов. Элементарные частицы до взаимодействия могут рассматриваться состоящими из двух элементарных частиц лишь весьма условно. Это находит свое выражение в понятии "виртуальности" элементов структуры элементарных частиц: виртуальные частицы как элементы структуры реальных элементарных частиц характеризуют лишь возможные результаты порождения новых реальных элементарных частиц при взаимодействии исходных реальных частиц. Еще более виртуальными являются т.н. квазичастицы в Ф. полупроводников и Ф. твердого тела, позволяющие трактовать возбуждение состояния макротел как результат существования, движения и взаимодействия квазичастиц. Как и многие другие модельные представления, квазичастицы служат для теоретич. объяснения макроскопически наблюдаемых явлений в твердых и жидких телах. Т.о., совр. теория структуры элементарных частиц приобретает существенно динамич. характер. По сути дела, современная квантовая Ф., вскрыв ограниченность пространств.-врем. описания микромира на языке классич. понятий координаты и скорости, дала более глубокое его описание на языке?-функции и ограничила свои задачи описанием и предсказанием всех возможных макроскопически наблюдаемых результатов взаимодействия. Эта черта совр. Ф., считающаяся мн. учеными временной, наиболее ярко проявляется в формализме s-матрицы, представляющем собой физич. воплощение кибернетич. идей "черного ящика". Совр. Ф. взаимодействий значительно расширила свою объектную область, включив в рассмотрение, наряду с гравитационными и электромагнитными, сильные (ядерные) и слабые (?-распадные) взаимодействия, проявляющиеся только в микромире. Факт наличия четырех существенно различных видов взаимодействий постоянно поддерживает зародившиеся еще в классич. Ф., но пока безуспешные стремления построить общую теорию поля. В статистич. Ф., куда также проникли квантовые идеи о движении и взаимодействии, оформляется в самостоят. ветвь статистич. Ф. процессов (физич. кинетика). Достижения Ф. в 20 в. значительно повлияли на конкретные представления о смысле таких филос. категорий, как материя, движение, пространство и время. К числу фундаментальных достижений совр. Ф., имеющих общефилос. значение, относится также установление принципа относительности свойств материальных объектов. Это связано с последоват. учетом в понятийном аппарате теории роли материального окружения объекта (в первую очередь измерит, прибора и системы отсчета) в деле определения этих свойств. Классич. Ф. считала свойства, обнаруживаемые при измерении, присущими объекту и только ему (принцип абсолютности свойств). Уже теория относительности вскрыла количеств. относительность таких свойств объектов, как длина, время жизни, масса, зависящих, как оказалось, не только от самого объекта, но и от системы отсчета. Отсюда следовало, что количеств, определенность свойств объекта должна быть отнесена не к нему "самому по себе", а к системе "объект+система отсчета", хотя носителем качеств. определенности свойств по-прежнему оставался сам объект. Квантовая теория пошла еще дальше в этом направлении, выдвинув идею дополнительности (см. Дополнительноcти принцип). Существование дополнит. свойств, не объяснимое с т. зр. принципа абсолютности свойств, получает естеств. объяснение с помощью принципа относительности свойств. С т. зр. последнего, термин "свойство объекта" следует рассматривать в плане "виртуальности" – как характеристику потенциальных возможностей объекта, к-рые реализуются только при наличии второго объекта, взаимодействующего с первым. С квантовой Ф. связано также гораздо более широкое понимание причинности, опирающееся на отказ от характерного для классич. Ф. предположения, что в основе статистич. закономерностей всегда лежат однозначно определенные динамич. закономерности. В концептуальных рамках релятивистской и квантовой теорий развитие Ф., для к-рого характерны все более последоват. отказ от применимости классич. представлений "в малом", все более абстрактная характеристика состояния, все меньшая наглядность, продолжается и в наст. время. Принципы и представления этих теорий служат фундаментом как для решения прикладных физико-технических и пром. задач (строительства ускорителей, реакторов, термоядерных установок и атомных электростанций), так и для формирования новых представлений о структуре, взаимодействии и движении при экстраполяции принципов на новые объектные области – в квантовой радиофизике, Ф. полупроводников, Ф. сверхпроводимости, Ф. плазмы, астрофизике и т.д. Задача синтеза релятивистских и квантовых принципов является одной из основных и до сих пор не решенных задач Ф. элементарных частиц, представляющей передний край современной теоретической и экспериментальной Ф. В области экспериментальной Ф. осн. проблемы состоят, с одной стороны, в осуществлении целенаправленных экспериментов по проверке гипотез о структуре, строении и взаимодействии элементарных частиц, выдвигаемых физиками-теоретиками. С др. стороны, ведется поиск технич. средств, к-рые позволили бы проверить справедливость квантовых и релятивистских принципов на новой объектной области, ранее не доступной экспериментальному изучению (эксперименты с частицами высоких энергий – встречные пучки, космич. лучи). В теоретич. Ф. осн. круг собственно физич. проблем связан с исследованием формальной структуры матем. аппарата, используемого в теории (попытки аксиоматизации теории поля, вопросы сходимости ряда в теории возмущений и т.п.). Осн. методами, используемыми в новейшей теоретич. Ф., являются теория поля, метод s-матрицы и теория групп. Они различаются как выбором матем. аппарата, так и предъявляемыми к нему требованиями. В теории поля, использующей для построения матем. моделей аппарат алгебры операторов в гильбертовом пространстве, упор делается на строгое матем. осмысливание теории, а не на детальное сравнение с опытом. В основе метода s-матрицы лежит матем. аппарат теории функций комплексного переменного. Оперирование матем. аппаратом производится без опоры на наглядные модельные представления, на основе аксиоматич. требований, предъявляемых к матем. характеристикам s-матрицы (аналитичность, унитарность и т.д.), связывающей состояния до и после взаимодействия. Этот метод в его совр. виде занимает промежуточное положение между случаем, когда создание строгой теории признается более важным (как в теории поля), нежели использование ограниченных и формальных методов (как в теории групп), и случаем, когда поиск ведется вне рамок к.-л. единой методич. концепции путем простого подбора тех или иных моделей с последующим отбрасыванием неудачных вариантов (как в ядерной Ф.). Методы теории групп, основанные на учете связи типа симметрии состояния физич. объектов с инвариантами групп преобразований, позволили построить ряд абстрактных теорий симметрии сильно взаимодействующих частиц (адронов) – теорию SU3-симметрии, SU6-симметрии и т.п. Эти теории не используют никаких модельных представлений и опираются только на отвлеченные свойства групп. Будучи основаны на глубоких матем. идеях, подобно теории поля, методы теории групп, в отличие от нее, покоятся на прочной экспериментальной основе. Однако, выделяя только те аспекты природы, к-рые удается понять в рамках абстрактной симметрии, эти методы не дают возможности осмыслить численные значения времени жизни частиц и характер их взаимодействий. Поэтому громадный объем экспериментальных фактов (в т.ч. все, относящиеся к легким частицам – лептонам) находится вне поля зрения этих методов. Все три упомянутых метода остаются слишком ограниченными, отрывочными и неопределенными и поэтому рассматриваются ведущими физиками как предварит. достижения на пути к более общей теории, способы построения к-рой пока не ясны. Методологич. проблемы новейшей Ф. так или иначе связаны с анализом роли матем. аппарата в построении физич. теорий. Это обусловлено существ, отличием характера использования математики в совр. Ф. В классич. Ф. теория обслуживала эксперимент, а матем. язык служил лишь рафинированным средством о п и с а н и я эмпирич. связей и о б ъ я с н е н и я их с помощью разного рода моделей (напр., как в случае отношения эмпирич. законов Бойля–Мариотта, Шарля и Гей-Люссака к распределению Максвелла, основанному на атомно-молекулярной модели строения вещества). Совр. Ф. отличается широким использованием математической гипотезы как метода исследования (хотя сам этот метод зародился уже в классич. Ф.), причем часто без опоры на модельные представления, руководствуясь почти исключительно матем. требованиями к характеру осн. уравнений. Это выдвигает теоретич. уровень исследования на первое место по сравнению с эмпирическим, за к-рым остаются только функции контроля – принципиальная проверка и количеств, уточнение результатов, полученных с помощью матем. гипотезы на теоретич. уровне. В случае успеха существование объектов или их характеристик, предположенное на теоретич. уровне, подтверждается эмпирически, что приводит к открытию новых частиц или эффектов. Именно таким путем были открыты в Ф. позитрон (первоначально предсказанный теоретически на основании интерпретации результатов решения уравнения Дирака), несохранение четности в слабых взаимодействиях (опыты By по проверке гипотезы Ли и Янга), ?–-мезон (на основании предсказания теории SU3-симметрии). Ряд объектов, возможность существования к-рых следует из нек-рых матем. гипотез, до сих пор экспериментально не обнаружены – гравитац. волны (их существование вытекает из интерпретации результатов определ. способа решения уравнений общей теории относительности), монополь Дирака (изолированный магнитный полюс, существующий согласно интерпретации одного из вариантов матем. оформления электродинамики), кварки (гипотетич. суперэлементарные частицы) и др. Методологич. тенденция, идущая от классич. Ф., предписывает искать для каждого матем. выражения, фигурирующего в теории, соответствующий ему фрагмент физич. реальности. Эта тенденция может быть названа онтологической, ибо в ней в качестве принципа интерпретации провозглашается своеобразный принцип параллелизма между матем. формой и физич. содержанием теории. Согласно этому принципу, матем. аппарат теории непосредственно отражает (изоморфно или гомоморфно) объекты, свойства и отношения реального мира как таковые, так что матем. символы являются знаками элементов реальности, а структура матем. выражений воспроизводит структуру реального мира физич. объектов и их взаимодействий. С этой методологич. тенденцией в совр. Ф. успешно конкурирует тенденция к эмпирич. интерпретации матем. аппарата физич. теории. Принцип такой интерпретации иногда называют "началом принципиальной наблюдаемости". При эмпирич. интерпретации матем. символы теории трактуются как обозначающие результаты реальных эмпирич. процедур, причем физич. смыслом обладают далеко не все из символов. Нек-рые из них, служащие промежуточным средством для вычислений, не получают никакой интерпретации и рассматриваются как вспомогательные. Последоват. приверженцы эмпирия, интерпретации единственно достаточным условием истинности физич. теории считают ее способность к предсказаниям, оправдывающимся на опыте, и не делают из факта успешности подобных предсказаний вывода о сходстве структуры матем. аппарата теории со структурой реальности. Наиболее последовательно принцип эмпирич. интерпретации осуществляется совр. Ф. в методе s-матрицы. Выражением борьбы тех же принципов интерпретации является полемика вокруг интерпретации квантовой механики (точнее, ее матем. аппарата). Так, ?-функция, задающая состояние микрообъектов, интерпретируется сторонниками онтологич. интерпретации (Д. Бом, Л. до Бройль, А. Яноши и др.) как отображение нек-рого объективно существующего волнового поля. Сторонники же эмпирич. интерпретации (копенгагенская школа и ее разновидности) считают?-функцию лишь промежуточным средством расчета результатов реальных экспериментов. С проблемой интерпретации в совр. Ф. тесно связана проблема реальности – проблема принципов построения картины мира. Обычно эту картину строят на базе принципов онтологич. интерпретации – путем онтологизации матем. аппарата теории (именно так появились в совр. Ф. представления о двойственной корпускулярно- волновой природе микрообъектов, о кварках и т.п.). При этом изменение вида используемого в теории матем. аппарата влечет за собой изменение онтологич. представлений. Иногда онтологизируются не матем. выражения, а модельные представления, управляющие оперированием с этими выражениями (как, напр., в ядерной Ф.). Полученная подобным способом физич. картина мира считается образом реальности, лежащей на ненаблюдаемом уровне. Сторонники эмпирич. интерпретации склоняются к тому, чтобы употреблять термин "реальность" и конкретизировать его смысл только на эмпирич. уровне исследования, принципиально отказываясь придавать онтологич. смысл гипотезам о характере непосредственно не наблюдаемых объектов. Промежуточной является позиция М. Борна, считающего образами реальности инварианты, фигурирующие в матем. аппарате теории. Поиск "сумасшедших идей", столь актуальный в совр. Ф., с т. зр. проблемы реальности представляет собой проблему существенно новых принципов построения физич. картины мира, к-рые позволили бы придать теории элементарных частиц логич. замкнутость и полноту. Большинство ученых считает, что принципов квантовой механики и теории относительности недостаточно для осуществления этой цели. Однако отсутствие ощутимых успехов в преодолении этой недостаточности вынуждает при решении конкретных задач до сих пор ограничиваться лишь незначит, модификациями квантово-релятивистского концептуального аппарата, не затрагивающими его принципиальных основ. Лит.: Дюгем П., Физич. теория, ее цель и строение, пер. с франц., СПБ, 1910; Планк М., Физич. очерки, пер. с нем., М., ; Гейзенберг В., Филос. проблемы атомной Ф., пер. [с англ.], М., 1953; его же, Ф. и философия, пер. с нем., М., 1963; Кудрявцев П. С, История Ф., , т. 1–2, М., 1956; Лауэ М., История Ф., пер. с нем., М., 1956; Нильс Бор и развитие физики. Сб. [ст.], М., 1958; Очерки развития осн. физич. идей. Сб. ст., М., 1959; Филос. вопросы совр. физики. Сб. ст., М., 1959; Бор Н., Атомная Ф. и человеч. познание, пер. с англ., М., 1961; Бройль Л. де, По тропам науки, пер. с франц., М., 1962; его же, Революция в Ф., пер. с франц., 2 изд., М., 1965; Теоретич. физика 20 века, М., 1962; Над чем думают физики, вып. 1–4, М., 1962–65; Развитие совр. Ф. Сб. ст., М., 1964; Борн?., ?. в жизни моего поколения. Сб. ст., М., 1963; Филос. проблемы Ф. элементарных частиц, М., 1963; Спасский Б. И., История Ф., ч. 1–2, М., 1963–64; Эйнштейн?., ?. и реальность. Сб. ст., пер. с нем. и англ., М., 1965; Ландау Л. Д., Лифшиц В. М., Теоретич. физика, 2 изд., т. 1–9, М., 1965; Фейнмановские лекции по Ф., [пер. с англ.], вып. 1–8, М., 1965–66; Кузнецов Б. Г., Развитие физич. идей от Галилея до Эйнштейна в свете совр. науки, 2 изд., М., 1966; Эйнштейн?., Инфельд Л., Эволюция Ф., пер. с англ., 4 изд., [М.], 1966; Campbell N. R., Physics. The elements, Camb., 1920; Lenzen V. Г., The nature of physical theory, N. Y., 1931; Bridgman P. W., The nature of physical theory, Princeton, 1936; Planck M., The philosophy of physics, N. Y., ; Stebbing L. S., Philosophy and the physicists, L., ; Frank Ph., Between physics and philosophy, Camb., 1941; Destouches J. L., Principes foundamentaux de physique th?orique, P., ; Lindsay R. В., Margenau H., Foundations of physics, , N. Y.–L., ; Eddington ?., The philosophy of physical science, Camb., 1949; Margenau H., The nature of physical reality, N.Y., 1950; Destouches-F?vrier P., La structure des th?ories physiques, P., 1951; Weizs?cker C.F. von, Zum Weltbild der Physik, 6 Aufl., Stuttg., 1954. И. Алексеев, Ю. Румер. Новосибирск.

Абсолютный ноль - самая низкая возможная температура, при которой вещество не содержит тепловой энергии.

Античастица - каждому типу частиц соответствуют свои античастицы. Когда частица сталкивается с античастицей, они аннигилируют, оставляя только энергию.

Антропный принцип - принцип, согласно которому мы видим Вселенную такой, а не иной, потому что, если бы она была иной, нас бы здесь не было и мы не могли бы ее наблюдать.

Атом - основная единица обычного вещества, которая состоит из крошечного ядра (сложенного из протонов и нейтронов), окруженного обращающимися вокруг него электронами.

Большое схлопывание - сингулярность в конце эволюции Вселенной.

Большой Взрыв - сингулярность в начале эволюции Вселенной.

Вес - сила, порождаемая действием на тело гравитационного поля. Вес пропорционален массе, однако не тождествен ей.

Виртуальная частица - в квантовой механике частица, которую невозможно обнаружить непосредственно, но чье существование порождает измеримые эффекты.

Гамма излучение - электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, порождаемое радиоактивным распадом и столкновениями элементарных частиц.

Геодезическая линия - самый короткий (или самый длинный) путь между двумя точками.

Горизонт событий - граница черной дыры.

Длина волны - расстояние между двумя соседними впадинами или двумя соседними гребнями волны.

Дуальность - соответствие между различными на первый взгляд теориями, которое приводит к идентичным физическим результатам.

Квантовая механика - теория, развитая на основе квантового принципа Планка и принципа неопределенности Гейзенберга.

Квантовый принцип Планка - представление о том, что свет (или любые другие классические волны) может испускаться и поглощаться только дискретными порциями (квантами), энергия которых пропорциональна длине волны.

Кварк - заряженная элементарная частица, участвующая в сильном взаимодействии. Протоны и нейтроны состоят из трех кварков.

Координаты - числа, которые задают положение точки в пространстве и времени.

Корпускулярно волновой дуализм - в квантовой механике концепция, согласно которой между волнами и частицами нет разницы; частицы могут иногда вести себя подобно волнам, а волны - подобно частицам.

Космологическая постоянная - математическое приспособление, использованное Эйнштейном, чтобы наделить пространство время стремлением к расширению.

Космология - наука, изучающая Вселенную как целое.

Красное смещение - покраснение света удаляющейся от нас звезды, которое обусловленно эффектом Доплера.

Кротовая нора - тонкая трубка пространства времени, соединяющая отдаленные области Вселенной. Кротовые норы могут также соединять параллельные или зарождающиеся вселенные и обеспечивать возможность путешествия во времени.

Магнитное поле - поле, ответственное за магнитные силы. Теперь рассматривается совместно с электрическим полем как проявление единого электромагнитного поля.

Масса - количество материи в теле; его инерция, или сопротивление ускорению.

Микроволновое фоновое излучение - излучение, оставшееся от горячей ранней Вселенной и испытавшее к настоящему времени столь сильное красное смещение, что из света превратилось в микроволны (радиоволны с длиной волны несколько сантиметров).

Мост Эйнштейна Розена - тонкая трубка пространства времени, соединяющая две черные дыры. См. также Кротовая нора.

Нейтрино - чрезвычайно легкая (возможно, безмассовая) частица, которая подвержена действию только слабых сил и гравитации.

Нейтрон - незаряженная частица, очень похожая на протон. Нейтроны составляют около половины частиц атомного ядра.

Нейтронная звезда - холодная звезда, удерживаемая в равновесии благодаря принципу запрета Паули, вызывающему отталкивание между нейтронами.

Общая теория относительности - теория Эйнштейна, основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, независимо от того, как они движутся.

Дает объяснение гравитационному взаимодействию в терминах искривления четырехмерного пространства времени.

Отсутствие граничных условий - представление о том, что Вселенная конечна, но не имеет границ.

Позитрон - положительно заряженная античастица электрона.

Поле - сущность, распределенная в пространстве и времени, в противоположность частице, которая существует только в одной точке в каждый момент времени.

Принцип исключения (принцип запрета Паули) - представление, согласно которому две идентичные частицы некоторых типов не могут иметь одновременно (в границах, установленных принципом неопределенности) одинакового положения и скорости.

Принцип неопределенности - принцип, сформулированный Гейзенбергом и утверждающий, что нельзя одновременно точно определить и положение, и скорость частицы; чем точнее мы знаем одно, тем менее точно другое.

Пропорциональность - выражение «Величина Х пропорциональна Y » означает, что когда Y умножается на произвольное число, то же самое происходит с X ; выражение «величина X обратно пропорциональна Y » означает, что, когда Y умножается на произвольное число, X делится на это же число.

Пространственное измерение - любое из этих трех измерений, то есть любое измерение, кроме времени.

Пространство время - четырехмерное пространство, точки которого являются событиями.

Протон - положительно заряженная частица, очень похожая на нейтрон. В большинстве атомов протоны составляют около половины всех частиц в ядре.

Радар - система, использующая импульсы радиоволн для определения положения объектов путем измерения времени, которое требуется импульсу, чтобы достичь объекта и, отразившись, вернуться обратно.
Радиоактивность - спонтанный распад атомного ядра, превращающий его в ядро другого типа.

Световая секунда (световой год) - расстояние, проходимое светом за одну секунду (один год).

Сильное взаимодействие - самое сильное из четырех фундаментальных взаимодействий с самым коротким радиусом действия. Сильное взаимодействие удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а также удерживает вместе протоны и нейтроны, благодаря чему образуются атомы.

Сингулярность - точка в пространстве времени, где искривление пространства времени (или некая другая физическая величина) достигает бесконечного значения.

Слабое взаимодействие - вторая по слабости из четырех фундаментальных сил с очень коротким радиусом действия. Влияет на все частицы вещества, но не затрагивает частицы переносчики взаимодействий.
Событие - точка в пространстве времени, характеризуемая временем и местом.

Спектр - совокупность частот, составляющих волны. Видимую часть солнечного спектра можно видеть в радуге.

Специальная теория относительности - теория Эйнштейна, основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковы для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся, при отсутствии гравитационных явлений.

Темная материя - материя в галактиках, их скоплениях и, возможно, между скоплениями, которая не может наблюдаться непосредственно, но может быть обнаружена по ее гравитационному притяжению. На темную материю может приходиться до 90% массы Вселенной.

Теория великого объединения - теория, которая объединяет электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.

Теория струн - физическая теория, в которой частицы описываются как волны на струнах. Струны имеют длину, но не обладают другими измерениями.

Ускорение - темп изменения скорости объекта.

Ускоритель элементарных частиц - установка, способная ускорять движущиеся заряженные частицы, передавая им энергию при помощи электромагнитов.

Фаза (волны) - положение в цикле волнового процесса в фиксированный момент времени; мера того, приходится ли сделанный отсчет на гребень волны, на впадину или на какое то промежуточное состояние.
Фотон - квант света.

Частота (волны) - число полных циклов колебания в секунду.

Черная дыра - область пространства времени, которую ничто, даже свет, не может покинуть из за очень сильной гравитации.

Электрический заряд - свойство частицы, благодаря которому она может отталкивать (или притягивать) другие частицы, имеющие заряд того же (или противоположного) знака.

Электромагнитное взаимодействие - взаимодействие, возникающее между частицами, имеющими электрический заряд; второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.

Электрон - частица с отрицательным электрическим зарядом, которая вращается вокруг ядра атома.

Элементарная частица - частица, которая считается неделимой.

Энергия электрослабого объединения - энергия (около 100 гигаэлектронвольт), выше которой исчезает различие между электромагнитным и слабым взаимодействиями.

Ядерный синтез - процесс, в котором два ядра сталкиваются и сливаются, образуя более тяжелое ядро.

Ядро - центральная часть атома, которая состоит только из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным взаимодействием.

Интересоваться окружающим миром и закономерностями его функционирования и развития природно и правильно. Именно поэтому разумно обращать свое внимание на естественные науки, например, физику, которая объясняет саму сущность формирования и развития Вселенной. Основные физические законы несложно понять. Уже в очень юном возрасте школа знакомит детей с этими принципами.

Для многих начинается эта наука с учебника "Физика (7 класс)". Основные понятия и и термодинамики открываются перед школьниками, они знакомятся с ядром главных физических закономерностей. Но должно ли знание ограничиваться школьной скамьей? Какие физические законы должен знать каждый человек? Об этом и пойдет речь далее в статье.

Наука физика

Многие нюансы описываемой науки знакомы всем с раннего детства. А связано это с тем, что, в сущности, физика представляет собой одну из областей естествознания. Она повествует о законах природы, действие которых оказывает влияние на жизнь каждого, а во многом даже обеспечивает ее, об особенностях материи, ее структуре и закономерностях движения.

Термин «физика» был впервые зафиксирован Аристотелем еще в четвертом веке до нашей эры. Изначально он являлся синонимом понятия "философия". Ведь обе науки имели единую цель - правильным образом объяснить все механизмы функционирования Вселенной. Но уже в шестнадцатом веке вследствие научной революции физика стала самостоятельной.

Общий закон

Некоторые основные законы физики применяются в разнообразных отраслях науки. Кроме них существуют такие, которые принято считать общими для всей природы. Речь идет о

Он подразумевает, что энергия каждой замкнутой системы при протекании в ней любых явлений непременно сохраняется. Тем не менее она способна трансформироваться в другую форму и эффективно менять свое количественное содержание в различных частях названной системы. В то же время в незамкнутой системе энергия уменьшается при условии увеличения энергии любых тел и полей, которые вступают во взаимодействие с ней.

Помимо приведенного общего принципа, содержит физика основные понятия, формулы, законы, которые необходимы для толкования процессов, происходящих в окружающем мире. Их исследование может стать невероятно увлекательным занятием. Поэтому в этой статье будут рассмотрены основные законы физики кратко, а чтобы разобраться в них глубже, важно уделить им полноценное внимание.

Механика

Открывают юным ученым многие основные законы физики 7-9 классы школы, где более полно изучается такая отрасль науки, как механика. Ее базовые принципы описаны ниже.

1. Закон относительности Галилея (также его называют механической закономерностью относительности, или базисом классической механики). Суть принципа заключается в том, что в аналогичных условиях механические процессы в любых инерциальных системах отсчета проходят совершенно идентично.
2. Закон Гука. Его суть в том, что чем большим является воздействие на упругое тело (пружину, стержень, консоль, балку) со стороны, тем большей оказывается его деформация.

Законы Ньютона (представляют собой базис классической механики):

1. Принцип инерции сообщает, что любое тело способно состоять в покое или двигаться равномерно и прямолинейно только в том случае, если никакие другие тела никаким образом на него не воздействуют, либо же если они каким-либо образом компенсируют действие друг друга. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо воздействовать с какой-либо силой, и, конечно, результат воздействия одинаковой силы на разные по величине тела будет тоже различаться.
2. Главная закономерность динамики утверждает, что чем больше равнодействующая сил, которые в текущий момент воздействуют на данное тело, тем больше полученное им ускорение. И, соответственно, чем больше масса тела, тем этот показатель меньше.
3. Третий закон Ньютона сообщает, что любые два тела всегда взаимодействуют друг с другом по идентичной схеме: их силы имеют одну природу, являются эквивалентными по величине и обязательно имеют противоположное направление вдоль прямой, которая соединяет эти тела.
4. Принцип относительности утверждает, что все явления, протекающие при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета, проходят абсолютно идентичным образом.

Термодинамика

Школьный учебник, открывающий ученикам основные законы ("Физика. 7 класс"), знакомит их и с основами термодинамики. Ее принципы мы коротко рассмотрим далее.

Законы термодинамики, являющиеся базовыми в данной отрасли науки, имеют общий характер и не связаны с деталями строения конкретного вещества на уровне атомов. Кстати, эти принципы важны не только для физики, но и для химии, биологии, аэрокосмической техники и т. д.

Например, в названной отрасли существует не поддающееся логическому определению правило, что в замкнутой системе, внешние условия для которой неизменны, со временем устанавливается равновесное состояние. И процессы, продолжающиеся в ней, неизменно компенсируют друг друга.

Еще одно правило термодинамики подтверждает стремление системы, которая состоит из колоссального числа частиц, характеризующихся хаотическим движением, к самостоятельному переходу из менее вероятных для системы состояний в более вероятные.

А закон Гей-Люссака (его также называют утверждает, что для газа определенной массы в условиях стабильного давления результат деления его объема на абсолютную температуру непременно становится величиной постоянной.

Еще одно важное правило этой отрасли - первый закон термодинамики, который также принято называть принципом сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Согласно ему, любое количество теплоты, которое было сообщено системе, будет израсходовано исключительно на метаморфозу ее внутренней энергии и совершение ею работы по отношению к любым действующим внешним силам. Именно эта закономерность и стала базисом для формирования схемы работы тепловых машин.

Другая газовая закономерность - это закон Шарля. Он гласит, что чем больше давление определенной массы идеального газа в условиях сохранения постоянного объема, тем больше его температура.

Электричество

Открывает юным ученым интересные основные законы физики 10 класс школы. В это время изучаются главные принципы природы и закономерности действия электрического тока, а также другие нюансы.

Закон Ампера, например, утверждает, что проводники, соединенные параллельно, по которым течет ток в одинаковом направлении, неизбежно притягиваются, а в случае противоположного направления тока, соответственно, отталкиваются. Порой такое же название используют для физического закона, который определяет силу, действующую в существующем магнитном поле на небольшой участок проводника, в данный момент проводящего ток. Ее так и называют - сила Ампера. Это открытие было сделано ученым в первой половине девятнадцатого века (а именно в 1820 г.).

Закон сохранения заряда является одним из базовых принципов природы. Он гласит, что алгебраическая сумма всех электрических зарядов, возникающих в любой электрически изолированной системе, всегда сохраняется (становится постоянной). Несмотря на это, названный принцип не исключает и возникновения в таких системах новых заряженных частиц в результате протекания некоторых процессов. Тем не менее общий электрический заряд всех новообразованных частиц непременно должен равняться нулю.

Закон Кулона является одним из основных в электростатике. Он выражает принцип силы взаимодействия между неподвижными точечными зарядами и поясняет количественное исчисление расстояния между ними. Закон Кулона позволяет обосновать базовые принципы электродинамики экспериментальным образом. Он гласит, что неподвижные точечные заряды непременно взаимодействуют между собой с силой, которая тем выше, чем больше произведение их величин и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между рассматриваемыми зарядами и среды, в которой и происходит описываемое взаимодействие.

Закон Ома является одним из базовых принципов электричества. Он гласит, что чем больше сила постоянного электрического тока, действующего на определенном участке цепи, тем больше напряжение на ее концах.

Называют принцип, который позволяет определить направление в проводнике тока, движущегося в условиях воздействия магнитного поля определенным образом. Для этого необходимо расположить кисть правой руки так, чтобы линии магнитной индукции образно касались раскрытой ладони, а большой палец вытянуть по направлению движения проводника. В таком случае остальные четыре выпрямленных пальца определят направление движения индукционного тока.

Также этот принцип помогает выяснить точное расположение линий магнитной индукции прямолинейного проводника, проводящего ток в данный момент. Это происходит так: поместите большой палец правой руки таким образом, чтобы он указывал а остальными четырьмя пальцами образно обхватите проводник. Расположение этих пальцев и продемонстрирует точное направление линий магнитной индукции.

Принцип электромагнитной индукции представляет собой закономерность, которая объясняет процесс работы трансформаторов, генераторов, электродвигателей. Данный закон состоит в следующем: в замкнутом контуре генерируемая индукции тем больше, чем больше скорость изменения магнитного потока.

Оптика

Отрасль "Оптика" также отражает часть школьной программы (основные законы физики: 7-9 классы). Поэтому эти принципы не так сложны для понимания, как может показаться на первый взгляд. Их изучение приносит с собой не просто дополнительные знания, но лучшее понимание окружающей действительности. Основные законы физики, которые можно отнести к области изучения оптики, следующие:

1. Принцип Гюйнеса. Он представляет собой метод, который позволяет эффективно определить в каждую конкретную долю секунды точное положение фронта волны. Суть его состоит в следующем: все точки, которые оказываются на пути у фронта волны в определенную долю секунды, в сущности, сами по себе становятся источниками сферических волн (вторичных), в то время как размещение фронта волны в ту же долю секунду является идентичным поверхности, которая огибает все сферические волны (вторичные). Данный принцип используется с целью объяснения существующих законов, связанных с преломлением света и его отражением.
2. Принцип Гюйгенса-Френеля отражает эффективный метод разрешения вопросов, связанных с распространением волн. Он помогать объяснить элементарные задачи, связанные с дифракцией света.
3. волн. Применяется в равной степени и для отражения в зеркале. Его суть состоит в том, что как ниспадающий луч, так и тот, который был отражен, а также перпендикуляр, построенный из точки падения луча, располагаются в единой плоскости. Важно также помнить, что при этом угол, под которым падает луч, всегда абсолютно равен углу преломления.
4. Принцип преломления света. Это изменение траектории движения электромагнитной волны (света) в момент движения из одной однородной среды в другую, которая значительно отличается от первой по ряду показателей преломления. Скорость распространения света в них различна.
5. Закон прямолинейного распространения света. По своей сути он является законом, относящимся к области геометрической оптики, и заключается в следующем: в любой однородной среде (вне зависимости от ее природы) свет распространяется строго прямолинейно, по кратчайшему расстоянию. Данный закон просто и доступно объясняет образование тени.

Атомная и ядерная физика

Основные законы квантовой физики, а также основы атомной и ядерной физики изучаются в старших классах средней школы и высших учебных заведениях.

Так, постулаты Бора представляют собой ряд базовых гипотез, которые стали основой теории. Ее суть состоит в том, что любая атомная система может оставаться устойчивой исключительно в стационарных состояниях. Любое излучение или поглощение энергии атомом непременно происходит с использованием принципа, суть которого следующая: излучение, связанное с транспортацией, становится монохроматическим.

Эти постулаты относятся к стандартной школьной программе, изучающей основные законы физики (11 класс). Их знание является обязательным для выпускника.

Основные законы физики, которые должен знать человек

Некоторые физические принципы, хоть и относятся к одной из отраслей данной науки, тем не менее носят общий характер и должны быть известны всем. Перечислим основные законы физики, которые должен знать человек:

• Закон Архимеда (относится к областям гидро-, а также аэростатики). Он подразумевает, что на любое тело, которое было погружено в газообразное вещество или в жидкость, действует своего рода выталкивающая сила, которая непременно направлена вертикально вверх. Эта сила всегда численно равна весу вытесненной телом жидкости или газа.
• Другая формулировка этого закона следующая: тело, погруженное в газ или жидкость, непременно теряет в весе столько же, сколько составила масса жидкости или газа, в который оно было погружено. Этот закон и стал базовым постулатом теории плавания тел.
• Закон всемирного тяготения (открыт Ньютоном). Его суть состоит в том, что абсолютно все тела неизбежно притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше произведение масс данных тел и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между ними.

Это и есть 3 основных закона физики, которые должен знать каждый, желающий разобраться в механизме функционирования окружающего мира и особенностях протекания процессов, происходящих в нем. Понять принцип их действия достаточно просто.

Ценность подобных знаний

Основные законы физики обязаны быть в багаже знаний человека, независимо от его возраста и рода деятельности. Они отражают механизм существования всей сегодняшней действительности, и, в сущности, являются единственной константой в непрерывно изменяющемся мире.

Основные законы, понятия физики открывают новые возможности для изучения окружающего мира. Их знание помогает понимать механизм существования Вселенной и движения всех космических тел. Оно превращает нас не в просто соглядатаев ежедневных событий и процессов, а позволяет осознавать их. Когда человек ясно понимает основные законы физики, то есть все происходящие вокруг него процессы, он получает возможность управлять ими наиболее эффективным образом, совершая открытия и делая тем самым свою жизнь более комфортной.

Итоги

Некоторые вынуждены углубленно изучать основные законы физики для ЕГЭ, другие - по роду деятельности, а некоторые - из научного любопытства. Независимо от целей изучения данной науки, пользу полученных знаний трудно переоценить. Нет ничего более удовлетворяющего, чем понимание основных механизмов и закономерностей существования окружающего мира.

Не оставайтесь равнодушными - развивайтесь!

Адроны - класс элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии. К адронам относят все барионы и мезоны , включая резонансы .

Адронные струи - направленные пучки адронов, образующихся при соударении частиц высокой энергии в глубоко неупругих процессах.

Античастицы - частицы, отличающиеся от подобных им знаком электрического заряда. Названия "частица" и "античастица" в значительной мере условны.

"Аромат" - характеристика кварков, включающая всю совокупность квантовых чисел (электрический заряд, странность, "очарование" и т. д. за исключением "цвета").

Барионы - группа "тяжелых" элементарных частиц с полуцелым спином и массой не менее массы протона. К барионам относят протон, нейтрон, гипероны, часть резонансов и др.

Бозон - частица с нулевым и целочисленным спином, подчиняющаяся статистике Бозе-Эйнштейна. К бозонам относят фотоны, гравитоны (еще не открыты), мезоны , бозонные резонансы , молекулы газа, глюоны и др.

Вакуум - особый вид материи, которому соответствует в квантовой теории поля низшее энергетическое состояние квантованных полей. Характеризуется отсутствием каких-либо реальных частиц, в то же время постоянно порождает короткоживущие виртуальные частицы.

Виртуальные частицы - в квантовой теории короткоживущие частицы, для которых нарушается связь между энергией, импульсом и массой: Е 2 ≠p 2 c 2 + m 2 c 2 . Виртуальные частицы являются переносчиками взаимодействий.

Гиперзаряд (Y) - одна из характеристик адронов. Гиперзаряд выражается через другие квантовые числа адрона - барионный заряд, странность, "очарование", "красоту".

Гипероны - нестабильные элементарные частицы с массой больше нуклонной. Относятся к адронам и являются барионами .

Глюоны - гипотетические, электрически нейтральные частицы, переносчики сильного взаимодействия между кварками в квантовой хромодинамике . Спин = 1, масса покоя = 0.

Голдстоуновский бозон - гипотетическая частица с нулевым спином и нулевой массой. Введена в квантовой теории поля для различения вакуумных состояний.

Гравитационный коллапс - астрофизический процесс сжатия космических объектов под действием собственных сил тяготения.

Гравитон - квант гравитационного поля, обладающий нулевыми массой и электрическим зарядом, спин равен 2. Гравитоны - переносчики гравитационного взаимодействия; экспериментально пока не обнаружены.

Дирака монополь - гипотетическая частица, обладающая одним магнитным полюсом. Ее существование было предсказано в 1931 г. П. Дираком.

Доплера эффект - изменение частоты колебаний при движении источника по отношению к наблюдателю.

Единая теория поля - общая теория, призванная объединить все многообразие свойств элементарных частиц и особенностей их взаимодействия. В настоящее время в рамках ЕТП удалось объединить только электрические, магнитные и слабые ядерные взаимодействия.

Зарядовая четность - (С-четность), квантовое число, характеризующее поведение нейтральных частиц. В слабых взаимодействиях симметрия, связанная с зарядовой четностью, нарушается.

Изотопическая инвариантность - симметрия сильно взаимодействующих частиц. На основе изотопической инвариантности образованы мультиплеты, позволяющие эффективно классифицировать все адроны.

Инстантон - особое состояние вакуума, которому соответствует сильная флуктуация глюонного поля. В теории самоорганизации инстантон - одна из основных структур, порождаемых вакуумом.

Калибровочная симметрия - общее название класса внутренних симметрии в квантовой теории поля и квантовой хромодинамике. Калибровочные симметрии связаны со свойствами элементарных частиц.

Квазары - мощные внегалактические источники электромагнитного излучения. Существует предположение, что К. представляют собой активные ядра далеких галактик.

Квантование пространства - времени - общее название обобщений квантовой теории поля, основанных на гипотезе о существовании фундаментальной длины и фундаментального интервала времени как универсальных физических констант.

Квантовая механика (волновая механика) -теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц, а также их связь с физическими величинами, непосредственно измеряемыми на опыте.

Квантовая хромодинамика (КХД) -квантовополевая теория сильного взаимодействия кварков и глюонов, построенная по образцу квантовой электродинамики на основе "цветовой" калибровочной симметрии.

Кварки - материальные частицы, из которых, по современным представлениям, состоят все адроны. Для понимания динамики различных процессов с участием адронов в настоящее время считается достаточным шести кварков: u, d, s, с, b, t. Имеются косвенные подтверждения существования первых пяти кварков.

Квантовые числа - целые или дробные числа, которые определяют возможные значения физических величин, характеризующих квантовые системы. К квантовым числам относят: главное (n), орбитальное (l), магнитное (m e), спиновое (m s), странность, "очарование", "красоту" и др.

Киральная симметрия - в квантовой теории поля одна из фундаментальных динамических симметрии, посредством которой становится возможным хорошее описание процессов рассеяния и распада адронов при низких энергиях и при очень высоких энергиях. К киральной симметрии относят также энантиоморфизмы (правое-левое).

К-мезоны (каоны) -группа нестабильных элементарных частиц, которые участвуют в сильном взаимодействии. Зарядовая асимметрия распадов K 0 L →π - + e + (μ +) + v e (v μ) и k 0 L →π + + e - (μ -) + v e ˜ (v μ ˜), где вероятность второго распада больше, чем первого на 10 ~"\ свидетельствует о нарушении одной из фундаментальных симметрии природы (СР- инвариантности).

Комптоновская длина волны - величина размерности длины, характерная для релятивистских квантовых процессов λ 0 = h / mc .

Космология - учение о Вселенной как едином целом. Выводы космологии основываются на законах физики и данных наблюдательной астрономии с учетом философских принципов.

Мезоны - нестабильные элементарные частицы, принадлежащие к адронам . Согласно кварковой модели, М. состоит из кварка и антикварка.

Нейтрино - легкая (возможно, безмассовая) электрически нейтральная частица со спином 1 / 2 . Участвует только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Нейтрино обладают огромной проникающей способностью, а их детектирование позволит подробно изучить состояния ранней Вселенной.

Обратимый процесс - в термодинамике и статистической физике процесс перехода системы из одного состояния в другое, допускающий возможность возвращения ее в первоначальное состояние.

Обращение времени - математическая операция замены знака времени в уравнениях движения. Объективно реальное время как атрибут материи - необратимо, а поэтому операция замены знака времени возможна только как гносеологический прием, облегчающий решение физической задачи.

Операторы - в квантовой теории математический символ, используемый для совершения какого-либо действия над физической величиной.

Орбитальный момент - момент импульса микрочастицы, обусловленный ее движением в силовом поле, обладающем сферической симметрией.

Основное состояние квантовой системы - устойчивое состояние с наименьшей возможной внутренней энергией.

Открытые системы - термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, импульсом. Последнее время изучаются открытые системы в химии и биологии.

Партоны - виртуальные составляющие адронов, проявляющиеся в глубоко неупругих процессах.

Плазма - один из основных видов материи, представляет собой частично или полностью ионизированный газ. В состоянии плазмы находится подавляющая часть Вселенной: звезды, галактические туманности, межзвездная среда. В лабораторных условиях плазма образуется в разрядах, процессах горения, МГД - генераторах и специальных установках (например, "Токамак").

Позитрон - (е+) элементарная частица с положительным электрическим зарядом, численно равным заряду электрона. Является античастицей по отношению к электрону.

Поляризация вакуума - квантово-релятивистское явление, заключающееся в рождении виртуальных пар заряженных частиц-античастиц из вакуума под влиянием внешнего поля.

Пространство и время - атрибутивные (неотъемлемые) свойства материи. Пространство выражает порядок сосуществования объектов, время - порядок смены событий. Пространство и время объективны, т. е. не зависят от человека, а их характеристики определяются исключительно характером движения соответствующих форм материи.

Протон - положительно заряженная элементарная частица, ядро атома водорода. Высказываются предположения, что протон нестабильная частица с периодом полураспада ~10 30 лет, однако экспериментальное подтверждение этой гипотезы пока не осуществлено.

Пульсары - переменные источники космического электромагнитного излучения.

Резонансы - короткоживущие возбужденные состояния адронов (t жизни ~ 10 -22 ÷10 -24 с). В отличие от других нестабильных частиц резонансы распадаются в основном за счет сильного взаимодействия. К настоящему времени открыто более 300 резонансов.

Релятивистские эффекты - физические явления, наблюдаемые при скоростях, сравнимых со скоростью света. К ним относятся: замедление времени, сокращение длин, увеличение массы тела и т. д.

Сверхпроводимость и высокотемпературная сверхпроводимость - свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении до температуры жидкого водорода и гелия. В настоящее время (март 1987 г.) обнаружен переход в сверхпроводящее состояние ряда материалов при высоких температурах, что будет иметь исключительное народнохозяйственное значение.

Симметрия - а) в физике - вид соразмерности законов. В более общем смысле симметрия - это вид отношений между двумя объектами, которые характеризуются как моментами тождества, так и моментами различия. Наиболее широко в физике используются изотопическая, "цветовая", калибровочная и другие симметрии, без которых была бы невозможна современная физическая теория; б) в философии- симметрия одно из общенаучных понятий, обозначающее становление моментов тождества в различном. Симметрия представлена в объективном мире в виде конкретных форм симметрии.

Солитон - структурно устойчивая уединенная волна в нелинейной диспергирующей (рассеивающей) среде. Солитоны интенсивно используются в построениях квантовой нелинейной теории поля.

Соответствия принцип - в методологии науки один из принципов, согласно которому всякая последующая научная теория должна включать как предельный (частный) случай предыдущую теорию. В отношении соответствия находятся, например, механика Ньютона и специальная теория относительности.

Спин - собственный момент количества движения элементарных частиц, имеет квантовую природу, обусловлен внутренним "вращением" частицы.

Спонтанное нарушение симметрии - самопроизвольное нарушение устойчивого, равновесного, симметричного состояния при условии удаления от состояния с минимальной энергией. Со спонтанным нарушением симметрии связано решение многих задач квантовой теории поля, в том числе появление частиц с нулевой массой и нулевым спином.

Супергравитация - калибровочная теория суперсимметрии, позволяющая обобщать общую теорию относительности. В рамках супергравитации, в принципе, возможно объединить все известные виды взаимодействий.

Суперсимметрия - симметрия, связывающая поля, кванты которых являются бозонами, с полями, кванты которых - ферм ионы. Наиболее интересным применением суперсимметрии является супергравитация.

СРТ- симметрия - одна из фундаментальных симметрии, согласно которой в квантовой теории поля уравнения инвариантны относительно комбинированного С (зарядового), Р (пространственного) и Т (обращение времени) преобразования.

Унитарная симметрия - приближенная симметрия, присущая сильному взаимодействию элементарных частиц. В электромагнитных и слабых взаимодействиях нарушается. На основе унитарной симметрии удалось классифицировать адроны.

Флуктуации - случайные отклонения физических величин от их средних значений. Флуктуации происходят у любых величин как следствие случайных факторов.

Фермионы - частицы, подчиняющиеся статистике Ферми-Дирака. Фермионы обладают полуцелым спином. К фермионам относят кварки, лептоны (электрон, мюон, все виды нейтрино).

Фотон - элементарная частица, квант электромагнитного излучения. Масса покоя фотона равна нулю. Фотоны относятся к бозонам.

Четность - квантовомеханическая характеристика состояния микрочастицы, отображающая свойства симметрии волновой функции этой частицы относительно пространственных преобразований.