Физические теории

Самый известный астрофизик современности расскажет просто о сложном! Стремительный прогресс в области технологий и новые знания об устройстве видимого и невидимого мира заставляют физиков-теоретиков искать новые объяснения установившемуся порядку вещей. И наиболее интригующими остаются рассуждения о пространстве и времени. С момента публикации мирового бестселлера «Краткая история времени» профессор Стивен Хокинг внимательно следил за развитием астрофизики, пока наконец не назрела необходимость ввести широкую публику в курс того, что изменилось на переднем крае науки. Тем временем мы вплотную приблизились к пониманию природы Вселенной во всей ее сложности. В захватывающем диалоге с читателем, используя доступные для каждого формулировки, автор раскрывает суть квантовой механики, путешествий во времени, черных дыр и теории относительности. Центральное место Стивен Хокинг по традиции отводит теории всего – как мы, обыватели, привыкли ее называть, – или единой теории поля, Святому Граалю современной физики. © Stephen Hawking, 2001 © ООО «Издательство АСТ», 2017 (перевод на русский язык)© & ℗ ООО «Аудиокнига», 2018Продюсер аудиозаписи: Татьяна ПлютаПечатается с разрешения автора при содействии литературных агентствWriters House LLC и Synopsis Literary Agency.

Известный физик Митио Каку исследует кажущиеся сегодня неправдоподобными технологии, явления или приборы с точки зрения возможности их воплощения в будущем. Рассказывая о нашем ближайшем будущем, ученый доступным языком говорит о том, как устроена Вселенная. Что такое большой взрыв и черные дыры, фазеры и антивещество. Вы узнаете, что уже в XXI веке, при нашей жизни, возможно, будут реализованы силовые поля, невидимость, чтение мыслей, связь с внеземными цивилизациями и даже телепортация и межзвездные путешествия, а ведь еще совсем недавно нам трудно было даже вообразить сегодняшний мир привычных вещей. Мобильный телефон и Интернет казались невозможными.

Книга британского физика и философа Дэвида Дойча, одного из создателей концепции квантовых вычислений, наглядно демонстрирует, что эпоха великих философских систем вовсе не осталась в прошлом. Автор выстраивает целостный и согласующийся с научными знаниями ответ на один из самых фундаментальных философских вопросов: какова подлинная природа реальности. По Дойчу ткань реальности, каковой она открывается любому носителю разума, сплетается из четырех основных нитей. Это эпистемология Карла Поппера, раскрывающая путь научного знания; это квантовая механика, которая целостно интерпретируется лишь после признания реальность мультиверса – бесконечного ансамбля параллельных вселенных; это основанная Тьюрингом теория вычислений, без которой не понять природу математических объектов; и, наконец, это универсальная теория эволюции, объясняющая развитие не только жизни, но и цивилизации. Вдумчивый читатель будет поражен сочетанием широты и логической последовательности мысли автора. С его разъяснениями мультиверс перестает казаться фантастикой и становится наиболее естественным описанием той поразительной реальности, которую открыла нам современная наука. За рамками книги остается вопрос о месте и роли человека в столь причудливом мире. Этой теме посвящена другая работа Дэвида Дойча – «Начало бесконечности», которая служит органичным продолжением «Структуры реальности».

Еще совсем недавно нам трудно было даже вообразить сегодняшний мир привычных вещей. Какие самые смелые прогнозы писателей-фантастов и авторов фильмов о будущем имеют шанс сбыться у нас на глазах? На этот вопрос пытается ответить Митио Каку, американский физик японского происхождения и один из авторов теории струн. Из книги вы узнаете, что уже в XXI в., возможно, будут реализованы силовые поля, невидимость, чтение мыслей, связь с внеземными цивилизациями и даже телепортация и межзвездные путешествия.

Британский физик Дэвид Дойч – не только один из основоположников теории квантовых вычислений, но и философ, стремящийся осмыслить «вечные вопросы» человечества в контексте, заданном развитием науки. Стержневой вопрос данной книги: есть ли предел для человеческого прогресса? Ответ выражен в заглавии: мы стоим у начала бесконечного пути, по которому поведет нас, выдвигая догадки и подвергая их критике, наш универсальный разум. Мы встали на этот путь в эпоху Просвещения, но с него легко сбиться под влиянием ошибочных философских идей, к которым автор причисляет многие течения мысли – от позитивизма до постмодернизма, не говоря уже о религии. Примером отступления от пути разума в науке предстает у него копенгагенская интерпретация квантовой механики. Разумную альтернативу ей Дойч видит в интерпретации Эверетта, из которой вытекает картина мира как мультивселенной. Но сфера интересов автора не ограничивается наукой. Опираясь на идеи Карла Поппера и понятие разумного объяснения, Дойч формулирует теорию познания, из которой выводит существование объективной истины в этике и эстетике, а также политические принципы, способствующие неограниченному прогрессу.

Учебник представляет собой первую часть серии «Университетский курс общей физики», предназначенную для студентов физических специальностей вузов. Отличительная его особенность – многоуровневая концепция изложения важнейших экспериментальных фактов и основ теории физических явлений с учетом современных научных достижений. Учебник включает следующие основные разделы: кинематика и динамика, основы релятивистской механики, механика твердого тела, механика сплошных сред, колебания и волны. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Физика».

Известный телеведущий Игорь Прокопенко рассказывает в этой книге о главных тайнах Солнца, Луны и Марса – самых важных для нашей планеты космических объектов. Эти три небесных тела словно меняются ролями, они то напоминают, что могли быть источниками жизни, и обещают новый дом в далеком будущем, то угрожают уничтожить Землю буквально в этот момент и всего за несколько секунд. Какая связь между природными катаклизмами и вспышками солнечной активности? Есть ли возможность утихомирить разбушевавшееся светило? Как связаны знаменитые пирамиды Гизы и такие же постройки на Марсе? Откуда на самом деле на Землю была принесена жизнь? Есть ли в наших генах марсианский след? Что хранится в архивах космических спецслужб? Что остановило американцев в их успешном поначалу освоении Луны? Почему Марс так упорно противится исследованиям? Стоит ли землянам ждать возмездия за свое любопытство? Сможет ли выжить сообщество планет? Ведь Земля – настоящая дочь Солнца и сестра Марса, вместе со своим спутником – Луной. В этой книге вас ждут различные версии ученых, которые пытаются раскрыть тайны возникновения и развития цивилизаций.

Джим Бэгготт, ученый, писатель, популяризатор науки, в своей книге подробно рассматривает процесс предсказания и открытия новой частицы – бозона Хиггса, попутно освещая такие вопросы фундаментальной физики, как строение материи, происхождение массы и энергии. Автор объясняет, что важность открытия частицы заключается еще и в том, что оно доказывает существование поля Хиггса, благодаря которому безмассовые частицы приобретают массу, что является необходимым условием для возникновения материи. Из книги вы узнаете о развитии физических теорий, начиная с античного понятия об атоме, и техническом прогрессе, позволившем их осуществить, а также историю обнаружения элементарных частиц.

Антиматерия – одна из любимых тем писателей-фантастов. Тем не менее она реальна, и ученые уже научились ее получать. Материя и антиматерия появились в результате Большого Взрыва в равных количествах. Но материя осталась, а антиматерии в нашей Вселенной нет или почти нет. Почему так получилось? Что происходило почти четырнадцать миллиардов лет назад? Есть ли другие вселенные, состоящие из антиматерии? Как можно использовать антиматерию на Земле? Автор отвечает на все эти вопросы и рассказывает о большом интересе к антиматерии различных специалистов – как альтернативному источнику энергии, как возможному топливу для межгалактических космических кораблей и как основе самого страшного оружия, которое только может изобрести человечество.

Альберт Эйнштейн – гений от физики, прекрасный ученый, революционер. Про него много шуток и мемов, невероятных историй и анекдотов. Каковы его главные достижения и как его теории перевернули мир? Краткая биография легендарного Эйнштейна просто и понятно объяснит вам, в чем заключается ценность этого человека. Будьте в курсе науки – всего за час!

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

Монография посвящена истории возникновения и развития концепции фундаментальных физических постоянных, играющей центральную роль в современной физике. В первой части представлена история появления в физике таких постоянных, как скорость света, постоянная Планка, элементарный заряд. Во второй части рассмотрена история констант взаимодействий – гравитационной постоянной, постоянной Ферми, постоянной тонкой структуры и постоянной сильного взаимодействия. В третьей части анализируются происхождение терминологии, основные свойства фундаментальных постоянных, модели эволюции физических теорий с точки зрения фундаментальных констант, естественные системы единиц, основанные на фундаментальных постоянных. Четвертая часть посвящена основным научно-исследовательским программам XX века с разными подходами к фундаментальным постоянным: попыткам введения новых фундаментальных постоянных, «пифагорейским» попыткам обоснования их численных значений, выявления возможной зависимости некоторых физических констант от космологического времени, антропной программе. Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся возникновением современной физической картины мира.

Главная особенность учебника – многоуровневая концепция изложения важнейших экспериментальных фактов и основ теории физических явлений с учетом современных научных достижений. Книга включает следующие основные разделы: электромагнитная теория света, излучение света, интерференция, дифракция, дисперсия, оптические явления на границе раздела сред, геометрическая оптика, волны в анизотропных средах, рассеяние света, нелинейно-оптические явления, приемники света. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Физика». Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки и специальности «Физика».

Рассмотрены вопросы моделирования нелинейных волновых явлений на поверхности мелководья. Методом последовательных приближений получены решения нелинейного уравнения в двух приближениях. С помощью предложенного графоаналитического способа описана трансформация профиля поверхностных гравитационных волн на этапах заострения гребней, укручения их переднего фронта. Рассмотрено влияние спектральных составляющих на процесс трансформации профиля волны, описаны причины возникновения асимметрий. На основе полученных аналитических выражений учтены влияния эффектов дисперсии на трансформацию профиля волн. Представлены пространственно-трехмерные модели распространения и рефракции нелинейных поверхностных гравитационных волн на различных береговых образованиях. Для научных работников и специалистов в области моделирования волновой гидродинамики.

Основой теории является физическая модель, описывающая разрушение процессом одновременного преодоления сопротивления материала отрыву, сдвигу и раздавливанию. Это позволило получить условия прочности в общем виде по всей длине силового потока, описать возможные схемы разрушения, трещиностойкость элементов и конструкций, учесть их специфические особенности, создать новые и усовершенствовать существующие методики расчета. Теория в отличие от существующих легко доступна в изучении. Поэтому она рекомендуется для использования в учебном процессе, в научных исследованиях магистрами и аспирантами, реальном проектировании.

Книга является введением в современную оптику гауссовых пучков и затрагивает широкий круг вопросов, связанных с формированием и преобразованием параксиальных световых полей, обобщающих классические пучки Эрмита Гаусса и Лагерра-Гаусса. Впервые изложена теория структурно устойчивых световых полей, вращающихся при распространении. Рассмотрен ряд вопросов практического использования гауссовых пучков для задач лазерной фокусировки и манипуляций микрочастицами. Методы, применяемые в книге при решении оптических задач, могут оказаться полезными для решения других задач, где используются специальные функции математической физики. Книга рассчитана на специалистов в области когерентной оптики и лазерных технологий, а также студентов соответствующих. специальностей.

Книга посвящена анализу краевых задач теории упругости. Подробно исследуются задачи о равновесии упругих тел, содержащих трещины с нелинейными краевыми условиями на берегах. Анализируются задачи о контакте упругих тел с неизвестным множеством контакта. Книга предназначена научным работникам, преподавателям университетов, аспирантам и студентам, специализирующимся в области краевых задач механики деформируемого твердого тела и смежных областей прикладной математики.

Рассматриваются модели пространства и времени и их связь с основными законами физики. Автор показывает на конкретном материале, как, наблюдая за отдельными явлениями, строя их модели, можно прийти к формулировке основных законов. В книгу включены решения большого количества примеров и задач. Читая эту книгу, как будто присутствуешь на интереснейших занятиях В. В. Бронфмана – замечательного педагога, многочисленные ученики которого стали известными учеными. В. В. Бронфман приглашает читателя к совместной с автором работе, к творческому осмыслению поставленных задач, к их дальнейшей самостоятельной проработке. Этот очень плодотворный подход делает книгу особенно интересной вдумчивым читателям – старшеклассникам и студентам первых курсов университетов, а также преподавателям.

Изложены простейшие прикладные варианты теории неупругости, которые могут быть использованы для исследования закономерностей деформирования и разрушения материала при сложном неизотермическом нагружении, а также для расчетов кинетики напряженно-деформированного состояния и прогнозирования ресурса конструкций высоких параметров. Для специалистов конструкторских и проектных организаций, научно-исследовательских институтов, а также для аспирантов и студентов, занимающихся расчетами и исследованиями высоконагруженных конструкций современной техники.

В работе рассмотрены вопросы диагностики неоднородностей водной среды с использованием гидроакустической параметрической антенны. Неоднородности водной среды при этом имеют геометрически правильную форму: сферы, цилиндра и сфероида. Теоретически и экспериментально исследуются волновые процессы, происходящие при рассеянии на сфере, цилиндре и сфероиде нелинейно взаимодействующих плоских акустических волн. Сформулированы постановки задач рассеяния, с помощью метода последовательных приближений получены решения неоднородного волнового уравнения в первом и втором приближении. Получены выражения для высокочастотных спектральных составляющих вторичного поля акустического давления, построены расчетные диаграммы рассеяния акустического давления, проведен анализ и сравнение высокочастотных асимптотических выражений и диаграмм рассеяния. Рассмотрены также вопросы трехмерного моделирования волновых процессов. Книга предназначена научным работникам и специалистам в области нелинейной акустики и акустики океана, а также может быть полезна аспирантам и студентам, специализирующимся в данных областях.