Основные теории (принципы) физики

Это не совсем обычный задачник – в нем около восьмисот оригинальных задач по физике и около пятидесяти – как ни странно, по математике. Из задачников эта книга ближе всего к «задачам Петра Леонидовича Капицы» и задачнику Джирла Уокера «Физический фейерверк». Цель автора – показать, что физика – не только одна из основ прогресса, но что она сопровождает человека на каждом шагу в его повседневной жизни. Задачи именно такого стиля встречаются на серьезных олимпиадах и в международных исследованиях естественно-научных знаний (PISA, TIMSS). Задачи разнообразны по трудности, для начала анализа обычно достаточно знания школьного курса, для серьезного углубления потребуется больше. Некоторые задачи предложены друзьями и коллегами или возникли в ходе занятий с учениками. Книга предназначена для всех, интересующихся физикой и ее применением для решения реальных задач, в том числе для школьников, студентов и преподавателей. Для задач в большинстве случаев приведены указания на пути, ведущие к решению, в некоторых случаях они разделены на несколько шагов, подобно классической книге П. В. Маковецкого «Смотри в корень!» и оригинальной по конструкции и весьма содержательной книге И. П. Иванова «Как ломаются спагетти, и другие задачи по физике». Однако такие указания приведены не везде, поэтому многие задачи могут быть использованы на экзаменах и олимпиадах. Отмечены задачи, которые могут быть использованы для компьютерного моделирования. В приложении рассмотрены некоторые новые типы задач, часть из которых была предложена и опробована на практике автором. Задачи этих типов могут быть сформулированы не только по физике, но и по многим другим наукам, в которых вообще существует понятие «задача».

Эта книга посвящена истории феномена нелокальности в физике. Она представляет собой захватывающий обзор фактов, указывающих на то, что пространство-время является производным свойством Вселенной, а не ее фундаментальным элементом. Автор показывает, что нелокальность может быть матерью всех загадок и головоломок, с которыми сталкиваются физики в наши дни, — это не только странное поведение квантовых частиц, но и судьба черных дыр, происхождение космоса и присущее природе единство. Книга написана понятным языком без сложных математических выкладок и адресована тем, кто интересуется современными теориями, призванными объяснить сущность наиболее базовых элементов Вселенной и ее структуры.

Пол Нахин признается, что к написанию этой книги его подтолкнуло «восхищение Эйлером не только как математиком, но и как физиком и инженером». На многочисленных примерах автор показывает, как одна из основных формул комплексного анализа — формула Эйлера — наряду со знаменитым «золотым сечением» проявляет себя безупречным стандартом математической красоты. Доказательство иррациональности числа «пи», представление вибрации струны на диаграмме, геометрия импульсной функции и даже создание речевого скремблера — все эти столь разные темы объединяет использование формулы великого математика. В заключительной части приводится биографическая справка об Эйлере, включающая малоизвестные факты из его жизни. Издание предназначено широкого круга читателей — любителей математики и физики.

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

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

Книга содержит перевод на русский язык докладов тридцати авторов, посвященных многогранному творчеству выдающегося физика-теоретика Джона Арчибальда Уилера. Значительное внимание уделено вопросам интерпретации квантовой механики в рамках представления о бесконечно большом числе вселенных. Многие из авторов анализируют удивительное свойство антропности нашей вселенной — ее приспособленность к существованию человека. Рассматриваются также инфляционная стадия развития ранней вселенной и ее связь с теорией струн.

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

Самый многообещающий в плане невидимости из недавних достижений - это экзотический новый материал, известный как "метаматериал", не исключено, что со временем он сделает объекты на самом деле невидимыми.

Самый многообещающий в плане невидимости из недавних достижений - это экзотический новый материал, известный как "метаматериал", не исключено, что со временем он сделает объекты на самом деле невидимыми.