Лекции по физике

Одна из самых прославленных научно-популярных книг в истории теперь в аудиоформате. Как известно, смотреть на огонек горящей свечи можно бесконечно. Однако какие физические явления и законы природы стоят за красотой трепетного язычка сине-золотого пламени? Курс лекций о природе огня и связанных с ним процессов, прочитанный Майклом Фарадеем в рамках просветительской программы для юношества лондонского Королевского института, был записан одним из его учеников – Вильямом Круксом (впоследствии знаменитым физиком и химиком). На основе записей еще при жизни Фарадея эти лекции были изданы отдельной книгой с иллюстрациями и комментариями Крукса. © Оформление ООО «Издательство АСТ», 2022© & ℗ ООО «Издательство АСТ», «Аудиокнига», 2022

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».

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».

Диаграммы Пенроуза в исходном варианте являются системой координат, не имеющей принципиальных отличий, например, от традиционной декартовой системы координат. Использованное в диаграммах Пенроуза конформное тангенциальное сжатие также имеет принципиальное сходство, например, с логарифмическим сжатием декартовых координат. Однако некоторые модификации диаграмм Пенроуза приводят к возникновению на них физически противоречивых областей, например, с анизотропией времени, разрывами пространства, деформацией координатной сетки. The Penrose diagrams in the original version are a coordinate system that has no funda-mental differences, for example, from the traditional Cartesian coordinate system. The conformal tangential compression used in the Penrose diagrams also has a fundamental similarity, for example, with logarithmic compression of the Cartesian coordinates. However, some modifications of the Penrose diagrams lead to the appearance of physically contradictory regions on them.

Что такое ОТО Эйнштейна, в двух словах? Это теория которая имеет свои преимущества и недостатки, или прямая линейка, которой мы можем мерить расстояния в нашей вселенной, но одна маленькая проблема, что настоящих прямых в пространстве нет, все движется по круговым, спиральным орбитам и приходится все время делать поправку. В этом смысле теория очень сырая и неприменима в реальной жизни, но она содержит очень хорошую логику, против которой не пойдешь. А именно, что все в этом мире относительно и от перестановки мест слагаемых результат не меняется. Так вы сидите на станции в вагоне и смотрите на стоящий рядом товарняк, и вот он тронулся, кажется, что вы поехали, а он сосед продолжает покоится. Поглядев в другое окно, увидев неподвижный перрон, вы тут же понимаете, что вы все еще стоите. Эта книга условно то самое второе окно, в котором все нормально и нет никаких искажений. Публикуется в авторской редакции с сохранением авторских орфографии и пунктуации.

Считается, что одним из главных аргументов, из которого следует вывод об ускоренном расширении Вселенной, является пониженная яркость дальних сверхновых. Математическое исследование этого явления неожиданно привело к прямо противоположному выводу. Если дальние сверхновые видны более тусклыми, то Вселенная расширяется с замедлением. It is believed that one of the main arguments from which the conclusion about the accelerated expansion of the Universe follows is the reduced brightness of distant supernovae. A mathematical study of this phenomenon unexpectedly led to the exact opposite conclusion. If distant supernovae are seen dimmer, then the universe is expanding decelerate.

Рассмотрен гипотетический аналог дисковой галактики – плоский, предельно тонкий диск, внутри которого находится тело, аналог звезды. Задана функция распределения плотности диска, по которой вычислены силы, действующие на тело в зависимости от его удалённости от центра диска. По вычисленным силам построена так называемая кривая вращения. Корректировкой функции плотности диска, без привлечения внешних сил удалось добиться того, что кривая вращения диска стала по форме близка к кривой вращения реальной галактики Млечный Путь. A hypothetical analogue of a disk galaxy is considered - a flat, extremely thin disk, inside which there is a some body, an analogue of a star. The density distribution function of the disk is given, according to which the forces acting on the body are calculated depending on its distance from the center of the disk. The calculated forces are used to construct the so-called rotation curve.

Рассмотрены силы, действующие на пробное тело внутри обруча, полой сферы и между двумя массивными точками. По мере удаления от центра системы сила притяжения растёт от нуля до некоторого максимума. Утверждение об отсутствии сил тяготения внутри полой сферы является ошибочным. The forces acting on a test body inside a hoop, a hollow sphere, and between two massive points are considered. With distance from the center of the system, the force of attraction grows from zero to a certain maximum. The statement about the absence of gravitational forces inside the hollow sphere is erroneous.

Алексей рассказал, что мы знаем о влиянии строения урансодержащих кристаллов на их оптические свойства (или только ДУМАЕМ, что знаем, а на самом деле ошибаемся?). А также поговорил о том, зачем вообще люди синтезируют эти самые кристаллы, и ответил на вопрос: «Всё ли в этом мире решает красота?».

Николай рассказал о лазерном мониторе, который позволяет видеть процессы в области фонового излучения. Его исследования лежат в области фундаментальной науки, но могут найти применение и в прикладной: например, для проверки качества сварных швов. Ведь разглядеть, какие процессы происходят при этом и насколько качественно выполняется работа, мы без специального оборудования не можем.

Всего одна вспыхнувшая спичка – и горит уже весь лес. В небо взмывают сотни и тысячи таких «спичек» – горящих и тлеющих частиц веточек, шишек, листьев, помогая огню захватывать все большую территорию. Денис Касымов изучает возникновение таких частиц, рассчитывает траекторию их полета и другие характеристики для того, чтобы предугадывать поведение огня и предотвращать пожары.

Пожалуй, одним из самых главных наблюдаемых параметров всех космологических объектов является так называемое красное смещение, на основании которого сделан вывод о расширении Вселенной. В работе рассмотрена сущность этого явления. Perhaps one of the most important observable parameters of all cosmological objects is the so-called redshift, on the basis of which the conclusion was made about the expansion of the Universe. The essence of this phenomenon is considered in the work.

Представлены выкладки, из которых выводятся стандартные уравнения движения объектов в расширяющемся пространстве, закон Хаббла. Использованы три независимых подхода: формализм общей теории относительности, физика Ньютона и уравнения, опирающиеся на философию диалектического материализма. Все полученные в разных подходах уравнения являются согласованными и не противоречат друг другу. Приведены примеры использования уравнений движения для построения диаграмм движения. Calculations are presented, from which the standard equations of motion of objects in expanding space, Hubble's law are derived. Three independent approaches are used: the formalism of the general theory of relativity, Newton's physics and equations based on the philosophy of dialectical materialism. All equations obtained in different approaches are consistent and do not contradict each other. Examples of using the equations of motion to construct motion diagrams are given.

Во многих учебниках и статьях при объяснении сущности искривления пространства-времени, приводящего к возникновению гравитационной силы, силы притяжения используется метафора резинового листа. На лист помещают массивное тело и показывают, как другие мелкие тела скатываются к нему по искривлённой поверхности мембраны. Однако эта метафора вводит в заблуждение, создавая ощущение трёхмерности конструкции. В этом случае мелкие тела могут скатываться только под действием гравитации. Объяснение гравитации с привлечением гравитации – это некорректный способ. Прогиб резинового листа на самом деле не связан с третьим измерением. На самом деле изгиб мембраны следует рассматривать как функцию силы притяжения. Этот прогиб мембраны мы называем гравитационной воронкой, буквально – трёхмерным графиком силы. Все тела в этой конструкции могут двигаться только по плоскости двух координат, никакого скатывания в воронку быть не может.

Что означает ускоренное или замедленное расширение Вселенной? Приведено определение понятия космологического ускорения и уравнение для его вычисления. What does the accelerated or slowed down expansion of the universe mean? The definition of the concept of cosmological acceleration and the equation for its calculation are given.

Человечество уже давно стоит на пороге новых открытий считай новой физики, но его дальше гардероба не пускают ссылаясь на его молодой возраст, да и денег на все эти исследования нет и другие проблемы более острые на повестке. Но это было до недавних пор, когда мы еще не знали, что подошли в плотную к исчерпанию всех энергетических ресурсов и нам приходится выбирать вернуться снова к углю или все таки доисследовать ядерную энергию? На чаше весов глобальное потепление с одной стороны и ледниковый период с другой. От нас зависит куда качнется стрелка.

Трудно сказать чем эта книга, но раз положено составлять краткое описание и желательно в нескольких словах, то это - новая религия от науки, когда мы сделаем ряд грандиозных открытий уровня Кюри или Резерфорда. Появятся последователи отлить это все в граните и сделать неприкасаемой константой. А кто подвергает ее сомнению непременно еретик и гореть ему в костре невежества вовеки веков. Но что бы сделать это самое открытие, ковторое перевернет всю физику, нужна какая то предварительная информация или опора, от которой можно оттолкнуться, а значит она может заинтересовать молодых, амбициозных талантливых ученых по всему миру, не собирающихся до конца жизни находится в тени великих физиков Ньютона и Эйнштейна, а как то самим выйти под софиты. Книга написана простыми словами и с обычными примерами, нет ни одной формулы или слова, которому не дано анологов в привычном нам мире. Так же затронута тема здоровья, долголетия и прямой связи с электромагнитными полями нашей планеты.

Мы живем в удивительное время, и прямо сейчас ученые всего мира в плотную приблизились к порогу великого открытия, точке бифуркации, когда количество переходит в качество. Но похоже, что нам всем, не хватает совсем маленькой толики информации, что бы перейти в новое состояние и двинутся дальше в уже практическое применение новых знаний в двигателестроении, энергетике, медицине и других важных областях нашей жизни. Очень надеюсь, что эта книга и станет последним камнем в плотину нового водохранилища невиданной до этого энергии. Как всегда все описано простым обывательским языком, легко запоминается с помощью простых аналогий из нашей жизни, может лечь в основу диссертации, что важно для студентов, развивает когнитивные способности, и одновременно способствует укреплению нашего иммунитета.

Рассмотрена модификация традиционной установки для телепортации квантового состояния кубита. На передающей стороне изменена на противоположную последовательность гейтов CNOT и гейта Адамара. Модифицированная установка позволяет телепортировать теперь уже не просто неизвестное состояние кубита, а состояние запутанности кубитов. На стороне передатчика установка переводит два кубита в состояние запутанности, в результате чего и на стороне приемника два кубита также оказываются в состоянии запутанности. Показана также возможность непосредственной сверхсветовой передачи классической информации с помощью гейта CNOT. A modification of the traditional setup for teleporting the quantum state of a qubit is considered. It is shown the possibility of direct superluminal transmission of classical information using the gate CNOT.

Мы живем в удивительном мире, в котором время реально может физически ускорятся и замедлятся, и эта книга рассказывает, как все будет при этом выглядеть с точки зрения физики, какие эффекты мы будем наблюдать. Но самое главное - какие перспективы открываются у человечества. Пока они самые радужные, и последняя информация с условных полей экспериментов ученых это подтверждает. Как обычно, у нас есть прогноз, что нас ждет в будущем, некоторые детали, на которые мы не обращали внимания.