⚛️💜💜💜💜💜💜💜
   💜💜💜💜💜💜💜💜
   🌟💜💜💜💜💜💜🌟
⚛️⚛️⚛️ XX век
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ XX век: предисловие
И вот наконец мы подходим к самому интересному — 20 век, век великих открытий! Начнём с того, что это, пожалуй, самый переворотный век в истории физики. Начали возникать противоречия между старыми моделями и опытными данными. Теория Максвелла не вписывалась в уже устоявшиеся модели, скорость света, как оказалось, не зависит от системы отсчёта, было невозможно описать такие явления, как фотоэффект и спектры излучения. Наконец, новые явления, обнаруженные в конце 19 века — радиоактивность, электрон, рентгеновские лучи — не были теоретически объяснены, потому что это не поддавалось уже устоявшейся логике. «Это целый мир, о существовании которого никто не подозревал» — говорил в 1900 году Пуанкаре. Для объяснения всего вышеперечисленного нужно было пересмотреть всю физику. Этой проблемой и занимались физики 20 века.
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ XX век: Теория Относительности
и революция Альберта Эйнштейна
В конце 19 века учёные начали проводить эксперименты с целью подтвердить или опровергнуть существование эфира. Результаты были отрицательными и из раза в раз показывали, что эфира не существует. Но физики не сдавались и пытались как-то перекроить всё так, чтобы показать, что всё-таки эфир существует. К примеру, в 1892 году Гендрик Лоренц и Джордж Фицджеральд независимо друг от друга предположили, что эфир неподвижен, а длина любого тела сокращается в направлении его движения. Такое "лоренцево сокращение" должно было привести к эффекту двойного лучепреломления во всех движущихся прозрачных телах, однако опыты опровергли существование подобного эффекта. Тогда Лоренц изменил свою гипотезу: сокращаются не сами тела, а входящие в них электроны, причём во всех направлениях, но в направлении движения сокращение больше. Лоренц не смог объяснить, отчего величина сокращения в точности такая, чтобы скомпенсировать "эфирный ветер". Таким образом, эта гипотеза хотела помочь теории эфира выжить, но в итоге сделала обратное. "Помог, чем смог", что называется.
Другим серьёзным затруднением был тот факт, что уравнения Максвелла не соответствовали принципу относительности Галилея. В работе "О динамике электрона" (1905 год) Пуанкаре дал обобщённую формулировку принципа относительности, охватывающего и электродинамику. Эта работа стала очередной попыткой вписать всё в теорию эфира — Пуанкаре продолжал верить в его существование, а разработанной им математической модели не придавал объективного физического содержания, рассматривая её, в соответствии со своей философией, как удобное соглашение.
Тут в игру вступает Альберт Эйнштейн — настоящий революционер в физике, который оставил эфир в прошлом. В статье 1905 года он рассмотрел два постулата: всеобщий принцип относительности и постоянство скорости света. Из этих постулатов следовали формулы преобразования Лоренца, лоренцево сокращение, относительность одновременности и, что самое главное, ненужность эфира. Им были выведены также новый закон суммирования скоростей, возрастания инерции со скоростью и т. д. Эйнштейн указал, что все законы физики должны быть инвариантны относительно преобразований Лоренца. Позже эта теория получила название специальной теории относительности (СТО). После изгнания из физики эфира электромагнитное поле приобрело новый статус самодостаточного физического объекта. В том же году появилась и формула E=mc².
Часть учёных сразу приняли СТО. Планк и сам Эйнштейн построили релятивистскую динамику и термодинамику, а Минковский в 1907 году представил математическую модель кинематики СТО.
С 1911 года Эйнштейн разрабатывал общую теорию относительности (ОТО), заменившую теорию тяготения Ньютона, и завершил её в 1915 году. В теории тяготения Эйнштейна, в отличие от ньютоновской, нет дальнодействия и ясно указан физический носитель тяготения — модификация геометрии пространства-времени. Опытная проверка предсказанных этой теорией новых эффектов, предпринятая в десятках экспериментов, показала полное согласие ОТО с наблюдениями.
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЫК ⚛️

⚛️💜💜💜💜💜💜💜
   💜💜💜💜💜💜💜💜
   🌟💜💜💜💜💜💜🌟
⚛️ XX век: продолжение
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ XX век: атомная физика
и физика атомного ядра
После открытия электрона стало ясно безоговорочное существование атома. Появилось много вопросов: какую структуру он имеет, какое место в ней занимает электрон, какой свойства атома, есть ли другие субатомные частицы и тому подобные. В 1904 году Томсон выдвинул первую гипотезу строения атома — "пудинг с изюминками". В ней атом — положительно заряженное тело (пудинг), а электроны — отрицательно заряженные вкрапления (изюм). Томсон также выдвинул теорию, что свойства химических элементов зависят от распределения электронов в атоме. Одновременно японский физик Хантаро Нагаока предложил планетарную модель атома, но Вильгельм Вин сразу указал, что круговые орбиты электронов несовместимы с классической электродинамикой: при всяком отклонении от прямой электрон должен терять энергию. Потом Резерфорд в 1909-1910 годах проводил эксперименты по рассеянию альфа-частиц и обнаружил, что внутри атома существует небольшая компактная структура — атомное ядро. От модели Томсона пришлось отказаться. Резерфорд предложил планетарную модель: электрон вращается по орбите вокруг положительного ядра, заряд которого (в единицах заряда электрона) точно соответствует номеру элемента в таблице Менделеева. Позднее, в 1913 году, модель Резерфорда дополнил Нильс Бор. Бор также построил первую теорию, объяснившую спектр водорода. Её дополнили Зоммерфельд и Вильсон; были объяснены эффект Зеемана и тонкая структура спектра водорода. А вот Паули в 1925 году высказал гипотезу о наличии у электрона спина, а позже — принцип запрета, по которому никакие два электрона не могут иметь одинаковые квантовые числа (с учётом спина). После этого стало понятно, как и почему распределяются электроны по орбитам в атоме.
Нерешённой оставалась проблема — что удерживает протоны в ядре атома? Гамов предположил, что там существуют силы, аналогичные силам поверхностного натяжения в капле жидкости. Японский физик Юкава разработал в 1935 год модель ядерных сил, квантами которых являются частицы особого рода; эти частицы были обнаружены в космических лучах в 1947 год и названы пи-мезонами.
В 1932 году Чадвик открыл нейтрон, предсказанный Резерфордом ещё в 1920. Структура ядра стала ясна. Протон фактически был открыт в 1919 году, когда Резерфорд обнаружил расщепление атома азота при бомбардировке альфа-частицами; название "протон" Резерфорд придумал позднее. В том же 1932 году в космических лучах был открыт позитрон, подтверждающий идеи Дирака о существовании антивещества. В 1934 году Ферми опубликовал теорию бета-распада — нейтрон ядра превращается в протон, испуская электрон и (тогда ещё не обнаруженную) лёгкую частицу, названную им нейтрино.
После открытия деления ядра урана и успеха работ по созданию ядерной бомбы ядерная физика стала одним из инструментов, формирующих мировую историю (и не только историю).
В 1967 году на основе работы Шелдона Ли Глэшоу Стивен Вайнберг и Абдус Салам разработали электрослабую теорию, которая объединяет электромагнитное и слабое взаимодействие. На основе этой теории была создана стандартную модель элементарных частиц (с присоединением к ней сильного взаимодействия), которая объединяла в себе три из четырёх фундаментальных взаимодействий (гравитация туда не вошла), а также некоторые элементарные частицы.
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЫК ⚛️

⚙️ Теннисист бьёт мячом с высоты Н = 2 м в направлении вертикальной гладкой стенки, находящейся на расстоянии l = 2 м от него. Начальная скорость мяча лежит в плоскости, перпендикулярной стенке, и направлена под углом α = 45° к горизонту. Позади теннисиста на расстоянии L = 4 м от стенки расположено параллельно ей ограждение высотой h = 1 м. При какой максимальной начальной скорости мяча υ₀ он после упругого удара о стенку не перелетит через ограждение? Размером мяча пренебречь, ускорение свободного падения принять равным g = 10 м/с².

⚛️💜💜💜💜💜💜💜
   💜💜💜💜💜💜💜💜
   🌟💜💜💜💜💜💜🌟
⚛️ XX век: продолжение
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ XX век: квантовая физика
В 1880-е годы был выведен спектр излучения абсолютно чёрного тела. Распределение энергии по частотам не вписывалось во все имевшиеся теории. Правильную формулу подобрал в 1900 году Макс Планк. Через несколько недель он выяснил, что эта формула может быть строго доказана, если допустить, что излучение и поглощение энергии происходит порциями не меньше некоторого порога (кванта), пропорционального частоте волны. Сам Планк вначале рассматривал такую модель как чисто математический трюк, а потом, в 1914 году, он даже пытался опровергнуть собственное открытие, но безуспешно. Эйнштейн сразу принял гипотезу квантов света, причём считал, что квантование является свойством самого света. В 1905 году он построил на этой основе теорию фотоэффекта, которая была подтверждена опытами Милликена в 1914-1916 годах, а в 1907 году Эйнштейн построил теорию теплоёмкости, которая до него при низких температурах расходилась с экспериментом. В 1912 году Дебай и Борн усовершенствовали теорию теплоёмкости Эйнштейна, и согласие с опытом было достигнуто.
В 1920-х годах были обнаружены сразу несколько квантовых явлений, необъяснимых с классических позиций. Например, эффект Комптона — вторичное излучение при рассеянии рентгеновских лучей в лёгких газах. В 1923 году Комптон разработал теорию этого явления (основанную на работе Эйнштейна 1917 года) и предложил термин "фотон". В 1911 году была открыта сверхпроводимость — ещё одно сугубо квантовое явление, но оно получило теоретическое объяснение только в 1950-е годы (теория Гинзбурга-Ландау, а затем теория Бардина-Купера-Шриффера).
Электромагнитному излучению, как выяснилось, оказался присущ "корпускулярно-волновой дуализм". Французский физик Луи де Бройль в 1923 году предположил, что подобный дуализм свойственен не только свету, но и веществу. Каждой материальной частице он сопоставил волну определённой частоты. Это объясняет, почему принцип Ферма в оптике похож на принцип Мопертюи, а также почему устойчивые орбиты Бора таковы: только у них длина волны де Бройля укладывается на орбите целое число раз. Как раз в этом же году американские физики Дэвиссон и Джермер изучали отражение электронов от твёрдых тел и обнаружили предсказанную де Бройлем дифракцию электронов. В 1921 году Отто Штерн придумал, а Герлах в 1922 поставил эксперимент, который показал квантовые свойства для атомов и молекул.
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЫК ⚛️

⚛️💜💜💜💜💜💜💜
   💜💜💜💜💜💜💜💜
   🌟💜💜💜💜💜💜🌟
⚛️ XX век: продолжение
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ XX век: квантовая физика
В 1925 году Вернер Гейзенберг предложил использовать в теории субатомных явлений только наблюдаемые величины, исключив координаты, орбиты и т. п. Для определения наблюдаемых величин он разработал так называемую "матричную механику". Гейзенберг, Макс Борн и Йордан сформулировали правила, по которым классическим величинам сопоставлялись эрмитовы матрицы, так что часть дифференциальных уравнений классической механики переходили в квантовые.
Собрав воедино идеи де Бройля и Гейзенберга, Эрвин Шрёдингер в 1926 году создал "волновую механику" на базе выведенного им уравнения Шрёдингера для нового объекта — волновой функции. Тут-то у нас и возникает новая механика, которая эквивалентна матричной. В итоге волновая механика была не хуже матричной, и вскоре стала общепризнанной. Шрёдингер также считал, что амплитуда волновой функции описывает плотность заряда, но эта идея была быстро отвергнута, и было принято предложение Борна (1926 год) истолковывать её как плотность вероятности обнаружения частицы.
В 1927 году Гейзенберг сформулировал принцип неопределённости: точные значения положения и импульса микрообъекта не могут существовать одновременно — фиксируя координаты, мы неизбежно "размываем" точность определения скорости. Бор обобщил этот тезис до "принципа дополнительности": корпускулярное и волновое описание явлений дополняют друг друга. Если нас интересует причинная связь, удобно корпускулярное описание, а если пространственно-временная картина, то волновое. Фактически же микрообъект не является ни частицей, ни волной. Эти классические понятия возникают только потому, что наши приборы измеряют классические величины. Школа Бора вообще считала, что все атрибуты атома не существуют объективно, а появляются только при наблюдении. Поль Дирак разработал релятивистский вариант квантовой механики (уравнение Дирака, 1928 год) и предсказал существование позитрона, положив начало квантовой электродинамике.
В 1931 году произошло очень важное событие — был построен первый исследовательский ускоритель заряженных частиц (циклотрон). В 1935 году был опубликован знаменитый парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена.
В начале 1950-х Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс разработали основные принципы усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, положенные затем в основу создания новых источников излучения радиочастотного (мазеры) и оптического (лазеры) диапазонов. В 1960 году Теодор Майман создал первый лазер на основе кристалла рубина. Создание первых лазеров, отцом которых, всё-таки, считается Прохоров, стало очень важным событием. Сейчас лазеры очень активно используются и исследуются, это даже одно из самых "популярных" направлений в физике 21 века.
Разработана и проверена в экспериментах квантовая теория поля. Идут поиски общей теории поля, которая охватила бы все фундаментальные взаимодействия, включая гравитацию. В течение всего 20 века продолжались попытки построить квантовую теорию гравитации, основные из них — это теории суперструн и петлевая квантовая гравитация. Ещё одним кандидатом на эту роль является М-теория, которая, в свою очередь, является развитием теории суперструн.
Математические методы квантовой теории поля были успешно применены и в теоретической физике твёрдого тела и физике конденсированного состояния. Позже в ней получили применение методы топологии — например, для описания квантового эффекта Холла.
В завершение этого поста хочется отдельный абзац посвятить Питеру Хиггсу, который предсказал очень важную в КТП штуку — бозон Хиггса. в 1960-х годах он начал развивать свою идею о механизме нарушения симметрии, из которой вытекала такая частица, как бозон Хиггса. В 1964 году он отправил свою статью с описанием механизма в журнал Physics Letters в ЦЕРН, но там её отвергли. Идею вечно не принимали не только простые ученые, но и авторитеты, такие как Эйнтшейн, Хоккинг и им т.д. Вскоре её всё же приняли.
Подробнее в комментариях!
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
⚛️ ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЫК ⚛️

❨⚛️❩ #тейк #учвопрос !

— собираюсь писать индивидуальный проект по физике, посоветуйте, какие лучше взять темы, чтобы можно было выполнить практику с домашним/школьным оборудованием?

⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

#проект

❨⚛️❩ #тейк #учвопрос !

— Имеет ли смысл регистрироваться на олимпиаду по физике, если мои знания очень колеблются и нужно получше подготовиться? Точнее, действительно серьёзно подготовиться даже к отборочному этапу. Но я очень хочу просто попробовать поучаствовать. Не выигрывать, а просто попробовать. Посмотреть, что там да как. Имеет смысл сейчас пробовать? Или лучше подготовиться и на следующий год участвовать?

🪞: просто попробовать всегда есть смысл!! хоть узнаете, что это такое. а вот уже к подготовке я бы вам посоветовала нашу навигацию учебную почитать, раздел с олфизом! https://t.me/physicsconf/12699
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

#олфиз

❨⚛️❩ #тейк #другойвопрос !

— какие научные и интересные фильмы про физику или математику вы знаете? на примере железного человека или игру в имитацию

🪞: мы в физ кф на красивые даты смотрим фильмы о физике или математике!! у нас есть пост, в котором все эти просмотры выписаны — https://t.me/physicsconf/8408. почти все фильмы перечисленные там, кроме "Сквозь время" (не смотрите умоляю, это жесть) интересные:)
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

❨🌟❩ #тейк !

— Мне больно от таких видео. Откройте операторы, плиз. Квантовая механика и физика. Иххмхахмхкхчхухмхпхахуч... Нет там ничего романтичного. Я СЕБЕ БЛЯТЬ ММЕНТАЛКУУГРОБИЛ КОЛГДА ВЬФЛЫПЯОСЧЯ РЕШИТЬ ЭТО ЕБАНОЕ СТАИЙОНАОУОВ УРАНЫНИЕ БЯЛВЬВЧ

🪞: я даже не знаю стоит ли сюда хэштег ставить
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

#квантфиз (?..)

❨⚛️❩ #тейк #учвопрос !

— приве конфа
что делать, если спустя неделю после темы я напрочь её забываю?? и да, я повторяю эту тему и потом, но я вот просто в тупую забываю ВСЕ
че делать как быть

🪞: нарешивать бесконечно только поможет
⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

#учёба

❨⚛️❩ #тейк #учвопрос (?) !

— физика кф, всем здравствуйте ;)
скромный вопрос: знает ли кто нибудь какие либо лекции/видео по судоинженерии и судомеханике??
всем заранее спасибо!

⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️⚛️
❨⚛️❩ @physicsconf | @phizicbot

#лекции