Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Джо !
🪞: бета-распад.
—————————————————
○ всех нас учили в школе, что бета-распад – это когда ядро испускает электрон, а зарядовое число увеличивается на единицу, и также этот распад всегда отрицательный! а если рассматривать это на фундаментальном уровне?🌟
—————————————————
○ при β−-распаде распадается именно нейтрон.
нейтрон состоит из udd кварков. при его распаде происходит слабое взаимодействие при помощи виртуального w-бозона – udd кварки превращаются в uud, то есть нейтрон превращается в протон.
далее виртуальный w-бозон распадается на электрон и электронное антинейтрино.
из чего мы вкратце получаем, что при β−-распаде нейтрон превращается в протон, и также испускается электрон и его антинейтрино.
—————————————————
○ а что же происходит в β+-распаде?
всё с точностью, да наоборот!
протон превращается в нейтрон при помощи того же w-бозона, который распадается на позитрон (положительно заряженный электрон) и нейтрино.
также, в отличии от β−-распада, β+-распад не может происходить вне ядра.
—————————————————
○ теперь вы знаете, что это не просто испускание электрона, а распад нейтрона! а многие учителя даже не знают, что он может распадаться🌟 .
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
🪞: бета-распад.
—————————————————
○ всех нас учили в школе, что бета-распад – это когда ядро испускает электрон, а зарядовое число увеличивается на единицу, и также этот распад всегда отрицательный! а если рассматривать это на фундаментальном уровне?
—————————————————
○ при β−-распаде распадается именно нейтрон.
нейтрон состоит из udd кварков. при его распаде происходит слабое взаимодействие при помощи виртуального w-бозона – udd кварки превращаются в uud, то есть нейтрон превращается в протон.
далее виртуальный w-бозон распадается на электрон и электронное антинейтрино.
из чего мы вкратце получаем, что при β−-распаде нейтрон превращается в протон, и также испускается электрон и его антинейтрино.
—————————————————
○ а что же происходит в β+-распаде?
всё с точностью, да наоборот!
протон превращается в нейтрон при помощи того же w-бозона, который распадается на позитрон (положительно заряженный электрон) и нейтрино.
также, в отличии от β−-распада, β+-распад не может происходить вне ядра.
—————————————————
○ теперь вы знаете, что это не просто испускание электрона, а распад нейтрона! а многие учителя даже не знают, что он может распадаться
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
❤️ Доброго времени суток, друзья! Добро пожаловать на мой вечерний эфир. На этот раз обсуждаем Сонолюминесценцию. ❤️
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Правда сложное название? Сонолюминесценция — явление, при котором свет образуется при быстром сжатии пузырьков в жидкости — когда звуковые волны вызывают коллапс пузырьков, они начинают светиться.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Интересные факты о Сонолюминесценции:
1. Добавление небольшого количества благородного газа (такого как гелий, аргон или ксенон) к газу в пузырьке увеличивает интенсивность излучаемого света.
2. Пузырьки очень маленькие, когда они излучают свет — около 1 микрометра в диаметре — в зависимости от окружающей жидкости (например, воды) и газосодержания пузырька.
3. Свет, исходящий от пузырьков, длится от 35 до нескольких сотен пикосекунд, с пиковой интенсивностью порядка 1-10 мегаватт.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Этот удивительный механизм, по-прежнему остается загадкой. Некоторые предполагают, что это связано с экстремальными условиями внутри пузырьков, но точных данных до сих пор нет.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Правда сложное название? Сонолюминесценция — явление, при котором свет образуется при быстром сжатии пузырьков в жидкости — когда звуковые волны вызывают коллапс пузырьков, они начинают светиться.
Сонолюминесценция может возникать, когда звуковая волна достаточной интенсивности вызывает быстрое сжатие газовой полости внутри жидкости. Эта полость может иметь форму ранее существовавшего пузырька или может образоваться в результате процесса, известного как кавитация.
Сонолюминесценцию в лаборатории можно сделать стабильной, чтобы отдельный пузырь периодически расширялся и сжимался снова и снова, испуская вспышку света каждый раз, когда он сжимается. Чтобы это произошло, в жидкости создается стоячая акустическая волна, и пузырь будет находиться в пучности давления стоячей волны. Частоты резонанса зависят от формы и размера контейнера, в котором содержится пузырь.
Интересные факты о Сонолюминесценции:
1. Добавление небольшого количества благородного газа (такого как гелий, аргон или ксенон) к газу в пузырьке увеличивает интенсивность излучаемого света.
2. Пузырьки очень маленькие, когда они излучают свет — около 1 микрометра в диаметре — в зависимости от окружающей жидкости (например, воды) и газосодержания пузырька.
3. Свет, исходящий от пузырьков, длится от 35 до нескольких сотен пикосекунд, с пиковой интенсивностью порядка 1-10 мегаватт.
Эффект сонолюминесценции был впервые обнаружен в Кельнском университете в 1934 году в результате работы над гидролокатором. Герман Френцель и Х. Шультес поместили ультразвуковой преобразователь в резервуар с фотографической жидкостью для проявки. Они надеялись ускорить процесс проявления. Вместо этого они заметили крошечные точки на пленке после проявления и поняли, что пузырьки в жидкости излучают свет при включенном ультразвуке. В ранних экспериментах было слишком сложно проанализировать эффект из-за сложного окружения большого количества короткоживущих пузырьков. Это явление теперь называется многопузырчатой сонолюминесценцией (MBSL).
В 1960 году Питер Джарман из Имперского колледжа Лондона предложил наиболее надежную теорию явления сонолюминесценции. Он пришел к выводу, что сонолюминесценция в основном имеет тепловое происхождение и что, возможно, она может возникать в результате микроударов с разрушающимися полостями.
В 1990 году Гайтан и Крам сообщили об экспериментальном прогрессе, который обеспечил стабильную однопузырчатую сонолюминесценцию (SBSL).[6] В SBSL одиночный пузырь, захваченный акустической стоячей волной, излучает импульс света при каждом сжатии пузырька внутри стоячей волны. Этот метод позволил провести более систематическое изучение явления, поскольку он объединил сложные эффекты в один стабильный, предсказуемый пузырь.
Было обнаружено, что температура внутри пузырька была достаточно высокой, чтобы расплавить сталь, как видно из эксперимента, проведенного в 2012 году; температура внутри пузырька при его сжатии достигла целых 12 000 К! Или около того.
Этот удивительный механизм, по-прежнему остается загадкой. Некоторые предполагают, что это связано с экстремальными условиями внутри пузырьков, но точных данных до сих пор нет.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
❤️ Доброго времени суток, друзья! Добро пожаловать на мой вечерний эфир. На этот раз обсуждаем парадокс «Загрязнение вверх по течению». ❤️
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Это явление наблюдал в 2008 году аргентинец Себастьян Бьянчини во время приготовления чая мате, изучая физику в Гаванском университете.
Это быстро привлекло интерес профессора Алехандро Лаге-Кастелланоса, который совместно с Бьянчини провел серию контролируемых экспериментов. Позже профессор Эрнесто Альтшулер завершил трио в Гаване, результатом чего стала дипломная работа Бьянчини и короткая оригинальная статья, размещенная в веб-arXiv и упомянутая как удивительный факт в некоторых онлайн-журналах.
(❤️ ) Дипломная работа Бьянчини показала, что это явление можно воспроизвести в контролируемых лабораторных условиях с использованием листьев мате или порошка мела в качестве загрязняющих веществ, и что температурные градиенты (горячие сверху, холодные снизу) не являются необходимыми для создания эффекта.
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Позже это явление было независимо подтверждено другими. Вопрос о том, играет ли роль динамическое поведение падающей воды, остается открытым.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Если заварить чай, в котором фрагменты трав не тонут, и подливать воду, держа носик чайника близко к поверхности, то можно заметить, как чаинки поднимаются по струе. Этот парадокс работает и с любыми другими частицами, которые плавают на поверхности жидкости.
Это явление наблюдал в 2008 году аргентинец Себастьян Бьянчини во время приготовления чая мате, изучая физику в Гаванском университете.
Это быстро привлекло интерес профессора Алехандро Лаге-Кастелланоса, который совместно с Бьянчини провел серию контролируемых экспериментов. Позже профессор Эрнесто Альтшулер завершил трио в Гаване, результатом чего стала дипломная работа Бьянчини и короткая оригинальная статья, размещенная в веб-arXiv и упомянутая как удивительный факт в некоторых онлайн-журналах.
(
Позже это явление было независимо подтверждено другими. Вопрос о том, играет ли роль динамическое поведение падающей воды, остается открытым.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
❤️ Доброго времени суток, друзья! Добро пожаловать на мой вечерний эфир. На этот раз обсуждаем эффект Ребиндера. ❤️
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Эффект открыт Петром Александровичем Ребиндером в 1928 году. Он представляет собой понижение прочности твёрдых тел в адсорбционно-активной среде вследствие физического и химического взаимодействия в поверхностном слое.
Примеры эффекта Ребиндера:
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Для проявления эффекта Ребиндера необходимы следующие условия:
1. Контактирование твёрдого тела с жидкой средой.
2. Наличие растягивающих напряжений.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Основные характерные черты, отличающие эффект Ребиндера от других явлений:
1. Быстрое появление — немедленно после контакта тела со средой.
2. Достаточность мизерного объёма действующего на твёрдое тело вещества, но только с механическим воздействием.
3. Возвращение тела к начальным характеристикам после удаления среды. Однако стоит учесть, что существуют ряды случаев, где это не так. Например — при самодиспергировании.
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Эффект открыт Петром Александровичем Ребиндером в 1928 году. Он представляет собой понижение прочности твёрдых тел в адсорбционно-активной среде вследствие физического и химического взаимодействия в поверхностном слое.
Примеры эффекта Ребиндера:
1. Пластина поликристаллического цинка, на воздухе складываемая пополам без трещин, после нанесения капли ртути или галлия и слабой попытке согнуть в этом месте, трескается и ломается.
2. Проволока из монокристаллического цинка, на воздухе растягивающаяся в два раза, после окунания в раствор нитрата ртути при слабой попытке растянуть разламывается с образованием гладких поверхностей излома.
Для проявления эффекта Ребиндера необходимы следующие условия:
1. Контактирование твёрдого тела с жидкой средой.
2. Наличие растягивающих напряжений.
Основные характерные черты, отличающие эффект Ребиндера от других явлений:
1. Быстрое появление — немедленно после контакта тела со средой.
2. Достаточность мизерного объёма действующего на твёрдое тело вещества, но только с механическим воздействием.
3. Возвращение тела к начальным характеристикам после удаления среды. Однако стоит учесть, что существуют ряды случаев, где это не так. Например — при самодиспергировании.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от фил серафимов !
○ энтропия - это своеобразная "мера беспорядка" в физике.
-----------------
представь, у тебя есть коробка с пазлом, и пазл разбросан по всей коробке. когда ты начинаешь собирать пазл, он постепенно становится упорядоченным, и энтропия уменьшается.
• теперь представь, что энтропия - это как тыркающий тебя младший брат, который постоянно перемешивает твои пазлы, усложняя задачу. когда он это делает, энтропия увеличивается, и тебе становится сложнее управлять порядком в коробке.
-----------------
в мире энтропия связана с тем, что вещи часто стремятся к более беспорядочному состоянию. например, если ты разливаешь краску в воду, она расплывается и становится более хаотичной - это тоже проявление энтропии.
-----------------
теперь представь, что энтропия также связана с идеей тепловой смерти вселенной. это как если бы все пазлы в твоей коробке постепенно собирались в один угол, создавая настоящий беспорядок.
• согласно этой идее, со временем энтропия во вселенной увеличивается, подобно тому, как беспорядок в коробке с пазлом неуклонно растет.
-----------------
тепловая смерть вселенной - это как предсказание конечного состояния, когда энтропия достигнет своего максимума, и вся вселенная станет хаотичной и неупорядоченной.
• интересно, что даже в этом хаосе общая энергия системы не уменьшается, просто меняет свою форму, поддерживая некий порядок внутри вселенной, пока она не придет к своему конечному состоянию.
🪞: спасибо, что просветили!!!
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
○ энтропия - это своеобразная "мера беспорядка" в физике.
-----------------
представь, у тебя есть коробка с пазлом, и пазл разбросан по всей коробке. когда ты начинаешь собирать пазл, он постепенно становится упорядоченным, и энтропия уменьшается.
• теперь представь, что энтропия - это как тыркающий тебя младший брат, который постоянно перемешивает твои пазлы, усложняя задачу. когда он это делает, энтропия увеличивается, и тебе становится сложнее управлять порядком в коробке.
-----------------
в мире энтропия связана с тем, что вещи часто стремятся к более беспорядочному состоянию. например, если ты разливаешь краску в воду, она расплывается и становится более хаотичной - это тоже проявление энтропии.
-----------------
теперь представь, что энтропия также связана с идеей тепловой смерти вселенной. это как если бы все пазлы в твоей коробке постепенно собирались в один угол, создавая настоящий беспорядок.
• согласно этой идее, со временем энтропия во вселенной увеличивается, подобно тому, как беспорядок в коробке с пазлом неуклонно растет.
-----------------
тепловая смерть вселенной - это как предсказание конечного состояния, когда энтропия достигнет своего максимума, и вся вселенная станет хаотичной и неупорядоченной.
• интересно, что даже в этом хаосе общая энергия системы не уменьшается, просто меняет свою форму, поддерживая некий порядок внутри вселенной, пока она не придет к своему конечному состоянию.
🪞: спасибо, что просветили!!!
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.1)
———————————————
это зависит от того, насколько велика черная дыра. если она больше определенного размера, мы можем извлекать энергию с помощью процесса пенроуза. если она меньше этого размера, мы можем извлекать энергию с помощью излучения хокинга.
• черные дыры поглощают космическое микроволновое фоновое излучение и становятся больше. но черные дыры также испускают излучение Хокинга и уменьшаются в размерах. на данный момент эти процессы встречаются и нейтрализуются, когда черная дыра имеет массу около 10-22 килограмма.
———————————————
можно с уверенностью сказать, что ни одна современная черная дыра не весит столько. черные дыры формируются в эпических тиглях звезд-гигантов, превращающихся в сверхновую, и в результате получается в миллиарды раз тяжелее того размера, который мы ищем. другими словами, для любой черной дыры, которую мы находим в природе, мы будем использовать процесс пенроуза.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.1)
———————————————
это зависит от того, насколько велика черная дыра. если она больше определенного размера, мы можем извлекать энергию с помощью процесса пенроуза. если она меньше этого размера, мы можем извлекать энергию с помощью излучения хокинга.
• черные дыры поглощают космическое микроволновое фоновое излучение и становятся больше. но черные дыры также испускают излучение Хокинга и уменьшаются в размерах. на данный момент эти процессы встречаются и нейтрализуются, когда черная дыра имеет массу около 10-22 килограмма.
———————————————
можно с уверенностью сказать, что ни одна современная черная дыра не весит столько. черные дыры формируются в эпических тиглях звезд-гигантов, превращающихся в сверхновую, и в результате получается в миллиарды раз тяжелее того размера, который мы ищем. другими словами, для любой черной дыры, которую мы находим в природе, мы будем использовать процесс пенроуза.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.2)
———————————————
процесс Пенроуза включает в себя выброс протонов, огибающих эргосферу черной дыры, после чего она распадается на два протона — один с отрицательным импульсом, другой с гораздо большим импульсом, чем был в начале. отрицательный протон попадает в черную дыру. положительный протон улетает в бесконечность.
• на дальней стороне черной дыры вы можете взять протон, превратить его избыточный импульс в электричество и запустить его по кругу, чтобы начать процесс заново.
чем больше протонов вы пропустите мимо эргосферы одновременно, тем больше будет ваша выходная мощность, но выход энергии очевиден: этот процесс может превратить до ~ 25% массы черной дыры в полезную энергию.
• для отверстия разумного размера это почти 10^48 Джоули энергии - в десять тысяч раз больше энергии, выделяемой Солнцем за всю его жизнь.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.2)
———————————————
процесс Пенроуза включает в себя выброс протонов, огибающих эргосферу черной дыры, после чего она распадается на два протона — один с отрицательным импульсом, другой с гораздо большим импульсом, чем был в начале. отрицательный протон попадает в черную дыру. положительный протон улетает в бесконечность.
• на дальней стороне черной дыры вы можете взять протон, превратить его избыточный импульс в электричество и запустить его по кругу, чтобы начать процесс заново.
чем больше протонов вы пропустите мимо эргосферы одновременно, тем больше будет ваша выходная мощность, но выход энергии очевиден: этот процесс может превратить до ~ 25% массы черной дыры в полезную энергию.
• для отверстия разумного размера это почти 10^48 Джоули энергии - в десять тысяч раз больше энергии, выделяемой Солнцем за всю его жизнь.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.3)
———————————————
а что касательно излучения Хокинга?
для него нам нужна искусственная маленькая черная дыра. такую в вселенной не встретишь.
• процесс излучения Хокинга недостаточно изучен на местном уровне, и можно сказать что достаточно маленькая черная дыра будет испускать фотоны, а мы сможем собрать эту энергию и превратить ее в работу. если она становится слишком маленькой, мы можем просто бросить чуток мусора и продолжить цикл.
———————————————
обычные черные дыры недостаточно малы. ни в миллиардный раз. возможно, существуют первичные черные дыры, но найти их чуть легче чем найти иглу в планете из сена.
☆ мы также могли бы попробовать создать наши собственные черные дыры, ибо некоторые модели квантовой гравитации предсказывают, что черные дыры не испаряются полностью, а вместо этого оставляют крошечные “реликтовые дыры”. они действуют как черные дыры, но не испускают излучение Хокинга, если их не подпитывать.
такой источник перевернул бы мир. это похоже на аннигиляцию, но без использования антивещества. просто добавьте несколько нежелательных частиц и наблюдайте, как они на ваших глазах превращаются в полезную энергию. при этом реликтовое отверстие не используется.
🪞: спасибо за тейки! как обычно, очень интересно!!:)
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
○ возможна ли добыча энергии через черную дыру? (ч.3)
———————————————
а что касательно излучения Хокинга?
для него нам нужна искусственная маленькая черная дыра. такую в вселенной не встретишь.
• процесс излучения Хокинга недостаточно изучен на местном уровне, и можно сказать что достаточно маленькая черная дыра будет испускать фотоны, а мы сможем собрать эту энергию и превратить ее в работу. если она становится слишком маленькой, мы можем просто бросить чуток мусора и продолжить цикл.
———————————————
обычные черные дыры недостаточно малы. ни в миллиардный раз. возможно, существуют первичные черные дыры, но найти их чуть легче чем найти иглу в планете из сена.
☆ мы также могли бы попробовать создать наши собственные черные дыры, ибо некоторые модели квантовой гравитации предсказывают, что черные дыры не испаряются полностью, а вместо этого оставляют крошечные “реликтовые дыры”. они действуют как черные дыры, но не испускают излучение Хокинга, если их не подпитывать.
такой источник перевернул бы мир. это похоже на аннигиляцию, но без использования антивещества. просто добавьте несколько нежелательных частиц и наблюдайте, как они на ваших глазах превращаются в полезную энергию. при этом реликтовое отверстие не используется.
🪞: спасибо за тейки! как обычно, очень интересно!!:)
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
❤️ Доброго времени суток, друзья! Добро пожаловать на мой вечерний эфир. На этот раз обсуждаем Эффект Джозефсона. ❤️
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Этакий Эффект Джозефсона заключается в том, что электрический ток протекает между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким изолирующим барьером, без какого-либо приложенного напряжения. Или, если сказать чуть сложнее — явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Такой ток называют джозефсоновским током, а такое соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Расскажу небольшую предысторию.
Британский физик Б. Джозефсон (кто не понял, наш великий владелец физ кф Джо /ш) в 1962 году на основе теории сверхпроводимости Бардина — Купера — Шриффера предсказал стационарный и нестационарный эффекты в контакте сверхпроводник-диэлектрик-сверхпроводник. Экспериментально стационарный эффект был подтверждён американскими физиками Ф. Андерсоном и Дж. Роуэллом в 1963 году.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Различают два эффекта — станционарный и нестанционарный.
:: Станционарный эффект Джозефсона проявляется при пропускании через контакт тока, величина которого не превышает критическую. В этом случае падение напряжения на контакте отсутствует, несмотря на наличие слоя диэлектрика.
:: Нестанционарный эффект Джозефсона возникает при пропускании через контакт тока, величина которого превышает критическую. В этом случае на контакте возникает падение напряжения, и он начинает излучать электромагнитные волны.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Используя нестанционарный эффект Джозефсона, можно измерять напряжение с очень высокой точностью.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Этакий Эффект Джозефсона заключается в том, что электрический ток протекает между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким изолирующим барьером, без какого-либо приложенного напряжения. Или, если сказать чуть сложнее — явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Такой ток называют джозефсоновским током, а такое соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом.
Расскажу небольшую предысторию.
Британский физик Б. Джозефсон (кто не понял, наш великий владелец физ кф Джо /ш) в 1962 году на основе теории сверхпроводимости Бардина — Купера — Шриффера предсказал стационарный и нестационарный эффекты в контакте сверхпроводник-диэлектрик-сверхпроводник. Экспериментально стационарный эффект был подтверждён американскими физиками Ф. Андерсоном и Дж. Роуэллом в 1963 году.
Различают два эффекта — станционарный и нестанционарный.
:: Станционарный эффект Джозефсона проявляется при пропускании через контакт тока, величина которого не превышает критическую. В этом случае падение напряжения на контакте отсутствует, несмотря на наличие слоя диэлектрика.
:: Нестанционарный эффект Джозефсона возникает при пропускании через контакт тока, величина которого превышает критическую. В этом случае на контакте возникает падение напряжения, и он начинает излучать электромагнитные волны.
Используя нестанционарный эффект Джозефсона, можно измерять напряжение с очень высокой точностью.
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
❨❍❩ #физ_инфо от Фил Серафимов !
❤️ Доброго времени суток, друзья! Добро пожаловать на мой вечерний эфир. На этот раз обсуждаем гипотетическую частицу «Тахион». ❤️
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
Тахион — гипотетическая частица, движущаяся со скоростью, превышающей скорость света.
Гипотетические поля этой частицы называются тахионными полями. В качестве таковых рассматриваются поля, подчиняющиеся уравнению Клейна — Гордона (или Дирака, Янга — Миллса и т. п.) с противоположным знаком у массового члена (то есть с отрицательным квадратом массы).
Хочу подметить, что такие поля легко реализуются в простых механических моделях, а ещё могут встречаться при описании неустойчивых сред в физике твердого тела.
Если тахионы существуют, то возможно существуют и другие их типы, с разной массой и разными свойствами.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Долгое время считалось, что концепцию тахионов предложили в 1962 году учёные Сударшан, Олекса-Мирон Биланюк, Виджай Дешпанд и Джеральд Фейнберг. Последнему принадлежит и сам термин. Также данная концепция рассматривалась в 1923 году советским учёным Львом Яковлевичем Штрумом. Именно Лев Яковлевич Штрум разработал данную концепцию гипотетических частиц, имеющих сверхсветовую скорость, не используя, конечно, придуманный позже термин «тахион». Идея о существовании тахионов на макроскопических масштабах была высказана Терлецким в 1960 г.
➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿ ➿
Одна маленькая проблема:
Тахионы как фундаментальные частицы до сих пор экспериментально не обнаружены. При этом существует несколько вопросов, которые могут до некоторой степени поставить под сомнение если не саму теоретическую возможность существования тахионов, то некоторые из представлений, возникающих при первом взгляде.
🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹 🌹
🎻: Тема очень интересная. Я рассказал вам только самые базовые вещи и рекомендую самостоятельно ознакомиться с тахионным полем, случаем компактного пространства, тахионами в других теориях, если как таковое желание присутствует. До встречи!
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Тахион — гипотетическая частица, движущаяся со скоростью, превышающей скорость света.
Поскольку тахион движется быстрее света — увидеть его приближение невозможно. Но когда он пройдёт точку, ближайшую к наблюдателю, тот увидит появляющийся объект, разделяющийся на две части, которые движутся в противоположных направлениях. На гифке тахион движется справа налево. Чёрная линия — это ударная волна черенковского излучения, показанная в момент времени, где тахион находится ближе всего к наблюдателю. Правая синеватая форма — это всего навсего иллюзия, образованная синим доплеровским сдвинутым светом, идущим на самого наблюдателя, который расположен на вершине угла чёрных черенковских линий от тахиона по мере его приближения. Левая красноватая иллюзия формируется непосредственно из красного смещённого света, который остаётся от тахиона уже после прохождения наблюдателя.
Гипотетические поля этой частицы называются тахионными полями. В качестве таковых рассматриваются поля, подчиняющиеся уравнению Клейна — Гордона (или Дирака, Янга — Миллса и т. п.) с противоположным знаком у массового члена (то есть с отрицательным квадратом массы).
Хочу подметить, что такие поля легко реализуются в простых механических моделях, а ещё могут встречаться при описании неустойчивых сред в физике твердого тела.
Если тахионы существуют, то возможно существуют и другие их типы, с разной массой и разными свойствами.
Долгое время считалось, что концепцию тахионов предложили в 1962 году учёные Сударшан, Олекса-Мирон Биланюк, Виджай Дешпанд и Джеральд Фейнберг. Последнему принадлежит и сам термин. Также данная концепция рассматривалась в 1923 году советским учёным Львом Яковлевичем Штрумом. Именно Лев Яковлевич Штрум разработал данную концепцию гипотетических частиц, имеющих сверхсветовую скорость, не используя, конечно, придуманный позже термин «тахион». Идея о существовании тахионов на макроскопических масштабах была высказана Терлецким в 1960 г.
Одна маленькая проблема:
Тахионы как фундаментальные частицы до сих пор экспериментально не обнаружены. При этом существует несколько вопросов, которые могут до некоторой степени поставить под сомнение если не саму теоретическую возможность существования тахионов, то некоторые из представлений, возникающих при первом взгляде.
🎻: Тема очень интересная. Я рассказал вам только самые базовые вещи и рекомендую самостоятельно ознакомиться с тахионным полем, случаем компактного пространства, тахионами в других теориях, если как таковое желание присутствует. До встречи!
❨❍❩ @physicsconfession | @phizicbot
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
Античность и Средневековье
🪞: физята, в честь такого потрясающего дня мы решили написать физ инфо об истории физики! очень надеюсь, что оно выйдет ясным, не замудрённым, но что самое главное — интересным! приятного прочтения
Пожалуй, начать стоит с античности. В древние времена, ещё до нашей эры, человечество мыслило мифами и богами. Однако уже в то время, в Древней Греции появились люди, которые старались рассмотреть мир с другой точки зрения, понять суть всего сущего, найти фундаментальные закономерности природных явлений. И звали этих людей философы, а то, чем они занимались, называлось натурфилософия* — термин, обозначающий философию природы. Это была одна большая наука о природе, в которую входила и биология, и физика, и космология, и всё то, что сейчас относится к естественным наукам.
Среди античных философов было много тех, кто внёс большой вклад в доклассическую физику, словесно описав те законы, которые можно наблюдать на практике (как, например, Архимед). Но из всех них можно выделить вполне конкретного человека, который наиболее ярко бросил вызов устоявшимся моделям и положил начало такой науке, как физика. И этот человек — Аристотель. Он задавался вопросами: "Что двигает объекты? Какова природа движения? Почему оно происходит?" В то время он уже сформулировал многие законы качественно (например, третий закон Ньютона) и имел много наблюдений, которые он изложил в своём трактате, назвав его "Физика" (φυσική — "природный" от φύσις — "природа"). Именно он и другие труды Аристотеля заложили фундамент доклассической физики, положив начало новой науке*.
Также хочется тихо упомянуть Птолемея, который в начале нашей эры выдвинул геоцентрическую систему мира — модель, в которой все нелесные тела вращаются вокруг Земли.
*Термин "натурфилософия" просуществовал вплоть до Ньютона. Физика как самостоятельная наука появилась не сразу, как Аристотель решил назвать так свою работу — в будущем люди лишь обратились к ней, дав название новой науке.
Фактически развиваться наука стала в средние века. В это время в физике прогрессировала механика: например, парижский натурфилософ Буридан и его ученики Никола Орем и Альберт Саксонский дали определение мгновенной скорости, угловой скорости, детально изучили равноускоренное движение, а также описали многие понятия из динамики. Таким образом, школа Буридана продвинула людей к новой механике.
Здесь также нельзя не упомянуть такого человека, как Леонардо Да Винчи, который в конце XV века открыл фундаментальный закон трения и явление капиллярности. Он также, после нескольких неудачных попыток создания вечного двигателя, одним из первым высказал мнение о неосуществимости такого механизма. Стоит вспомнить ещё и то, что он был изобретателем, который подарил нам идею аэроплана.
Также можно выделить немецкого философа Николая Кузанского, который предполагал, что Вселенная бесконечна, движение относительно, а земные и небесные тела созданы из одной и той же материи, что в то время было весьма прорывными идеями.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
XVI и XVII века
В 16 веке наблюдался резкий технический прогресс: были изобретены разные сложные механизмы, такие как печатный станок и вязальная машина; измерительные приборы, такие как механические часы с маятником, термометр, барометр, точные пружинные весы и другие.
Перемены также случились и в теоретической физикой. Научная революция началась с Николая Коперника, который в 1543 году предположил гелиоцентрическую систему мира (модель, в которой все планеты вращаются вокруг Солнца) взамен геоцентрической системе мира Птолемея. Ещё более смелую систему мира предложил в 1580-е годы Джордано Бруно, у которого не только Земля, но и Солнце — рядовое светило.
Когда мы говорим о научных революциях 16 века, нельзя также не рассказать о Галилео Галилее — человеке, который: изобрёл телескоп; на практике изучил предположения Коперника; сформулировал основы теоретической механики — принцип относительности, закон инерции, квадратично-ускоренный закон падения, доказал, что любое брошенное под углом к горизонту тело летит по параболе и так далее; создал первый термометр и один из первых микроскопов; открыл изохронность колебаний маятника; оценил плотность воздуха и ещё много чего. Ученик Галилея, Торричелли, развил идеи учителя о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, решил ряд задач гидродинамики и баллистики, в том числе открыл фундаментальную формулу Торричелли (для скорости вытекающей из сосуда жидкости).
В 17 веке интерес к науке в странах Европы резко возрос. Возникают первые Академии наук и первые научные журналы. Продолжает развиваться астрономия: в игру вступает Иоганн Кеплер, известный своими тремя законами небесной механики. Вопреки Птолемею, Кеплер установил, что планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам, причём неравномерно — чем дальше от Солнца, тем медленнее. Также он более чётко (нежели Галлилей) сформулировал закон инерции. Кеплер также значительно продвинул оптику, в том числе физиологическую — выяснил роль хрусталика, верно описал причины близорукости и дальнозоркости. Он существенно доработал теорию линз, ввёл понятия фокуса и оптической оси, открыл приближённую формулу связи расстояний объекта и его изображения с фокусным расстоянием линзы.
Продолжая об оптике, в 1637 году Рене Декарт издал множество книг, одна из которых — "Диоптрика", книга, в которой он впервые (независимо от Снеллиуса) правильно сформулировал закон преломления света. Декарт также заявил о единстве земной и небесной физики: «Все тела, составляющие Вселенную, состоят из одной и той же материи, бесконечно делимой и в действительности разделённой на множество частей».
В 1673 году Христиан Гюйгенс в своей книге "Часы с маятником" словесно приводит несколько важнейших формул: для периода колебаний маятника и для центростремительного ускорения.
И вот мы постепенно пришли к Ньютону. Завершающим шагом создании классической механики, так называемой "вишенкой на торте" стала его книга "Математические начала натуральной философии", в которой введено понятие массы, изложены три закона Ньютона и закон всемирного тяготения. Ею Ньютон также строго доказал, что все три закона Кеплера вытекают из его закона тяготения, а значит нет небесной и земной механики — всё работает по одним и тем же законам. Наука динамика, созданная Ньютоном, позволяла принципиально определить движение любого тела, если известны свойства среды и начальные условия. Для решения возникающих при этом уравнений возникла и стала быстро развиваться математическая физика. То есть, перефразируя всё вышесказанное, именно Ньютон полноценно "приучил физиков к расчётам", после него в физике начали активно появляться формулы. До сего момента учёные, по большей части, излагали свои мысли словесно. Поэтому революцию Ньютона можно по праву считать первой крупной революцией в физике.
Ньютон также заложил основы оптики, гидродинамики, открыл и далеко продвинул мат. анализ.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
XVII век, продолжение
Оптика
Итак, продолжаем с вами обсуждать 17 век! Мало того, что в нём чётко сформировалась механика, активно развиваться стала также электродинамика и оптика! Появились ещё и первые исследования жидкостей и газов.
Начнём, пожалуй, с оптики. В 1621 году Снеллиусом наконец был сформулирован правильный закон преломления света; Гримальди обнаружил явления интерференции и дифракции света (его исследования опубликованы посмертно, в 1665 году); в 1668 году было открыто двойное лучепреломление, а в 1678 году — поляризация света (Гюйгенсом). Ферма открыл основополагающий для геометрической оптики вариационный принцип, а Оле Рёмер в 1676 году получил первую оценку скорости света. Безумно впечатляющий список открытий всего за одно столетие! Причём не абы каких — это буквально основы оптики.
Также в 17 веке происходили активные споры о корпускулярной и волновой теории света, в которых уже упомянутый Гюйгенс прямо таки блистал: в "Трактате о свете" он построил первую качественную (и отчасти математическую) модель световых волн, но ещё совсем-совсем хиленькую. А главным его достижением стал "принцип Гюйгенса", лежащий в основе волновой оптики — он наглядно объясняет ход распространения волны.
Это ещё не всё! Важным этапом в развитии оптики (и астрономии) стало ещё и создание Ньютоном первого зеркального телескопа (рефлектора) с вогнутым сферическим зеркалом. Ньютон также опубликовал теорию цветности, хорошо проверенную на опытах, и доказал, что белый солнечный свет есть наложение разноцветных составляющих — то есть, по-сути, открыл явление дисперсии. Свои представления о свойствах света Ньютон в 1704 изложил в капитальной монографии "Оптика".
Электродинамика
На самом деле, 17 век — не прям самое начало электродинамики, однако именно тогда она начала набирать обороты. До этого, в 15-16 веках были, скажем так, лишь "замечены" и описаны некоторые свойства магнитов и возникло предположение, что Земля является магнитом. Что касается 17 века: Уильям Гильберт опубликовал результаты своих 17-летних экспериментальных исследований электрических и магнитных явлений, подтвердил, что Земля является магнитом, продемонстрировал, что при любом разрезании магнита у полученных фрагментов всегда два полюса. Также он изобрёл электроскоп, с помощью которого разделил все вещества на "электрики" (сейчас — диэлектрики) и "не-электрики" (сейчас — проводники). И кстати, именно Гильберт придумал термин "электричество".
Но не стоит только о Гильберте! Отто фон Герике, например, тоже важный персонаж — он изобрёл довольно мощную электростатическую машину, впервые отметил явление бесконтактного переноса электризации от заряженного тела другому, а также первым обнаружил, что наэлектризованные тела могут не только притягиваться, но и отталкиваться.
Стоит также сказать и о Декарте, построившем первую теорию магнетизма, которая просуществовала почти до конца 18 века!
Молекулярная физика и пр.
Начнём с Блеза Паскаля, который в 1647 году испытал первый барометр, изобретённый Торричелли, и предположил, что давление воздуха падает с высотой. В следующем году эту гипотезу доказал его зять Флорен Перье. Точную формулировку связи давления с высотой открыл Эдмунд Галлей в 1686 году, а уже упомянутый Паскаль в 1663 году опубликовал закон распространения давления в жидкости или газе. В 1669 году Отто фон Герике изобрёл воздушный насос и доказал существование атмосферного давления. Бойль, Гук и Мариотт усовершенствовали насос Герике, открыв благодаря нему много законов (например, закон Бойля-Мариотта). Уже упомянутый Бойль предполагал существование молекул — он думал, что вещества состоят из "корпускул", которые определяют химические и физические свойства тела.
Из открытый, не связанных с молекулярной физикой, — был открыт закон Упругости Гука.
Вот такое удивительное море открытий было в 17 веке!
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
18 век — век огромного количества открытий, как и 17-20, поэтому пост будет разделён на несколько частей.
Немного общей характеристики физики в 18 веке: начнём с того, что она становится более самостоятельной наукой — от неё отделяются автономия, геология, минералогия и физиология, уходя в одиночное плавание. В связи с быстрым развитием металлургии, машинной и военной промышленности интерес к физике растёт. Начинается выпуск научных журналов, повысился престиж науки, лекции видных учёных привлекают толпы любознательного народа. В общем говоря — физика начинает очень быстро популяризироваться, "выходя из андеграунда"!
А теперь продолжим механикой!
Начнём с того, что в 1736 году Эйлер начал создание аналитической механики, а д'Аламбер в монографии "Динамика" (1742) и Лагранж в "Аналитической механике" (1788) объединили статику и динамику единым подходом, после чего теоретическая механика стала разделом математического анализа. До середины 18-го века шли жаркие споры о том, какая величина сохраняется при движении — импульс mυ, или живая сила mυ², а потом де Меран и д'Аламбер обосновали закон сохранения импульса и закон сохранения энергии, прекратив все эти разногласия. А вот Эйлер и Даниил Бернулли, независимо друг от друга, обнаружили в 1746 году новый фундаментальный закон механики: закон сохранения момента импульса.
В 18 веке также начинает развиваться очень важная теория — принцип наименьшего действия, которая в будущем выйдет за пределы механики и станет фундаментальным принципом в физике.
В 1738 году Даниил Бернулли пишет работу "Гидродинамика", в которой он с механических позиций исследовал виды движения жидкостей и газов, сформулировал фундаментальный закон Бернулли, а также впервые ввёл понятие механической работы. Работы Бернулли продолжили Эйлер, который в 1755 году опубликовал основы аналитической механики жидкостей, д'Аламбер и Клеро. Уже упомянутый Эйлер также разработал общую теорию турбин, мельничных колёс и других механизмов, приводимых в движение текущей водой — ай да молодец!
Но, всё-таки, главным достижением техники 18 века стало изобретение в 1784 году паровой машины, вызвавшее перестройку многих промышленных технологий и появление новых средств производства.
Завтра поговорим с вами о развитии исследований в области электричества и магнетизма в 18 веке!
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
XVIII век: продолжение
Электричество и магнетизм
А мы продолжаем разбирать 18 век! В этом веке очень активно начала развиваться теория электричества. Первый существенный вклад в электростатику сделал Стивен Грей, исследовавший передачу электричества от одного тела к другому. Проведя несколько опытов, он открыл электростатическую индукцию и заодно доказал, что электрические заряды располагаются на поверхности электризуемого тела. А вот Шарль Франсуа Дюфе в 1734 году показал, что существуют два вида электричества: положительное и отрицательное (сам он использовал термины "стеклянное" и "смоляное"). Он также впервые высказал предположение об электрической природе грома и молнии, но доказать на тот момент это было нечем.
В 1745 году была изобретена лейденская банка, что послужило мощным толчком к исследованию электричества. Большой вклад в это внёс политик и физик-любитель Бенджамин Франклин. Он доказал гипотезу Дюфе об электрической природе молнии и объяснил, как защититься от неё с помощью изобретённого им громоотвода, а в 1749 году он предположил, что существует связь электричества с магнетизмом, так как был зарегистрирован случай, когда молния поменяла полюса магнита. Он также предложил первую теорию о том, что такое электричество: некое подобие жидкости, которое есть в разных телах. Эту теорию заценил немецкий физик Энпиус, который открыл пироэлектричество и предсказал закон Кулона за 20 лет до его открытия.
В конце 18 века было совершено много ввжных открытий. Например, в 1785 году появился первый из мемуаров Кулона, в нём был описан и обоснован точными опытами закон Кулона. В 1791 году итальянский врач Луиджи Гальвани опубликовал трактат об открытом им "животном электричестве": лапка лягушки, подвешенная латунным крючком к железной решётке, самопроизвольно подёргивалась. Алессандро Вольта вскоре выяснил, что лягушка в этом опыте служит только индикатором тока, а фактическим источником является контакт двух разнородных металлов в электролите. Проведя ряд опытов, Вольта изобрёл в 1800 году мощный источник постоянного тока — вольтов столб, первую электрическую батарею. С его помощью были сделаны решающие открытия электромагнитных свойств в следующем, 19 веке.
В магнетизме же не было такого огромного количества открытий. Можно только упомянуть, что происходили жаркие споры о том, что же такое магнетизм. Эйлер в 1744 году опубликовал свою территорию магнетизма, предположив, что он вызыван некой "магнитной жидкостью", а уже упомянутые Кулон и Энпиус эту теорию отвергали.
Также я просто напомню, что в то время всё ещё жила теория эфира — некого вещества, заполняющего пространство. Многие считали, что молнии — сгущение эфира, как и ток.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
XVIII век: продолжение
Начнём с того, что в 18 веке была очень распространена теория теплорода, носителя теплоты, в которую верили многие физики, начиная с Галилея. Однако были и учёные, которые придерживались молекулярно-кинетической гипотезы: тепло есть движение внутренних микрочастиц — в их числе Роберт Бойль, Роберт Гук, Даниил Бернулли, Леонард Эйлер и М. В. Ломоносов. Поскольку обе теории были сформулированы лишь на словах, спор в то время был неразрешимым.
А продолжим мы открытиями и изобретениями. В 1703 году французский физик Гийом Амонтон сделал вывод, что существует абсолютный ноль температуры, значение которого он оценил как -239,5 °C. Ламберт в 1779 году подтвердил результат Амонтона, получив более точное значение -270 °C. А вот Габриель Фаренгейт в начале века изобрёл термометр и предложил свою шкалу Фаренгейта. В середине века были предложены также и другие шкалы (Цельсия, Реомюра и другие). С этого момента открывается возможность точного измерения количества тепла. Бенджамин Томпсон в ряде тонких опытов показал, что нагрев или охлаждение тел не влияет на их вес, а также обратил внимание на значительный нагрев при сверлении металла. В конце века была создана теория теплоёмкости, а также было выдвинуто предположение, что температура и теплота — не одно и то же. Окончательным аргументом в пользу такого заключения стали опыты Джозефа Блэка, обнаружившего в 1757, что плавление и парообразование, не изменяя температуры, требуют значительной дополнительной теплоты. В 1772 году Йохан Вильке ввёл единицу измерения тепла — калорию.
Итогом накопленных за 18 век знаний о свойствах тепла можно считать "Мемуар о теплоте" Лавуазье и Лапласа, в нём, помимо прочего, есть теория теплоёмкости и её зависимости от температуры, исследуется расширение тел при нагревании и прочее.
Стоит также поговорить и про оптику с акустикой, пускай и совсем немного. Начнём с акустики!
Создание математического анализа дало возможность изучить колебания струны, поэтому в 18 веке акустика, подобно механике, становится точной наукой. Уже в начале века Жозеф Совёр установил длину волны всех музыкальных тонов и объяснил происхождение обертонов, открытых в 1674 году, а Эйлер в труде "Опыт новой теории музыки" (1739) дал полную аналитическую теорию колебаний струны. Впечатляет, не правда ли? А ведь это только 18 век...
Оптика также не стояла на месте. В 18 веке под давлением критики авторитетного учёного Исаака Ньютона волновая теория света почти потеряла сторонников, несмотря на поддержку Эйлера и других авторитетов. Пьер Бургер в 1740 году создал важное для астрономов изобретение — фотометр, а Джон Доллонд в 1757 году создал первый ахроматический объектив, оказавшийся особенно полезным для создания телескопов-рефракторов и микроскопов. Ламберт разработал метрологию оптики — дал строгие определения понятий яркости и освещённости, сформулировал зависимость освещённости поверхности от её площади и угла наклона, выяснил закон падения интенсивности света в поглощающей среде. В конце века Джон Гершель открыл инфракрасные лучи, а противоположное им ультрафиолетовое излучение в 1801 году открыл Иоганн Вельгельм Риттер. Поразительно, как быстро развивалась оптика, не так ли?
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
Вот мы и дошли уже аж до 19 века! Для начала поговорим в общем о физике в это время.
В 19 веке случается промышленная революция, в ходе чего ещё сильнее начинает распространяться как экспериениальная, так и теоретическая физика. Теперь основная задача физики — не объяснить природные силы, а научиться ими управлять. Практически во всех областях появились измерительные приборы, была разработана математическая теория погрешностей, которая позволяла проводить более точные измерения. В течении века появляется волновая теория света, кинетическая теория тепла, закон сохранения энергии, электромагнитная теория Максвелла, периодическая система элементов, и всё это к концу века стало называться "классической физикой". Появляется также прикладная физика, которая направлена на решение технологических задач. Важной чертой этого века стало укрепление мнения о том, что не все явления природы являются механическими, так как уже второй закон термодинамики это опровергал. В 19 веке также появились много новых разделов физики, прежде всего — связанные с электромагнетизмом, а также термодинамика, статистическая механика, теория упругости, радиофизика, метеорология, сейсмология.
Волновая теория света
Что ж, в общих чертах мы обсудили этот век, а теперь давайте поговорим о конкретных разделах! И начнём с волновой теории света. Я напоминаю, что из-за авторитетного учёного Исаака Ньютона, который критиковал волновую теорию света, у неё почти не было сторонников. Однако в начале 19 века Фурье разработал математическую теорию волновых колебаний, благодаря чему у волновой теории света появилось больше сторонников. Считалось, что свет — поток мелких корпускул (эмиссионная теория). Первый переворот в волновой теории света совершил Томас Юнг, специалист по физиологической оптике. В 1800 году он на своём выступлении в перед Королевским обществом разнёс по фактам эту теорию корпускул: почему все источники света испускают корпускулы с одинаковой скоростью и как получается, что часть света, падающего на тело, обычно отражается, а другая часть проходит внутрь тела? Не понятно. Юнг также указал, что убедительного объяснения явлениям преломления света, дифракции и интерференции Ньютон не дал. Взамен Юнг разработал волновую теорию интерференции (и ввёл сам этот термин) на основе сформулированного им принципа суперпозиции (наложения) волн, аналогично объяснялась им и дифракция. Вследствие в учебники вошёл всем нам знакомый "опыт Юнга" с двумя щелями. Также стоит сказать, что Юнг довольно точно оценил длину волны света в различных цветовых диапазонах, а также построил правильную теорию цветового зрения и аккомодации. В общем говоря, Юнг в оптике — настоящая легенда. Именно он перевернул мир оптики с ног на голову, сделав его таким, каким мы его знаем сейчас.
Однако с распростёртыми объятиями идеи Юнга никто не встречал, он был самым настоящим, что называется, "изгоем". Как раз в это время было глубоко изучено явление двойного лучепреломления и поляризации света, воспринятое как решающее доказательство в пользу эмиссионной теории. Но тут в игру вступает Огюстен Жан Френель, в то время дорожный инженер-строитель, согласный с Юнгом. Рядом хитрых опытов он продемонстрировал чисто волновые эффекты, совершенно необъяснимые с позиций эмиссионной теории, а его мемуар, содержащий всестороннее исследование с волновых позиций, точные количественные измерения и детальную математическую модель всех известных тогда свойств света (кроме поляризации), победил на конкурсе Парижской академии наук 1818 года. Френель также обобщил принцип Гюйгенса и сумел строго объяснить прямолинейность распространения световой волны, а его формулы для дифракции, преломления и интерференции вошли во все учебники физики. Но, справедливости ради, и Юнг, и Френель рассматривали свет как упругие продольные колебания эфира. До сих пор. В 19 веке.
Пока на этом всё!
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
XIX век: электродинамика
и электротехника
Пожалуй, этой теме выделим отдельный пост — информации очень много.
Начнём с того, что в 19 веке очень активно развивалась тема электричества. Таким образом, в первой четверти века электростатика была уже очень хорошо исследована, а руку к этому приложили Кулон, Пуассон, Гаусс, Грин и другие. Как уже упоминалось в прошлом посте, в 1800 году Вольта создал "вольтов столб", который помог совершить много открытий. Например, электролиз, благодаря которому в том же 1800 году Никольсон и Карлайл разложили воду на водород и кислород, а Дэви в 1807 году открыл калий и натрий, а также электрическая дуга В. В. Петрова и Дэви (1802).
Но самые поражающие открытия начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку, что вызвало среди физиков бурю эмоций. Уже через два месяца Ампер открыл явление взаимодействия двух проводников с током. Он также предложил термины "электродинамика" и "электрический ток", а ещё высказал предположение, что все магнитные явления вызваны внутренними токами внутри материи, протекающими в плоскостях, перпендикулярных оси магнита. Я хочу акцентировать на этом ваше внимание, потому что это буквально объясняло природу магнетизма. Сейчас в любом учебнике можно увидеть "гипотезу Ампера" — поистине выдающееся открытие. А вот Био, Савар и позже Лаплас строили первые теории, связывающие электричество и магнетизм (закон Био-Савара-Лапласа, можете почитать). За всеми этими потрясающими предположениями последовала очередная волна открытий:
• первый электродвигатель (1821, Фарадей)
• термоэлемент (1821, Зеебек)
• первый чувствительный гальванометр для измерения величины тока (1825, Л. Нобили)
• закон Ома (1827)
Продолжая об Ампере, в 1826 году он издал монографию "Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта", открыл электромагнит (соленоид), высказал идею электрического телеграфа. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники, а Максвелл назвал Ампера "Ньютоном электричества".
Первые метрологические стандарты, установившие единицы измерения электричества и магнетизма, разработали в 1830-е годы Гаусс и Вебер. Электричество начинает применяться на практике: в те же 1830-е годы были разработаны первые образцы электротелеграфа, в 1844 году в США введена в действие первая в мире коммерческая телеграфная линия, а несколько лет спустя в США и Европе их были десятки. Майкл Фарадей, о котором ранее мы написали пост в 1831 году открыл электромагнитную индукцию, тем самым доказав, что связь электричества и магнетизма существует. В результате серии опытов он сформулировал (словесно) свойства электромагнитного поля, позже математически оформленные Максвеллом. Фарадей также построил первый электродвигатель и первый электрогенератор, открыв путь к промышленному применению электричества, открыл законы электролиза, ввёл термины: ион, катод, анод, электролит, диамагнетизм, парамагнетизм и другие, а в 1845 году он обнаружил поворот плоскости поляризации света в веществе, помещённом в магнитное поле. "Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны" — думал он, но к сожалению никак не мог это доказать из-за незнания математики. Позже это также доказал Максвелл. Фарадей также исследовал самоиндукцию, открытую в 1832 году американским учёным Генри, свойства диэлектриков, разряды в газах и многое другое — великий человек.
Развитие теории и применений электротехники продолжалось. В 1845 году Кирхгоф установил законы распределения токов в сложных электрических цепях, а Н. А. Умов в 1874 году исследовал понятие потока энергии в произвольной среде. Пойнтинг и Хевисайд в 1880-е годы развили эту теорию применительно к электромагнитному полю. Электротехника развивалась очень быстро благодаря учёным и изобретателям: 1866 году запущен трансатлантический электротелеграф, в 1870-е годы изобретён телефон, в 1880-е годы начинается широкое применение ламп накаливания.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from ⚛️⚡| Physics confession !
XIX век: электродинамика
и теория электромагнитного поля
Продолжаем разбирать электричество в 19 веке! В один пост не вместилось...
Силы, введённые Ампером считались дальнодействующими. Это положение оспорил Майкл Фарадей, который с помощью опытов показал: электрические и магнитные силы перетекают непрерывно от точки к точке, образуя соответственно взаимосвязанные "электрическое поле" и "магнитное поле" Понятие "поля", введенное Фарадеем, стало, пожалуй, его главным вкладом в физику. Однако учёные того времени, уже свыкшиеся с дальнодействием ньютонового притяжения, теперь уже к близкодействию относились с недоверием. Вскоре появилась теория Вебера, основанная на дальнодействии. Но к этому моменту вся физика, кроме теории тяготения, имела дело только с близкодейственными силами (оптика, термодинамика, механика сплошных сред и др.). Гаусс, Риман и другие учёные поддержали идею Фарадея о том, что свет имеет электромагнитную природу, откуда следовало, что теория электромагнитных явлений тоже должна быть близкодейственной (подчеркнула специально, чтобы связь не терялась). В 19 века началась глубокая разработка теории дифференциальных уравнений в частных производных для сплошных сред — был готов математический аппарат теории поля. В этих условиях и появилась теория Максвелла, которую сам автор скромно называл математическим пересказом идей Фарадея. Однако каким бы скромником ни был Максвелл, тут-то и начинается вторая революция в физике (первая — Ньютон) — появляется теория поля Максвелла, которая начала вступать в противоречия с классической механикой. В 20 веке это послужит основанием для нового подхода к физике, о чём мы с вами ещё поговорим. Максвелл также ввёл понятие тока смещения, доказал существование электромагнитных волн, скорость которых равна скорости света, предсказывал давление света и множество других открытий — ещё один великий человек в этой истории.
В этом веке ушли в прошлое понятия "электрической" и "магнитной" жидкостей — им на смену пришло понятие поля, которое, однако, считалось механическими процессами в эфире. Да. В эфире. 19 век, эфир ещё никуда не делся.
Поговорим также и о других открытиях. Герц в 1887 году построил первый в мире радиопередатчик (вибратор Герца), в том же году обнаружил ток смещения в диэлектрике (заодно фактически открыв фотоэффект), а в следующем году Герц открыл стоячие электромагнитные волны и позже с хорошей точностью измерил скорость распространения волн, а также обнаружил для них те же явления, что и для света — отражение, преломление, интерференция, поляризация и др. Эти открытия подтверждали, что свет имеет электромагнитную природу.
В 1890 году Бранли изобрёл чувствительный приёмник радиоволн — когерер и ввёл в обиход термин "радио". Когерер ловил радиоволны на расстоянии до 40 метров, а с антенной — намного дальше. Спустя ещё несколько лет Попов и Маркони предложили соединить когерер с электрозвонком, создав первый аппарат для радиосвязи. Позже, в 20 веке началась эра радио и электроники.
Я также не могу здесь не упомянуть, что в конце 19 века началась эпичная "война токов" — Томас Эдисон против Николы Тесла и Джорджа Вестингауза. Суть её заключалась в том, что нужно было найти эффективный способ электрификации. Эдисон предлагал это сделать при помощи постоянного тока. Из плюсов — безопасный, из минусов — крайне невыгодный. А потом пришёл Тесла работать к Эдисону, услышал это "постоянный ток" и офигел конкретно — зачем и для чего, если есть переменный? И с этими мыслями он присоединился к Вестингаузу, который также ратовал за переменный ток. Там и правда очень эпичная история, о ней даже есть фильм "Битва токов" — очень интересный. Мы, кстати, писали посты об этом (первая часть, вторая часть), обязательно почитайте!
На этом всё! Завтра поговорим о термодинамике, ядерке и прочем.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM