Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Современная наука в теории и практике. Часть IV. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Современная наука

в теории и практике

Часть IV

МОНОГРАФИЯ

Научный редактор

доктор педагогических наук, профессор

С.П. Акутина

Издание включено в РИНЦ

Москва 2018

УДК 001 ББК 72я43 С56

Рецензент:

доктор педагогических наук, профессор

Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского

Акутина С.П.

С56 Современная наука в теории и практике. Монография. Часть IV /

Научный ред. д-р пед. наук, проф. С. П. Акутина. – М.: Издательство «Перо», 2018. – 85 с.

ISBN 978-5-00122-192-0 (Общ.) ISBN 978-5-00122-585-0 (Ч.4)

В коллективной монографии представлены теоретические и практические материалы,

посвященные актуальным вопросам современной науки.

Работы, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений, изложенных в работах, ответственность несут авторы публикаций. Мнение редакционной коллегии может не совпадать с мнением авторов.

Издание охраняется Законом РФ об авторском праве. Любое воспроизведение материалов, размещенных в сборнике, как на бумажном носителе, так и в виде ксерокопирования, сканирования, записи в память ЭВМ и размещение в Интернете, без согласия издателя, запрещается.

Монография включена в Научную электронную библиотеку elibrary.ru (РИНЦ)

Электронная версия опубликована на сайте Центра научной мысли www.tagcnm.ru

001

УДК

ISBN 978-5-00122-192-0 (Общ.) ISBN 978-5-00122-585-0 (Ч.4)

Отпечатано с готового оригинал-макета.

ББК 72я43

ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗДЕЛ 1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Глава I. Ковалев А.В. Нарушение принципа Т-инвариантности при

магнитных фазовых переходах

РАЗДЕЛ 2. ГУМАНИТАРНЫЙ ЦИКЛ

Глава II. Грушко Г.И. Виды искусства в истории культуры: от Средне-

вековья к современности

Глава III. Легостаева Е.С. Методологические предпосылки исследова- ния когнитивных ошибок

Глава IV. Michele Loré The moral foundations of the education of ancient

Greek man

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

СОДЕРЖАНИЕ

В коллективной монографии представлены теоретические и практические материалы, посвященные актуальным вопросам современной науки.

РАЗДЕЛ 1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

В первой главе «НАРУШЕНИЕ ПРИНЦИПА Т- ИНВАРИАНТНОСТИ ПРИ МАГНИТНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ» А.В. Ковалев рассматривает взаимосвязь собственной симметрии кристалла,

постулатов Пьера Кюри и принципов инвариантности. Для решения задачи о допустимой симметрии кристалла с наблюдаемыми в нем физическими свойствами обычно используется принцип Неймана, который оказывается частным случаем симметрийных постулатов Кюри. Выполнение принципа Неймана для магнитных кристаллов означает нарушение T-четности при магнитных фазовых переходах (МФП), что долгое время считалось совершенно невозможным. Причиной самого факта существования постоянного магнита можно считать сильное нарушение принципа T-инвариантности при МФП, что невозможно обосновать в рамках современных теорий. Поэтому нами рассматриваются возможности экспериментального решения этой проблемы. Приводятся результаты системного изучения соответствующих публикаций и примеры выполненных нами и другими авторами экспериментальных работ. Предлагаются понятие «диссимметрия магнитных кристаллов по отношению к операции обращения времени» и методы прямого обнаружения нарушения T-инвариантности при МФП.

РАЗДЕЛ 2. ГУМАНИТАРНЫЙ ЦИКЛ

Во второй главе «ВИДЫ ИСКУССТВА В ИСТОРИИ КУЛЬТУРЫ: ОТ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ К СОВРЕМЕННОСТИ» (автор – Грушко Г.И.) ис-

следуется проблема соотношений видов искусства в истории культуры. С помощью синергетического подхода выявляются общие тенденции и закономерности их развития: нелинейность, фрактальность, «ускорение», цикличность, стремление к достижению «информационного максимума», что свойственно самоорганизующихся систем самого различного происхождения. Принимая во внимание психологические аспекты этой проблемы, можно сделать вывод: «галерея» видов искусства служит своеобразным «учебным полигоном» для выявления ситуаций появления эмоций, которые связаны с человеческими потребностями и зависят как от поступающей, так и от поступившей информации в их взаимодействии.

Актуальность изучения когнитивных ошибок обусловлена возрастающей значимостью последствий для индивида и общества в целом. В третьей главе «МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ КОГНИ- ТИВНЫХ ОШИБОК» (автор – Легостаева Е.С.) представлены сформированные методологические предпосылки исследования когнитивных ошибок в

ПРЕДИСЛОВИЕ

философском, физиологическом, социокультурном и психологическом направлениях. Соотнесены этапы обработки индивидом информации об окружающем мире (восприятие, анализ и оценка, применение) с различными подходами. Представлены уникальные эмпирические данные, демонстрирующие влияние социокультурных традиций на формирование когнитивных ошибок у их приверженцев. Подчеркивается многообразие направлений изучения когнитивных ошибок. Делается заключение о необходимости сужения понятия «когнитивные искажения» до понятия «когнитивные ошибки» при проведении психологических исследований. Когнитивные искажения – неотъемлемая характеристика процесса познания. Когнитивные ошибки обладают важной характеристикой верифицируемости и обеспечивают качество прогноза развития ситуации и результативности деятельности.

В четвертой главе «THE MORAL FOUNDATIONS OF THE EDUCATION OF ANCIENT GREEK MAN» Michele Loré рассматривает по-

нятие «философия» в его развитии, отмечается большая историческая ценность в передаче культурного наследия предшествующих цивилизаций в процессе воспитания.

РАЗДЕЛ 1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Ключевые слова: постулаты Кюри, принцип

еймана, принципы инвариантности, фазовые

ности, диссимметрия, спонтанная деформация, магнитострикция, электромагнит, постоянный магнит.

УДК 537.611; 538.955

ГЛАВА I. НАРУШЕНИЕ ПРИНЦИПА Т-ИНВАРИАНТНОСТИ ПРИ

МАГНИТНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ

Ковалев А.В.

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова

Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»,

Гатчина

Н переходы, нарушения Т-четности и T инвариант-

1. Введение

Анализ истории формирования науки о магнитных кристаллах (материалах) приводит к выводу о том, что причиной многих недоразумений является «модификация» принципов симметрии, целью которой было устранение очевидного противоречия постулатов П. Кюри и условия симметрии магнитных кристаллов по отношению к операции обращения времени (Т-четности). На основе принципов Кюри [1] академиком А. В. Шубниковым создан фундамент кристаллофизики, науки в которой рассматривается взаимосвязь структуры кристалла с его физическими свойствами. Но после издания книги [2] для кристаллов, в которых имеется спонтанная намагниченность M лат». В результате даже сам факт существования постоянных магнитов оказался сложной физической проблемой, о которой, в частности, говорилось в лекциях Р. Фейнмана [3]. До сих пор этот вопрос остается открытым.

Далее будет показано, что решение проблемы постоянного магнита невозможно без должного понимания содержания принципов симметрии. Однако подобные соображения не считаются существенными и о них редко говорят. В результате во многих публикациях пишут о кубических ферромагнетиках, классическим примером чего считается железо и его магнитные сплавы. Авторы подобных работ не обращают внимания на многочисленные экспериментальные данные и основы симметрийного описания физических свойств кристаллов [4]. В отзыве на препринт [5] рецензент журнала УФН, в частности, писал: „Общие симметрийные принципы, конечно, давно понятны, но описание магнитных материалов в терминах симметрии решетки не очень продуктивно. Сам по себе симметрийный анализ кристалла до перехода в магнитное состояние не позволяет определить ни возможность появления ферромагнетизма, ни

, начал использоваться второй «посту-

его характеристики. Дело в том, что изменение симметрии кристаллической решетки в большинстве случаев является вторичным при ферромагнитном переходе. Главное – это поведение электронной подсистемы. Изменения состояния электронной подсистемы, конечно, приводят и к изменениям кристаллической решетки, но это вторичное следствие появления ферромагнетизма“. Автор этих строк не знает, что искажения структуры кристалла при магнитном фазовом переходе (МФП) описывается материальным тензором, симметрия которого должна соответствовать принципу Неймана [4]. Установление же взаимосвязи симметрии кристалла и состояния его электронной подсистемы остается, конечно, фундаментальной задачей физики магнитных явлений в кристаллах.

Перечень основных проблем традиционной физики магнитных материалов приведен в кратком обзоре [6]. Автор считает, что причиной появления ферромагнетизма является магнитоструктурный фазовый переход (ФП) первого рода, в результате которого происходит упорядочение спинов, направление которых однозначным образом задается кристаллической структурой ферромагнитной фазы. При ФП первого рода должны наблюдаться гистерезис физических свойств и скрытая теплота ФП, что и обнаружено для «классических» ферромагнетиков Ni, Fe, Co и CoFe

2O4

[7].

Наличие магнитострикции во всех известных ферромагнетиках указывает на возможность изменения структуры кристалла при МФП. Обычными методами рентгеноструктурного анализа эти изменения очень сложно обнаружить. Но с развитием синхротронной техники высокого разрешения находится все больше МФП, одновременно с которыми наблюдаются изменения кристаллической структуры парамагнитной фазы [8–10], что авторами этих работ считается общим свойством «кубических» ферромагнетиков. При «вычислении» допустимой симметрии ферромагнитных фаз использовалась [8,9] феноменологическая теория минимизации общей свободной энергии магнитного кристалла. В результате получились, как и в [2], тетрагональные и ромбоэдрические фазы. На самом деле существующие теоретические методы не позволяют вычислить симметрию конкретного кристалла, в котором после ФП появляются некие физические свойства [5]. В общем случае, однако, для каждого свойства должен выполняться принцип Неймана, уникальный случай подтверждения чего обнаружен для кристалла YBaCo

[11]. В этом кристалле при T a 295 K орто-

2O5.50

ромбическая фаза превращается в моноклинную, одновременно с чем происходит ФП металл–диэлектрик и появляется спонтанная намагниченность. При снижении температуры до T a 240 K орторомбическая фаза восстанавливается, а намагниченность исчезает. Основной результат этой работы, который, похоже, остался незамеченным: авторы получили очевидное доказательство нарушения T-четности при МФП. Ничего необычного в этом утверждении нет, так как это нарушение оказывается следствием выполнения принципа Неймана.

Известные особенности ФП первого рода позволили как-то объяснить физические явления, наблюдаемые в магнитных материалах [6]. Однако принципы симметрии при этом не учитывались. Механизм магнитострикции железа, например, объясняется следующим образом. Ферромагнитная фаза железа имеет тетрагональную структуру. При приложении магнитного поля H в отдельных до-

менах происходит перестройка структуры, при которой получается одноосная кристаллическая текстура с минимально возможными углами между осями C и направлением H. Но тетрагональные фазы моноатомных кристаллов не допускают существования ферромагнетизма. Кроме того, такая схема не позволяет объяснить причину существенного отличия «мягких» и «жестких» магнитных материалов, из которых изготавливаются электромагниты и постоянные магниты.

Взаимосвязь устойчивости намагниченного состояния с нарушением принципа Т-инвариантности впервые сформулирована А.С. Компанейцем [12] следующим образом. „Движение электронов создает токи, а токи вызывают магнитное поле. Если движение электронов определенным образом упорядоченно, то создается результирующее магнитное поле. <…>. Движение всегда направлено, совершается в ту или иную сторону. Но если внутри тела нет никакого преимущественного направления токов, то не возникает и магнитное поле. Такое тело не может быть ферромагнитным. Одно направление непременно должно отличаться от другого. <…>. Расположение элементов среды помогает движению в одну сторону и мешает в другую сторону, как зубчики на храповом колесе.<…>. У ферромагнетиков операция изменения знака времени непременно должна сопровождаться какой-то операцией пространственной симметрии“. В приведенном тексте термин «операция обращения времени» понимается как обращение направления движения циркулярных токов, о которых говориться и в книге [2]. (Для локализованных электронов операцией обращения времени можно считать изменении направлений их спинов и связанных с ними элементарных магнитных моментов.)

О необходимости уточнения традиционной парадигмы говорится и в докладе [13]: „Обзор посвящен рассмотрению некоторых аспектов макроскопического симметрийного подхода к описанию физических свойств магнитоупорядоченных кристаллов. Основным из них является следующее утверждение. Такое описание может быть вполне последовательным и полным только, если оно базируется на кристаллохимической симметрии среды.<…> Более того, использование магнитных групп по большому счёту оказывается не нужным“.

2. Симметрийные постулаты Пьера Кюри

При изучении магнитных явлений в кристаллических материалах до сих пор существует проблема выбора исходных постулатов. Многочисленные экспериментальные факты соответствуют принципам Кюри, но при обсуждении полученных результатов о них обычно не говорят, причины чего будут изложены далее. В статье Шубникова [1] находим следующие формулировки принципов Кюри:

„Характеристическая для того или иного явления симметрия есть максимальная симметрия среды, совместимая с существованием явления“.

„Явление может существовать в среде, которая обладает либо характеристической симметрией, либо одной из ее подгрупп“.

„Иначе говоря, некоторые элементы симметрии среды могут сосуществовать с явлением, но они не являются обязательными. Обязательным является

лишь отсутствие некоторых элементов симметрии. Это она – диссимметрия – творит явления“.

„Когда несколько различных явлений природы накладываются друг на друга, образуя одну систему, диссимметрии их складываются. В результате остаются лишь те элементы симметрии, которые являются общими для каждого явления, взятого отдельно“.

Характеристической симметрией называется симметрия явления или физического свойства среды. Электрическая поляризация P симметрию конуса ∞·m, а спонтанная намагниченность M

, например, имеет

– вращающегося

цилиндра ∞/m, где символам ∞ обозначена ось вращения бесконечного порядка, m – плоскость зеркального отражения. Для конуса имеется бесконечное число плоскостей, параллельных оси, а для вращающегося цилиндра – одна плоскость, перпендикулярная оси. Поэтому группы симметрии кристаллографических классов электрических и магнитных кристаллов должны быть подгруппами указанных предельных групп. Допустимая симметрия сегнетомагнитных кристаллов зависит от взаимной ориентации векторов P

и Ms: для кол-

линеарного случая кристалл может иметь только ось симметрии; для ортогональной ориентации – плоскость, при этом P

должна быть параллельно плос-

кости симметрии.

„В научных кругах более известны три принципа, которыми устанавливается связь между симметрией причины и следствия:

1. Когда определенные причины порождают известные следствия, эле-

менты симметрии причины должны содержаться в порожденных следствиях.

2. Когда известные следствия обнаруживают известную диссимметрию,

эта последняя должна содержаться и в причинах, породивших эти следствия.

3. Положения, обратные двум предыдущим, неправильны, т. е. следствия

могут быть симметричнее вызывающих их причин“[1].

Авторы книги [14] считают, что принцип Неймана можно рассматривать как следствие этих принципов. Его исходная формулировка: „Физическое свойство кристалла может обладать и более высокой симметрией, чем кристалл, но оно обязательно должно включать в себе и симметрию точечной группы кристалла“.

Современное определение принципа Неймана: „Группа симметрии любого физического свойства G

должна включать в себя все элементы точечной

св

группы (кристаллографического класса) кристалла K; иными словами, группа K либо совпадает с группой G

, либо является ее подгруппой“ [4].

св

Для магнитных кристаллов K должна быть подгруппой группы f/m, но для кольца с током группы K и G

совпадают. Непонимание подобного отличия

св

часто проявляется при использовании терминов «Т-четность» и «Т- инвариантность».

В кристаллофизике термин «принцип Кюри» используется для определения результата внешнего воздействия на кристалл: „Если принцип Неймана связывает симметрию свойства и исходную, невозмущенную симметрию кристалла, т. е. симметрию кристалла до воздействия, то принцип Кюри позволяет определить симметрию кристалла после воздействия“ [4]. Поэтому необходимо

различать спонтанную деформацию кристалла, как результат МФП, и магнитострикцию, величины которых описываются компонентами материальных и силовых тензоров.

Полный набор кристаллографических классов ферромагнетиков впервые приведен в книге [15]. Необходимым условием отбора этих классов считалось наличие в кристалле особенного вращательного направления, одной аксиальной оси симметрии. В [1] уже прямо говорится, что взаимосвязь структура – свойство оказывается следствием принципов Кюри. Аксиально-векторными свойствами могут обладать лишь кристаллы 13 классов [4]:

1, 2, 3, 4, 6, m, 2/m, 4/m, 6/m, 1 3, 4, 6. (1)

Зеркальные оси представляют собой комбинации обычных поворотов с последующим отражением односторонней плоскостью. Поэтому ствует плоскости симметрии m,

приводит к появлению плоскости зеркального отражения m и, соответствен-

но, группы

6/m,

3, содержат центр инверсии.

и 3/m оказываются одной группой симметрии. Группы 2/m, 4/m,

Спонтанная намагниченность M

 центру инверсии, действие зеркальной оси

не может наблюдаться в ромбических и

соответ-

кубических кристаллах, что не учитывается во многих публикациях. Результаты дифракционных измерений часто считаются доказательством сохранения кристаллографической симметрии при МФП. На самом деле определение такой симметрии в большинстве случаев оказывается очень сложной задачей не только из-за малой величины искажений структуры исходной фазы, но и потому, что в образцах имеются кристаллические двойники низкосимметричной фазы.

Более интересным оказывается вопрос о направлении вектора M

, фор-

мальный ответ на который содержится в следующем принципе П. Кюри:

“Когда определенные причины порождают известные следствия, элементы симметрии причины должны содержаться в порожденных следствиях“.

Причина появления спонтанной намагниченности  упорядочение направлений циркулярных микроскопических токов j(x, y, z) или направлений спинов, что, вероятно, связано с пространственной конфигурацией электронных волновых функций. Поэтому естественно, что вектор M

коллинеарен оси

или ортогонален плоскости для кристаллов, в которых имеются такие элементы симметрии. В этом смысле нам кажется интересными результаты экспериментальных работ, в которых получены достоверные данные о направлении M

кристаллах триклинных классов 1 и

3. Принципы инвариантности

Принципы Кюри в кристаллофизике начали использоваться в 1940 году [15]. Но после обнаруженного при метрии [16] была предложена идея о необходимости сохранении комбинированной четности [17,18], что означало и сохранение Т-четности (CPT-теорема

-распаде 60Co нарушения зеркальной сим-

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]