Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Копия Оглавление.doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
07.09.2019
Размер:
848.9 Кб
Скачать
    1. Какие задачи стоят перед физикой в XXI веке?

Две группы перспективных направлений исследований

Таблица 6.

Фундаментальные теории

Экспериментально-теоретические исследования

1

2

  1. Создание периодической таблицы элементарных частиц по аналогии с периодической системой химических элементов.

  2. Создание единой теории микромира.

  3. Создание единой теории Вселенной.

  4. Создание физической теории Земли.

  5. Создание единой теории физических взаимодействий.

1

По мнению академика Виталия Гинзбурга перед физикой стоят следующие 30 особенно важных и интересных проблем, расставленных в порядке значимости для человечества:

    1. управляемый ядерный синтез;

    2. высокотемпературная и комнатно-температурная сверхпроводимость;

    3. создание металлического водорода и других экзотических веществ;

    4. исследование двумерной «электронной» жидкости (аномальный эффект Холла);

    5. исследования в области физики твердого тела (гетероструктуры в полупроводниках, переходы металл-диэлектрик);

2

    1. исследование фазовых переходов второго порядка и охлаждение до сверхнизких температур;

    2. исследование в области физики поверхностей;

    3. жидкие кристаллы, сегнетоэлектрики;

    4. фуллерены;

    5. поведение вещества в сверхсильных магнитных полях;

    6. нелинейная физика. Турбулентность. Солитоны. Хаос. Странные аттракторы;

    7. сверхмощные лазеры, гразеры, разеры;

    8. сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра;

    9. спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика;

    10. единая теория слабого и электромагнитного взаимодействия. W- и Z-бозоны. Лептоны;

    11. великое объединение. Суперобъединение. Распад протона. Масса нейтрино. Магнитные монополи;

    12. фундаментальная длина. Взаимодействие частиц при высоких и сверхвысоких энергиях. Коллайдеры;

    13. несохранение СР-инвариантности;

    14. нелинейные явления в вакууме и в сверхсильных магнитных полях. Фазовые переходы в вакууме;

    15. струны. М-теория;

    16. экспериментальная проверка общей теории относительности;

    17. гравитационные волны и их детектирование;

    18. космологическая проблема. Связь между космологией и физикой высоких температур;

    19. нейтронные звезды и пульсары. Сверхновые звезды;

    20. черные дыры. Космические струны;

    21. квазары и ядра галактик. Образование галактик;

    22. проблемы темной материи (скрытой массы) и ее детектирования;

    23. происхождение космических лучей со сверхвысокой энергией;

    24. гамма всплески. Гиперновые объекты;

30) нейтринная физика и астрономия. Нейтринные осцилляции.

Рассмотрим 4 из перечисленных проблем, которые имеют ключевое значение для развития современной технологии, экономики и цивилизации.

  1. Проблема управляемого ядерного синтеза (синтез ядер водорода и ядер гелия). Об эффективности этого процесса говорит тот факт, что из 1 кг водорода можно получить энергии в 20 млн. раз больше, чем при сжигании 1 кг бензина. Работа в этой области была начата еще в 1950 году в СССР под руководством И.Е.Тамма и А.Д.Сахарова и ввиду необходимости решения сверхсложных технических задач в рамках проекта ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) предполагается создание гигантского токамака стоимостью 10 млрд долл. к 2005 году.

  2. Вторая проблема – высокотемпературная и комнатнотемпературная сверхпроводимость (явление сверхпроводимости связано с исчезновением электрического сопротивления в металлах, сплавах и соединений при низких температурах). Возможная экономия тока составляет более 20%.

  3. Исследования в области физики твердого тела (гетероструктуры в полупроводниках, переходы металл-диэлектрик, мезоскопика).Российских физик Ж.Алферов получил Нобелевскую премию в 200 г. за исследования гетероструктур. Как выяснилось, твердые тела не являются чем-то единым и однородным, а в твердом теле существуют области с различными химическим составом и различными физическими свойствами, разделенные четкими границами. Такие твердые тел называются гетерогенными. Гетерогенность приводит к тому, что твердость или электрическое сопротивление тела может резко отличаться от аналогичных параметров внутренних частей тела. Эта способность называется мезоскопикой и очень важна для создания тонкопленочных полупроводников, высокотемпературных сверхпроводников и других материалов, служащих главным компонентом таких технических устройств и систем, как телевизоры, компьютеры, мобильные телефоны, проигрыватели лазерных дисков, солнечные батареи и т.д.

4) Создание сверхмощных лазеров, а также гразеров и разеров. Помимо лазеров, усиливающих оптическое излучение (свет), разрабатываются гразеры и разеры, усиливающие излучение соответственно в рентгеновском и гамма-диапозоне.

Итак, физика является наукой, наиболее активно преобразующей современный мир, и от ее развития зависит как развитие естествознания, так и развитие мировой экономики, технологии и цивилизации.