3.7. Квантовая статистика
В отличие от математического аппарата квантовой статистики ее содержание качественно не изменилось в сравнении с классической статистикой. Введен лишь принцип тождественности (неразличимости) частиц: в классической статистике перестановка двух одинаковых частиц изменяет состояние системы, а в квантовой статистике – не изменяет. Квантовая статистика играет большую роль в объяснении свойств твердых тел (зонная теория): диэлектрических свойств, электропроводности, теплоемкости и др.
Разработаны также термодинамические, теории неравновесных процессов, в том числе статистические теории, включая квантовую статистику неравновесных процессов.
3.8. Электродинамика
Классическая электродинамика – раздел физики, в котором изучаются неквантовые свойства электромагнитного поля и движения электрических и гипотетических магнитных зарядов, взаимодействующих между собою посредством этого поля. Уравнения электромагнитного поля найдены Максвеллом. Они позволяют определять напряженность и магнитную индукцию поля в вакууме и в веществе, исходя из распределения в пространстве электрических зарядов и токов. Они являются фундаментом большинства разделов электротехники, радиотехники, оптики, плазмы, электроники. При больших частотах (малых длинах) электромагнитных волн (область малых пространственно-временных интервалов) законы классической электродинамики неприменимы (это область квантовой электродинамики).
3.9. Специальная теория относительности (сто)
Это физическая теория о пространстве и времени в отсутствии полей тяготения. В ее основе лежат 2 постулата: принцип относительности (механические, оптические, тепловые и др. физические явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково при одинаковых начальных условиях; все инерциальные системы отсчёта равноправны) и независимость скорости света от движения источника (скорость света в вакууме во всех инерциальных системах отсчёта одинакова). При переходе от одной к другой инерциальной системы преобразование координат и времени осуществляется по формулам (преобразованиям) Лоренца. Из них вытекают эффекты СТО: скорость света – максимальная скорость передачи любых взаимодействий; относительность одновременности событий; замедление течения времени и сокращение продольных размеров быстро движущегося тела (последние эффекты не абсолютные, зависят от системы отсчёта).
3.10. Релятивистская механика
Законы механики Ньютона не инвариантны относительно преобразований (перестают быть справедливыми при больших скоростях движения). После разработки СТО уравнения механики Ньютона были обобщены – получены релятивистские уравнения движения, пригодные для описания движения частиц со скоростями, близкими к скорости света (релятивистская механика).
Огромное значение получили 2 следствия релятивистской механики: релятивистский импульс
и универсальная связь между энергией и массой
3.11. Общая теория относительности (ото)
ОТО – теория тяготения. Из 4-х типов фундаментальных взаимодействий (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое) первым было открыто гравитационное - силы тяготения. Теория гравитации сформулирована Ньютоном 200 лет назад.
В начале ХХ века она была революционно преобразована А. Эйнштейном, получив название общей теории относительности (явилась логическим развитием принципа относительности применительно к гравитационным взаимодействиям). Из установленного Галилеем факта равенства гравитационной и инертной масс (искривления тяготением путей движения тел) Эйнштейн вывел, что тяготение – искривление пространства-времени; вскрыл связь между геометрией пространства-времени, распределением и движением масс; получил уравнения тяготения (нелинейные), которые в общем виде ещё не решены. А. Фридман нашёл их нестационарные решения, соответствующие расширяющейся Вселенной (на опыте подтвердил Э. Хаббл).