- •Содержание
- •2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы
- •2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения
- •2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе
- •2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы
- •2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности
- •2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы
- •3.1.2. Концепция единого пространства-времени.
- •3.1.3. Концепция моделирования объектов
- •3.1.4. Концепция контролируемого воздействия.
- •3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии
- •3.2. Образ природы в неклассическом естествознании
- •3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •3.2.2. Концепция моделирования состояний
- •3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •3.2.4.Концепция макросостояний объектов
- •3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
- •3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •Лекция №4.
- •4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц
- •4.1. Проблема измерения в классическом естествознании
- •4.2. Единицы измерения и системы единиц
- •4.3. Возникновение систем мер.
- •4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер.
- •4.5. Эталоны.
- •4.6. Атомные часы.
- •Лекция №5.
- •5.1. Временные отношения в природе
- •5.2. Пространственные отношения в природе
- •5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени
- •5.4. Целостное описание пространства-времени
- •Лекция №6.
- •6.1. Моделирование
- •6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании.
- •6.3. Фундаментальные физические модели объектов
- •6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
- •6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта
- •6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта
- •6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы
- •Лекция №7.
- •7.1. Воздействие и взаимодействие
- •7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу
- •7.3. Фундаментальные силы
- •7.4. Механическая энергия и динамика частицы
- •7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц
- •Лекция №8.
- •8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •8.2. Концепция моделирования состояний
- •8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
- •8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики
- •Лекция №9.
- •9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы
- •9.2. Микросостояние одной микрочастицы.
- •9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •Лекция №10.
- •10.1. Тепловое равновесие как макросостояние.
- •10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы
- •10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии
- •10.4. Два способа описания природы на макроуровне.
- •Лекция №11.
- •11.1. Флуктуации и их роль в описании природы
- •11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире
- •11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
- •Лекция №12.
- •12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости.
- •12.1. Свойство сверхпроводимости
- •12.2. Изотопический эффект
- •12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода
- •12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость
- •Лекция №13.
- •13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона.
- •13.2. Явление Джозефсона.
- •Лекция №14.
- •14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики
- •14.1. Краткая история жизни знаменитого ученого. Научные достижения
- •14.2. Предыстория вопроса
- •14.3. Открытие Мёссбауэра
- •14.4. Природа эффекта
- •14.5. Мёссбауэровские изотопы
- •14.6. Общие применения метода
- •14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов
- •14.8. Химические применения метода
- •14.9. Выводы
- •Лекция №15.
- •15.1.Общие сведения.
- •15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории
- •15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках.
- •15.4. Эффект Холла в полупроводниках
- •15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках
- •15.6. Датчик эдс Холла
- •Лекция №16.
- •16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша.
- •16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона
- •16.2. Метод магнитной фокусировки Буша
- •16.3. Опыт Милликена
- •Лекция №17.
- •17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи
- •17.2. Дробовый эффект
- •17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста
- •17.4. Естественные пределы точности измерений
- •17.5. Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей
- •17.7. Броуновское движение
- •Список используемой литературы:
11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
Как следует из проведенного обсуждения, при описании природы как на микро-, так и на макроуровне наблюдаются корреляции между флуктуациями физических характеристик объектов и их состояний. Было показано что с одной стороны, эти корреляции качественно различны в микро- и макромире. С другой стороны, всякая корреляция – это согласованный процесс, в котором флуктуации участвуют либо в фазе, либо в противофазе.
Граница между микромиром, чувствительным к квантовому воздействию, и макромиром, чувствительным к тепловому воздействию, отнюдь не всегда связана с различием между малыми и большими по размерам объектами. Более того, можно представить ситуации, при которых было бы необходимо одновременно учитывать флуктуации, порождаемые как квантовым, так и тепловым неконтролируемым воздействием. Типичный пример – это электромагнитное излучение в полости в условиях теплового равновесия. С его анализа, выполненного Планком, началось развитие неклассической физики. Тем самым возникает потребность в универсальном описании корреляции между флуктуациями в неклассической физике в целом.
На самом деле подобная проблема впервые была рассмотрена Э. Шредингером еще в 1930 году. Исходя из некоторых общих соображений о свойствах состояний в неклассической физике, он получил универсальное соотношение неопределенностей (СН) Шредингера, позволяющее в принципе учесть возможность проявления в природе двух указанных типов корреляции между флуктуациями; физических характеристик объектов и их состояний. СН Шредингера имеют вид
(∆A)(∆B)>RAВ (11.6),
где ∆А и ∆В дисперсии физических характеристик А и В, а Rab —обобщенная мера корреляции этих флуктуации.
Таким образом, СН Гейзенберга в микромире и СН Эйнштейна в макромире – это частные случаи универсальных СН Шредингера, характерных для неклассической физики в целом.
Флуктуации связаны с неравновесными процессами. Такие неравновесные характеристики системы, как кинетические коэффициенты пропорциональны интегралам по времени от временных корреляционных функций потоков физических величин. Например, электропроводность пропорциональна интегралу то корреляционных функций плотностей токов, то вязкости.
Флуктуации в системах заряженных частиц проявляются как хаотические изменения потенциалов, токов или зарядов; они обусловлены как дискретностью электрического заряда, так и тепловым движением носителей заряда. Эти флуктуации являются причиной электрических шумов и определяют предел чувствительности приборов для регистрации слабых электрических сигналов.
Флуктуации можно наблюдать по рассеянию света: случайные изменения плотности среды из-за флуктуаций вызывают случайные изменения по объёму показателя преломления, и в однородной по составу среде или даже в химически чистом веществе может происходить рассеяние света, как в мутной среде. Это явление особенно заметно в бинарных растворах при температуре, близкой к критической температуре расслаивания – критическое рассеивание света. Флуктуации также велики в критической точке равновесия жидкости – пар.
Таким образом, корреляции между флуктуациями характеристик объектов и состояний представляют собой важнейшую особенность целостного описания природы в неклассической физике.
Контрольные вопросы:
Почему с неклассической точки зрения прибор оказывается неидеальным каналом связи между экспериментатором и исследуемым объектом?
Что является источником возмущающего воздействия прибора, если в рассуждениях придерживаться неклассической стратегии мышления
Какие величины служат характеристиками макроусловий, окружающих исследуемый объект в эксперименте?
Почему среднее значение исследуемой характеристики не содержит полной информации о ее поведении?
Каким набором характеристик описывается поведение системы «объект плюс окружение»?
Каким понятием описывается макроскопическая обстановка, в которой находится исследуемый объект. Приведите примеры характеристик состояния объектов.
Какую роль играют характеристики объекта и характеристики его состояния в отражении целостности системы «объект плюс его окружение»?
Перечислите фундаментальные модели неклассической физики и опишите специфику каждой из них.
Что сближает квантоводинамическую и термодинамическую модели состояний?
Какой критерий различия между большим и малым объектами природы? Какие новые представления о воздействии на микросостояние были введены в науку М. Планком?
Назовите характеристики микросостояния электрона, фотона.
Что такое волна де Бройля? Как проявляется целостность состояния фотонов при аннигиляции электрон-позитронной napы?
Чем отличается поведение системы бозонов от системы фермионов? В чем проявляется целостность состояния этих систем?
Какими особенностями обладает состояние теплового равновесия?
В чем различие между детерминированным и стохастическим движениями?
Как проявляется ограничение воздействия на макроуровне природы?
Что такое энтропия и как она изменяется в равновесных процессах?
В чем состоит упрощенное описание макросостояния по сравнению с описанием микросостояния?
Какова роль флуктуации в описании природы в неклассической стратегии мышления?
В каких проблемах физики учет флуктуации существен?
Какие типы корреляции между флуктуациями вам известны и в чем их качественное различие?
В чем принципиальное различие между СН Гейзенберга в микромире и СН Эйнштейна в макромире?
Что общего с принципиальной точки зрения между СН Гейзенберга и СН Эйнштейна?
Какой смысл вкладывается в понятие флуктуации температуры ?