Основная теорема физики

Бывают ли теоремы в физике? Да, мы знаем, что 1) учащимся и учителям непривычно воспринимать слово “теорема” применительно к физике. Но, что делать, если здесь будет много геометрии. 2) Мы знаем, что теорема – это суждение, справедливость которого требуется доказать и придется доказывать, потому что с нашей стороны доказательств не будет, мы лишь опишем те наблюдения, которые нам удалось сделать. 3) Задача, которую мы вам предложим, содержит геометрический чертеж, а это еще один мотив для нашего заголовка. Речь идет о задаче № 1.2 из “Сборника избранных задач по физике” М.П. Шаскольский и Э.А. Эльцина стр.(5, 67): “Какую экспозицию нужно делать при фотографировании автомобиля, движущегося со V=36 км/ч, чтобы его изображение на негативе не размывалось, если для этого смещение X изображения должно быть не более 0,1 мм (рис.1).

Рис. 1

Для автомобиля L=3м, а размер изображения на негативе получается равным l=1,5 см. Пусть искомое время равно t секунд, тогда автомобиль успеет проехать за это время расстояние, равное V•t. За это же время смещение изображения должно быть не более 0,1 мм. Отношение этих величин должно, очевидно, равняться отношению длины автомобиля к размеру его изображения, т.е. L/l=300/1,5=200. Следовательно, t=(200•0,01)/10

3=0,002 с. Такое решение задачи дано её авторами. Но, что если пойти чуть дальше и записать решение в буквенных обозначениях.

• или

Если подменить слагаемое V•t другим , то равенство нарушится

Введем обозначение X^‘ и запишем равенство

или

Предположим, что существует такое V^‘, что справедливо равенство

Мы видим, что появление новой величины влечет за собой появление новой величины ^.

Теперь получается формула

(1)

Если, теперь, открыть справочник по физике, содержащий данные по СТО, там найдется формула Эйнштейна

(2)

Как пишут в детективных в детективных романах “все совпадения считать случайными”. Но мы и не претендуем на многое, а всего лишь отмечаем, что оба равенства (1) и (2) имеют одинаковую структуру. “Основная теорема” теперь может быть сформулирована. Можно ли вывести (2) из (1), и наоборот (1) из (2)?

Если вам не нравятся новые элементы и , то заметим, что в их появлении состоит эвристический прием, который называется: введение вспомогательных элементов. Приведем пример: решим уравнение

+12•=10

Сразу видно, что выражение нельзя преобразовать в более простой вид. Однако, зная, что

+=1

и что 5²+12²=13², разделив все члены уравнения на 13, получим

+•=

Введем вспомогательный элемент , где 0<<90^°

Тогда . Уравнение принимает такой вид

+=  или

Это один из методов решения задач. Всего их три: разбиение задачи на подзадачи, преобразование (моделирование) задачи и уже упоминавшимся методом вспомогательных элементов. Так, во всяком случае, утверждается в книге Л.М. Фридмана и Е.Н. Турецкого “Как научиться решать задачи”. Процитируем из книги Л.М. Фридмана и Е.Н. Турецкого: Психология уже свыше ста лет занимается исследованием процессов решения задач человеком. В результате этих исследований открыто много интересных закономерностей и найдены важные характеристики процессов решения задач. Особый интерес представляет общая характеристика этого процесса, данная известным советским психологом С.В. Рубинштейном (1889-1960). Он характеризовал решение задач человеком как

процесс их переформулирования, в котором непрерывно производится анализ условий и требований задачи через синтетический акт соотнесения.

Естественно возникает вопрос: а в чем состоит это переформулирование? Что получаем? Какими средствами производится переформулирование?”. Речь в этом отрывке шла о моделировании, как методе решения задачи. Применительно к нашему случаю переформулирвание (моделирование) может осуществляться вращением фотоаппарата вокруг собственной оси (воображаемой конечно).

Но, что говорят авторы о подзадачах. Они приводят такой пример.

Найти чему равна разность

  –

Подзадачи получаются из вопросов:

1. Почему под знаком первого квадратного корня стоит модуль разности ?

2. Нельзя ли избавиться от этого модуля, что для этого нужно сделать?

3. Каким числом: положительным или отрицательным является заданная разность?

Авторы исходят из концепции (способ понимания), что анализ это задавание вопросов вычленяющих какую-либо особенность. Анализ и есть вычленение. Применительно к нашему случаю можно предложить подзадачу. Что будет, если автомобиль будет двигаться по синусоидальному закону, а фотографирование производится в произвольные промежутки времени, т.е. случайно? Так и хочется забросить этот вопрос специалистам по квантовой механике (начинающим).

Подведем краткий итог нашему рассказу. На интересной проблемной задаче мы рассказали учащимся о средствах и приемах, которые помогут им осознанно ориентироваться в учебном материале.

Основные формулы по физике — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Знание формул по физике является основой для успешной подготовки и сдачи различных экзаменов, в том числе и ЦТ или ЕГЭ по физике. Формулы по физике, которые надежно хранятся в памяти ученика — это основной инструмент, которым он должен оперировать при решении физических задач. На этой странице сайта представлены основные формулы по школьной физике в двух частях. В первой части Вы найдете самые важные физические формулы, а во второй — дополнительный набор полезных формул по физике.

 

Оглавление:

 

Основные формулы по школьной физике (Часть I)

К оглавлению…

 

Основные формулы по школьной физике (Часть II)

К оглавлению…

 

Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?

Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

1. Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен, где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
2. Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике. На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
3. Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов, а также ответственная проработка итоговых тренировочных тестов, позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того, на что Вы способны.

 

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на электронную почту (адрес электронной почты здесь). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Физики Массачусетского технологического института доказали теорему Стивена Хокинга, которая гласит, что площадь горизонта событий черной дыры не может уменьшаться. Парадокс состоит в том, что это утверждение противоречит другому предсказанию знаменитого физика, согласно которому черные дыры со временем испаряются. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Кратко о научной работе рассказывается в пресс-релизе на Phys.org.

Материалы по теме

00:01 — 5 ноября 2019

Космические монстры

Астрономы ловят загадочные сигналы из глубин Вселенной. Что посылает их на Землю?

00:03 — 1 марта 2020

Конец инопланетянам

Откуда берутся таинственные сигналы из космоса и почему внеземных цивилизаций не существует

Ученые проанализировали результаты наблюдения гравитационной волны GW150914, которая прошла через Землю в 2015 году и была зарегистрирована обсерваторией LIGO. Этот сигнал был порожден слиянием двух черных дыр, которые породили более массивную черную дыру с выделением огромного количества энергии. Если теорема Хокинга верна, тогда площадь итоговой черной дыры не должна быть меньше, чем сумма площадей двух исходных черных дыр. Физики пришли к выводу, что с достоверностью 95 процентов площадь действительно не уменьшилась после слияния.

Теорема Хокинга о площадях была выведена в 1971 году. Она представляет собой аналог второго закона термодинамики, который гласит, что энтропия системы никогда не должна уменьшаться, только увеличиваться или не изменяться. Предполагается, что черные дыры могут вести себя как излучающие тепло объекты, если принимать во внимание квантовые эффекты, происходящие на самом горизонте событий. Излучение Хокинга возникает, когда в результате квантовых флуктуаций появляется пара виртуальных частиц. Обычно они тут же аннигилируют, однако у самого горизонта событий одна из частиц может провалиться в черную дыру, а другая улететь прочь, порождая тем самым излучение.

Если рассматривать черную дыру как изолированную систему, то ее энтропия, которая пропорциональна площади горизонта событий, действительно не может уменьшаться. В больших масштабах это правило нарушается, когда учитывается еще и излучение. Однако в меньших масштабах теорема работает. Известно, что площадь горизонта событий тем меньше, чем быстрее черная дыра вращается, и теоретически падающее тело может ускорить вращение. Однако ученые показали, что это ускорение компенсируется ростом площади горизонта событий, которое происходит, когда тело попадает в черную дыру.

Для этого исследователи разработали модель для анализа сигнала до пика, соответствующего двум движущимся по спирали черным дырам, чтобы определить массу и вращение обеих черных дыр до слияния. Когда черные дыры сближаются друг с другом по спирали, они вращаются все быстрее и быстрее, и амплитуда гравитационного сигнала увеличивается. Это позволяет определить массу обеих дыр, скорость их вращения и, соответственно, площадь их горизонта. Результирующая черная дыра также колеблется, производя гравитационные волны, по которым можно определить ее массу и скорость вращения.

Быстрая доставка новостей — в «Ленте дня» в Telegram

Введение в квантовую теорию поля и физика фундаментальных взаимодействий

Преподаватель: ведущий научный сотрудник кафедры теоретической физики, д.ф.-м.н. Лобанов Андрей Евгеньевич

Семестр: 1 курс магистратуры

Нагрузка: 36 аудиторных часа в 1 семестре и 34 аудиторных часа во 2 семестре

Программа курса

Введение в квантовую теорию поля (1 семестр)

1. Введение.
2. Релятивистская квантовая механика. Соотношение неопределенностей в релятивистской области. Парадокс Клейна. Наблюдаемые в релятивистской квантовой механике. Правила суперотбора. Матрица рассеяния.
3. Основные аксиомы квантовой теории поля: релятивистская инвариантность, причинность, локальность. Физический смысл теоремы Хаага. Теория струн как идеология перехода к протяженным объектам.
4. Основные понятия теории групп.
5. Группа. Подгруппа. Представление группы. Пространство представления. Неприводимое представление. Лемма Шура.
6. Группы Ли. Однопараметрические подгруппы. Генераторы группы. Алгебры Ли. Обертывающая алгебра. Операторы Казимира. Унитарные представления.
7. Группа вращений O₊(3). Генераторы вращений J_i. Спектр оператора J². Универсальная накрывающая SU(2). Неприводимые представления. Координатное (шредингеровское) представление генераторов. Операторы орбитального момента.
8. Преобразования Лоренца. Группа Лоренца. Генераторы бустов N_i. Универсальная накрывающая SL(2;C). Неприводимые конечномерные представления. Неунитарность конечномерных представлений группы Лоренца.
9. Группа Пуанкаре. Генераторы трансляций P_μ . Вектор Паули–Любаньского–Баргмана. Оператор центра масс. Масса и спин частицы. Знак энергии.
10. Релятивистски-инвариантные уравнения.
11. Волновое уравнение. Тензор электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Уравнения Максвелла в спинорном представлении. Волновая функция фотона. Уравнение Клейна–Гордона.
12. Уравнение Дирака. Свойства γ-матриц Дирака. Спинорное и стандартное (дираковское) представления γ-матриц. Плосковолновые решения уравнения Дирака. Соотношения нормировки и ортогональности. Волновая функция позитрона.
13. Представление Фолди–Ваутхайзена. Оператор координаты Ньютона–Вигнера.
14. Уравнение Дирака во внешнем поле. Уравнение Дирака–Паули. Разложение Фолди.
15. Классическая теория полей.
16. Лагранжев формализм. Принцип стационарного действия. Уравнения Лагранжа. Теорема Нетер. Тензор энергии–импульса. Вектор тока. Тензор момента. Лагранжиан скалярного поля. Лагранжиан электромагнитного поля. Лагранжиан спинорного поля. CPT-теорема (Паули–Людерса). Лагранжиан взаимодействия в электродинамике.
17. Квантовая теория полей.
18. Пространство Фока. Представление Фока. Операторы рождения и уничтожения. Перестановочные соотношения. Квантование по Бозе–Эйнштейну и Ферми–Дираку. Теорема Паули о связи спина со статистикой. Нормальное и хронологическое произведения операторов. Теоремы Вика. Функции Грина.
19. Взаимодействующие поля. Представление взаимодействия. Уравнение Томонага–Швингера. S-матрица. Разложение Дайсона. Приведение элементов S-матрицы к нормальной форме. Правила Фейнмана для вычисления матричных элементов. Вероятности и сечения процессов.
20. Процессы второго порядка в квантовой электродинамике. Эффект Комптона, формула Клейна–Нишины–Тамма. Аннигиляция электрон-позитронных пар, формула Дирака. Рождение электрон-позитронных пар, формула Брейта–Уилера. Рассеяние электронов на электронах (меллеровское рассеяние), роль принципа Паули. Рассеяние электронов на позитронах (рассеяние Баба).

Физика фундаментальных взаимодействий (2 семестр)

1. Внешние поля.
2. Моттовское рассеяние. Классическая задача о релятивистском движении в кулоновском поле. Переход к формуле Резерфорда. Поляризационные эффекты. Спин во внешнем поле, уравнение Баргмана–Мишеля–Телегди. Второе борновское приближение, азимутальная асимметрия. Формула Розенблюта.
3. Картина Фарри (метод точных решений Соколова). Краткий обзор основных эффектов, связанных с изменением закона дисперсии и перестройкой вакуума во внешнем поле. Синхротронное излучение. Эффект Соколова–Тернова. Однофотонное рождение пар в магнитном поле (Клепиков). Расщепление фотона (Адлер). Спонтанное рождение пар в электрическом поле, формула Швингера. Критический заряд ядра, Дармштадский эксперимент. Эффект Казимира.
4. Модель скрещенного поля Никишова–Ритуса. Волковские решения. Оператор эволюции. Функция Грина. Амплитуда рассеяния фотона в скрещенном поле. Рождение электрон-позитронных пар. Показатель преломления вакуума.
5. Радиационные поправки в квантовой электродинамике.
6. Проблема ультрафиолетовых расходимостей. Петли и пузыри. Регуляризация. Различные схемы регуляризации.
7. Поляризационный оператор. Радиационные поправки к закону Кулона. Массовый оператор. Вершинная функция. Аномальный магнитный момент. Уравнение Швингера. Лэмбовский сдвиг. Рассеяние света на свете.
8. Перенормировка. Общие правила устранение расходимостей. Индекс вершины. Индекс диаграммы. Перенормируемые теории. Смысл теоремы Боголюбова–Парасюка–Хеппа. Калибровочная инвариантность. Тождество Уорда. Теорема Фарри. Точные функции Грина. Уравнение Дайсона.
9. Слабое взаимодействие.
10. Стандартная модель, лептоны и кварки. Матрица смешивания Кабиббо–Кобаяши–Маскава. Промежуточные бозоны. Заряженные и нейтральные токи. Перенормируемость теории. Понятие о спонтанном нарушении симметрии.
11. Низкоэнергетическое приближение Ферми. β-распад нейтрона. Диаграмма Далица. Распад пиона. Распад мюона. Рассеяние нейтрино на электроне.
12. Масса нейтрино. Влияние электромагнитного излучения на спектр электронов β-распада трития. Осцилляции нейтрино. Матрица смешивания Понтекорво–Маки–Накагава–Саката. Проблема солнечных нейтрино. Резонанс Михеева–Смирнова–Вольфенштейна.

Литература

• Боголюбов Н. Н., Ширков Д. В. Введение в теорию квантованных полей. М.: Наука, 1973.
• Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П.Релятивистская квантовая теория, ч. 1. М.: Наука, 1968.
• Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Релятивистская квантовая теория, ч. 2. М.: Наука, 1971.
• Окунь Л. Б. Лептоны и кварки. М.: Наука, 2008.
• Пескин М. Е., Шредер Д. В. Введение в квантовую теорию поля. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001.
• Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля. М.: Изд-во иностр. литературы, 1963.
• Бьеркен Д. Д., Дрелл С. Д. Релятивистская квантовая теория. Т. 1,2. М.: Наука, 1978.
• Ициксон К., Зюбер Ж.-Б. Квантовая теория поля. Т. 1,2. М.: Мир, 1984.
• Соколов А. А., Тернов И. М., Жуковский В. Ч., Борисов А. В. Квантовая электродинамика. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983.
• Соколов А. А., Тернов И. М., Жуковский В. Ч., Борисов А. В.Калибровочные поля. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.
• Степаньянц К. В. Классическая теория поля. М.: Физматлит, 2009.
• Лобанов А.Е. Справочные материалы

Дополнительные материалы

Общая физика. Изучение законов колебательного движения. Проверка теоремы Штейнера с помощью физического маятника

Issued Date	2015
Description	Учебно-методическое пособие для лабораторной работы [для студентов первого курса Института нефти и газа специальностей 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических комплексов и машин, 15.03.02 «Технологические машины и оборудование»].
Description	Доступ к полному тексту открыт из сети СФУ, вне сети доступ возможен для читателей Научной библиотеки СФУ или за плату.
Abstract	Предназначено для студентов первого курса Института нефти и газа специальностей 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических комплексов и машин, 15.03.02 «Технологические машины и оборудование».
Language	rus
Publisher	СФУ
Rights	Для личного использования.
Subject	физика
Subject	физический маятник
Subject	гармонические колебания
Subject	метод наименьших квадратов
Subject	лабораторные работы
Subject	учебно-методические пособия
Title	Общая физика. Изучение законов колебательного движения. Проверка теоремы Штейнера с помощью физического маятника
Type	Book
UDC	534.01(07)
Corporate Contributor	Сибирский федеральный университет
Publisher Location	Красноярск
Institute	Институт инженерной физики и радиоэлектроники
Full Text on Another Site	https://bik.sfu-kras.ru/elib/view?id=BOOK1-%D0%91%D0%91%D0%9A+22.2%2F%D0%9E-280-126446037
Identifier in IRBIS	RU/НБ СФУ/BOOK1/ББК 22.2/О-280-126446037
Compiler	Столяр, Сергей Викторович
Compiler	Мушарапова, Светлана Ильинична
Compiler	Миронов, Евгений Владимирович
Compiler	Серебренников, Владимир Леонидович

«Физика проще, чем кажется» — интервью с преподавателем Александром Улитиным

Как вы пришли в профессию?

Сначала я планировал просто подрабатывать репетиторством на первых курсах университета. Последние три года учёбы в школе специально сохранял полезные учебные материалы — конспекты, тетради, пособия, — чтобы использовать в преподавании. А потом втянулся и выбрал карьеру педагога, несмотря на другие перспективы, которые даёт высшее образование МФТИ. 

Какие качества ценны для педагога?

Лично я люблю учителей, которые не только понятно объясняют, но и устанавливают с ребёнком близкий контакт. Круто, если ты можешь поговорить с преподавателем на сторонние темы. 

Конечно, без качественного владения дисциплиной и умения объяснять — никуда. Но если педагог становится ребёнку другом — для меня это критерий высшего пилотажа.

В чём главная сложность изучения физики?

Сложнее всего поверить, что физика — это просто. Многие школьники боятся физики как огня — а на самом деле физика гораздо легче, скажем, курса математики.

В физике легко проводить параллели и аналогии с реальной жизнью. Большинство законов интуитивно понятнее, чем сложные доказательства и теоремы в математике. 

Физика — это просто. Всегда говорю ученикам: «Сейчас вы сами увидите, что всё гораздо проще, чем казалось». 

Как физика может пригодиться в жизни тем, кто не поступает на физфак или мехмат?

Физика — везде. Она вокруг нас! Поэтому знания из школьного курса нужны всем — даже гуманитариям.

<<Форма демодоступа>>

С помощью физики можно вычислить, сколько килограмм дров нужно, чтобы затопить печь в деревенском доме, или сварить походный обед в лесу в котелке. Физика объясняет, почему масло и вода не смешиваются, если добавить одно в другое, а остаются на двух уровнях. 

Если дома нет весов, а они нужны, знания физики помогут соорудить простую конструкцию рычажных весов из бумаги, картона, бутылок и других подручных средств. 

Когда ты разбавляешь чай холодной водой, чтобы поскорее остыл, — зная физику, сможешь вычислить, сколько именно налить воды для комфортной температуры. А ещё физика подскажет, за какое время закипит чайник определённой мощности. 

Освоив курс физики, понимаешь, сколько хранятся те или иные продукты при разных температурах. Сколько градусов в холодильнике, а сколько в морозилке, и почему. И многое другое! 

Помимо базового, в «Фоксфорде» я веду три курса экспериментальной физики. Там мы на каждом занятии ставим опыты. Это позволяет ребятам ещё лучше понять, что физика — и есть наша жизнь. 

Чем занятия в онлайне отличаются от обычных?

До «Фоксфорда» я в основном преподавал очно. Но мне удалось быстро переключиться на формат дистанционки. Главное, как мне показалось, — это научиться общаться с учениками в чате. Если дети чувствуют, что ты общаешься и слышишь их, разница с очным занятием минимальна.

В онлайне немного труднее отследить, все ли ученики участвуют в уроке. Поэтому я привлекаю внимание к сложным темам и прямо говорю: «Так, сейчас все слушаем внимательно! Готовы?». Важно сконцентрировать внимание ребёнка на том, что ты объясняешь.

Иногда использую лайфхаки — вставляю в презентацию популярный у подростков мем, прыгаю на 360 градусов, показываю тенью собачку. Что угодно, что привлечёт внимание ребёнка и заставит формулу, которую мы проходим, врезаться в мозг. 

Шрек вместо кубика и блоков

В целом онлайн-образование эффективней очного. Ты тратишь меньше времени, никуда не ездишь. Сидишь с комфортом дома, в удобных шортах и футболке. Учишь, что нужно именно тебе.  

Есть ли минусы у домашнего образования? 

На домашней форме обучения приходится уделять больше внимания социализации ребёнка. Если школьник осваивает программу на дому, он не взаимодействует с коллективом сверстников на ежедневной основе.

Но нехватку общения легко восполнить секциями, кружками по интересам, экскурсиями, детскими лагерями. Тогда ребёнок и получает качественное образование, и развивается в социальном плане.

Другой минус — трудности с концентрацией у младших подростков. Если в обычной школе их дисциплинирует формализованная обстановка, то на онлайн-уроке дети полностью расслабляются и легко отвлекаются. Допустим, в кадре пробежала кошка — всё, внимание переключилось.

Здесь помогает интерактив и подключение игровых элементов. Да и просто взросление — старшие классы уже легче фокусируются на теме онлайн-занятия. 

Что делать, если физика не даётся ребёнку вообще? 

Часто проблема не в ребёнке, а в подаче материала. Если педагог объясняет монотонно и занудно, а учебник написан заумным академическим языком — школьник, который и так убеждён в сложности предмета, никогда не подступится.

Поэтому важно найти преподавателя, который объясняет максимально доходчиво. Перед тем как ввести понятие или формулу, я станцую, покажу видео, нарисую картинку или приведу пример из жизни. Потом поясню суть простыми словами. И только после этого назову термин.

Ещё одна причина, почему с физикой возникают проблемы, — многое в курсе физики из государственной программы завязано на математике. Например, необходимо делать вычисления или выражать из одного другое. 

В обычной школе физика идёт вперёд математики — бывает, что тема, которая уже изучается в курсе физики, основывается на теме из математики, которую дети не проходили. В таком случае стоит либо менять школу, либо подтягивать математику отдельно. 

В чём секрет успешного освоения курса физики?

Простая, но эффективная стратегия заключается в повторении материала. Это 70% успеха — особенно на уровне старших классов.

Даже если ты усвоил на занятии абсолютно всё, материал без повторения выветрится к следующему уроку. Одно дело — понять, что тебе сказали простыми словами. Другое — применить новые знания в домашней работе. Бывает, что на уроке понял объяснения, а потом смотришь на задачу и не понимаешь, что происходит.

Нужно перечитывать учебник и конспекты после занятия, полностью выполнять домашнее задание, пробовать дополнительные упражнения. Тогда информация уложится в голове. А главное, научишься применять знания на практике. 

Стоит ли сдавать физику на ОГЭ?

Я не рекомендую сдавать физику в девятом классе. В экзамен нынешнего формата включены темы, которые проходят только в 10 и 11 классах. Девятиклассникам их преподают очень быстро, поверхностно и в укороченном варианте, чтобы те могли хоть как-то написать ОГЭ, а в следующие два года разбирают подробно.

Например, магнетизм — сложная для изучения тема. Тяжело представить, что происходит на уровне электронов, куда они летят и зачем. Девятикласснику будет сложно осваивать такие темы самостоятельно. А школьной программы совершенно недостаточно.

Чтобы успешно сдать ОГЭ по физике, нужно быть готовым самому разбирать темы старших классов, либо заниматься с репетитором. Решайте тесты и помните, что часть знаний в школе не дадут вообще. Важно рассчитывать силы.

Ещё лайфхак — смотреть передачу «Галилео», чтобы легко решать задачи на применение и знание физики в жизни. 

Как подготовиться к ЕГЭ по физике? 

Сначала определитесь с целью. Если ребёнку требуется только сдать государственный экзамен — это одно. А если хочется реально понимать физику, то необходима иная стратегия подготовки. 

В первом случае — монотонно решайте тесты. Если задача состоит в том, чтобы сдать экзамен и забыть про физику, то такой подход сохранит силы и энергию. 

Во втором случае — метьте на олимпиады. Фишка в том, что олимпиадные задачи по физике — это в большинстве случаев сложные задачи по школьному курсу. Для написания олимпиад по физике не требуются дополнительные знания. Скорее, нужно научиться видеть альтернативные подходы и методы решений.

Если хотите по-настоящему понимать физику, фокусируйтесь на олимпиадных задачах и участвуйте в конкурсах. А за решение непосредственно тестов ЕГЭ можно взяться гораздо позже.

Даже если вы ничего не займёте на олимпиаде — сам факт участия и подготовки даст огромную базу. Структура ЕГЭ и задачи госэкзамена покажутся легче. Я рекомендую начинать участвовать в интеллектуальных конкурсах уже с седьмого класса. Это развивает голову во всех направлениях. 

В каких олимпиадах обязательно нужно принять участие?

Проще всего подготовиться к Физтеху. Как правило, там адекватно сформулированы задания. Ещё есть «Ломоносов», «Покори Воробьёвы горы!», школьный этап Всеросса.

Из олимпиад на любителя — МОШ (Московская олимпиада школьников). Основная сложность там заключается в формулировке заданий.  

Когда я участвовал в олимпиадах, для меня было кайфом разобраться в заковыристом условии и понять суть задачи. Но если не готовы, лучше начать с конкурсов попроще. 

Что посоветуете школьнику для поступления в престижные технические вузы и специальности, связанные с физикой?

Как можно больше учиться самому. Курсы и репетиторы — это хорошо. Но чем регулярнее ты занимаешься самостоятельно, тем больших высот достигнешь. В конце концов, всё зависит от тебя. Поступить на бюджет в престижный вуз — реально как с подготовкой под руководством профессионалов, так и без.

Рекомендую использовать все возможности вокруг. Просите дополнительные задания у учителя. Участвуйте в олимпиадах. Занимайтесь по бесплатным ресурсам в интернете. Смотрите тематические видео на Youtube.

Ещё советую попробовать поступить в сильный физмат-лицей после восьмого или девятого класса — это колоссальный опыт, который полностью меняет человека. В лицеях учителя знают каждого ребёнка. Это большая и дружная семья. Ты каждый день варишься в коллективе интеллектуально развитых людей и быстро растёшь. 

Чем вы увлекаетесь?

Со школы занимаюсь футболом, баскетболом, волейболом, плаванием. Играл в сборной МФТИ по футболу. Сейчас учусь в магистратуре, капитан факультетской команды. Прошёл школу вожатых — учу подопечных «вожатить». Играю на гитаре — научился по роликам в интернете. Даже пишу свои песни, но в публичный доступ не выкладываю.

Сейчас читаю Ричарда Фейнмана «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!». Крутые рассказы о жизни известного и талантливого физика. Написано простым языком — поэтому доступно не только специалистам, но и массовому читателю.

Люблю сериалы — например, «Ходячие мертвецы» и «Остаться в живых». 

Что пожелаете ученикам «Фоксфорда»?

Как можно больше пробуйте, пока учитесь в школе, и ищите своё.

Не бойтесь отказываться от желаний, навязанных социумом. Если родители отправили вас учить то, чего вы не хотите, — найдите смелость напрямую поговорить с ними и рассказать о настоящих желаниях.

Главное — получать кайф от того, что делаешь! И этот кайф нужно найти. Не тратьте жизнь на то, что напрочь не нравится.

Мартовская образовательная программа по физике: О программе

Положение о Мартовской образовательной программе по физике
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения

Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения Мартовской образовательной программы по физике Образовательного центра «Сириус» (далее – образовательная программа), её методическое и финансовое обеспечение.

1.1. Образовательная программа проводится в Образовательном центре «Сириус» (Образовательный Фонд «Талант и успех») с 02 по 25 марта 2020 года.

1.2. К участию в образовательной программе приглашаются учащиеся 9-х классов (по состоянию на март 2020 года), обучающиеся в образовательных организациях, осуществляющих образовательную деятельность по образовательным программам основного общего и среднего общего образования (в том числе обучающиеся загранучреждений Министерства иностранных дел Российской Федерации, имеющих в своей структуре специализированные структурные образовательные подразделения). Обязательным условием участия в образовательной программе является успешное прохождение конкурсного отбора.

Общее количество участников образовательной программы: не более 150 человек.

1.3. К участию в образовательной программе допускаются школьники, являющиеся гражданами Российской Федерации.

1.4. Персональный состав участников образовательной программы утверждается Экспертным советом Образовательного Фонда «Талант и успех» по направлению «Наука».

1.5. Научно-методическое и кадровое сопровождение осуществляют сотрудники Центра педагогического мастерства г. Москвы, Московского физико-технического института, физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

1.6. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания обучающихся в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Экспертным советом Фонда по направлению «Наука».

1.7. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения решением Координационного совета участник образовательной программы может быть отчислен с образовательной программы.

1.8. В течение учебного года (с июля по июнь следующего календарного года) допускается участие школьников не более чем в двух образовательных программах по направлению «Наука» (по любым профилям, включая проектные образовательные программы), не идущих подряд.

2. Цели и задачи образовательной программы.

2.1. Образовательная программа ориентирована на углублённую подготовку в области физики высокомотивированных талантливых учащихся 9-х классов, выявленных путем конкурсного отбора по итогам самостоятельной работы, и на организацию дальнейшего систематического изучения физики указанными учащимися путем предоставления им дистанционной поддержки после завершения образовательной программы.

2.2. Задачи образовательной программы:

— развитие таланта учащихся в области физики и расширение их кругозора;
— углубленное изучение дополнительных вопросов курса физики, не входящих в школьную программу;
— изучение школьниками элементов высшей математики, необходимых для освоения дополнительных вопросов курса физики;
— рассмотрение приемов и методов решения некоторых типов теоретических задач повышенного уровня сложности по физике;
— развитие навыков решения учебных экспериментальных физических мини-задач, в том числе олимпиадного типа;
— развитие у школьников физического мышления, формирование у них умений ведения дискуссии на научные темы;
— популяризация физики как науки.

3. Порядок отбора участников образовательной программы.

3.1. Отбор участников осуществляется Координационным советом, формируемым Руководителем Образовательного Фонда «Талант и успех», на основании требований, изложенных в настоящем Положении, а также Порядком отбора школьников на профильные образовательные программы Фонда по направлению «Наука».

3.2. В образовательной программе могут принять участие до 150 школьников, осваивающие (по состоянию на март 2020 года) учебную программу по физике для 9 класса в образовательных организациях, реализующих образовательные программы основного общего, среднего общего и дополнительного образования.

3.3. Для участия в конкурсном отборе необходимо пройти регистрацию на официальном сайте Образовательного центра «Сириус».

Регистрация будет доступна до 20 ноября 2019 года. Не зарегистрировавшиеся школьники к участию в образовательной программе не допускаются.

3.4. Отбор участников осуществляется в два тура. Первый тур – дистанционный учебно-отборочный курс. Второй тур – заключительный (очный) тур в регионах Российской Федерации.

3.5. С 01 ноября по 13 декабря 2019 года для зарегистрировавшихся школьников будет организован дистанционный учебно-отборочный курс. Информация о курсе размещается в личном кабинете участника после его регистрации.

3.6. Дистанционный учебно-отборочный курс предназначен для учеников 9 класса. Обучение можно начинать в любой момент до 20 ноября 2019 года включительно.

3.7. В рамках дистанционного учебно-отборочного курса оценивается успешность освоения учебного материала, а также результат, показанный на обязательном дистанционном тестировании. Дистанционное тестирование с целью отбора на заключительный (очный) тур будет проведено 14 декабря 2019 года.

3.8. По итогам дистанционного учебно-отборочного курса и обязательного дистанционного тестирования будут определены участники заключительного очного отборочного тура, который пройдет на площадках в субъектах Российской Федерации 21 декабря 2019 года.

3.9. Список школьников, допущенных к участию в заключительном очном отборочном туре, будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» 16 декабря 2019 года.

3.10. Регламент проведения заключительного очного отборочного тура, места и время проведения этого тура в регионах будут опубликованы на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 17 декабря 2019 года.

3.11. В образовательной программе могут принять участие не более 10 школьников от одного субъекта Российской Федерации.

3.12. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, могут быть заменены на следующих за ними по рейтингу школьников (по итогам заключительного очного отборочного тура). Решение о замене участников принимается Координационным советом программы.

3.13. Список участников образовательной программы будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 15 января 2020 года.

3.14. С 20 января по 28 февраля 2020 года для участников образовательной программы будет доступен дистанционный курс предобучения.

4. Аннотация образовательной программы.

Образовательная программа включает в себя лекции, семинары и практические занятия по физике, проводимые лучшими педагогами ведущих образовательных центров страны; тренировочные туры по решению физических задач, научно-популярные лекции ученых, ведущих исследования в различных областях современной физики; общеобразовательные, спортивные и культурно-досуговые мероприятия, экскурсии по городу Сочи и его окрестностям. Для учащихся, вошедших в число участников заключительного этапа всероссийской олимпиады школьников по физике 2020 года, будет организован специальный цикл дополнительных установочных занятий.

5. Финансирование образовательной программы

Оплата проезда, пребывания и питания школьников – участников образовательной программы осуществляется за счет средств Образовательного Фонда «Талант и успех».

Введение в основные законы физики

За прошедшие годы ученые обнаружили одну вещь: природа в целом более сложна, чем мы думаем. Законы физики считаются фундаментальными, хотя многие из них относятся к идеализированным или теоретическим системам, которые трудно воспроизвести в реальном мире.

Как и в других областях науки, новые законы физики основываются на существующих законах и теоретических исследованиях или изменяют их. Теория относительности Альберта Эйнштейна, которую он разработал в начале 1900-х годов, основывается на теориях, впервые разработанных более 200 лет назад сэром Исааком Ньютоном.

Закон всемирного тяготения

Новаторская работа сэра Исаака Ньютона по физике была впервые опубликована в 1687 году в его книге «Математические принципы естественной философии», широко известной как «Принципы». В нем он изложил теории гравитации и движения. Его физический закон гравитации гласит, что объект притягивает другой объект прямо пропорционально их совокупной массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Три закона движения

Три закона движения Ньютона, также найденные в «Началах», управляют изменением движения физических объектов.Они определяют фундаментальную взаимосвязь между ускорением объекта и силами, действующими на него.

• Первое правило : объект будет оставаться в покое или в однородном состоянии движения, если это состояние не будет изменено внешней силой.
• Второе правило : Сила равна изменению количества движения (массы, умноженной на скорость) во времени. Другими словами, скорость изменения прямо пропорциональна величине приложенной силы.
• Третье правило : На каждое действие в природе существует равная и противоположная реакция.

Вместе эти три принципа, изложенные Ньютоном, составляют основу классической механики, которая описывает физическое поведение тел под влиянием внешних сил.

Сохранение массы и энергии

Альберт Эйнштейн представил свое знаменитое уравнение E = mc ² в журнале 1905 года, озаглавленном «Об электродинамике движущихся тел». В статье представлена ​​его специальная теория относительности, основанная на двух постулатах:

• Принцип относительности : Законы физики одинаковы для всех инерциальных систем отсчета.
• Принцип постоянства скорости света : Свет всегда распространяется через вакуум с определенной скоростью, которая не зависит от состояния движения излучающего тела.

Первый принцип просто гласит, что законы физики одинаково применимы ко всем во всех ситуациях. Второй принцип более важен. Он гласит, что скорость света в вакууме постоянна. В отличие от всех других форм движения, оно не измеряется по-разному для наблюдателей в разных инерциальных системах отсчета.

Законы термодинамики

Законы термодинамики на самом деле являются конкретными проявлениями закона сохранения массы-энергии в том, что касается термодинамических процессов. Впервые это месторождение было исследовано в 1650-х годах Отто фон Герике в Германии и Робертом Бойлем и Робертом Гуком в Великобритании. Все трое ученых использовали вакуумные насосы, изобретенные фон Герике, для изучения принципов давления, температуры и объема.

• Нулевой закон термодинамики делает возможным понятие температуры.
• Первый закон термодинамики демонстрирует взаимосвязь между внутренней энергией, добавленным теплом и работой в системе.
• Второй закон термодинамики относится к естественному потоку тепла в замкнутой системе.
• Третий закон термодинамики гласит, что невозможно создать термодинамический процесс, который был бы идеально эффективным.

Электростатические законы

Два закона физики регулируют взаимосвязь между электрически заряженными частицами и их способностью создавать электростатические силы и электростатические поля.

• Закон Кулона назван в честь Шарля-Огюстена Кулона, французского исследователя, работавшего в 1700-х годах. Сила между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна величине каждого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами. Если предметы имеют одинаковый заряд, положительный или отрицательный, они будут отталкиваться друг от друга. Если у них противоположные заряды, они будут притягиваться друг к другу.
• Закон Гаусса назван в честь Карла Фридриха Гаусса, немецкого математика, работавшего в начале 19 века.Этот закон гласит, что чистый поток электрического поля через замкнутую поверхность пропорционален приложенному электрическому заряду. Гаусс предложил аналогичные законы, относящиеся к магнетизму и электромагнетизму в целом.

За пределами фундаментальной физики

В области теории относительности и квантовой механики ученые обнаружили, что эти законы все еще применимы, хотя их интерпретация требует некоторых уточнений, что приводит к таким областям, как квантовая электроника и квантовая гравитация.

Теоремы «Нет»: нерушимые правила физики

Автор: Ханна Пелл Физика Физика многое нам говорит о том, на что мы способны. Мы можем использовать его для предсказания движения звезд к наиболее фундаментальным составляющим материи и почти ко всему, что между ними; Физика может быть для нас мощным инструментом для реализации новых возможностей, выходящих за рамки того, что мы знали раньше.

Однако иногда может быть не менее полезно знать, чего мы не можем сделать. Так же, как существуют правила, которые регулируют нашу повседневную жизнь, ограничивающие то, что дозволено — не разговаривать в библиотеке; нельзя бегать у бассейна; без рубашки, без обуви, без обслуживания — также есть ограничения на то, что дозволено в физическом мире.Многие из этих правил можно сгруппировать просто как теоремы «нет».

Запрещенные теоремы и квантовая теория информации

Теорема о запрете в теоретической физике — это, ну, именно то, на что она похожа — теорема, описывающая ситуацию, которая физически невозможна. В математике способ показать, что что-то не может произойти, — это аргументировать доказательство невозможности, что на самом деле труднее, чем показать, что что-то на самом деле возможно.

В квантовой теории информации есть несколько теорем «запретного» типа.Одна из них — это теорема «об отсутствии связи» (или «об отсутствии сигналов»), которая показывает, что мгновенный обмен информацией между двумя наблюдателями невозможен. Эта теорема является важной характеристикой квантовой запутанности (более известной как «жуткое действие на расстоянии» Эйнштейна). Квантовая запутанность — это эффект, который может характеризовать широко разделенные, но потенциально коррелированные события, а теорема «отсутствия связи» ограничивает информацию, которая может передаваться между двумя удаленными наблюдателями запутанного состояния.

Помните наших друзей-криптографов Алису и Боба? Теорема «отсутствия связи» гласит, что если Алиса и Боб являются двумя независимыми наблюдателями, выполняющими одновременные измерения на частях квантово-механической системы, нет никакого действия, которое Алиса может выполнить со своей стороны, которое было бы обнаружено Бобом, наблюдая за своей частью. (наоборот).

Существуют также теоремы «запрета клонирования», «запрета широковещания» и «запрета удаления». Согласно теореме «запрета клонирования» чистые квантовые состояния, которые можно описать одним вектором, нельзя копировать идентично.Теорема «без трансляции» распространяет это на смешанные квантовые состояния или комбинации чистых квантовых состояний. Теорема «без удаления» утверждает, что если есть две копии квантового состояния, невозможно удалить одну из копий. Теоремы о запрете клонирования и удаления вместе подразумевают, что квантовая информация сохраняется — как и энергия, она не может быть создана или уничтожена (это также описано в теореме «запрета скрытия»).

Теорема «запрета телепортации» проистекает из «запрета клонирования» и утверждает, что квантовая информация («кубиты») не может быть преобразована в классическую информацию, а затем восстановлена.Хотя сделать точную копию невозможно, несовершенные клоны квантовых состояний физически допустимы. Фактически, криптографы могут использовать этот принцип в квантовом распределении ключей для обнаружения подслушивания.

Теорема об отсутствии бесплатного обеда и машинное обучение

«Бесплатных обедов не существует». Возможно, вы слышали эту поговорку раньше как напоминание о том, что нельзя получить что-то даром; всегда есть скрытые расходы. Это высказывание восходит к концу 1800-х — началу 1900-х годов — салоны предлагали «бесплатный» обед любому покупателю, купившему хотя бы один напиток.Однако, поскольку предлагаемые продукты были с высоким содержанием соли, клиенты обычно покупали несколько напитков, поэтому «бесплатный» обед не был действительно бесплатным.

Теорема «нет бесплатного обеда» в машинном обучении предполагает нечто подобное. Теорема возникла в 1997 году в публикации под названием «Теоремы о запрете бесплатного обеда для оптимизации», автором которых являются физики Дэвид Х. Вольперт и Уильям Г. Макреди, которые писали, что никакие теоремы о бесплатном обеде «не устанавливают, что для любого алгоритма любая повышенная производительность по сравнению с одним классом алгоритмов. проблемы компенсируются производительностью по сравнению с другим классом.Другими словами, Вольперт и Макреди показали, что вычислительные затраты на поиск решения одинаковы для любого метода решения при усреднении общих проблем в конкретном классе. Даже когда целью является оптимизация, нет ярлыков к желаемому решению — нет бесплатного обеда.

Теорема об отсутствии волос и черные дыры

Теорема об отсутствии волос утверждает, что все черные дыры могут быть охарактеризованы только тремя внешне наблюдаемыми параметрами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом.«Волосы» — это метафора, придуманная физиком-теоретиком Джоном Уилером для представления всей дополнительной информации о черной дыре, которая исчезает за горизонтом событий черной дыры.

Черные дыры были описаны как «безволосые», потому что нет никаких дополнительных «волосатых» атрибутов, чтобы отличить их, кроме массы, электрического заряда и углового момента; если две черные дыры имеют одинаковые количества для каждого параметра, то они точно такие же. Однако недавно астрофизики обнаружили, что у одного особого типа черной дыры есть «волосы, которые можно причесать».Их исследование предполагает, что гравитационные волосы могут быть измерены детекторами гравитационных волн как дополнительное свойство черной дыры, тем самым нарушая теорему об отсутствии волос. Таким образом, вместо «без волос», более уместно будет сказать «большую часть времени без волос».

До сих пор нет доказательства обобщенной теоремы об отсутствии волос, и математики называют ее «гипотезой об отсутствии волос» из-за этого. Гипотеза отличается от теоремы тем, что математически недоказана, но считается верной, тогда как теорема доказана.Несмотря на то, что теореме о безволосости не хватает строгого доказательства, она соответствует общей теории относительности, поэтому широко признана действительной в физическом сообществе.

Величайшая физическая теорема, о которой вы никогда не слышали

Эта концепция сыграла большую роль в физике, чем теория относительности и квантовая теория, так почему же великая женщина, стоящая за ней, не добилась славы Эйнштейна?

Жизнь 22 апреля 2015 г.

Дэйв Голдберг

Стюарт Франклин / Magnum Photos

МЫ, ФИЗИКИ, имеют привычку изображать нашу дисциплину как «красивую» или «элегантную», тогда как постороннему можно простить то, что он видит не более чем бесконечное болото уравнений.В идеальном мире в этих уравнениях не было бы необходимости; конечная цель физики — и науки в целом — описать мир как можно проще.

Сто лет назад один человек сделал нам большой шаг ближе. В год столетия общей теории относительности Альберт Эйнштейн получает аплодисменты, и никто не станет ему возражать. Но в том же 1915 году ажиотаж вокруг теории относительности породил еще одну основополагающую работу. Однако даже среди физиков он не так популярен, как следовало бы.Возможно, это связано со сложностью его математики, но, возможно, пол автора и, к сожалению, короткая жизнь тоже сыграли свою роль.

Тем не менее, нет никаких сомнений в том, что Амалия «Эмми» Нётер изменила наше представление о Вселенной. Несмотря на сложную математику, ее первую великую теорему концептуально можно описать одним коротким предложением: Симметрии порождают законы сохранения .

За этой простотой скрывается проницательное понимание. Он предоставил объединяющий взгляд на физику, известную в то время, и заложил основу почти для каждого крупного фундаментального открытия с тех пор.

Эмми Нётер — это отдельная история. Несмотря на широкое признание ее очевидного таланта, она была сбита с толку предрассудками немецкой академической традиции на рубеже 20-го века. Она родилась в 1882 году в известной математической семье — ее отец, Макс, был профессором Университета Эрлангена на севере Баварии — сначала ей запретили…

Сильная непроходимая теорема о парадоксе друга Вигнера

1.

Вигнер, Э. П. в Ученый размышляет (изд. Гуд, И. Дж.) 284–302 (Heinemann, 1961).

2.

Шлосгауэр, М. Декогеренция, проблема измерения и интерпретации квантовой механики. Ред. Мод. Phys. 76 , 1267–1305 (2005).

ADS Статья Google ученый

3.

Леггетт А. Дж. Проблема квантовых измерений. Наука 307 , 871–872 (2005).

ADS Статья Google ученый

4.

Эверетт, Х. Формулировка квантовой механики «относительное состояние». Ред. Мод. Phys. 29 , 454–462 (1957).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

5.

Ровелли К. Реляционная квантовая механика. Внутр. J. Theor. Phys. 35 , 1637–1678 (1996).

MathSciNet Статья Google ученый

6.

Фукс, К. А., Шак, Р. Квантовая-байесовская когерентность. Ред. Мод. Phys. 85 , 1693–1715 (2013).

ADS Статья Google ученый

7.

Мермин, Н. Д. Физика: QBism возвращает ученого в науку. Nature 507 , 421–423 (2014).

ADS Статья Google ученый

8.

Бом, Д. Предложенная интерпретация квантовой теории в терминах «скрытых» переменных.I. Phys. Ред. 85 , 166–179 (1952).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

9.

Бом, Д. Предложенная интерпретация квантовой теории в терминах «скрытых» переменных. II. Phys. Ред. 85 , 180–193 (1952).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

10. Цена

, ч. Игрушечные модели для ретропричин. Шпилька. Hist. Филос. Sci. B Мод. Phys. 39 , 752–761 (2008).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

11.

‘т Хоофт Г. Постулат свободы воли в квантовой механике. Препринт на https://arxiv.org/abs/quant-ph/0701097 (2007).

12.

Басси, А. и Гирарди, Г. Модели динамического сокращения. Phys. Rep. 379 , 257–426 (2003).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

13.

Пенроуз Р. О роли гравитации в редукции квантовых состояний. Gen. Relat. Gravit. 28 , 581–600 (1996).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

14.

Brukner, Č. Запрещающая теорема для фактов, не зависящих от наблюдателя. Энтропия 20 , 350 (2018).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

15.

Brukner, Č. in Quantum [ Un ] Speakables II : Полвека теоремы Белла (ред. Бертлманн, Р. и Цайлингер, А.) 95–117 (Springer, 2017).

16.

Фраучигер Д. и Реннер Р. Квантовая теория не может последовательно описывать использование самой себя. Nat. Commun. 9 , 3711 (2018).

ADS Статья Google ученый

17.

Proietti, M.и другие. Экспериментальная проверка независимости местного наблюдателя. Sci. Adv. 5 , eaaw9832 (2019).

ADS Статья Google ученый

18.

Бауманн В. и Вольф С. О формализмах и интерпретациях. Quantum 2 , 99 (2018).

Артикул Google ученый

19.

Хили Р. Квантовая теория и пределы объективности. Найдено. Phys. 48 , 1568–1589 (2018).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

20.

Бауманн, В., Дель Санто, Ф. и Брукнер, Ч. Прокомментируйте «Квантовая теория и пределы объективности» Хили. Найдено. Phys. 49 , 741–749 (2019).

ADS Статья Google ученый

21.

Шимони, А.в Основы квантовой механики в свете новых технологий (изд. Камефучи, С.) 225–230 (Физическое общество Японии, 1984).

22.

Кочен С. и Спекер Э. П. Проблема скрытых переменных в квантовой механике. J. Math. Мех. 17 , 59–87 (1967).

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

23.

Лян, Й.-К., Спеккенс, Р. У. и Вайзман, Х. М. Спекер Притча о сверхзащитном видящем: путь к контекстуальности, нелокальности и дополнительности. Phys. Отчет 506 , 1–39 (2011).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

24.

Wiseman, HM & Cavalcanti, EG в Quantum [ Un ] Speakables II : Полвека теоремы Белла (ред. Bertlmann, R. & Zeilinger, A.) 119–142 (Springer, 2017).

25.

Кавальканти, Э. Г. Классические причинные модели нарушений неравенства Белла и Кохена – Шпекера требуют тонкой настройки. Phys. Ред. X 8 , 021018 (2018).

Google ученый

26.

Хили, Р. Ответ на комментарий «Квантовая теория и пределы объективности». Найдено. Phys. 49 , 816–819 (2019).

ADS Статья Google ученый

27.

Перес А. Невыполненные эксперименты не дали результатов. Am. J. Phys. 46 , 745–747 (1978).

ADS Статья Google ученый

28.

Белл, Дж. С. О парадоксе Эйнштейна Подольского и Розена. Физика 1 , 195–200 (1964).

MathSciNet Статья Google ученый

29.

Бруннер, Н., Кавальканти, Д., Пиронио, С., Скарани, В., Венер, С. Белл, нелокальность. Ред. Мод. Phys. 86 , 419–478 (2014).

ADS Статья Google ученый

30.

Giustina, M. et al. Проверка теоремы Белла без значительных лазеек с запутанными фотонами. Phys. Rev. Lett. 115 , 250401 (2015).

ADS Статья Google ученый

31.

Hensen, B. et al. Нарушение неравенства Белла без петель с использованием электронных спинов, разделенных расстоянием 1,3 км. Природа 526 , 682–686 (2015).

ADS Статья Google ученый

32.

Shalm, L. K. et al. Сильная безбарьерная проверка местного реализма. Phys. Rev. Lett. 115 , 250402 (2015).

ADS Статья Google ученый

33.

Вудхед, Э. Несовершенства и самотестирование в квантовом распределении «подготовить и измерить» .Кандидатская диссертация, Univ. Либре де Брюссель (2014).

34.

Колбек Р. Квантовые и релятивистские протоколы для безопасных многосторонних вычислений . Кандидатская диссертация, Univ. Кембриджа (2006).

35.

Pironio, S. et al. Случайные числа, подтвержденные теоремой Белла. Природа 464 , 1021–1024 (2010).

ADS Статья Google ученый

36.

Acín, A. & Masanes, L.Сертифицированная случайность в квантовой физике. Природа 540 , 213–219 (2016).

ADS Статья Google ученый

37.

Коллинз Д. и Гисин Н. Соответствующее неравенство Белла с двумя кубитами, эквивалентное неравенству CHSH. J. Phys. А 37 , 1775–1787 (2004).

ADS MathSciNet Статья Google ученый

38.

Клаузер, Дж. Ф., Хорн, М. А., Шимони, А. и Холт, Р. А. Предлагаемый эксперимент для проверки локальных теорий скрытых переменных. Phys. Rev. Lett. 23 , 880–884 (1969).

ADS Статья Google ученый

39.

Barrett, J. et al. Нелокальные корреляции как теоретико-информационный ресурс. Phys. Ред. A 71 , 022101 (2005).

ADS Статья Google ученый

40.

Бонг, К.-В. и другие. Проверка реальности опыта друга Вигнера. Proc. SPIE 11200 , 112001C (2019).

Google ученый

41.

Lörwald, S. & Reinelt, G. PANDA: программа для многогранных преобразований. ЕВРО J. Comput. Оптим. 3 , 297–308 (2015).

MathSciNet Статья Google ученый

42.

Альтепетер, Дж. Б., Джеффри, Э. Р. и Квиат, П. Г. Сверхъяркий источник запутанных фотонов с фазовой компенсацией. Опт. Экспресс 13 , 8951–8959 (2005).

ADS Статья Google ученый

Теорема работы-энергии | Безграничная физика

Теорема о кинетической энергии и работе-энергии

Теорема работы-энергии утверждает, что работа, совершаемая всеми силами, действующими на частицу, равна изменению кинетической энергии частицы.2 [/ латекс].

Теорема работы-энергии может быть получена из второго закона Ньютона.

Работа передает энергию из одного места в другое или из одной формы в другую. В более общих системах, чем система частиц, упомянутая здесь, работа может изменять потенциальную энергию механического устройства, тепловую энергию в тепловой системе или электрическую энергию в электрическом устройстве.

Ключевые термины

• крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)

Теорема работы-энергии

Принцип работы и кинетической энергии (также известный как теорема работы-энергии) утверждает, что работа, совершаемая суммой всех сил, действующих на частицу, равна изменению кинетической энергии частицы. 2} {2 \ text {a}} [ / латекс]

Работа чистой силы рассчитывается как произведение ее величины (F = ma) и смещения частицы.2 = \ text {KE} _ \ text {f} — \ text {KE} _ \ text {i} = \ Delta \ text {KE} [/ latex]

Влияют ли теоремы Гёделя отрицательно на физику? | Пол Остин Мерфи

Точная связь между теоремами Курта Гёделя о неполноте и физикой часто обсуждалась физиками и философами. (Обычно это первая теорема о неполноте, которая считается актуальной в этом отношении.)

Итак, вот пример (от Джона М. Майерса и Ф. Хади Маджида) того, что можно считать очень касательной (или просто слабой) связью между Первая теорема Гёделя о неполноте и (квантовая) физика:

«Мы показываем, как первая теорема Гёделя о неполноте имеет аналог в квантовой теории… в связи с множеством объяснений данного свидетельства.Мы доказываем, что набор объяснений данных свидетельств бесчисленно бесконечен, тем самым показывая, как связь между теорией и экспериментом зависит от деятельности, выходящей за рамки вычислений и измерений ».

И далее научный журналист Давиде Кастельвекки говорит нам, что физики «пытались» применить теоремы Гёделя к «конкретным проблемам»:

«С 1990-х годов физики-теоретики пытались воплотить работы Тьюринга в идеализированных моделях физические явления.Но «порожденные ими неразрешимые вопросы не напрямую соответствовали конкретным проблемам, которые интересуют физиков», — говорит Маркус Мюллер, физик-теоретик из Западного университета в Лондоне, Канада ».

Наконец, Джон Д. Бэрроу (о котором мы поговорим позже) занимает осторожную позицию по этому вопросу. Он пишет:

«Мы вводим некоторые ранние соображения физической и математической невозможности в качестве прелюдии к теоремам Гёделя о неполноте … Мы утверждаем, что нет никаких оснований ожидать, что неполнота Гёделя помешает поиску описания законов природы, но мы действительно ожидаем, что это ограничит то, что мы можем предсказать в отношении результатов этих законов, и приводятся примеры.”

Возьмите эти два утверждения:

1) Математические системы содержат недоказуемые утверждения.
2) Физика использует математику и зависит от нее.

Тогда из 1) и 2) выше мы можем построить следующую (простую) форму общего аргумента:

ia) Если физика использует математику и зависит от нее,
ib) и теоремы Гёделя применимы к математическим системам,
ii) то теоремы Гёделя должны применяться и к физике.

Таким образом, физические теории (или даже теория всего) должны быть либо полными и непоследовательными, либо непротиворечивыми и неполными. Так или иначе, физика проигрывает… Или нет?

Британо-американский физик-теоретик и математик Фримен Дайсон действительно видел сильную связь между неполнотой Гёделя и физикой. Во-первых, он объяснил неполноту Гёделя следующим образом:

«[Никакой конечный набор аксиом и правил вывода никогда не может охватить всю математику; учитывая любой набор аксиом, мы можем найти значимые математические вопросы, на которые аксиомы оставляют без ответа.

Затем Дайсон применил свое объяснение неполноты Гёделя к «физическому миру»:

Я надеюсь, что аналогичная ситуация существует в физическом мире. Если мой взгляд на будущее верен, это означает, что мир физики и астрономии также неисчерпаем; независимо от того, как далеко мы зайдем в будущее, всегда будут происходить новые вещи, поступать новая информация, новые миры для исследования, постоянно расширяющаяся область жизни, сознания и памяти ».

Действительно, в определенном смысле слово «неполнота» может применяться к проблемам физики.Но разве это гёделевская неполнота? Не совсем. Приведенный выше отрывок (от Дайсона) действительно следует рассматривать как утверждение о научной неполноте , а не о неполноте по Гёделю. (В философии также проводится соответствующее различие между неполнотой и insolubilia ). Другими словами, слова Дайсона не касаются гёделевского недостатка доказательств внутри системы — или даже внутри всех систем. Они говорят (используя собственное слово Дайсона) о «неиссякаемой» природе «физики и астрономии».Да; слова «неисчерпаемый» и «неполный» — почти синонимы; хотя это все еще не ссылка на неполноту Гёделя. Другими словами, неполнота по Гёделю и научная неполнота — это две очень разные вещи.

Другой родственный вид неполноты в физике просто применим к ситуации, в которой новые наблюдения не могут быть объяснены старыми теориями. Таким образом, более старые теории должны быть неполными и все же содержать некоторую — или даже большую — правду.Опять же, это не имеет прямой или сильной связи с неполнотой Гёделя.

Помимо всего этого, сам Фримен Дайсон признал, что связи между теоремами Гёделя и физикой, которые он выделил, представляют собой лишь «аналогичную» (то есть не логическую) связь. (См. Мою статью о Стивене Хокинге, в которой он тоже использует производное слово «аналогия»: «Отказ от геделизованной физики: со Стивеном Хокингом».)

Английский космолог, физик-теоретик и математик Джон Д. Барроу также выступил против полностью геделированная физика в следующем:

«[Это] никоим образом не очевидно, что Гедель ставит какие-либо прямые ограничения на общий объем физики для понимания природы Вселенной только потому, что физика использует математику.»

Здесь мы можем выделить слово« понять ». Чтобы выразить то, что я считаю позицией Барроу, простым утверждением:

Научное понимание не требует полноты по Гёделю.

Все это может просто означать, что понимание физической теории — даже полное понимание физической теории — не зависит от теорем Гёделя. (Это, конечно, вызывает вопрос о том, что такое научное понимание .Это также может означать, что мы можем описать (или объяснить) физическую теорию (или саму природу) без возможности того, что неполнота по Гёделю окажет какое-либо существенное влияние на это описание или объяснение. И, возможно, это связано с тем, что неполнота Гёделя будет иметь отношение только к математике, необходимой для объяснения или описания Природы — или, что более вероятно, любого ее аспекта.

По последнему пункту.

Джон Барроу также отмечает технический момент, что даже принимая во внимание необходимую и жизненно важную роль, которую математика играет в физике, все же может иметь место следующее:

«Математика, которую использует Природа, может быть меньше и проще, чем требуется для незавершенность и неразрешимость поднять голову ».

Очевидно, что неполнота Гёделя применима не ко всей математике. И этот математический остаток может быть всем, что требуется для физики.

Так является ли неполнота Гёделя отрицательным выводом для физики? Что ж, любой ответ на этот вопрос, очевидно, будет зависеть от целого ряда факторов.

Как только что было сказано, физика может не требовать всей математики. Более того, для этого могут потребоваться только те разделы математики, на которые не влияют теоремы Гёделя.И даже если теоремы Гёделя действительно каким-то образом повлияют на математику, используемую в физике, то это все же не может быть (сильно) вредным для физики в целом.

Подытожим все это тремя утверждениями:

1) Физика не может (или не использует) использовать математику в целом.
2) Физика может использовать только те части математики, на которые не влияют теоремы Гёделя.
3) Физика может выжить — или даже процветать — даже если она до некоторой степени затронута теоремами Гёделя.

Следующий аргумент, тем не менее, связан с тремя утверждениями выше:

i) Физика не нуждается (и не имеет) строгих доказательств.
ii) Первая теорема Гёделя о неполноте касается прежде всего доказательства — или различия между доказательством и истиной.
iii) Следовательно, этот самый важный аспект первой теоремы Гёделя может не иметь прямого отношения к физике.

С другой стороны, (слабый) гёделевский аргумент можно выразить следующим образом:

i) Математические системы содержат недоказуемые утверждения.
ii) Физика основана на математике.
iii) Следовательно, физика не сможет открыть «все, что истинно».

Обнаружить все — не то же самое, что доказать все . И что это за претензия (или цель), чтобы «все открыть»?

Физика, строго говоря, в доказательствах не нуждается. Однако математика, включенная в физику, может нуждаться в доказательствах. Значит, недостаток доказательств математических систем переносится на физические теории?

Более того, как уже говорилось, факт в том, что только определенные аспекты математики применяются к физической реальности.И, как утверждается, эти аспекты являются разрешимыми (или вычислимыми ).

Возможно, в основе этой геделевской проблемы лежит принятие законов физики как точных эквивалентов логических и математических аксиом. В конце концов, если принять некоторые заданные физические законы в качестве аксиом, то — где-то дальше по линии — вполне может быть гёделевская неполнота и / или непоследовательность.

Это правда, что физические законы можно использовать как аксиомы или придать им аксиоматический статус.Действительно, в качестве аксиона можно использовать практически все — любое утверждение, фразу, уравнение и т. Д. (Например, научный писатель Филип Болл говорит, что «коллапс» волновых функций — часто неявно — считается «аксиоматическим» в этом смысле. физики обычно «принимают [это] без всяких вопросов».)

Тем не менее, физические законы не являются самоочевидными, или «интуитивно приемлемыми». Одна из причин этого заключается в том, что физические законы — это вещи, которые не могут — даже в принципе — быть интуитивно очевидными, потому что интуиция не применима к законам (даже если они считаются аксиоматическими), которые порождают и управляют всеми теориями и утверждениями физики.(В частности, теории или утверждения о вещах в космологическом и квантовом масштабах.) Вдобавок к этому, если физические законы являются аксиомами, а то, что мы выводим из этих законов, являются теоремами, то как насчет непредсказуемых последствий (или предсказаний), которые мы получаем из наши аксиоматические физические законы?

Более того, если бы физические законы были чисто и строго подобны аксиомам, то мы могли бы перейти от

«неоспоримых посылок [то есть аксиоматических законов] к приемлемому выводу [т.е., предсказание или теория] с помощью безупречного правила вывода ».

Тем не менее, может ли это утверждение (то есть без слов в квадратных скобках) полностью применяться к физическим законам и вытекающим из них теоремам? В самом деле, правильно ли вообще употреблять слово «аксиома» в физике? Иными словами, может ли какой-либо закон физики быть таким же простым и чистым, как аксиома в логической или математической системе?

Есть еще одно следствие этого гёделевского образа мышления.

Теоремы Гёделя требуют, чтобы аксиомы системы были «перечислимыми».Можно ли сказать, что все законы физики можно (или могли бы быть) перечислить? И даже если бы их можно было перечислить, были бы теоремы, выведенные нами из таких физических законов, сильно походили бы на теоремы, выведенные из аксиом логической или математической системы?

Другими словами, есть ли у нас следствие (или строгий вывод) из физических аксиом (или законов) к физическим теоремам? И есть ли у нас метафизические или логические следствия, когда речь идет о физических законах и предсказаниях, экспериментах и ​​наблюдениях (т.е., квази-теоремы), которые из них выводятся?

Формулы и теоремы для специальных функций математической физики

Об этой книге

Введение

Это новое и расширенное английское издание книги, которая под названием «Formeln und Satze fur die Speziellen Funktionen der mathe matischen Physik» вышла на немецком языке в 1946 году.Большая часть материала (часть неопубликованного) не была опубликована в более ранних изданиях. Мы надеемся, что эти дополнения будут полезны, но их не будет слишком много для того, чтобы легко найти какой-либо конкретный результат. По сравнению с первыми двумя (немецкими) изданиями произошли изменения в отношении списка литературы. Обычно они ограничиваются книгами и монографиями и помещаются в конце каждой отдельной главы. Редкие ссылки на статьи следуют за теми результатами, к которым они относятся.Авторы чувствовали определенное оправдание этого изменения. Во время появления предыдущего издания почти двадцать лет назад большая часть материала была разбросана по нескольким отдельным статьям. С тех пор большинство из них было включено в книги и монографии с довольно исчерпывающей библиографией. За информацией о числовых таблицах читатель может обратиться к «Mathematics of Computing», периодическому изданию Американского математического общества; «Справочник по математическим функциям» с формулами, графиками и математическими таблицами Национальное бюро стандартов, серия по прикладной математике, 55, 1964, 1046 стр., Government Printing Office, Washington, D.C., и FLETCHER, MILLER, ROSENHEAD, Index of Mathematical Tables, Addison-Wesley, Reading, Mass.). В конце книги находится список символов и сокращений.

Ключевые слова

Формирование функций Функции Mathematische Physik Spezielle Funktion Теоремы функция теорема по математической физике

Авторы и аффилированные лица

• Вильгельм Магнус
• Фриц Оберхеттингер
• Радж Пал Сони

1. 1.Институт математических наук им. Куранта, Нью-Йоркский университет, США,
2. 2. Университет штата Орегон, США,
3. 3. Международная корпорация деловых машин, США,

Библиографическая информация

• Название книги Формулы и теоремы для специальных функций математической физики
• Авторы Вильгельм Магнус
  Фриц Оберхеттингер
  Радж Пал Сони
  
• Название серии Die Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften
• DOI https: // doi.org / 10.1007 / 978-3-662-11761-3
• Информация об авторских правах Springer-Verlag Berlin Гейдельберг 1966
• Имя издателя Шпрингер, Берлин, Гейдельберг
• электронные книги Архив книг Springer
• ISBN в твердом переплете 978-3-540-03518-3
• ISBN в мягкой обложке 978-3-662-11763-7
• электронная книга ISBN 978-3-662-11761-3
• Серия ISSN 0072-7830
• Номер издания 1
• Число страниц VIII, 508
• Количество иллюстраций 1 ч / б иллюстрация, 0 иллюстраций в цвете
• Темы Теоретическая, математическая и вычислительная физика
  Математика, общая
  
• Купить эту книгу на сайте издателя

.