Почему физика наука экспериментальная: Недопустимое название | Наука | Fandom

Физика. Предмет, методы, история,Теоретическая и экспериментальная физика…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про физика, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое
физика, методы физики, история физики, теоретическая физика, экспериментальная физика, теории физики , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Введение в физику, основы.

Фи́зика (от др.-греч. φύσις — природа) — область естествознания. Наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания.

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимичны, поскольку в основе обеих дисциплин лежало стремление объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революцииXVI века физика выделилась в отдельное научное направление.

В русский язык слово «физика» было введено М. В. Ломоносовым, издавшим первый в России учебник физики — свой перевод с немецкого языка учебника «Вольфианская
экспериментальная физика » Х. Вольфа (1746). Первым оригинальным учебником физики на русском языке стал курс «Краткое начертание физики» (1810), написанныйП. И. Страховым.

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Все то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в областиэлектромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов, открытия в термодинамикепозволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объем накопленных знаний, современная физика еще очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Общенаучные основы физических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.

Предмет физики

Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Предметом ее изучения является материя (в виде вещества и полей) и наиболее общие формы ее движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.

Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии, — их называют физическими законами. Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика, электромагнетизм иквантовая физика.

Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физическиетеории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причем используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий.

Научный метод

Физика — естественная наука. В ее основе лежит экспериментальное исследование явлений природы, а ее задача — формулировка законов, которыми объясняются эти явления. Физика сосредоточивается на изучении фундаментальных и простейших явлений и на ответах на простые вопросы: из чего состоит материя, каким образом частицы материи взаимодействуют между собой, по каким правилам и законам осуществляется движение частиц и т. д.

В основе физических исследований лежат наблюдения. Обобщение наблюдений позволяет физикам формулировать гипотезы о совместных общих чертах этих явлений, по которым велись наблюдения. Гипотезы проверяются с помощью продуманного эксперимента, в котором явление проявлялось бы в как можно более чистом виде и не осложнялось бы другими явлениями. Анализ данных совокупности экспериментов позволяет сформулировать закономерность. На первых этапах исследований закономерности носят преимущественно эмпирический, феноменологический характер, то есть явление описывается количественно с помощью определенных параметров, характерных для исследуемых тел и веществ. Анализируя закономерности и параметры, физики строят физические теории, которые позволяют объяснить изучаемые явления на основе представлений о строении тел и веществ и взаимодействие между их составными частями. Физические теории, в свою очередь, создают предпосылки для постановки точных экспериментов, в ходе которых в основном определяются рамки их применения. Общие физические теории позволяют формулировки физических законов, которые считаются общими истинами, пока накопления новых экспериментальных результатов не потребует их уточнения.

Так, например, Стивен Грей заметил, что электричество можно передавать на довольно значительное расстояние с помощью увлажненных нитей и начал исследовать это явление. Георг Ом сумел найти для него количественную закономерность — ток в проводнике пропорционален напряжению (закон Ома). При этом, конечно, эксперименты Ома опирались на новые источники питания и на новые способы измерять действие электрического тока, что позволило количественно охарактеризовать его. По результатам дальнейших исследований удалось абстрагироваться от формы и длины проводников и ввести такие феноменологические характеристики, какудельное сопротивление проводника и внутреннее сопротивление источника питания. Закон Ома и поныне основа электротехники, однако исследования установили также рамки его применения — открыли элементы электрической цепи с нелинейными вольт-амперными характеристиками, а также вещества, не имеющие электрического сопротивления — сверхпроводники. После открытия заряженных микроскопических частиц — электронов, была сформулирована микроскопическая теория электропроводности, объясняющая зависимости сопротивления от температуры посредством рассеяния электронов на колебаниях кристаллической решетки, примесях и т. д.

Вместе с тем было бы неправильным считать, что только эмпирический подход определяет развитие физики. Многие важные открытия были совершены «на кончике пера», или путем экспериментальной проверки теоретических гипотез. Например, принцип наименьшего действия Пьер Луи де Мопертюи сформулировал в 1744 году на основе общих соображений, и справедливость его невозможно установить экспериментальным путем в силу всеобщности принципа. В настоящее время классическая и квантовая механика, теория поля основаны на принципе наименьшего действия. В 1899 году Макс Планк ввел понятия кванта электромагнитного поля, кванта действия, что также не являлось следствием наблюдений и экспериментов, а чисто теоретическим предположением. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал работу поспециальной теории относительности, построенную дедуктивным путем из самых общих физических и геометрических соображений. Анри Пуанкаре, математик, прекрасно разбиравшийся в научных методах физики, писал, что ни феноменологический, ни умозрительный подход по отдельности не описывают и не могут описывать физическую науку .

Количественный характер физики

Физика — количественная наука. Физический эксперимент опирается на измерения, то есть сравнение характеристик исследуемых явлений с определенными эталонами. С этой целью физика развила совокупность физических единиц и измерительных приборов. Отдельные физические единицы объединяются в системы физических единиц. Так, на современном этапе развития науки стандартом является Международная система СИ, но большинство теоретиков по-прежнему предпочитает пользоваться Гауссовой системой единиц.

Полученные экспериментально количественные зависимости позволяют использовать для своей обработки математические методы и строить теоретические, то есть математические модели изучаемых явлений.

С изменением представлений о природе тех или иных явлений меняются также физические единицы, в которых измеряются физические величины. Так, например, для измерения температуры сначала были предложены произвольные температурные шкалы, которые делили промежуток температур между характерными явлениями (например, замерзанием и кипением воды) на определенное количество меньших промежутков, которые получили название градусов температуры. Для измеренияколичества теплоты была введена единица — калория, которая определяла количество теплоты, необходимой для нагрева грамма воды на один градус. Однако со временем физики установили соответствие между механической и тепловой формой энергии. Таким образом, оказалось, что предложенная ранее единица количества теплоты, калория, является излишней, как и единица измерения температуры. И количество теплоты, и температуру можно измерять в единицах механической энергии. В современную эпоху калория и градус не вышли из практического употребления, но между этими величинами и единицей энергии Джоулем существует точное числовое соотношение. Градус, как единица измерения температуры входит в систему СИ, а коэффициент перехода от температурной к энергетическим величинам — постоянная Больцмана — считается физической постоянной.

история физики

Физика — это наука о материи, ее свойствах и движении. Она является одной из наиболее древних научных дисциплин . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Люди пытались понять свойства материи из древнейших времен: почему тела падают на землю, почему разные вещества имеют различные свойства и т. д. Интересовали людей также вопрос о строении мира, о природе Солнца и Луны. Сначала ответы на эти вопросы пытались искать в философии. В основном философские теории, которые пытались дать ответы на такие вопросы, не проверялись на практике. Однако, несмотря на то, что нередко философские теории неправильно описывали наблюдения, еще в древние времена человечество добилось значительных успехов в астрономии, а великий греческий ученый Архимед даже сумел дать точные количественные формулировки многих законов механики и гидростатики.

Некоторые теории древних мыслителей, как, например, идеи об атомах, которые были сформулированы в древних Греции и Индии, опережали время. Постепенно от общей философии начало отделяться естествознание, важнейшей составной частью которого стала физика. Уже Аристотель использовал название «Физика» в заголовке одного из основных своих трактатов . Несмотря на ряд неправильных утверждений, физика Аристотеля на протяжении веков оставалась основой знаний о природе.

Период до научной революции

Свойство человечества сомневаться и пересматривать положения, которые раньше считались единственно истинными, в поисках ответов на новые вопросы в итоге привело к эпохе великих научных открытий, которую сегодня называют научной революцией, начавшейся в середине XVI века. Предпосылки к этим коренным изменениям сложились благодаря достоянию древних мыслителей, наследие которых можно проследить до Индии и Персии. Сюда входят эллиптические модели[источник не указан 353 дня] планетарных орбит, опиравшиеся на гелиоцентрическую модель Солнечной системы, которую разработал индийский математик и астроном Ариабхата, базовые положения атомизма, предложенные индусскими и джайнистскими философами, теория буддистских мыслителей Дигнаги и Дхармакирти о том, что свет эквивалентен энергетическим частицам, оптическая теория арабского ученого Ибн ал-Хайсама (Альхазена). Персидский ученый Насир ад-Дин ат-Тусиуказал на значительные недостатки птолемеевской системы.

Средневековая Европа на какое-то время потеряла знания античных времен, но под влиянием Арабского халифата сохраненные арабами сочинения Аристотеля вернулись. В XII—XIII веках нашли свой ​​путь в Европу также произведения индийских и персидских ученых. В Средние века начал складываться научный метод, в котором основная роль отводилась экспериментам и математическому описанию. Ибн ал-Хайсам считается [кем?] основоположником научного метода. В своей «Книге о оптике», написанной в 1021 году, он описывал эксперименты, поставленные для того, чтобы доказать справедливость своей теории зрения, которая утверждала, что глаз воспринимает свет, излучаемый другими объектами, а не сам глаз излучает свет, как считали раньше Евклид и Птолемей. В экспериментах Ибн ал-Хайсама использовалась камера-обскура. С помощью этого прибора он проверял свои гипотезы относительно свойств света: или свет распространяется по прямой, или смешиваются в воздухе различные лучи света.

Научная революция

Период научной революции характеризуется утверждением научного метода исследований, вычленением физики из массы натурфилософии в отдельную область и развитием отдельных разделов физики: механики, оптики, термодинамики и т. д.

Большинство историков придерживаются мнения о том, что научная революция началась в 1543 году, когда Николаю Копернику привезли из Нюрнберга впервые напечатанный экземпляр его книги «О вращении небесных сфер».

После этого в течение примерно ста лет человечество обогатилось работами таких исследователей, как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Иоганн Кеплер, Блез Паскаль и др. Галилей первым начал последовательно применять научный метод, проводя эксперименты, чтобы подтвердить свои предположения и теории. Он сформулировал некоторые законы динамики и кинематики, в частности закон инерции, и проверил их опытным путем. В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал книгу «Principia», в которой в подробностях описал две основополагающие физические теории: законы движения тел, известные как законы Ньютона, и законы тяготения. Обе теории прекрасно согласовывались с экспериментом. Книга также приводила теории движения жидкостей. Впоследствии классическая механика была переформулирована и расширена Леонардом Эйлером, Жозефом Луи Лагранжем, Уильямом Роуэном Гамильтоном и другими. Законы гравитации заложили основу тому, что позже стало астрофизикой, которая использует физические теории для описания и объяснения астрономических наблюдений. В России первым Ломоносов внес значительный вклад в развитие физической минералогии, математической физике, биофизике и в астрономии, в разделе северных сияний, физике «хвостов» комет. Среди наиболее значимых научных достижений Ломоносова в области физики является его атомно-корпускулярная теория строения вещества и материи. Работы Ломоносова и его соратника Г. В. Рихмана внесли важный вклад в понимание электрической природы грозовых разрядов. Ломоносов не только провел блестящее многолетнее исследование атмосферного электричества и установил ряд эмпирических закономерностей грозовых явлений, но и в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (1753) объяснил причину возникновения электричества в грозовых облаках конвекцией теплого воздуха (у поверхности Земли) и холодного воздуха (в верхних слоях атмосферы). Ломоносов разработал теорию света и выдвинул трехкомпонентную теорию цвета, с помощью которой объяснил физиологические механизмы цветовых явлений. По мысли Ломоносова, цвета вызываются действием трех родов эфира и трех видов цветоощущающей материи, составляющей дно глаза. Теория цвета и цветового зрения, с которой Ломоносов выступил в 1756 году, выдержала проверку временем и заняла должное место в истории физической оптики. После установления законов механики Ньютоном, следующим исследовательским полем стало электричество. Основы создания теории электричества заложили наблюдения и опыты таких ученых XVII и XVIII веков, как Роберт Бойль, Стивен Грей, Бенджамин Франклин. Сложились основные понятия — электрический заряд и электрический ток. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей показал связь электричества и магнетизма, продемонстрировав, что движущийся магнит индуцирует в электрической цепи ток. Опираясь на эту концепцию, Джеймс Клерк Максвелл построил теорию электромагнитного поля. Из системы уравнений Максвелла следовало существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Экспериментальное подтверждение этому нашел Генрих Герц, открыв радиоволны.

С построением теории электромагнитного поля и электромагнитных волн, победой волновой теории света, основанной Гюйгенсом, над корпускулярной теорией Ньютона, завершилось построение классической оптики. На этом пути оптика обогатилась пониманием дифракции и интерференции света, достигнутым благодаря трудамОгюстена Френеля и Томаса Юнга.

В XVIII и начале XIX века были открыты основные законы поведения газов, а работы Сади Карно по теории тепловых машин открыли новый этап в становлениитермодинамики. В XIX веке Юлиус Майер и Джеймс Джоуль установил эквивалентность механической и тепловой энергий, что привело к расширенной формулировке закона сохранения энергии (первый закон термодинамики). Благодаря Рудольфу Клаузиусу был сформулирован второй закон термодинамики и введено понятиеэнтропии. Позже Джозайя Уиллард Гиббс заложил основы статистической физики, а Людвиг Больцман предложил статистическую интерпретацию понятия энтропии.

К концу XIX века физики подошли к значительному открытию — экспериментальному подтверждению существования атома. В это время существенно изменилась и роль физики в обществе. Возникновение новой техники (электричества, радио, автомобиль и т. д.) требовало большого объема прикладных исследований. Занятия наукой стало профессией. Фирма General Electric первой открыла собственные исследовательские лаборатории; такие же лаборатории стали появляться в других фирмах.

Смена парадигм

Конец девятнадцатого, начало двадцатого века был временем, когда под давлением новых экспериментальных данных физикам пришлось пересмотреть старые теории и заменить их новыми, заглядывая все глубже в строение материи. Эксперимент Майкельсона — Морли выбил основу из-под ног классического электромагнетизма, поставив под сомнение существование эфира. Были открыты новые явления, такие как рентгеновские лучи и радиоактивность. Не успели физики доказать существование атома, как появились доказательства существования электрона, эксперименты с фотоэффектом и изучение спектра теплового излучения давали результаты, которые невозможно было объяснить, исходя из принципов классической физики. В прессе этот период назывался кризисом физики, но одновременно он стал периодом триумфа физики, сумевшей выработать новые революционные теории, которые не только объяснили непонятные явления, но и многие другие, открыв путь к новому пониманию природы.

В 1905 году Альберт Эйнштейн построил специальную теорию относительности, которая продемонстрировала, что понятие эфира не требуется при объяснении электромагнитных явлений. При этом пришлось изменить классическую механику Ньютона, дав ей новую формулировку, справедливую при больших скоростях. Коренным образом изменились также представления о природе пространства и времени. Эйнштейн развил свою теорию в общую теорию относительности, опубликованную в 1916 году. Новая теория включала в себя описание гравитационных явлений и открыла путь к становлению космологии — науки об эволюции Вселенной.

Рассматривая задачу о тепловом излучении абсолютно черного тела, Макс Планк в 1900 году предложил невероятную идею, что электромагнитные волны излучаются порциями, энергия которых пропорциональна частоте. Эти порции получили название квантов, а сама идея начала построение новой физической теории — квантовой механики, которая еще больше изменила классическую ньютоновскую механику, на этот раз при очень малых размерах физической системы. В том же 1905-м году Альберт Эйнштейн применил идею Планка для успешного объяснения экспериментов с фотоэффектом, предположив, что электромагнитные волны не только излучаются, но и поглощаются квантами. Корпускулярная теория света, которая, казалось, потерпела сокрушительное поражение в борьбе с волновой теорией, вновь получила поддержку.

Спор между корпускулярной и волновой теорией нашел свое решение в корпускулярно-волновом дуализме, гипотезе, сформулированной Луи де Бройлем. По этой гипотезе не только квант света, а любая другая частица проявляет одновременно свойства, присущие как корпускулам, так и волнам. Гипотеза Луи де Бройля подтвердилась в экспериментах с дифракцией электронов.

В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил планетарную теорию атома, а в 1913 году Нильс Бор построил модель атома, в которой постулировал квантовый характер движения электронов. Благодаря работам Вернера Гайзенберга, Эрвина Шредингера, Вольфганга Паули, Поля Дирака и многих других квантовая механика нашла свое точную математическую формулировку, подтвержденную многочисленными экспериментами. В 1927 году была создана копенгагенская интерпретация, которая открывала путь для понимания законов квантового движения на качественном уровне.

Физика современности

С открытием радиоактивности Анри Беккерелем началось развитие ядерной физики, которая привела к появлению новых источников энергии: атомной энергии и энергии ядерного синтеза. Открытые при исследованиях ядерных реакции новые частицы: нейтрон, протон, нейтрино, дали начало физике элементарных частиц. Эти новые открытия на субатомном уровне оказались очень важными для физики на уровне Вселенной и позволили сформулировать теорию ее эволюции — теорию Большого взрыва.

Сложилось окончательное разделение труда между физиками-теоретиками и физиками-экспериментаторами. Энрико Ферми был, пожалуй, последним выдающимся физиком, успешным как в теории, так и в экспериментальной работе.

Передний край физики переместился в область исследования фундаментальных законов, ставя перед собой цель создать теорию, которая объясняла бы Вселенную, объединив теории фундаментальных взаимодействий. На этом пути физика получила частичные успехи в виде теории электрослабого взаимодействия и теории кварков, обобщенной в так называемой стандартной модели. Однако, квантовая теория гравитации до сих пор не построена. Определенные надежды связываются с теорией струн.

Начиная с создания квантовой механики, быстрыми темпами развивается физика твердого тела, открытия которой привели к возникновению и развитию электроники, а с ней и информатики, которые внесли коренные изменения в культуру человеческого общества.

Теоретическая и экспериментальная физика

В основе своей физика — экспериментальная наука: все ее законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В ее задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение фотоэффекта послужило одной из посылок к созданию квантовой механики (хотя рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, выдвинутой им для разрешения ультрафиолетовой катастрофы — парадокса классической теоретической физики излучения).

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление).

При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны.

Прикладная физика

От своего зарождения физика всегда имела большое прикладное значение и развивалась вместе с машинами и механизмами, которые человечество использовало для своих нужд. Физика широко используется в инженерных науках, немало физиков были одновременно изобретателями и, наоборот. Механика, как часть физики, тесно связана с теоретической механикой и сопротивлением материалов, как инженерными науками. Термодинамика связана с теплотехникой и конструированием тепловых двигателей. Электричество связано с электротехникой и электроникой, для становления и развития которой очень важны исследования в области физики твердого тела. Достижения ядерной физики обусловили появление ядерной энергетики, и тому подобное.

Физика также имеет широкие междисциплинарные связи. На границе физики, химии и инженерных наук возникла и быстро развивается такая отрасль науки как материаловедение. Методы и инструменты используются химией, что привело к становлению двух направлений исследований: физической химии и химической физики. Все мощнее становится биофизика — область исследований на границе между биологией и физикой, в которой биологические процессы изучаются исходя из атомарной структуры органических веществ. Геофизика изучает физическую природу геологических явлений. Медицина использует методы, такие как рентгеновские и ультразвуковые исследования, ядерный магнитный резонанс — для диагностики, лазеры — для лечения болезней глаз, ядерное облучение — в онкологии, и тому подобное.

Основные теории

Хотя физика имеет дело с разнообразными системами, некоторые физические теории применимы в больших областях физики. Такие теории считаются в целом верными при дополнительных ограничениях. Например, классическая механика верна, если размеры исследуемых объектов намного больше размеров атомов, скорости существенно меньше скорости света, и гравитационные силы малы. Эти теории все еще активно исследуются; например, такой аспект классической механики, как теория хаоса был открыт только в XX веке. Они составляют основу для всех физических исследований. В рамках этих теорий Ломоносов М. В.объяснил причины агрегатных состояний веществ (твердое, жидкое и газообразное состояния) и разработал теорию теплоты.

Разделы физики

Макроскопическая физика

• Механика
  • Классическая механика
  • Релятивистская механика
  • Механика сплошных сред
    • Гидродинамика
    • Акустика
    • Механика твердого тела

• Термодинамика
• Оптика
  • Физическая оптика
  • Кристаллооптика
  • Молекулярная оптика
  • Нелинейная оптика

• Электродинамика
  • Электродинамика сплошных сред
  • Магнитогидродинамика
  • Электрогидродинамика

Микроскопическая физика

Схематическое изображение атомов водорода, гелия и лития.

Фотография орбитальной структуры атома водорода. После облучения лазерными импульсами, ионизированные электроны покидали свои орбиты и по измеренной траектории попадали в 2D детектор (двойная микроканальная пластина [MCP]. Детектор расположен перпендикулярно к самому полю). Существует множество траекторий, по которым могут перемещаться электронов до столкновения с детектором. Это обеспечивает исследователей набором интерференционных картин, — моделей которые отражают узловую структуру волновой функции.

Исследователи использовали электростатическую линзу, которая увеличивает исходящую волну электронов более чем в 20000 раз Примеры четырех состояний атома водорода. В среднем столбце приведены экспериментальные измерения, в то время как колонка справа показывает время-зависимое вычисление уравнений Шредингера — и они совпадают

• Атомная физика
• Статистическая физика
  • Статистическая механика
  • Статистическая теория поля
  • Физическая кинетика

• Физика конденсированных сред
  • Физика твердого тела
  • Физика жидкостей
  • Физика атомов и молекул
  • Физика наноструктур

• Квантовая физика
  • Квантовая механика
  • Квантовая теория поля
  • Квантовая электродинамика
  • Квантовая хромодинамика
  • Теория струн

• Ядерная физика
  • Физика гиперядер

• Физика высоких энергий
• Физика элементарных частиц

Разделы физики на стыке наук

• Агрофизика
• Акустооптика
• Астрофизика
• Биофизика
• Вычислительная физика
• Гидрофизика
• Геофизика
  • Петрофизика
  • Сейсмология
  • Тектонофизика

• Космология
• Математическая физика
• Материаловедение
  • Кристаллография

• Медицинская физика
• Метрология
• Радиофизика
  • Квантовая радиофизика
  • Статистическая радиофизика

• Техническая физика
• Теория колебаний
• Теория динамических систем
• Химическая физика
• Физика атмосферы
• Физика плазмы
• Физическая химия

Справка

• Единицы измерения физических величин
• Фундаментальные физические константы
• Олимпиадные задачи по физике
• История физики

Важнейшие журналы

Российские

• Успехи физических наук (УФН)
• Журнал экспериментальной и теоретической физики (ЖЭТФ)
• Письма в ЖЭТФ
• Теоретическая и математическая физика

Зарубежные

• Nature Physics
• Журналы Американского физического общества
  • Physics — короткие обзорные статьи по результатам, опубликованным в других журналах общества.
  • Reviews of Modern Physics (RMP) Публикует обзорные статьи по большим разделам физики
  • Physical Review Letters (PRL) Наиболее престижный (после Nature и Science) журнал: короткие статьи по новейшим исследованиям
  • Physical Review (A,B,C,D,E) Статьи разного формата, более подробные, но менее оперативно публикуемые, чем в Phys. Rev. Lett.
  • Annals of Physics

• Журналы Американского института физики
  • Physics Today
  • Applied Physics Letters (APL)
  • Journal of Applied Physics

• Европейские журналы
  • Journal of Physics (A, B, C …)
    • Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical
    • Journal of Physics: Condensed Matter

  • New Journal of Physics
  • Physica (A, B, C …)
    • Physica A

  • Physics Letters A
  • Europhysics Letters
  • Zeitschrift für Physik Именно в этом журнале публиковались Эйнштейн, Гейзенберг, Планк…
  • Nuovo cimento (A, B, C …)
  • Foundations of Physics

• Научно-популярные журналы
  • Квант
  • Physics World

Статью про физика я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики,
ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты.
Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое физика, методы физики, история физики, теоретическая физика, экспериментальная физика, теории физики
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Введение в физику, основы

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Открытое образование — Физика в опытах. Часть 5. Атомная физика

Select the required university:

———

Закрыть

Log in and enroll

 • Физика – наука экспериментальная. Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать или прочитать!

• Именно эксперименты позволяют продемонстрировать и легко понять и простые, и сложные аспекты, которые традиционно преподаются в виде теоретического материала и математических моделей

 • Курс поможет Вам научиться использовать:  

• эксперимент как способ постановки вопроса 
• эксперимент как инструмент изучения физического явления
• эксперимент как форму ответа на вопрос

• Очень часто достаточно «простые» физические вопросы имеют неожиданные ответы, которые зависят от конкретных условий проведения эксперимента. Демонстрация таких опытов и объяснение полученных в них результатов могут оказаться чрезвычайно интересными

• Вы сможете увидеть применение изучаемых физических явлений в жизни, в технике и в быту

• Изучая этот курс, вы восполните нехватку времени на экспериментальную, «живую» физику, которая ощущается в обычном учебном процесс

• About
• Format
• Information resources
• Requirements
• Course program
• Knowledge
• Skills
• Abilities
• Education results
• Education directions

About

Курс является дополнительным для обучения по всем основным инженерным специальностям.

Курс дополняет стандартные курсы общей физики, читаемые в технических вузах, при обучении практически по всем инженерным и естественно-научным специальностям

Целями курса является ознакомление студентов  с основными законами физики на примере экспериментальной их демонстрации в физических опытах.

Format

Формат сессии курса: 6 тематических модулей, в каждом модуле от 4 до 11 видеороликов с записью физических экспериментов по определенной тематике.

И.В.Савельев, Курс общей физики. В 5 томах. Том 5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц, М.: Лань, 2011 – 384 с.

Д.В.Сивухин Общий курс физики в 5 томах. Том 5. Атомная и ядерная физика. М.: Физматлит, изд-во МФТИ, 2005, — 560 с.

Requirements

Слушатели курса – студенты инженерных вузов, изучающие физику в своих университетах. Курс будет интересен также и для школьников старших классов, изучающих физику и готовящихся к поступлению в технические университеты.

Course program

Модуль 1. Тепловое излучение 

• Как белое сделать черным. Natürlich!
• Походная фляга или закон Кирхгофа
• Существуют ли лучи холода?
• Закон смещения Вина

Модуль 2. Опыт Резерфорда

• Немного истории. Модель рассеяния
• Прицельный параметр и форма траектории
• Заряд рассеиваемой частицы и форма траектории
• Энергия рассеиваемой частицы и форма траектории
• Заряд ядра и форма траектории
• Опыт Резерфорда. Компьютерная модель
• Опыт Резерфорда на лабораторной установке
• Опыт Резерфорда «изнутри»
• Почему сцинтиллятор и ФЭУ?

Модуль 3. Опыт Франка и Герца. Рентреновское и гамма излучение

• Опыт Франка и Герца. Демонстрационная установка
• Опыт Франка и Герца. Сравнение ВАХ для неона и гелия
• Опыт Франка и Герца. Лабораторная установка 1
• Опыт Франка и Герца. Лабораторная установка 2
• Дискретный энергетический спектр — линейчатый спектр излучения
• Схема рентгеновской трубки. Ряд конкретных конструкций трубок
• Ослабление рентгеновского излучения различными веществами
• Коротковолновая (высокочастотная) граница тормозного излучения
• Характеристическое рентгеновское излучение
• Экспериментальная проверка закона Мозли
• Ослабление гамма излучения различными веществами

Модуль 4. Радиоактивность. Приборы и методы регистрации частиц

• Радиоактивность внутри нас: калий 40
• Калий 40 — не так страшен черт, как его малюют
• Сцинтилляционный детектор — принцип действия
• Конденсационная камера — принцип действия и источник альфа-частиц
• Конденсационная камера — радиационный фон
• ФЭУ — объяснение формы кривой на мониторе

Модуль 5. Сопротивление металлов и полупроводников

• Эффект Зеебека (термопара)
• Сопротивление металла — нагрев
• Сопротивление полупроводника — главное отличие от металла
• Сопротивление металла — охлаждение

Модуль 6. Эффект Зеемана и другие квантовые эффекты

• Нормальный эффект Зеемана — наблюдение поперек поля
• Нормальный эффект Зеемана — наблюдение вдоль поля
• Эффект Зеемана — инструмент исследования атома
• Фоторезистор: «А каковы Ваши намерения?»
• Фотоэффект — разрядка светом
• Туннельный эффект
• Дифракция электронов на поликристалле

Education results

Данный курс поможет студентам лучше понять основные законы физики и почувствовать особенности физического метода исследования и должен способствовать повышению академической успеваемости студентов по предмету.

Для кого этот курс?

 • Для тех, кто изучает физику, и хочет прояснить для себя различные вопросы (в школе, в вузе)

• Для тех, кто преподает физику (в школе, в вузе)

• Для тех, кто использует физику в своем рабочем процессе (инженеры, программисты и т.д.)

• Для тех, кому это просто интересно

Education directions

01.00. 00 Математика и механика

03.00.00 Физика и астрономия

04.00.00 Химия

11.00.00 Электроника, радиотехника и системы связи

12.00.00 Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии

13.00.00 Электро- и теплоэнергетика

14.00.00 Ядерная энергетика и технологии

15.00.00 Машиностроение

22.00.00 Технологии материалов

Knowledge

Базовые знания по физике будущих инженеров и специалистов в различных областях деятельности.

Skills

Умение примененять физические закономерностей для анализа различных физических явлений и процессов.

Abilities

Владение навыком использования эксперимента;

Понимание широкого круга как простых, так и сложных физических явлений и процессов по тематике соответствующих разделов.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Гервидс Валериан Иванович

Кандидат физико-математических наук, Доцент

Position: Доцент

Калашников Николай Павлович

Доктор физико-математических наук, Профессор

Position: Заведующий кафедрой общей физики

Ольчак Андрей Станиславович

Кандидат физико-математических наук, Доцент

Position: Доцент кафедры общей физики

Муравьев Сергей Евгеньевич

Кандидат физико-математических наук, Доцент

Position: Доцент отделения лазерных и плазменных технологий офиса образовательных программ, заведующий кафедрой теоретической ядерной физики.

Similar courses

31 August 2020 — 15 August 2030 г.

Эконометрика

НИУ ВШЭ

31 August 2020 — 15 August 2030 г.

Прикладной статистический анализ

НИУ ВШЭ

7 September 2020 — 15 August 2030 г.

Общая социология

НИУ ВШЭ

К сожалению, мы не гарантируем корректную работу сайта в вашем браузере. Рекомендуем заменить его на один из предложенных.

Также советуем ознакомиться с полным списком рекомендаций.

Google Chrome

Mozilla Firefox

Apple Safari

И. К. Кикоин — Физика и Судьба. — 2008 — Электронная библиотека «История Росатома»

Главная → Указатель произведений

ЭлектроннаябиблиотекаИстория Росатома

Ничего не найдено.

Загрузка результатов…

Закладки

ОбложкаФронтиспис123456789101112131415161718192021222324 пустая252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332 пустая333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400 пустая401402 пустая403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538 пустая539540541542543544545546547548549550551552553554555556557558559560561562563564565566567568569570571572573574575576577578579580581582583584585586587588589590591592593594595596597598599600601602603604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628629630631632633634635636637638639640641642643644645646647648649650651652653654655656657658659660661662663664665666667668669670671672673674675676677678679680681682683684685686687688689690691692693694695696697698699700701702703704705706707708709710711712713714715716717718719720721722723724725726727728729730731732733734735736737738739740741742743744745746747748749750751752753754755756757758759760761762763764765766767768769770771772773774775776777778779780781782783784785786787788789790791792793794795796797798799800801802803804805806807808809810811812813814815816817818819820821822823824825826827828829830831832833834835836837838839840841842843844845846847848849850851852853854855856857858859860861862863864865866867868869870871872873874875876877878879880881882883884885886887888889890891892893894895896897898899900901902903904905906907908909910911912913914915916917918919920921922923924925926927928929930931932933934935936736 вкл. 1736 вкл. 2736 вкл. 3736 вкл. 4736 вкл. 5736 вкл. 6736 вкл. 7736 вкл. 8736 вкл. 9736 вкл. 10736 вкл. 11736 вкл. 12736 вкл. 13736 вкл. 14736 вкл. 15736 вкл. 16736 вкл. 17736 вкл. 18736 вкл. 19736 вкл. 20736 вкл. 21736 вкл. 22736 вкл. 23736 вкл. 24

Увеличить/уменьшить масштаб

По ширине страницы

По высоте страницы

Постранично/Разворот

Поворот страницы

Навигация по документу

Закладки

Поиск в издании

Структура документа

Содержание

ОбложкаОбложка

ФронтисписФронтиспис

1Титульные листы

 5

Арнольд Д. И., Лазарев С. Д., Мейлихов Е. З., Якимов С. С.

Предисловие 7

Каган Ю. М.

Академик И. К. Кикоин. 100 лет со дня рождения 18

Кикоин И. К.

Автобиография 21

Иоффе А. Ф.

Отзыв о научных работах И. К. Кикоина

 23Научные труды

 25

Кикоин И. К.

Рентгеновская трубка на 2 миллиона вольт 30

Кикоин И. К.

Исследование магнитных материалов 37

Кикоин И. К., Дорфман Я. Г.

Магнитный момент и число свободных электронов в никеле 44

Кикоин И. К., Факидов И. Г.

Эффект Холла в жидких металлах 52

Кикоин И. К., Дорфман Я. Г.

Усовершенствованные торсионные весы для магнитных измерений 58

Кикоин И. К., Факидов И. Г.

Влияние поперечного магнитного поля на сопротивление жидких металлов. Ч. I 67

Кикоин И. К., Лазарев Б. Г.

О явлениях сверхпроводимости 87

Кикоин И. К., Носков М. М.

Новый фотоэлектрический эффект на закиси меди в магнитном поле 90

Кикоин И. К., Носков М. М.

О новом фотоэлектрическом эффекте в закиси меди 98

Кикоин И. К.

О новом фотоэлектрическом эффекте в закиси меди 101

Кикоин И. К.

Эффекты, наблюдающиеся при освещении закиси меди в магнитном поле 103

Кикоин И. К.

Эффект Холла в никеле при переходе через точку Кюри 111

Кикоин И. К.

Дальнейшие исследования нового фотоэлектрического эффекта в полупроводниках 122

Кикоин И. К.

Эффект Холла в парамагнитных металлах 129

Кикоин И. К., Факидов И. Г.

Термомагнитный эффект в парамагнитных металлах 133

Кикоин И. К., Губарь С. В., Обухов В. С.

Новая система электроизмерительной аппаратуры для измерения постоянных токов большой силы 145

Кикоин И. К.

Гиромагнитный эффект в сверхпроводниках 172

Кикоин И. К., Быковский Ю. А.

Об анизотропии четного (поперечного) фотомагнитного эффекта в монокристаллах германия 176

Кикоин И. К., Дмитриевский В. А., Григорьев И. С., Керсновский С. В., Глазков Ю. Ю., Дубовский Б. Г.

Стендовый реактор с газообразным делящимся веществом (UF₆) 189

Кикоин И. К., Буряк Е. М., Муромкин Ю. А.

Об аномально большом эффекте Холла в ферромагнитном сплаве хром-теллур 194

Кикоин И. К., Бабушкина Н. А., Игошева Т. Н.

Гальваномагнитные явления в ферромагнитном сплаве MnSb 197

Кикоин И. К., Бабушкина Н. А., Игошева Т. Н.

О магнитном изменении сопротивления ферромагнетиков выше точки Кюри 199

Кикоин И. К., Лазарев С. Д.

Об анизотропии нечетного фотомагнитного эффекта 201

Кикоин И. К., Николаев И. Н.

О фотомагнитном эффекте в p-n-переходе 203

Кикоин И. К., Гридин В. А.

О нестационарном фотомагнитном эффекте в монокристаллах германия 207

Кикоин И. К., Гохберг Б. М., Князятов А. С., Мальцев В. В., Отрощенко Г. А.

Использование пучка ионов трития для определения плотности дейтериевой плазмы 216

Кикоин И. К., Козырев Ю. П.

Влияние магнитного поля на рекомбинационное излучение Ge и его тушение инфракрасным светом 218

Кикоин И. К., Игошева Т. Н.

Коэффициент Холла и электрическое сопротивление ферромагнетиков 222

Кикоин И. К., Игошева Т. Н.

О магнитном изменении сопротивления ферромагнетиков 225

Кикоин И. К., Лазарев С. Д.

Новый фотопьезоэлектрический эффект в полупроводниках 227

Кикоин И. К., Сенченков А. П., Гельман Э. Б., Корсунский М. М., Наурзаков С. П.

Электропроводность и плотность металлического пара 231

Кикоин И. К., Лазарев С. Д.

Об осцилляциях фотомагнитного эффекта с магнитным полем 233

Кикоин И. К., Балашов К. И., Лазарев С. Д., Нейштадт Р. Е.

Влияние магнитного поля на вязкое течение газа 236

Кикоин И. К., Балашов К. И., Лазарев С. Д., Нейштадт Р. Е.

Вязкое течение газов в сильных магнитных полях 238

Кикоин И. К., Лазарев С. Д., Шепельский Г. А., Ефремова Г. Д.

Квантовые осцилляции фотомагнитных эффектов и фотопроводимости в InSb и InAs 246

Кикоин И. К., Сенченков А. П., Наурзаков С. П., Гельман Э. Б.

Переход металл-неметалл в плотном металлическом паре 262

Кикоин И. К., Кикоин Л. И., Лазарев С. Д.

Радиационный электромагнитный эффект в полупроводниках 266

Кикоин И. К., Лазарев С. Д.

Фотоэлектромагнитный эффект 290

Кикоин И. К., Зельдович Я. Б.

Разделение газов центрифугированием 292

Кикоин И. К., Кикоин Л. И., Лазарев С. Д.

Фотопьезоэлектрический эффект в монокристаллах германия 296

Кикоин И. К., Бабиченко В. С., Кикоин Л. И., Лазарев С. Д., Ржанов А. Е., Филиппов В. И.

Радиационный электромагнитный эффект в кристаллах германия при облучении α-частицами высокой энергии 303

Кикоин И. К., Сазыкин А. А., Галкин Н. П.

Получение и обогащение гексафторида урана 317

Кикоин И. К., Новиков В. М.

Ядерная энергетика и проблемы теплоснабжения в некоторых отраслях химической промышленности 327

Кикоин И. К., Якимов С. С., Балашов К. И., Малинин А. Б., Петренко В. В.

Получение изотопа ¹²³I из высокообогащенного изотопа ¹²⁴Xe на линейном ускорителе электронов

 331Атомный проект

 333

Кикоин И. К.

Отчет заведующего сектором Лаборатории № 2 И. В. Курчатову о результатах командировки в Уфу и Свердловск и состоянии работ по центрифуге и диффузионной установке 337

Кикоин И. К.

Отчет И. В. Курчатову о состоянии работ по центрифуге и диффузионной установке 339

Кикоин И. К., Алиханов А. И.

Записка М. Г. Первухину «Состояние проблемы разделения изотопов урана»

 343Постановление ГКО № 5407сс об организации филиала Лаборатории № 2

 346План работы Ленинградского филиала Лаборатории № 2 на июль 1944—март 1945 гг.

 348

Кикоин И. К.

Заключение о содержании разведматериалов по диффузионной установке, поступивших из НКГБ СССР 349

Кикоин И. К.

Записка М. Г. Первухину о содержании разведматериалов по диффузионной установке и заводу, поступивших из НКГБ СССР 350

Кикоин И. К.

Заключение о содержании разведматериалов по диффузионной установке и заводу, поступивших из НКГБ СССР 351

Курчатов И. В., Кикоин И. К.

Справка «О состоянии и результатах научно-исследовательских работ» 353

Кикоин И. К.

Доклад «О разделении изотопов урана» на заседании Технического совета Специального комитета при ГКО 361

Завенягин А. П.

Докладная записка Л. П. Берия о выборе площадок под строительство заводов на Южном Урале

 362Постановление СНК СССР № 3175-963сс «Об организации проектирования и изготовления на Ленинградском Кировском заводе Наркомтрансмаша опытных «турбокомпрессоров РЗГ»»

 364

Ванников Б. Л., Курчатов И. В., Первухин М. Г., Малышев И. И., Кикоин И. К.

Отчет Л. П. Берия о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945 г. и 7 месяцев 1946 г. 376

Берия Л. П.

Письмо И. В. Сталину с представлением на рассмотрение проекта Постановления СМ СССР «О мероприятиях по строительству и обеспечению оборудованием завода № 813 Первого Главного управления при Совете Министров СССР» 378

Берия Л. П.

Письмо И. В. Сталину с представлением на утверждение проекта Постановления СМ СССР «О мерах обеспечения охраны объекта № 859 (завода № 817) Первого Главного управления при Совете Министров СССР» 379

Берия Л. П.

Письмо И. В. Сталину с представлением на рассмотрение проекта Постановления СМ СССР об укомплектовании кадрами заводов № 817 и № 813 Первого Главного управления при Совете Министров СССР 380

Берия Л. П.

Письмо И. В. Сталину с представлением на рассмотрение проекта Постановления СМ СССР «О заработной плате, продовольственном и промтоварном снабжении инженерно-технических и научных работников, рабочих и служащих заводов № 817 и № 813 Первого Главного управления при Совете Министров СССР» 381

Махнев В. А., Павлов Н. И.

Письмо Л. П. Берия об охране ведущих ученых 382

Кикоин И. К.

Записка на имя Л. П. Берия о диффузионном методе разделения изотопов урана 384

Берия Л. П.

Письмо И. В. Сталину с представлением на рассмотрение проекта Постановления СМ СССР о командировании тт. Малышева В. А., Кикоина И. К. и др. на завод № 813 для принятия мер по ускорению строительных и монтажных работ 385

Кикоин И. К.

Докладная записка на имя Л. П. Берия о ходе монтажно-пусковых работ на заводе № 813

 390Постановление СМ СССР № 1254-445сс/оп «Об охране и оперативно-чекистском обслуживании ведущих ученых, работающих в области атомной энергии»

 391Отчет «Разработка систем обнаружения ядерных взрывов на больших расстояниях»

 401Публицистика

 403

Тамм И. Е., Арцимович Л. А., Кикоин И. К., Головин И. Н., Леонтович М. А., Сахаров А. Д., Флеров Г. Н., Ландау Л. Д., Александров А. П., Алиханов А. И., Мещеряков М. Г.

Письмо Л. П. Берия о целесообразности опубликования в центральной прессе статьи В. А. Фока «Против невежественной критики современных физических теорий» 405

Берия Л. П.

Письмо Г. М. Маленкову со статьей В. А. Фока «Против невежественной критики современных физических теорий» и письмом физиков с просьбой об опубликовании этой статьи 406

Максимов А. А.

Письмо Л. П. Берия в связи со статьей В. А. Фока 408

Кикоин И. К.

Кто же после Бора? 412

Кикоин И. К.

Вопросы механики из курса физики средней школы по новой программе 423

Кикоин И. К.

«Квант» — по ту сторону учебника 425

Кикоин И. К.

Найди «философский камень» 428

Кикоин И. К.

Диалог о физике 438

Кикоин И. К.

Талант мы не упустим 443

Кикоин И. К.

Как создавалась советская физика? 482

Кикоин И. К.

Предисловие редактора 483

Кикоин И. К.

Наука — дело молодых 486

Кикоин И. К., Асламазов Л. Г.

Что такое волна? 496

Кикоин И. К.

И знание, и вдохновение 500

Кикоин И. К.

Место гения вакантно 509

Кикоин И. К.

Письма в школу № 1 им. Л. М. Позенского в г. Пскове 516

Кикоин И. К.

Ленинский подход к анализу развития физики 527

Кикоин И. К.

Мои встречи с Дебаем (к 100-летию со дня рождения Петера Дебая) 529

Кикоин И. К.

Физики — фронту 535

Кикоин И. К.

Рецензия на статью Г. Ломакина «Физика в школе»

 537Воспоминания

 539

Плоткина А. Г.

Краткий научно-биографический очерк 543

Кикоин И. К.

Письма из Германии 551

Кикоин А. К.

Брат, учитель, друг 559

Кикоин Е. К.

О моем брате И. К. Кикоине 562

Тюшевская В. Н.

И. К. Кикоин 579

Кикоин Н. И.

Мой отец — Исаак Константинович Кикоин 581

Романов С. В.

Несколько разрозненных воспоминаний внука о деде 589

Кикоин К. А.

Зайди, пожалуйста, ко мне в кабинет 595

Арцимович Л. А.

Из выступления в связи с 60-летием И. К. Кикоина 597

Александров А. П.

Энергия, талант и умение организовать коллектив 602

Петросьянц А. М.

Человек слова и дела 613

Кобзарев Ю. Б.

Мои редкие встречи с И. К. Кикоиным 615

Вонсовский С. В.

Красивый человек 619

Каган Ю. М.

Воспоминания об Исааке Константиновиче 628

Фридляндер И. Н.

Кружево центрифуг 632

Смородинский Я. А.

Физик и инженер 634

Прусаков В. Н.

К портрету И. К. Кикоина 638

Черноплеков Н. А.

Штрихи к портрету 642

Савин А. И.

Воспоминания Главного конструктора Горьковского завода № 92 с 1943 по 1951 г. 646

Сергеев В. И.

И. К. Кикоин — научный руководитель, человек 655

Прокофьев М. А.

И. К. Кикоин и школа 659

Симоненко Д. Л.

О некоторых эпизодах совместной работы с И. К. Кикоиным 662

Прусаков В. Н., Сазыкин А. А.

И. К. Кикоин и проблема разделения изотопов урана 674

Баженов В. А.

Исаак Константинович Кикоин — научный руководитель проблемы, великий человек 679

Токарев А. М.

Об Исааке Константиновиче Кикоине 681

Израилевич И. С.

Деятельность И. К. Кикоина как научного руководителя комбината № 813 (ныне УЭХК) 693

Кондобаев Г. С.

«Каскад» 703

Буланая Л. В.

Служение Родине и науке 713

Капитонов В. П.

Медико-биологическая ультрацентрифуга 715

Сазыкин А. А.

Несколько строк о Кикоине 717

Якимов С. С.

Искушение экспериментом 720

Мейлихов Е. З.

Два классических эксперимента И. К. Кикоина по сверхпроводимости 724

Ожогин В. И.

Кикоин как множество 745

Кервалишвили П. Д.

Думая об Исааке Константиновиче Кикоине 748

Бабушкина Н. А.

Наш учитель — Исаак Константинович 756

Преображенский В. Б.

Связь поколений 762

Наурзаков С. П.

«Я же не генерал, чтобы приказывать…» 765

Плоткина А. Г., Воинов Е. М.

Академик Исаак Константинович Кикоин — научный руководитель проблемы разделения изотопов урана в СССР 779

Лазарев С. Д.

Кикоин и фотоэлектромагнитный эффект 792

Балашов К. И., Устюменко А. И.

Наш Кикоин 796

Карчевский А. И.

Стремление к истине 799

Данилов Ю. А.

Объяснение в любви на казенном бланке 803

Симоненко О. Д.

И. К. Кикоин и некоторые поворотные моменты в истории решения проблемы разделения изотопов урана 814

Бабаев Н. С.

И. К. Кикоин и молодежь 817

Горелик Л. Л.

Поддержка новых начинаний 819

Халилеев П. А.

Маленькие заметки об Исааке Кикоине 824

Райхман М. Л.

Было и такое 831

Лобиков Е. А.

И. К. Кикоин — научный руководитель проблемы обнаружения ядерных взрывов 837

Пашковский М. М.

Недосягаемый пример 839

Карчевский А. И., Муромкин Ю. А., Баронов Г. С., Сенченков А. П., Григорьев И. С., Вязовецкий Ю. В.

Кикоин и новые методы разделения изотопов 843

Новиков В. М.

Конспирологическая история появления в журнале «Коммунист» статьи И. К. Кикоина «Ленинский подход к анализу развития физики» 847

Забелин Ю. П., Ракитин В. И.

Ученье всегда полезно 849

Ваганов Р. Г.

И. К. Кикоин на досуге 851

Гапонов Ю. В.

Рождение традиции 860

Дзержинский И. В.

Воспоминания о И. К. Кикоине 863

Соколова-Тараканова З. И.

Из воспоминаний 866

Максимовский М. Н.

Четыре встречи с Кикоиным 879

Ротгенгер Л. Г.

Встречи с академиком 881

Шапиро В. Г.

Кумир моей молодости 885

Дровеников И. С., Романов С. В.

Уран-45 895

Найда О. Н.

И. К. Кикоин и интернат при МГУ 900

Брук Ю. М.

Олимпийское движение И. К. Кикоина 907

Кротов С. С.

«Принцип определенности» Кикоина 915

Разумовский В. Г.

Памяти Исаака Константиновича Кикоина

 919Список научных трудов академика И. К. Кикоина

 925Краткие сведения об авторах

928Содержание

934Концевая страница

935Объявления

736 вкл. 1[Иллюстрации]

Обращаясь к сайту «История Росатома — Электронная библиотека»,

я соглашаюсь с условиями использования представленных там материалов.

Правила сайта (далее – Правила)

1. Общие положения
   1. Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www.biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок
      взаимодействия с Администрацией Сайта.
   2. Любые материалы, размещенные на Сайте, являются объектами интеллектуальной собственности (объектами авторского права или смежных прав, а также прав на средства индивидуализации). Права Администрации
      Сайта на указанные материалы охраняются законодательством о правах на результаты интеллектуальной деятельности.
   3. Использование материалов, размещенных на Сайте, допускается только с письменного согласия Администрации Сайта или иного правообладателя, прямо указанного на конкретном материале, размещенном на
      Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
   4. Права на использование и разрешение использования материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, допускается с разрешения таких правообладателей
      или в соответствии с условиями, установленными такими правообладателями. Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на
      конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
   5. Настоящие Правила распространяют свое действие на следующих пользователей: информационные агентства, электронные и печатные средства массовой информации, любые физические и юридические лица, а также
      индивидуальные предприниматели (далее — «Пользователи»).




2. Использование материалов. Виды использования
   1. Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные
      способы использования, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации.
   2. Использование материалов Сайта без получения разрешения от Администрации Сайта не допустимо.
   3. Внесение каких-либо изменений и/или дополнений в материалы Сайта запрещено.
   4. Использование материалов Сайта осуществляется на основании договоров с Администрацией Сайта, заключенных в письменной форме, или на основании письменного разрешения, выданного Администрацией Сайта.
   5. Запрещается любое использование (бездоговорное/без разрешения) фото-, графических, видео-, аудио- и иных материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих Администрации Сайта и иным правообладателям
      (третьим лицам).
   6. Стоимость использования каждого конкретного материала или выдача разрешения на его использование согласуется Пользователем и Администрацией Сайта в каждом конкретном случае.
   7. В случае необходимости использования материалов Сайта, права на которые принадлежат третьим лицам (иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в
      непосредственной близости от них), Пользователи обязаны обращаться к правообладателям таких материалов для получения разрешения на использование материалов.




3. Обязанности Пользователей при использовании материалов Сайта
   1. 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
      1. в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома»
         (www. biblioatom.ru)
      2. в интернете или иных формах использования в электронном виде не на материальных носителях, Пользователи в каждом случае использования материалов обязаны разместить гиперссылку на Сайт —
         электронная
         библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru), гиперссылка должна являться активной и прямой, при нажатии на которую Пользователь переходит на конкретную страницу Сайта, с которой заимствован
         материал.
      3. Ссылка на источник или гиперссылка, указанные в пп. 3.1.1 и 3.1.2. настоящих Правил, должны быть помещены Пользователем в начале используемого текстового материала, а также непосредственно
         под используемым аудио-, видео-, фотоматериалом, графическим материалом Администрации Сайта.

   2. Размеры шрифта ссылки на источник или гиперссылки не должны быть меньше размера шрифта текста, в котором используются материалы Сайта, либо размера шрифта текста Пользователя, сопровождающего аудио-,
      видео-, фотоматериалы и графические материалы Сайта, а также цвет ссылки должен быть идентичен цветам ссылок на Сайте и должен быть видимым Пользователю.
   3. Использование материалов с Сайта, полученных из вторичных источников (от иных правообладателей, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от
      них), возможно только со ссылкой на эти источники и, в случае необходимости, установленной такими источниками (правообладателями), — с их разрешения.
   4. Не допускается переработка оригинального материала (произведения), взятого с Сайта, в том числе сокращение материала, иная его переработка, в том числе приводящая к искажению его смысла.




4. Права на материалы третьих лиц, урегулирование претензий
   1. Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование
      прямо не запрещено правообладателем, в соответствии с Законодательством РФ в информационных целях с обязательным указанием имени автора, материал которого используется, и источника заимствования.
   2. В случае, если в обозначении авторства материалов в соответствии с п. 4.1. настоящих Правил содержится ошибка, или в случае использования материала с предполагаемым или реальным нарушением прав
      третьих лиц, или в иных спорных случаях использования объектов интеллектуальной собственности, размещенных на Сайте, в том числе в случае, когда права третьего лица тем или иным образом нарушаются с
      использованием Сайта, применяется следующая схема урегулирования претензий третьих лиц к Администрации Сайта:
      1. в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес [email protected] направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который
         принадлежат
         заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной
         собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица
         правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес
         страницы
         Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав;
      2. Администрация Сайта обязуется рассмотреть надлежаще оформленную претензию в срок не менее 5 (пяти) рабочих дней с даты ее получения по электронной почте. Администрация Сайта обязуется
         уведомить
         заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес,
         указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация
         Сайта
         вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все
         возможные
         меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии;
      3. Администрация Сайта в любом случае предпринимает все возможные меры к скорейшему удовлетворению обоснованных претензий третьих лиц и стремиться к максимально скорому урегулированию всех
         спорных
         вопросов.




5. Прочие условия
   1. Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения
      вступают в силу с момента их опубликования на Сайте.
   2. По всем вопросам использования материалов Сайта Пользователи могут обращаться к Администрации Сайта по следующим координатам: [email protected]
   3. Во всем, что не урегулировано настоящими Правилами в отношении вопросов использования материалов на Сайте, стороны руководствуются положениями Законодательства РФ.

СогласенНе согласен

Аттестационная работа. Образовательная программа внеурочной деятельности «Физика — наука экспериментальная». (7 класс)

Похожие презентации:

Итоговая презентация Ифнит-60. Организация профессионального клуба в рамках института

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Развитие интеллектуальной одаренности детей Новосибирской области с использованием дистанционных образовательных технологий

Интерактивная игра «Где логика?»

Газовая хроматография

Национальный проект «Образование»

Родительское собрание «Подготовка к проведению в 2019 году государственной итоговой аттестации выпускников 9-х классов»

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Дистанционное обучение

1.

Аттестационная работа

Слушателя курсов повышения квалификации по
программе:
«Проектная и исследовательская деятельность как
способ формирования метапредметных результатов
обучения в условиях реализации ФГОС»
Зюзиной Любови Анатольевны
Муниципальное казённое образовательное учреждение
«Куватская СОШ»
Братский район Иркутской области
На тему:
Образовательная программа внеурочной
деятельности «Физика – наука экспериментальная»
для обучающихся 7 класса
1
Здание школы построено в
1961 году.
На территории, прилегающей к школе, разбит цветник с
декоративными растениями, есть пришкольный участок для
выращивания овощей и картофеля площадью 0,5 га,
оборудована спортивная площадка.
В школе 8 классных комнат, учительская, столовая,
школьный музей.
Работают 16 педагогов, состав педагогического коллектива
стабилен на протяжении многих лет. На конец прошлого
учебного года в школе было 63 обучающихся, из которых на
«4» и «5» год закончили 20 человек.
2
Повседневно человеку приходится на основе уже
полученных знаний и опыта анализировать и решать
практические проблемы в реальных жизненных
ситуациях. Простейшие исследования, опыты и
наблюдения дают возможность глубже
проанализировать физические закономерности,
понять сущность физических явлений и процессов.
Для всего этого недостаточно лишь лабораторных
работ в урочное время, ведь умение применять
теоретические знания на практике пригодится и в
реальной жизни. Этот курс поможет взглянуть на
физику как науку, в которой есть место не только
задачам, но и самое главное – эксперименту.
3
• Цель: дать возможность учащимся, интересующимся
физикой, познакомиться с основными методами
физической науки и овладеть экспериментальными
умениями.
Задачи:
• обучить учащихся четкому использованию измерительных
приборов;
• дать представление о методах физического
экспериментального исследования как важнейшей части
методологии физики и ряда других наук, развить интерес к
исследовательской деятельности;
• научить учащихся, анализируя результаты
экспериментального исследования, делать вывод в
соответствии со сформулированной задачей;
• повысить интерес учащихся к изучению физики и
проведению физического эксперимента.
4
№п/п
Тема
Кол-во часов
Введение
4
Ведущая форма деятельности
1
Вводное занятие. Понятие о
физических величинах
2
Измерительные приборы. Цена
деления прибора.
Погрешность измерения.
Определение цены деления
шкалы и инструментальной
погрешности приборов
(линейки, мензурки, часов).
3
Определение длины линии и
площади плоской фигуры
Практикум
4
Определение толщины нитки,
тонкой медной проволоки,
монеты, диаметра зернышка
пшена (на выбор).
Практикум
Механическое движение
5
Механическое движение
Лекция
Комбинированное занятие
5
Лекция
6
Определить скорость и
характер движения пузырька
воздуха в стеклянной трубке,
наполненной раствором
медного купороса.
Практикум
7
Средняя скорость движения.
Рассчитать среднюю скорость
перемещения игрушечного
заводного автомобиля
Комбинированное занятие
5
8
9
Определить конечную
скорость, приобретаемую
шариком, скатывающимся с
наклонной плоскости.
Практикум
Графические задачи на
движение.
Измерение площади и объема
Комбинированное занятие
3
10
Способы измерения площади
и объёма.
11
Прямые и косвенные
измерения площадей
различных фигур
Практикум
12
Прямые и косвенные
измерения объёмов различных
тел.
Практикум
Масса и плотность тела
13
Масса. Плотность. Способы
измерения массы тела и
плотности твердых тел и
жидкостей. Изучение правил
пользования рычажными
весами при измерении масс
различных тел. Сравнение масс
двух тел по взаимодействию и
по результату измерений на
рычажных весах.
Лекция
4
Комбинированное занятие
6
14
Что имеет большую плотность:
вода или молоко? Во сколько
раз?
Практикум
15
Определить плотность
картофеля, лука и свёклы.
Практикум
16
Возьмите моток проволоки.
Определите длину провода, не
разматывая его, имея весы с
разновесами и линейку.
Практикум
Силы. Давление
10
17
Сила. Прибор для измерения
силы. Сила тяжести и упругости.
Лекция
18
Определить коэффициент
жёсткости пружины (резины).
Исследовать его зависимость от
первоначальных размеров тела
и рода вещества.
Практикум
19
Определите вес бруска, имея
только линейку. Правильность
ответа проверьте с помощью
динамометра.
Практикум
20
Измерьте динамометром силу
трения при движении по столу
трёх одинаковых брусков в двух
случаях: а) бруски лежат друг на
друге; б) бруски прицеплены
друг к другу. Какой вывод
можно сделать из опыта?
Практикум
7
21
Давление. Способы
измерения давления твердых
тел, жидкостей и газов. Масса
одного бруска в n раз больше,
чем масса другого. Могут ли
эти тела оказывать
одинаковое давление на стол?
В каком случае? Проверьте на
опыте.
Комбинированное занятие
22
Определите давление воды на
дно стакана с помощью
линейки. Растворите в этом
стакане поваренной соли. Как
изменится при этом давление?
Почему? Попробуйте
определить давление раствора
в этом случае.
Практикум
23
Вычислите силу, необходимую
для отрыва присоски от
поверхности стола.
Практикум
24
Сила Архимеда. Закон
Архимеда. Условия плавания
тел. Как экспериментально
определить плотность тела,
объём которого трудно
установить путем измерения
линейных размеров?
Комбинированное занятие
25
Придумайте опыты, с
помощью которых можно: а)
выяснить от каких величин
зависит архимедова сила; б)
доказать, что величина
архимедовой силы равна весу
жидкости, вытесненной этим
телом.
Практикум
8
26
Изготовьте плот и рассчитайте
его грузоподъёмность.
Проверьте расчеты с помощью
эксперимента.
Работа. Мощность. Энергия
Практикум
7
27
Работа. Мощность. Энергия.
Лекция
28
Определите мощность,
развиваемую вами при
подъёме по лестнице на 2 этаж
школы.
Практикум
29
Возьмите ножницы разных
видов, кусачки и линейку.
Определите, примерно в каких
пределах может изменяться
выигрыш в силе при
пользовании данными
инструментами. Точку
приложения силы руки взять
там, где удобно держать
инструмент.
Практикум
30
Используя динамометр,
подвижный блок, штатив,
верёвку, определите вес
ведёрка с песком.
Практикум
31
Потенциальная энергия
поднятого тела зависит от
массы тела и высоты, на
которую оно поднято.
Придумайте опыты, при
помощи которых это можно
продемонстрировать.
Практикум
9
32
Кинетическая энергия зависит
от массы тела и от скорости его
движения. Придумайте
опыты, при помощи которых
это можно доказать.
Практикум
33
Планирование и проведение
самостоятельного
эксперимента.
Защита проведённого
эксперимента.
Практикум
34
Ожидаемые результаты:
1) осознание практической значимости предмета
физики;
2) расширение интеллектуального, творческого
кругозора учащихся;
3) приобретение практических навыков и умений при
проведении физического эксперимента;
4) совершенствование приемов мыслительной
деятельности: анализа, синтеза, сравнения,
обобщения и т. п., т. е. умения « вскрывать новые
связи, открывать новые приёмы, приходить к решению
новых задач».
Итог – защита самостоятельного эксперимента.
10

11. Перспективы развития

• Повышение интереса к предмету и, как следствие,
успеваемости семиклассников
• Расширение материальной базы школы через закупку
необходимого лабораторного оборудования
• Воспитание поколения исследователей
11

English    
Русский
Правила

Эксперименты по атомной и ядерной физике, электромагнетизму и другим разделам: что смогут делать студенты ИТМО на новом оборудовании

Университет ИТМО закупил большую партию нового учебного физического оборудования ― от простейших наборов для лабораторных до почти профессиональных установок. Какие возможности это открывает перед студентами, читайте в ITMO.NEWS.

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Как известно, физика ― наука экспериментальная, и любое ее теоретическое положение должно выдержать проверку эмпирическим путем. Современному физику-экспериментатору необходимо уметь работать на сложнейшем оборудовании, о котором ученые не могли даже мечтать еще несколько десятилетий назад.

Чтобы обеспечить должный уровень подготовки будущих ученых, необходимо с первого курса последовательно давать им возможность учиться на все более сложном и совершенном оборудовании, чтобы они постоянно видели, как работают те или иные физические законы на практике. Именно поэтому на Новом физтехе Университета ИТМО уже два года реализуется программа обновления и модернизации учебной физической лаборатории.

«Общая физика в Университете реализуется для студентов различных специальностей: программистов, инженеров, технологов, студентов физических направлений, ― рассказывает заместитель декана Нового физтеха Университета ИТМО Яна Музыченко. ― В прошлом году было закуплено продвинутое оборудование по оптике, практически исследовательского уровня, на котором теперь могут работать студенты. Оно ориентировано на студентов физических направлений и сейчас находится рядом с научными лабораториями, что позволяет ребятам быстро вовлечься в научную жизнь и быстро перейти из учебного процесса к полноценной науке. Сейчас прошел второй этап закупок, мы получили полный спектр ― от простого оборудования базового уровня до продвинутых установок по всем разделам общей физики».

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМОНовое оборудование на Новом физтехе ИТМОНовое оборудование на Новом физтехе ИТМОНовое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Новое оборудование позволяет сделать еще более практическим курс общей физики, который читается на разных специальностях Университета ИТМО. Простейшие установки ― так называемые конструкторы, можно использовать прямо на практических занятиях, когда студенты могут решить задачу и сразу же быстро проверить это решение с помощью короткого эксперимента, например, собрать простейший контур с током и проверить законы электромагнетизма.

Также особое внимание было уделено демонстрационному оборудованию, которое должно сопровождать любой теоретический материал. Теперь на лекциях студенты увидят, как происходит движение в мертвой петле, как складываются цвета, что такой колесо-гироскоп и так далее.

Закупки оборудования позволяют не только обновить учебные лаборатории. Большая часть установок раньше в университете вовсе отсутствовала. Поэтому сам спектр лабораторных работ, которые смогут делать студенты, стал намного шире. Новый физтех намеренно отказался от закупок большого количества одинаковых приборов в пользу того, чтобы приобрести много разных. Это позволит предоставить студентам выбор из большого списка экспериментов те, которые им было бы интереснее всего сделать.

Яна Музыченко

«Практически 80% установок, которые сейчас закуплены, позволяют делать эксперименты и лабораторные работы, которых раньше не было в ИТМО в принципе. Например, теперь можно наблюдать акустический резонанс в трубе длиной 2 метра; увидеть дифракцию электронов. Мы специально не закупаем большое количество одинаковых установок, мы покупаем 2-3 установки, чтобы расширить спектр лабораторных работ, студенты смогут выбирать из списка, допустим, в 20 лабораторных по изучаемому разделу, те пять, которые бы соответствовали их специальности, направлению, их интересу», ― добавляет Яна Музыченко.

Значительно расширился список лабораторных работ по разделу атомной физики. Это те эксперименты, благодаря которым была доказана квантовая теория. Практически за каждый из этих экспериментов и их теоретическое объяснение разные ученые в свое время получили Нобелевскую премию.

Среди опытов, которые теперь смогут проводить студенты Университета ИТМО ― дифракция электронов (дифракция электронов в установке наблюдается на пленке поликристаллического графита и свидетельствует о волновой природе электронов), нормальный эффект Зеемана (эффект расщепления атомных линий в магнитном поле), опыт Франка и Герца, подтверждающий наличие дискретных энергетических уровней у атомов.

Также парк оборудования пополнился установкой по наблюдению ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). На этих эффектах основана работа всех современных томографов, которые повсеместно используются в медицине и диагностике.

Новое оборудование на Новом физтехе ИТМО

Большая часть нового оборудования снабжена датчиками и имеет прямое подключение к компьютеру ― это решает сразу несколько задач. Во-первых, у студентов есть возможность сравнить результаты, получаемые с помощью различных измерительных приборов.

Также это позволяет делать занятия более интересными для будущих программистов и инженеров. Такие лабораторные работы можно разнообразить с помощью заданий на обработку данных, полученных с датчиков. Здесь пригодятся знания в области программирования. Наконец, это позволяет проводить лабораторные работы даже в условиях дистанционного обучения в период коронавирусных ограничений.

На факультете также развивается направление не только удаленного доступа, но и удаленного управления лабораторным оборудованием. Например, студенты 2 курса физико-технического факультета под руководством старшего преподавателя Максима Коробкова разработали с нуля удаленно управляемую лабораторную установку «Резонанс в колебательных контурах с трансформаторной связью». При этом студенты не только создали составляющие установки, но и разработали ПО, позволяющее управлять установкой в любое время суток.

Константин Крылов

Журналист

Кафедра 7 НИЯУ МИФИ

Космические исследования

Космофизика

Регистрации заряженных космических лучей различного типа (электронов и позитронов, протонов и антипротонов, лёгких ядер и их изотопов),
имеющих галактическое происхождение в широком диапазоне энергий.
Изучение механизмов генерации заряженных космических лучей в различных астрофизических источниках и их распространения в межзвёздной и
межпланетной средах.
Поиск косвенных проявлений гипотетических частиц тёмной материи в космическом пространстве при помощи прецизионных измерений энергетических
спектров античастиц.

Физика Солнца и солнечно-земных связей

Регистрация заряженных солнечных космических лучей (СКЛ) и электромагнитного излучения (ЭМИ) для изучения формирования и развития активных процессов на
Солнце (вспышек и корональных выбросов масс (КВМ)).
Изучение распространения СКЛ и КВМ в межпланетной среде и их взаимодействие с магнитосферой Земли; влияние ЭМИ на верхнюю атмосферу Земли.

Физика околоземного космического пространства

Измерение потоков частиц разного типа в околоземном космическом пространстве для изучения механизмов их генерации,
движения и захвата в магнитном поле Земли.
Наблюдение радиационной обстановки на низких орбитах, в том числе спутников ДЗЗ и МКС.
Работа над созданием методики прогноза землетрясений, сильной грозовой активности и выбросов радиации в техногенных авариях из Космоса.

Гамма-астрономия

Наблюдение и изучение характеристик космических источников гамма-излучения высокой энергии, иследование диффузного гамма-излучения
и поиски особенностей, связанных с возможными проявлениями тёмной материи.

Теоретические астро-, космофизика и космология

Проведение теоретических расчётов в областях астрофизики, физики космических лучей и космологии для интерпретации результатов проведённых экспериментов,
определения ключевых задач и планирования будущих научных миссий.

Ядерная физика и элементарные частицы

Ядерная фемтоскопия

Используя различные методы ядерной физики, в частности, ядерную фемтоскомию, решается широкий круг научных задач, связанных с
изучением свойств ядерной материи, а также проводится исследования экстремальных состояний вещества, которые могли быть в первые мгновения рождения Вселенной.

Стандартная модель элементарных частиц

Проводится изучение фундаментальной роли частиц, входящих в т.н. Стандартную модель. Например, определение роли глюонов в конфайнменте кварков,
наблюдениее экзотических мезонов и исследование свойств очарованных и прелестных адронов, тяжёлого кваркония, а также прецизионное измерение свойств τ-лептонов.

За пределами Стандартной модели

Проводятся поиски новой физики, не укладывающейся в существующую парадигму Стандартной модели. Так, на ускорителях и в прямых экспериментах ищутся новые
частицы-кандидаты на роль тёмной материи, новые экзотические состояния нейтральных и заряженных адронов и т.п.

Описание Вселенной

Ведутся теоретические и экспериментальные работы по описанию первых эпох в эволюции Вселенной, изучению природы возникновения ­барионной асимметрии, по
определению размерности пространства-времени и исследованию других свойств Вселенной и её объектов, например, нейтронных звёзд и чёрных дыр.

Детекторы и экспериментальные установки

Научная аппаратура для космических измерений

Участие в создании научной аппаратуры и обсерваторий для наблюдений в космосе широкого спектра космического излучения (на борту спутников,
специализированных платформ или МКС).
Реализуется работа на всех стадиях проекта: постановка задачи и определение методов её решения, предложение конфигурации аппаратуры
и проверка при помощи моделирования соответствия требуемым характеристикам и задачам, проектирование, изготовление, настройка и калибровка
аппаратуры, настройка программно-технического взаимодействия с бортовым комплексом космического аппарата.

Детекторы для ускорительных комплексов

Разработка и модернизация детекторных установок для существующих и перспективных ускорительных комплексов, на которых проводятся исследования в актуальных областях
ядерной физики и физики элементарных частиц. Работы включают все этапы создания аппаратуры от моделирования отклика и характеристик детекторных систем до
их изготовления. Сегодня ведутся работы по обновлению детекторов на ускорителе БАК (LHC), а также по изготовлению детекторов для ускорителя NICA,
который в настоящее время строится в г. Дубна.

Детекторы гамма-излучения

Создание современных гамма-спектрометров с высоким энергетическим разрешением, а также радиационной, температурной и акустической стойкостью.
Сегодня они используются как в фундаментальных экспериментах, так и для экологического контроля на АЭС и в ядерной медицине.

Детекторы электронных (анти)нейтрино

Разработка новых детекторных технологий, необходимых для эффективной регистрации электронных (анти)нейтрино компактными приборами, использующими эффект
когерентного рассеяния этих частиц на тяжелых ядрах.
Постановка физических опытов, имеющих как фундаментальное значение, так и необходимых для решения многих практических задач в ядерной энергетике и ядерной медицине.

Философия научного экспериментирования: обзор | Автоматизированное экспериментирование

• Обзор
• Открытый доступ
• Опубликовано: 29 октября 2009 г.

• Ханс Раддер ^1,2  

Автоматизированное экспериментирование
том 1 , номер статьи: 2 (2009 г.)
Процитировать эту статью

• 19 тыс. обращений

• 25 цитирований

• 3 Альтметрический

• Сведения о показателях

Abstract

Практика и изучение автоматических экспериментов могут принести пользу от философских размышлений об экспериментальной науке в целом. В данной статье проводится обзор соответствующей литературы и обсуждаются основные вопросы философии научного экспериментирования. В первых двух разделах представлены краткие отчеты о возникновении экспериментальной науки и ее философских исследованиях. В следующих разделах обсуждаются три центральных вопроса научного экспериментирования: научное и философское значение вмешательства и производства, отношения между экспериментальной наукой и технологией и взаимодействие между экспериментальной и теоретической работой. В заключительном разделе определены три вопроса для дальнейших исследований: роль вычислений и, в частности, автоматизации в экспериментальных исследованиях, характер экспериментов в социальных и гуманитарных науках и значение нормативных, в том числе этических, проблем в экспериментальной науке.

Возникновение экспериментальной науки

За последние десятилетия подробно изучено историческое развитие экспериментальной науки. Одно внимание было сосредоточено на природе и роли эксперимента во время подъема естественных наук в шестнадцатом и семнадцатом веках. В более ранних отчетах об этой так называемой научной революции подчеркивалась универсализация математического метода или механизация мировоззрения как решающее достижение. Напротив, более поздние исследования науки шестнадцатого и семнадцатого веков подчеркивают большое значение новой экспериментальной практики и нового экспериментального знания. Основными фигурами были Фрэнсис Бэкон, Галилео Галилей и Роберт Бойль. История полемики последнего с Томасом Гоббсом в конце 1650-х — начале 1660-х годов стала парадигмой новейшей историографии научного экспериментирования [1]. В то время как Гоббс защищал «старый» аксиоматико-дедуктивный стиль геометрической традиции, Бойль выступал за более скромное приобретение вероятностного знания экспериментальных «фактов». Одновременно на карту этого спора были поставлены технические детали экспериментов Бойля с воздушным насосом, эпистемологическое обоснование экспериментального знания и социальная легитимность нового экспериментального стиля ведения науки.

Более широкий взгляд на роль экспериментирования в естественных науках был предложен Томасом Куном [2]. Он утверждает, что рост современной физической науки стал результатом двух одновременных событий. С одной стороны, радикальные концептуальные и мировоззренческие изменения произошли в том, что он называет классическими, или математическими, науками, такими как астрономия, статика и оптика. С другой стороны, появился новый тип бэконовских, или экспериментальных, наук, занимающихся, среди прочего, изучением света, тепла, магнетизма и электричества. Кун утверждает, что только во второй половине девятнадцатого века произошло систематическое взаимодействие и слияние экспериментальной и математической традиций. Примером может служить превращение бэконовской науки о теплоте в экспериментально-математическую термодинамику в первой половине девятнадцатого века. Примерно в то же время существенно возросло взаимодействие науки и техники (сначала в основном экспериментальной). Важными результатами этой научной разработки технологии были химические красители и искусственные удобрения.

Начиная со второй половины девятнадцатого века, экстенсивное экспериментирование укоренилось и в различных других науках. Это произошло в медицине, в частности в физиологии, несколько позже в психологии и еще позже в общественных науках. Характерной чертой многих экспериментов в этих науках является сильная опора на статистические методы (см., например, [3]).

Возникновение философии научного экспериментирования

Наряду с реальной практикой экспериментирования различные авторы — как философы, так и философски мыслящие ученые — размышляли о природе и функции научных экспериментов. Среди наиболее известных примеров — защита экспериментального метода Бэконом и Галилеем. Джон Стюарт Милль (примерно в середине девятнадцатого века) и Эрнст Мах (конец девятнадцатого — начало двадцатого века) провели методологический и эпистемологический анализ экспериментирования. Клод Бернар продвигал и анализировал использование экспериментального метода в медицине. Его Введение в изучение экспериментальной медицины [4] оказал влияние на ряд французских писателей двадцатого века, в том числе на Пьера Дюгема, Гастона Башляра и Жоржа Кангилема. Хотя эти авторы обращались к некоторым аспектам экспериментирования в своих описаниях науки, прочной и последовательной традиции в философии научного экспериментирования еще не возникло.

Такая традиция зародилась в Германии во второй половине двадцатого века. В рамках этой немецкой традиции можно выделить два подхода. Один из них развил новаторскую работу Хьюго Динглера [5]. Динглер подчеркивал манипуляционный и интервенционный характер эксперимента и, следовательно, его родство с технологией. Одной из его целей было показать, как основные теоретические понятия физики, такие как длина или масса, могут быть основаны на конкретных экспериментальных действиях. В течение 19В 60-х и 1970-х годах эта часть взглядов Динглера была подхвачена и систематически развита несколькими другими немецкими философами, в том числе Паулем Лоренценом, Клаусом Хольцкампом и Петером Яничем. В последнее время акцент на методическом построении теоретических концепций с точки зрения экспериментальных действий уступил место более культуралистской интерпретации экспериментальных процедур и результатов [6].

Второй подход в немецкой традиции исходил еще более непосредственно из родства между экспериментом и технологией. Главной фигурой здесь является ранний Юрген Хабермас. В своей работе с 19В 60-е годы Хабермас понимал (эмпирически-аналитическую) науку как «предвосхищаемую технологию», решающим звеном которой является экспериментальное действие [7]. В духе Карла Маркса, Мартина Хайдеггера и Герберта Маркузе целью Хабермаса было не просто разработать теорию (научного) знания, но, скорее, критику технократического разума. Совсем недавно были предприняты попытки связать эту немецкую традицию с англо-саксонской философией эксперимента [8, 9] и с современными социальными исследованиями науки и техники [10]. Недавнюю работу Срджана Леласа [11] о «науке как технологии» можно охарактеризовать как вдохновленную этой второй ветвью немецкой традиции.

В англоязычном мире с середины 1970-х годов было написано значительное количество исследований научных экспериментов. Они явились результатом куновских «программ по истории и философии науки». В своих исследованиях (исторических или современных) научных споров социологи научного знания часто сосредотачивались на экспериментальной работе (например, [12]), в то время как так называемые лабораторные исследования обращались к обычной практике ученых-экспериментаторов (например, [13]). Подход, который оставался более верным идее истории и философии науки, начался с аргумента Яна Хакинга в пользу относительной автономии эксперимента и его призыва к философскому изучению эксперимента как самостоятельной темы [14]. Он включает работы Аллана Франклина, Питера Галисона, Дэвида Гудинга и Ханса-Йорга Райнбергера, среди многих других (см. отредактированные тома [15, 16] и [17]).

В последнее время некоторые философы утверждают, что следует сделать следующий шаг, объединив результаты исторического и социологического изучения эксперимента с более развитым теоретико-философским анализом [18]. Они утверждают, что зрелая философия эксперимента не должна ограничиваться суммированием его практических особенностей, а должна пытаться обеспечить систематический анализ экспериментальной практики и экспериментального знания. Последнее часто отсутствует в социологической и исторической литературе по научному экспериментированию.

Интервенция и производство и их философское значение

Рассматривая специфические особенности экспериментов в рамках общей научной практики, можно выделить одну особенность. Для проведения экспериментов, крупномасштабных или мелкомасштабных, экспериментаторы должны активно вмешиваться в материальный мир; кроме того, при этом они производят всевозможных новых предметов, веществ, явлений и процессов. Точнее, экспериментирование предполагает материальную реализацию экспериментальной системы (то есть объекта (объектов) изучения, аппарата и их взаимодействия), а также активное вмешательство в среду этой системы. В этом отношении эксперимент контрастирует с теорией, даже если теоретическая работа всегда сопровождается материальными действиями (такими, как набор или запись математической формулы). Следовательно, центральным вопросом философии эксперимента является вопрос о природе экспериментального вмешательства и производства и их философских последствиях. Правда, время от времени ученые придумывают и обсуждают так называемые мысленные эксперименты [19].]. Однако такие «эксперименты», в которых отсутствует важнейший аспект вмешательства и производства, лучше понимать не как эксперименты вообще, а как определенные типы теоретических аргументов, которые могут быть или не быть материально реализуемыми в экспериментальной практике. .

Очевидно, что не всякое вмешательство в материальный мир считается научным экспериментом. В целом можно сказать, что успешные эксперименты требуют, по крайней мере, определенной стабильности и воспроизводимости, и выполнение этого требования предполагает определенный контроль над экспериментальной системой и ее окружением, а также определенную дисциплину экспериментаторов и других людей. участвует в реализации эксперимента.

Экспериментаторы используют различные стратегии для проведения стабильных и воспроизводимых экспериментов (см., например, [20, 21] и [6]). Одна из таких стратегий — попытаться реализовать «чистые случаи» экспериментальных эффектов. Например, в некоторых ранних электромагнитных экспериментах, проведенных в 1820-х годах, Андре Ампер исследовал взаимодействие между электрическим током и свободно подвешенной магнитной стрелкой [22]. Он систематически варьировал ряд факторов своей экспериментальной системы и исследовал, являются ли они релевантными, т. е. оказывают ли они дестабилизирующее влияние на экспериментальный процесс.

Кроме того, реализация стабильной системы объект-аппарат требует знания и контроля (фактических и потенциальных) взаимодействий между этой системой и ее окружением. В зависимости от цели и плана эксперимента конкретные взаимодействия могут быть необходимыми (и, следовательно, необходимыми), разрешенными (но неуместными) или запрещенными (потому что мешают). Таким образом, в своих экспериментах по электромагнетизму Ампер предвидел потенциальное возмущение, вызванное магнетизмом Земли. В ответ он построил свой эксперимент таким образом, чтобы земной магнетизм представлял собой разрешенное, а не запрещенное взаимодействие.

Еще один аспект экспериментальной стабильности подразумевается понятием воспроизводимости [9]. Успешное проведение эксперимента первоначальным экспериментатором — это достижение, которое может зависеть от определенных идиосинкразических аспектов локальной ситуации. Тем не менее, чисто локальный эксперимент, который нельзя провести в других экспериментальных контекстах, в конце концов окажется непродуктивным для науки. Однако, поскольку выполнение эксперимента представляет собой сложный процесс, никакое повторение не будет строго идентичным исходному эксперименту, и многие повторения могут отличаться в нескольких отношениях. По этой причине нам нужно указать что мы берем или требуем для воспроизводимости (например, конкретный аспект экспериментального процесса или определенное среднее значение по различным прогонам). Кроме того, существует вопрос о , кто должен быть в состоянии воспроизвести эксперимент (например, первоначальный экспериментатор, современные ученые или даже любой ученый или человек). Изучение этих вопросов приводит к различным типам и диапазонам экспериментальной воспроизводимости, которые, как можно наблюдать, играют разные роли в экспериментальной практике.

Лабораторные эксперименты в физике, химии и молекулярной биологии часто позволяют контролировать исследуемые объекты до такой степени, что соответствующие объекты в последовательных экспериментах можно считать находящимися в идентичных состояниях. Следовательно, статистические методы используются в первую очередь для дальнейшего анализа или обработки данных (см., например, статистический подход Деборы Мэйо [23]). Напротив, в полевой биологии, медицине, психологии и социальных науках такой строгий экспериментальный контроль часто неосуществим. Чтобы компенсировать это, статистические методы в этих областях используются непосредственно для построения групп подопытных, которые предположительно обладают одинаковыми средними характеристиками. Только после построения таких групп можно приступать к исследованию гипотез об объектах исследования. Это противопоставление можно сформулировать иначе, сказав, что в первой группе наук статистические соображения в основном касаются связи экспериментальных данных с теоретическими гипотезами, тогда как во второй группе статистика часто играет роль уже на стадии получение фактических индивидуальных данных.

Вмешательство и производственный аспект научных экспериментов имеет отношение к нескольким философским вопросам. Общий урок, уже извлеченный Башляром, выглядит следующим образом: интервенционный и производственный характер экспериментирования влечет за собой то, что сами реальные объекты и явления, по крайней мере частично, материализуются посредством человеческого вмешательства. Следовательно, не только знание экспериментальных объектов и явлений, но и их фактическое существование и возникновение оказываются зависимыми от конкретных продуктивных вмешательств экспериментаторов. Этот факт порождает ряд важных философских вопросов. Если экспериментальные объекты и явления должны реализовываться при активном вмешательстве человека, имеет ли смысл все же говорить о «естественной» природе или речь идет лишь об искусственно созданных лабораторных мирах? Если не желать утвердиться в развернутом конструктивизме, согласно которому экспериментальные объекты и явления есть не что иное, как искусственные, человеческие творения, нужно разработать более дифференцированную категоризацию действительности. В этом духе различные авторы (например, [20, 9]) утверждали, что надлежащая интерпретация экспериментальной науки нуждается в некоторых видах диспозиционных понятий, таких как силы, потенциальные возможности или тенденции. Эти независимые от человека предрасположенности должны были затем лечь в основу и сделать возможным конструирование человеком определенных экспериментальных процессов.

Еще один важный вопрос заключается в том, могут ли ученые на основе искусственного экспериментального вмешательства приобрести знания независимой от человека природы. Некоторые философы утверждают, что, по крайней мере, в ряде философски значимых случаев такие «обратные выводы» из искусственных лабораторных экспериментов к их естественным аналогам могут быть оправданы. Другой подход признает сконструированный характер большей части экспериментальной науки, но подчеркивает тот факт, что ее результаты приобретают определенную устойчивость и автономию по отношению как к контексту, в котором они были реализованы в первую очередь, так и к более позднему развитию. В этом ключе Дэвис Бэрд [24] предлагает описание «объективного знания о вещах», знания, заключенного в материальных вещах, таких как материальная модель двойной спирали Уотсона и Крика или паровой двигатель Индикатора Уотта и Саузерна.

Другой характерной особенностью экспериментальной науки является различие между работой аппарата и его теоретическим описанием. На практике часто бывает так, что экспериментальные устройства работают хорошо, даже если ученые расходятся во мнениях относительно того, как они работают. Этот факт поддерживает утверждение о том, что разнообразие и изменчивость на теоретическом уровне вполне могут сочетаться со значительной стабильностью на уровне материальной реализации экспериментов. Затем это утверждение можно использовать в философских целях, например, для подтверждения реализма сущностей [14] или референциального реализма [8].

Взаимосвязь между (экспериментальной) наукой и технологией

Традиционно философы науки определяли цель науки, грубо говоря, как создание достоверных знаний о мире. Более того, как следствие явного или неявного эмпирического влияния, существовала сильная тенденция принимать производство экспериментального знания как должное и сосредотачиваться на теоретическом знании. Однако если взглянуть на науки более эмпирически, как на их историческое развитие, так и на их современное состояние, то такой подход следует квалифицировать как односторонний. В конце концов, от архимедовых рычажно-шкивных систем до клонированной овечки Долли развитие (экспериментальной) науки было причудливо переплетено с развитием техники ([25, 26]). В экспериментах существенно используются (часто специально разработанные) технологические устройства, и, наоборот, экспериментальные исследования часто способствуют технологическим инновациям. Более того, между реализацией экспериментальных и технологических процессов существует существенное концептуальное сходство, в первую очередь подразумеваемая возможность и необходимость манипулирования природой и контроля над ней. Взятые вместе, эти факты оправдывают утверждение о том, что отношения науки и техники должны быть центральной темой изучения научных экспериментов.

Один из очевидных способов изучения роли технологий в науке — сосредоточиться на инструментах и ​​оборудовании, используемых в экспериментальной практике. Многие исследования показали, что исследование научных инструментов является богатым источником идей для философии научного экспериментирования (см., например, [15, 17, 18] и [27]). Можно, например, сосредоточиться на роли визуальных образов в планировании эксперимента и исследовать более широкую проблему взаимоотношений между мыслью и видением. Или можно исследовать проблему того, как когнитивная функция намеченного эксперимента может быть материально реализована, и что это подразумевает для отношений между технологическими функциями и материальными структурами. Или можно изучить способы репрезентации инструментально опосредованных экспериментальных результатов и обсудить вопрос эпистемической или социальной оценки качественных результатов по сравнению с количественными.

В дополнение к таким исследованиям несколько авторов предложили классификации научных инструментов или аппаратов. Одно из предлагаемых различий состоит в том, что между инструментами, которые представляют свойство путем измерения его значения (например, устройство, регистрирующее кровяное давление), инструментами, которые создают явления, не существующие в природе (например, лазер), и инструментами, которые точно имитируют естественные процессы. в лаборатории (например, машина Этвуда, имитирующая процессы и свойства падающих предметов).

Такие классификации являются отличной отправной точкой для дальнейшего изучения философских вопросов о природе и функции научных инструментов. Они демонстрируют, например, неадекватность эмпирического взгляда на инструменты как на простые усилители сенсорных способностей человека. Тем не менее, исключительное внимание к инструментам как таковым может привести к игнорированию двух вещей. Во-первых, экспериментальная установка часто включает в себя различные «устройства», такие как бетонная стена для защиты от опасного излучения, подставка для термометра, ложка для размешивания жидкости, шторы для затемнения комнаты и т. д. Такие устройства обычно не называют инструментами, но они в равной степени важны для успешного проведения и интерпретации эксперимента, и поэтому их следует принимать во внимание. Во-вторых, сильный акцент на инструментах может привести к пренебрежению средой экспериментальной системы, особенно требованием контроля взаимодействия между экспериментальной системой и ее средой. Таким образом, всестороннее представление о научных экспериментах должно выходить за рамки анализа инструмента как такового и полностью учитывать конкретные условия, в которых этот инструмент должен функционировать.

Наконец, есть вопрос об общем философском значении отношения эксперимент-технология. Некоторые философы, которые подчеркивают важность технологии для науки, поддерживают подход «наука как технология». Иными словами, они выступают за общую интерпретацию, в которой природа науки — не только экспериментальной, но и теоретической науки — рассматривается как в основном или преимущественно технологическая (см. , например, [5, 7] и [11]). Однако другие авторы придерживаются менее радикальной точки зрения, критикуя подразумеваемое сведение науки к технологии и приводя доводы в пользу sui generis характер теоретико-концептуальной и формально-математической работы. Таким образом, подчеркивая значение технологического или, может быть, точнее, интервенционно-производственного измерения науки, эти взгляды тем не менее рассматривают это измерение как дополнительное к теоретическому (см., например, [8, 24] и [ 28]).

Роль теории в экспериментировании

Это подводит нас к еще одной центральной теме изучения научного экспериментирования, а именно к взаимосвязи между экспериментом и теорией. К теме можно подойти двумя способами. Один подход касается вопроса о том, как теории или теоретические знания могут возникнуть из экспериментальной практики. Так, Франклин [21] дал подробное описание и анализ экспериментальных подтверждений и опровержений теорий в физике ХХ века. Гиора Хон [28] предложил классификацию экспериментальной ошибки и утверждал, что понятие ошибки может быть использовано для объяснения перехода от материальных, экспериментальных процессов к пропозициональному, теоретическому знанию (см. также [29].]).

Второй подход к взаимосвязи между экспериментом и теорией исследует вопрос о роли существующих теорий или теоретических знаний в экспериментальных практиках. В течение последних 25 лет этот вопрос подробно обсуждался. Зависят ли эксперименты фактически или логически от предшествующих теорий, и если да, то в каких отношениях и в какой степени? В оставшейся части этого раздела рассматриваются некоторые дебаты по этому вопросу.

Самая сильная версия утверждения о том, что экспериментирование зависит от теории, гласит, что все эксперименты планируются, разрабатываются, выполняются и используются с точки зрения одной или нескольких теорий об исследуемых объектах. В этом духе Юстус фон Либих и Карл Поппер, среди прочих, отстаивали мнение, что все эксперименты являются явными проверками существующих теорий. Этот взгляд полностью подчиняет экспериментальное исследование теоретическому исследованию. Однако на основании многих экспериментальных исследований, опубликованных за последние 25 лет, можно с уверенностью заключить, что это утверждение ложно. Во-первых, довольно часто целью экспериментов является просто реализация стабильного явления или работающего устройства. Тем не менее, тот факт, что экспериментирование включает в себя гораздо больше, чем проверка теории, не означает, конечно, что проверка теории не может быть важной целью в конкретных научных условиях.

Другая крайность состоит в утверждении, что эксперименты, по сути, свободны от теории. Вплотную к этой позиции подошла старая немецкая школа «методического конструктивизма» (см. [6]). Несколько более умеренная точка зрения состоит в том, что в важных случаях эксперименты без теории возможны и действительно имеют место в научной практике. Эта точка зрения признает, что проведение таких «исследовательских» экспериментов действительно требует некоторых представлений о природе и аппаратуре, но не требует хорошо разработанной теории об исследуемых явлениях. Ян Хакинг [14] и Фридрих Штейнле [22] делают это заявление, прежде всего, на основе тематических исследований из истории экспериментальной науки. Майкл Хайдельбергер [30] стремится более систематически обосновать эту точку зрения. Он различает инструменты, основанные на теории, и инструменты, основанные на причинности, и утверждает, что эксперименты с использованием инструментов последнего типа в основном свободны от теории.

Другая точка зрения признает, что не всякая конкретная деятельность, которую можно наблюдать в научной практике, руководствуется теориями. Тем не менее, согласно этой точке зрения, если определенные виды деятельности следует считать настоящим экспериментом, они требуют теоретической интерпретации (см. [8, 9, 28] и [31]). В частности, выполнение и понимание эксперимента зависит от теоретической интерпретации того, что происходит при материальной реализации экспериментального процесса. В общем, могут быть задействованы совершенно разные виды теории, такие как общие базовые теории, теории или теоретические модели (материальных, математических или вычислительных) инструментов, а также теории или теоретические модели изучаемых явлений.

Один из аргументов в пользу таких утверждений исходит из того факта, что целью эксперимента является реализация воспроизводимой корреляции между наблюдаемой характеристикой прибора и характеристикой исследуемого объекта. Дело в том, что материальное осознание этой корреляции и знание того, что можно узнать об объекте при осмотре прибора, зависит от теоретических представлений об экспериментальной системе и ее окружении. Таким образом, эти выводы относятся к тем аспектам эксперимента, которые имеют отношение к получению воспроизводимой корреляции. Нет необходимости, и на практике это обычно не так, чтобы теоретическая интерпретация давала полное понимание любой детали экспериментального процесса.

Еще одним аргументом в пользу важности теории в экспериментировании является то, что одного эксперимента недостаточно для получения стабильного результата. Однако набор различных прогонов почти всегда будет давать более или менее переменные значения. Тогда возникают вопросы: что этот факт говорит нам о природе измеренного свойства? Изменяется ли свойство в пределах фиксированного интервала? Является ли это вероятностным свойством? Или его реальное значение постоянно, а изменения вызваны случайными колебаниями? В экспериментальной практике ответы на такие вопросы основаны на предшествующей теоретической интерпретации природы измеряемого свойства.

Относительно этих утверждений важно отметить, что на практике теоретическая интерпретация эксперимента не всегда будет явной, и экспериментаторы не всегда будут осознавать ее использование и значение. Как только выполнение определенного эксперимента или экспериментальной процедуры становится рутиной, теоретические предположения выпадают из поля зрения: они становятся как (невидимое) «окно в мир». Тем не менее, в контексте обучения выполнению и пониманию эксперимента или в ситуации, когда его результат является очень последовательным или противоречивым, имплицитная интерпретация будет сделана явной и подвергнута эмпирической и теоретической проверке. Это означает, что основным объектом теоретической интерпретации является соответствующее научное сообщество, а не отдельный экспериментатор.

В заключение: дальнейшие вопросы научного экспериментирования

Как мы видели, систематическое философское изучение научного экспериментирования — относительно новое явление. Таким образом, существует ряд дополнительных вопросов, которым уделялось некоторое внимание, но которые заслуживают гораздо более подробного рассмотрения. В заключение данного обзорного документа будут кратко рассмотрены три таких вопроса.

Во-первых, недавняя научная практика показывает все более широкое использование «компьютерных экспериментов». Они включают различные виды гибридов материального вмешательства, компьютерного моделирования и методов теоретического и математического моделирования (см. [32]). Часто более традиционные экспериментальные подходы оспариваются и заменяются подходами, полностью или преимущественно основанными на компьютерном моделировании (иногда такая замена основана только на бюджетных соображениях). В более общем плане информатика и технологии используются для проведения, анализа и интерпретации экспериментов, а также для визуализации, хранения и распространения их результатов. Автоматизированное экспериментирование составляет значительную часть этих разработок.

Эти новые разработки поднимают важные вопросы для научного изучения научных экспериментов. Во-первых, несмотря на то, что была проделана некоторая новаторская работа (см., например, [33] о роли баз данных и, в более общем плане, биоинформатики в исследованиях в области наук о жизни), нам нужно еще много эмпирических исследований, которые очерчивают эту новую территорию. Кроме того, возникают новые методологические вопросы о том, как проводить это автоматизированное экспериментирование инновационными, но правдоподобными способами. Как учит нас история искусственного интеллекта, ожидания в отношении автоматизации иногда могут быть чрезмерно восторженными и необоснованными ([34, 35]). По этой причине критическая оценка того, что может и чего не может быть достигнуто с помощью автоматизации, особенно важна (о случаях манипулирования формальными символами и нейросетевых подходов к ИИ см. [36], главы 5 и 12). С этим связан гносеологический вопрос об обоснованности результатов новых подходов. Должны ли эксперименты всегда включать в себя существенный материальный компонент или эксперименты с моделированием в равной степени надежны и полезны (см. [37])? Наконец, компьютерные эксперименты регулярно применяются к сложным и крупномасштабным системам, например, в науке о климате. Часто в таких контекстах научные и политические проблемы тесно связаны. Эта связь также составляет важную тему для изучения научного эксперимента (см., например, [38]).

Второй вопрос, заслуживающий большего внимания, — это природа и роль экспериментирования в социальных и гуманитарных науках, таких как экономика, социология, медицина и психология. Практики этих наук часто называют существенную или даже большую часть своей деятельности «экспериментальной». До сих пор этот факт не нашел отражения в философской литературе об экспериментировании, ориентированной преимущественно на естествознание. Таким образом, задача будущих исследований состоит в том, чтобы связать прежде всего методологическую литературу по экспериментированию в экономике, социологии, медицине и психологии с философско-научной литературой по экспериментированию в естествознании (см. , например, [39].] и [40]).

Одна из тем, которая естественным образом возникает при философских размышлениях о сходствах и различиях естественных и социальных или гуманитарных наук, заключается в следующем: в экспериментах над людьми испытуемые часто будут по-своему интерпретировать происходящее в этих испытаниях, и эта интерпретация может влиять на их реакцию сверх того поведения, которое предполагалось экспериментаторами. Как методологическая проблема (как избежать «предвзятых» ответов) это, конечно, хорошо известно специалистам в области гуманитарных и социальных наук. Однако с более широкой философской или социокультурной точки зрения проблема не обязательно связана с предвзятостью. Это может также отражать столкновение между научной и здравой интерпретацией человеческих существ. В случае такого столкновения на карту поставлены социальные и этические вопросы, поскольку основной вопрос заключается в том, кто вправе определять природу человека: ученые или сами люди? Методологические, этические и социальные проблемы, возникающие в связи с этим вопросом, будут по-прежнему оставаться важной темой для изучения экспериментов в гуманитарных и социальных науках.

Это подводит нас к последнему вопросу. Старая немецкая традиция явно обращалась к более широким нормативным вопросам, связанным с экспериментальной наукой и техникой. Взгляды Хабермаса, например, оказали большое влияние на более широкие концепции положения науки и техники в обществе. До сих пор более поздние англоязычные подходы в рамках философии научного экспериментирования в основном имели дело с более узкими научными темами. Поскольку нормативные вопросы принимались во внимание, они в основном ограничивались эпистемологической нормативностью, например, вопросами надлежащего функционирования инструментов или обоснования экспериментальных данных. Вопросы, касающиеся связей между эпистемологической и социальной или этической нормативностью, практически не затрагиваются.

Тем не менее, задавать такие вопросы не надумано. Например, те эксперименты, в которых в качестве субъектов эксперимента используются животные или люди, сталкиваются с множеством нормативных вопросов, часто в форме противоречия между методологическими и этическими требованиями [41]. Другие нормативно значимые вопросы относятся к проблеме искусственного и естественного в экспериментальной науке и наукоемкой технологии. Рассмотрим, например, вопрос о том, являются ли экспериментально изолированные гены естественными или искусственными образованиями. Этот вопрос часто обсуждается в экологической философии, и разные ответы на него влекут за собой разную экологическую этику и политику. В частности, вопрос о контрасте между искусственным и естественным имеет решающее значение для дебатов о патентовании, в частности о патентовании генов и других частей организмов. Причина в том, что открытия природных явлений не подлежат патентованию, а изобретения искусственных явлений — патентоспособны [42].

Хотя нельзя ожидать, что философы эксперимента решат все эти более широкие социальные и нормативные проблемы, их можно законно попросить внести свой вклад в обсуждение возможных подходов и решений. В этом отношении философия научного экспериментирования могла бы извлечь выгоду из своего родства с философией техники, которая всегда проявляла острую чувствительность к взаимосвязи между технологическими и социальными или нормативными проблемами.

Каталожные номера

1. Шапин С., Шаффер С.: Левиафан и воздушный насос: Гоббс, Бойль и экспериментальная жизнь. 1985, Принстон: Издательство Принстонского университета

   Google ученый

2. Кун Т.С.: Математические и экспериментальные традиции в развитии физической науки. Основное напряжение. 1977, Чикаго: University of Chicago Press, 31-65.

   Google ученый

3. Кэмпбелл Д.Т., Стэнли Дж.К.: Экспериментальные и квазиэкспериментальные планы исследований. 1963, Чикаго: издательство Rand McNally College

   .
   Google ученый

4. Бернард К. Введение в изучение экспериментальной медицины. 1957, Нью-Йорк: Dover Publications

   Google ученый

5. «>

   Динглер Х: Эксперимент. Sein Wesen und Seine Geschichte. 1928, Мюнхен: Verlag Ernst Reinhardt

   Google ученый

6. Янич П.: Конструктивизм и природа. 1996, Франкфурт-на-Майне: Suhrkamp

   Google ученый

7. Хабермас Дж. Знание и интересы человека. 1978, Лондон: Heinemann, 2

   .
   Google ученый

8. Раддер Х. Материальная реализация науки. 1988, Ассен: Ван Горкум

   Google ученый

9. Раддер Х: В мире и о нем. 1996, Олбани: Государственный университет Нью-Йорка Press

   Google ученый

10. Финберг А. Технология опроса. 1999, Лондон: Рутледж

    Google ученый

11. «>

    Лелас С.: Наука и современность: на пути к интегральной теории науки. 2000, Дордрехт: Клювер

    Книга

    Google ученый

12. Коллинз Х.М.: Изменение порядка: репликация и индукция в научной практике. 1985, Лондон: Sage

    Google ученый

13. Латур Б., Вулгар С. Лабораторная жизнь: социальное конструирование научных фактов. 1979, Лондон: Sage

    Google ученый

14. Взлом I: Представительство и вмешательство. 1983, Кембридж: Издательство Кембриджского университета

    Книга

    Google ученый

15. Гудинг Д., Пинч Т., Шаффер С. Ред.: Использование эксперимента. 1989, Кембридж: Издательство Кембриджского университета

    Google ученый

16. «>

    Buchwald JZ, Ed: Научная практика: теории и истории занятий физикой. 1995, Чикаго: University of Chicago Press

    Google ученый

17. Heidelberger M, Steinle F, Eds: Experimental Essays — Versuche zum Experiment. 1998, Баден-Баден: Nomos Verlagsgesellschaft

    Google ученый

18. Раддер Х, Эд: Философия научных экспериментов. 2003, Питтсбург: University of Pittsburgh Press

    Google ученый

19. Браун Дж. Р.: Лаборатория разума: мысленные эксперименты в естественных науках. 1991, Лондон: Рутледж

    Google ученый

20. Бхаскар Р.: Реалистическая теория науки. 1978, Hassocks: Harvester Press

    Google ученый

21. Франклин А. Пренебрежение экспериментом. 1986, Кембридж: Издательство Кембриджского университета

    Книга

    Google ученый

22. Steinle F: Исследовательские и теоретические наилучшие экспериментальные исследования: Амперы, полученные в результате исследования электромагнетизма. В [17]; 1998, 272-297.

    Google ученый

23. Мэйо Д. Г.: Ошибка и рост экспериментальных знаний. 1996, Чикаго: University of Chicago Press

    Book

    Google ученый

24. Бэрд Д.: Знание вещей: философия научных инструментов. 2004, Беркли: Калифорнийский университет Press

    Google ученый

25. Плитка М, Обердиек Х: Жизнь в технологической культуре. 1995, Лондон: Рутледж

    Google ученый

26. «>

    Раддер Х. Наука, технологии и отношения между наукой и технологиями. Философия техники и технических наук. Под редакцией: Meijers AWM. 2009, Амстердам: Эльзевир, 65-91.

    Глава

    Google ученый

27. Ротбарт Д. Философские инструменты. Разум и инструменты в действии. 2007, Урбана: University of Illinois Press

    Google ученый

28. Достопочтенный Г.: Идолы эксперимента: преодоление «и т. д.». список’. В [18]; 2003, 174-197.

    Google ученый

29. Достопочтенный Г., Шикор Дж., Стейнле Ф. Ред.: Экспериментальные исследования идут не так. 2009, Нью-Йорк: Спрингер

    Google ученый

30. Heidelberger M: Нагруженность теорией и научные инструменты в экспериментах. В [18]; 2003, 138-151.

    Google ученый

31. Моррисон М. Теория, вмешательство и реализм. Синтез. 1990, 82: 1-22. 10.1007/BF00413667.

    Артикул

    Google ученый

32. Ленхард Дж., Купперс Г., Шинн Т. Ред.: Моделирование: прагматические конструкции реальности. 2007, Дордрехт: Springer

    Google ученый

33. Leonelli S: Упаковка данных для повторного использования: базы данных в биологии модельных организмов. Насколько хорошо путешествуют «факты»? Под редакцией: Хоулетт П., Морган М.С. Кембридж: Издательство Кембриджского университета,

34. Дрейфус HL: Чего компьютеры до сих пор не могут. 1992, Кембридж, Массачусетс: MIT Press

    Google ученый

35. Коллинз Х.М.: Искусственные эксперты: социальные знания и интеллектуальные машины. 1990, Кембридж, Массачусетс: MIT Press

    Google ученый

36. Раддер Х: Мир, наблюдаемый/Мир, задуманный. 2006, Питтсбург: University of Pittsburgh Press

    Google ученый

37. Morgan MS: Эксперименты без вмешательства материала. Модельные эксперименты, виртуальные эксперименты и виртуально эксперименты. В [18]; 2003, 216-235.

    Google ученый

38. Петерсен AC: имитация природы. Философское исследование неопределенностей компьютерного моделирования и их роли в науке о климате и политических рекомендациях. 2006, Апелдорн: Het Spinhuis

    Google ученый

39. Уинстон А.С., Блейс Д.Дж.: Что считается экспериментом?: Междисциплинарный анализ учебников, 1930-1970 гг. Американский журнал психологии. 1996, 109: 599-616. 10.2307/1423397.

    Артикул

    Google ученый

40. Гуала Ф. Методология экспериментальной экономики. 2005, Кембридж: Издательство Кембриджского университета

    Книга

    Google ученый

41. Резник Д.Б.: Этика науки. 1998, Лондон: Рутледж

    Google ученый

42. Стеркс С., Эд: Биотехнология, патенты и мораль. 2000, Олдершот: Ашгейт, 2

    Google ученый

Ссылки для скачивания

Благодарности

Эта статья основана на материалах из более ранней публикации. Авторское право ( ^© 2006) От Философия науки. Энциклопедия под редакцией Сахотра Саркар и Джессика Пфайфер. Воспроизведено с разрешения Taylor and Francis Group, LLC, подразделения Informa plc.

Author information

Authors and Affiliations

1. Faculty of Philosophy, VU University Amsterdam, the Netherlands

   Hans Radder

2. De Boelelaan 1105, 1081 HV, Amsterdam, the Netherlands

   Hans Radder

Авторы

1. Ханс Раддер

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за корреспонденцию

Ханс Раддер.

Дополнительная информация

Конкурирующие интересы

Автор заявляет, что у него нет конкурирующих интересов.

Права и разрешения

Эта статья опубликована по лицензии компании BioMed Central Ltd. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), который разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Перепечатки и разрешения

Об этой статье

Теоретическая физика – как секс, но без экспериментов

Марк Джексон, The Conversation

Разгадка тайн вселенной. 1 кредит

Не так много профессий, где вас регулярно просят обосновать вашу работу, но теоретическая физика одна из них. После недавнего присуждения Нобелевской премии Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру за их исследования бозона Хиггса это внимание усилилось. Ричард Фейнман однажды пошутил: «Физика похожа на секс. Конечно, она может дать некоторые практические результаты, но мы занимаемся ею не для этого». Я попытаюсь дать более развернутый ответ.

Физики-теоретики строят теории природы. Чтобы теория была истинной, она должна быть непротиворечивой сама с собой и непротиворечивой природе. Первый аспект можно проверить с помощью математики, второй — с помощью эксперимента. Таким образом, физика основана на системе сдержек и противовесов между этими двумя подходами. Без теоретиков экспериментаторам нечего было бы проверять. Без экспериментаторов теоретикам нечего было бы объяснять. Лично я выбрал теорию, потому что экспериментальная физика оказалась слишком сложной.

Этот процесс научных исследований похож на географические исследования. Существует награда за открытие нового и прекрасного, сбалансированная с риском напрасной траты времени (хотя исследования в области физики предполагают меньшую вероятность укуса змеи). Популярные предания иногда могут быть резко опровергнуты, например, запрет заплывать слишком далеко, чтобы не упасть с края мира. Теперь мы знаем, что история, состав и будущее Вселенной сильно отличаются от того, что представлялось всего несколько поколений назад.

Исследователи вселенной

Люди легко осознают преимущества географических исследований: помимо практических преимуществ от получения новых ресурсов, есть радость открытия того, что было неизвестно. В большинстве случаев это может быть так же банально, как исследовать лес за вашим домом, но ощущение открытия такое же. И иногда можно открыть что-то действительно новое. Исаак Ньютон был первым физиком-теоретиком (хотя в свое время его профессия называлась «натурфилософией») и сравнивал свою работу с «поиском блестящего камешка на берегу». В его случае блестящие камешки легли в основу нашего понимания природы.

Почему люди не разделяют радость научных открытий? Вероятно, потому, что природа говорит на языке математики, которым большинство людей не владеет свободно. Незнание порождает недоверие, и я думаю, что это может быть причиной того, что общество выработало предубеждение против ученых. «Безумные» или «злые» ученые — основные архетипы популярной культуры, однако подавляющее большинство физиков, которых я знаю, активно надеются, что их открытия принесут пользу обществу.

Вдобавок ко всему, я чувствую, что люди часто считают физику математической поэзией: в лучшем случае забавной, а в худшем — пустой тратой времени, полностью оторванной от реальности. Напротив, работа медицинских исследователей никогда не подвергается сомнению, поскольку все мы печально знакомы с болезнью, немощью и смертью. Я верю, что больше людей оценят физику, поскольку они понимают, что сегодняшние технологии основаны на вчерашней теории.

Иногда применение очевидно сразу: не требовалось большого воображения, чтобы представить себе, что уравнение Эйнштейна E=mc ² (приравнивание массы к энергии) может быть использовано и использовалось для создания оружия массового уничтожения, которое является атомная бомба. Однако чаще цель не очевидна во время теоретического прорыва. «Люди любят рубить дрова. В этом занятии сразу видны результаты», — прокомментировал Эйнштейн.

В переводе

В 1850 году Уильям Гладстон, тогдашний канцлер казначейства, спросил британского физика Майкла Фарадея, какова практическая ценность электричества. «Однажды, сэр, вы сможете обложить его налогом», — возразил Фарадей. Электричество, очевидно, оказало большое влияние на общество, но то же самое можно сказать и о двух столпах современной физики — квантовой теории и теории относительности. Хотя каждый из них блестяще решал проблемы в своих областях, ни один из них не имел очевидного практического применения.

В 1940-х годах Бардин, Браттейн и Шокли разработали «переходной резистор» или транзистор. Они использовали основное свойство квантовой механики, называемое «туннелированием», при котором электроны могут перемещаться в области, которые классическая физика считает невозможными. За две секунды, которые вам понадобились, чтобы прочитать это предложение на экране, вы получили выгоду от производительности миллиардов транзисторов. Когда физики-теоретики в начале 1900-е впервые поняли, что положение и импульс не могут быть измерены одновременно, они вряд ли могли предвидеть революцию в цифровых технологиях, ставшую возможной благодаря транзисторам.

Другим ярким примером использования чисто теоретической физики для чего-то практического является система глобального позиционирования (GPS). Конфигурация GPS состоит из 24 спутников на высоких орбитах вокруг Земли. Синхронизация между вашим GPS-приемником и этими спутниками может определить ваше положение на поверхности Земли с точностью до нескольких метров. Чтобы достичь такого уровня точности, ход часов со спутников должен быть известен с точностью до миллиардных долей секунды. Теории относительности Эйнштейна позволяют нам достичь такой высокой точности. Если бы эти эффекты не были должным образом учтены, ваши данные GPS были бы неверными уже через две минуты, и ошибки продолжали бы расти.

Иногда встречаются даже непреднамеренные практические побочные продукты. В 1989 году физик Тим Бернерс-Ли предложил объединить технологии персональных компьютеров, компьютерных сетей и гипертекста в мощную и простую в использовании глобальную информационную систему. Эта сеть называлась World Wide Web (WWW), и его начальник ответил: «Расплывчато, но интересно». В ЦЕРН, европейской лаборатории физики элементарных частиц, на том самом месте, где стоял сервер Бернерса-Ли, есть мемориальная доска, скромное признание одного из самых важных достижений в новейшей истории.

Из-за отсутствия прямого применения в промышленности теоретическая физика часто недостаточно представлена ​​в присуждении государственных и частных грантов. В последнее время произошли положительные сдвиги в связи с созданием Фонда Кавли, Фонда премии Юрия Мильнера в области фундаментальной физики, Института фундаментальных вопросов и Фонда Саймонса, все из которых оказывают финансовую поддержку исследованиям в области фундаментальной физики. Я надеюсь, что другие благотворители последуют их примеру и поддержат такие исследования — что может быть лучше, чем заявление о том, что вы спонсировали следующего Эйнштейна?

Помимо практического применения, есть простое удовольствие от понимания того, как устроена Вселенная. Оскар Уайльд однажды поэтично заметил: «Мы все в канаве, но некоторые из нас смотрят на звезды». Фейнман сформулировал это по-другому. На вопрос шведской энциклопедии о фотографии, на которой он играет на барабане, чтобы нарисовать более «человеческий» портрет физика, он ответил легендарно:

Теоретическая физика — это человеческое усилие, одно из высших достижений человека. и это постоянное желание доказать, что люди, которые это делают, являются людьми, показывая, что они делают другие вещи, которые делают некоторые другие люди (например, играют на барабанах бонго), оскорбительно для меня. Я достаточно человек, чтобы послать тебя к черту.

Моя любимая аудитория — маленькие дети. Они рождаются физиками-теоретиками, настаивая на постоянном вопросе «почему?» часто к раздражению родителей. Мне задавали самые разные вопросы от детей, но ни один из них не спросил меня, какова цель изучения природы. В настоящее время многие образовательные агентства изучают, как привить детям чувство любопытства, но я думаю, что более точным вопросом будет вопрос о том, почему дети теряют свое любопытство во время перехода во взрослую жизнь.

В следующий раз, когда меня спросят, в чем цель теоретической физики, я отвечу следующее: может быть, мои исследования в области теоретической физики приведут к чему-то полезному, а может быть, и нет. Но физики-теоретики составляют те немногие атомы во Вселенной, которые знают, откуда они произошли.

Узнать больше

Лауреат Нобелевской премии по физике Хиггс «ошеломлен» (обновление)

Источник:
Разговор

Эта история опубликована с разрешения The Conversation (под лицензией Creative Commons-Attribution/Без производных).

Цитата :
Теоретическая физика — как секс, но без экспериментов (2013, 4 ноября)
получено 26 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2013-11-theoretical-physics-sex.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Новый эксперимент намекает на то, что частица нарушает известные законы физики

В ходе знаменательного эксперимента ученые нашли новые доказательства того, что субатомная частица не подчиняется одной из самых незыблемых научных теорий — Стандартной модели физики элементарных частиц. Разрыв между предсказаниями модели и недавно измеренным поведением частицы намекает на то, что Вселенная может содержать невидимые частицы и силы, недоступные нашему нынешнему пониманию.

На семинаре в среду исследователи из лаборатории Фермилаб в Батавии, штат Иллинойс, объявили о первых результатах эксперимента Muon g-2, в ходе которого с 2018 года измеряется частица под названием мюон, более тяжелый родственный электрон, обнаруженный в 1930-е годы.

Как и электроны, мюоны обладают отрицательным электрическим зарядом и квантовым свойством, называемым вращением, которое заставляет частицы вести себя как крошечные качающиеся волчки, когда их помещают в магнитное поле. Чем сильнее магнитное поле, тем быстрее колеблется мюон.

Стандартная модель, разработанная в 1970-х годах, является лучшим математическим объяснением того, как ведут себя все частицы во Вселенной, и с предельной точностью предсказывает частоту колебания мюона. Но в 2001 году Брукхейвенская национальная лаборатория в Аптоне, штат Нью-Йорк, обнаружила, что мюоны колеблются немного быстрее, чем предсказывает Стандартная модель.

Теперь, два десятилетия спустя, эксперимент Muon g-2 Фермилаб провел собственную версию эксперимента в Брукхейвене и обнаружил ту же аномалию. Когда исследователи объединили данные двух экспериментов, они обнаружили, что вероятность того, что это несоответствие является просто случайностью, составляет примерно 1 к 40 000, что является признаком того, что дополнительные частицы и силы могут влиять на поведение мюона.

«Это было давно», — говорит физик Манчестерского университета Марк Ланкастер, участник коллаборации Muon g-2, в которую входят более 200 ученых из семи стран. «Многие из нас работали над этим десятилетиями».

«Это действительно наш эквивалент приземления марсохода», — добавил ученый Fermilab Крис Полли, который работал над экспериментом Muon g-2, а также над более ранним экспериментом в Брукхейвене.

По строгим стандартам физики элементарных частиц результаты еще не являются «открытием». Этот порог не будет достигнут до тех пор, пока результаты не достигнут статистической достоверности в пять сигм, или шанса 1 из 3,5 миллиона, что случайная флуктуация вызвала разрыв между теорией и наблюдением, а не истинное различие.

Новые результаты, которые будут опубликованы в научных журналах Physical Review Letters , Physical Review A&B , Physical Review A, и Physical Review D , основаны всего на 6 процентах от общего объема данных. ожидается сбор эксперимента. Если результаты Fermilab останутся стабильными, достижение пяти сигм может занять пару лет. «Отношение к принятию — это своего рода осторожный оптимизм», — говорит Нима Аркани-Хамед, физик-теоретик из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, который не участвовал в исследовании.

Уже сейчас результаты Фермилаборатории представляют собой самый большой ключ за десятилетия к тому, что физические частицы или свойства существуют за пределами Стандартной модели. Если это несогласие со Стандартной моделью сохранится, то работа «без сомнения достойна Нобелевской премии», — говорит физик Свободного университета Брюсселя Фрейя Блекман, которая не участвовала в исследовании.

Модель всего

Стандартная модель, пожалуй, самая успешная научная теория, способная с потрясающей точностью предсказывать поведение фундаментальных частиц Вселенной. Но ученым давно известно, что эта модель неполна. Например, в нем отсутствует описание гравитации и ничего не говорится о таинственной темной материи, которая, кажется, разбросана по всему космосу.

Чтобы выяснить, что находится за пределами Стандартной модели, физики долгое время пытались довести ее до предела в лабораторных экспериментах. Тем не менее, теория упрямо проходила проверку за проверкой, включая годы высокоэнергетических измерений на Большом адронном коллайдере (БАК), который в 2012 году обнаружил частицу, предсказанную Стандартной моделью: бозон Хиггса, играющий ключевую роль. роль в придании массы некоторым другим частицам.

В отличие от LHC, который сталкивает частицы вместе, чтобы создать новые виды частиц, эксперимент Muon g-2 Фермилаб измеряет известные частицы с предельной точностью, отыскивая тонкие отклонения от теории Стандартной модели.

«БАК, если хотите, это почти то же самое, что разбить друг о друга на высокой скорости два швейцарских часа. Обломки выходят наружу, и вы пытаетесь собрать воедино то, что внутри», — говорит Ланкастер. «У нас есть швейцарские часы, и мы очень, очень, очень, очень кропотливо и точно наблюдаем за их ходом, чтобы увидеть, делают ли они то, что мы от них ожидаем».

Мюон почти идеальная частица для отслеживания признаков новой физики. Он живет достаточно долго, чтобы его можно было тщательно изучить в лаборатории, хотя все еще составляет лишь миллионные доли секунды, и хотя ожидается, что мюон будет вести себя во многом как электрон, он в 207 раз массивнее, что дает важную точку сравнения.

На протяжении десятилетий исследователи внимательно изучали, как на магнитные колебания мюонов влияет влияние других известных частиц. В квантовом масштабе — масштабе отдельных частиц — небольшие колебания энергии проявляются в виде пар частиц, которые появляются и исчезают, как пена в огромной ванне с пеной.

Согласно Стандартной модели, когда мюоны смешиваются с этим пенистым фоном «виртуальных» частиц, они колеблются примерно на 0,1 процента быстрее, чем вы ожидаете. Это дополнительное ускорение колебания мюона известно как аномальный магнитный момент.

Однако предсказания Стандартной модели настолько точны, насколько хорош ее перечень частиц Вселенной. Например, если Вселенная содержит дополнительные тяжелые частицы, они изменят аномальный магнитный момент мюона — возможно, даже достаточно, чтобы его можно было измерить в лаборатории.

Изучение мюона — это «почти самое всеобъемлющее исследование новой физики», — говорит член группы Muon g-2 Доминик Штекингер, теоретик из Дрезденского технологического университета в Германии.

Пучки мюонов и магнитные поля

Эксперимент Muon g-2 начинается с пучка мюонов, который ученые создают, сталкивая пары протонов вместе, а затем тщательно фильтруя субатомный мусор. Затем этот мюонный пучок попадает в 14-тонное магнитное кольцо, которое изначально использовалось в эксперименте в Брукхейвене, доставленное баржей и грузовиком из Лонг-Айленда в Иллинойс в 2013 году. поле, колеблющиеся мюоны распадаются на частицы, которые врезаются в набор из 24 детекторов вдоль внутренней стенки трека. Отслеживая, как часто эти частицы распада попадают в детекторы, исследователи могут выяснить, как быстро колебались их родительские мюоны — это немного похоже на определение скорости вращения отдаленного маяка, наблюдая, как он тускнеет и становится ярче.

Muon g-2 пытается измерить аномальный магнитный момент мюона с точностью до 140 частей на миллиард, что в четыре раза лучше, чем в Брукхейвенском эксперименте. В то же время ученые должны были сделать максимально возможное предсказание Стандартной модели. С 2017 по 2020 год 132 теоретика во главе с Аидой Эль-Хадра из Университета Иллинойса разработали предсказание теории колебаний мюона с беспрецедентной точностью, и оно все еще было ниже измеренных значений.

Поскольку ставки эксперимента очень высоки, Фермилаб также предприняла шаги для устранения предвзятости. Ключевые измерения эксперимента основаны на точном времени, когда его детекторы улавливают сигналы, поэтому, чтобы сохранить честность ученых, Фермилаб сдвинула часы эксперимента на случайное число. Это изменение скорректировало данные на неизвестную величину, которая будет исправлена ​​только после завершения анализа.

Единственные записи этого случайного числа, переводящего часы, были на двух рукописных листах бумаги, которые хранились в запертых шкафах в Фермилабе и Вашингтонском университете в Сиэтле. В конце февраля эти конверты были вскрыты и представлены команде, что позволило им выяснить истинные результаты эксперимента в прямом эфире Zoom.

«Мы все были в восторге, взволнованы, но также и шокированы, потому что в глубине души, я думаю, мы все немного пессимистичны», — говорит член группы Muon g-2 Джессика Эскивель, научный сотрудник Фермилаб.

Новая физика?

Новые результаты лаборатории Ферми дают важную подсказку к тому, что может лежать за пределами Стандартной модели, но теоретики, пытающиеся найти новую физику, не имеют бесконечного пространства для исследований. Любая теория, пытающаяся объяснить результаты исследования Muon g-2, должна также учитывать отсутствие новых частиц, обнаруженных БАК.

В некоторых из предложенных теорий, которые продевают эту иглу, Вселенная содержит несколько типов бозонов Хиггса, а не только один, включенный в Стандартную модель. Другие теории ссылаются на экзотические «лептокварки», которые вызывают новые виды взаимодействий между мюонами и другими частицами. Но поскольку многие из простейших версий этих теорий уже исключены, физикам «приходится мыслить нетрадиционными способами», — говорит Штекингер.

По совпадению, новости о результатах лаборатории Ферми появились через две недели после того, как другая лаборатория — эксперимент LHCb в ЦЕРНе — обнаружила независимые доказательства неправильного поведения мюонов. Эксперимент отслеживает короткоживущие частицы, называемые B-мезонами, и отслеживает, как они распадаются. Стандартная модель предсказывает, что некоторые из этих распадающихся частиц испускают пары мюонов. Но LHCb обнаружил доказательства того, что эти распады с порождением мюонов происходят реже, чем предполагалось, с вероятностью случайности в эксперименте примерно один к тысяче.

Как и Fermilab, LHCb нужно больше данных, прежде чем заявить о новом открытии. Но даже сейчас сочетание этих двух результатов заставляет физиков «прыгать вверх и вниз», говорит Эль-Хадра.

Следующий шаг — воспроизвести результаты. Выводы Fermilab основаны на первом запуске эксперимента, завершившегося в середине 2018 года. В настоящее время команда анализирует данные двух дополнительных прогонов. Если эти данные напоминают первый запуск, их может быть достаточно, чтобы к концу 2023 года аномалия стала полномасштабным открытием9.0023

Теоретики также начинают проверять предсказания Стандартной модели, особенно те части, которые, как известно, сложно вычислить. Новые суперкомпьютерные методы, называемые моделированием решеток, должны помочь, но ранние результаты, в том числе опубликованные в Nature   вместе с результатами Fermilab, несколько расходятся с некоторыми значениями, которые команда Эль-Хадры включила в свои теоретические расчеты. Потребуются годы, чтобы просеять эти тонкие различия и увидеть, как они влияют на поиски новой физики.

Для Ланкастера и его коллег годы работы того стоят, особенно если учесть, как далеко они продвинулись.

«Когда вы идете и говорите людям, что я попытаюсь измерить что-то лучше, чем одна часть на миллион, они иногда смотрят на вас немного странно… а потом, когда вы говорите, что это займет 10 лет, они иди, ты, должно быть, сошла с ума, — говорит он. «Я думаю, что сообщение таково: настойчиво».

Читать далее

Три новых вида змей обнаружены на кладбищах

• Животные

Три новых вида змей обнаружены на кладбищах

Новооткрытые змеи родом из южного Эквадора, принадлежат к малоизученной группе змей, которые проводят свою жизнь под землей.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Посмотрите, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе в истории

Марсоход NASA

6

6 будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе в истории

Марсоход NASA

6

6 будет исследовать красную планету

Подробнее

45 лучших научных экспериментов для школьных лабораторий и научных ярмарок

Самое интересное в школьных научных экспериментах и ​​проектах заключается в том, что дети уже достаточно взрослые, чтобы браться за некоторые довольно удивительные концепции. Некоторые научные эксперименты для старших классов — это просто усовершенствованные версии более простых проектов, которые они делали, когда были моложе, с подробными расчетами или меньшим количеством инструкций. Другие проекты связаны с огнем, химическими веществами или другими материалами, которые они не могли использовать раньше.

Многие из этих научных экспериментов для старшей школы предназначены для лабораторных занятий в классе, но большинство из них можно адаптировать и для научных выставок. Просто рассмотрите переменные, которые вы можете изменить, например, материалы или другие параметры. Это превращает классную лабораторию в настоящий эксперимент научного метода!

(Обратите внимание, что WeAreTeachers может собирать часть продаж по ссылкам на этой странице. Мы рекомендуем только те товары, которые нравятся нашей команде!)

• Биологические эксперименты
• Химические эксперименты
• Физические эксперименты
• Инженерные эксперименты

Биологические эксперименты для старшеклассников

Когда дело доходит до биологии, научные эксперименты для старшеклассников обычно напоминают о вскрытии. Но есть много других полезных лабораторных и практических проектов для подростков. Вот некоторые из наших любимых.

1. Картофельное пюре для изучения каталазы

Каталаза содержится почти во всех живых клетках и защищает их от окислительного повреждения. Попробуйте в этой лаборатории выделить каталазу из картофеля с помощью перекиси водорода.

Узнать больше: Картофельная каталаза/Практическая биология

2. Извлечь ДНК из клубники

Для проведения этого эксперимента не нужно много материалов, но тем не менее он впечатляет. Превратите это в проект научной выставки, попробовав его с другими фруктами и овощами.

Узнать больше: Strawberry DNA/Numbers to Neurons

3. Воссоздайте эксперимент Менделя с горохом

Эксперименты Грегора Менделя с горохом были одними из первых, в которых изучались наследуемые признаки и генетика. Воссоздайте его эксперименты по перекрестному опылению с различными растениями гороха, которые вы вырастили сами.

Узнать больше: Растения гороха Менделя/Люблю знать

4. Заставить растения двигаться с помощью света

К этому возрасту дети знают, что многие растения движутся к солнечному свету. Этот процесс известен как фототропизм. Таким образом, научные эксперименты для старшеклассников по этой теме должны включать в процесс переменные, например покрытие частей рассады различными материалами, чтобы увидеть эффект.

Дополнительная информация: Phototropism/Science Buddies

5. Проверьте правило пяти секунд