Физика. Основные принципы

Description

Достаточно подробно описаны основные принципы классической и современной физики, их применение для решения физических задач, место и роль в современной физической картине мира. Предназначена для научных работников, инженеров, учащихся различных образовательных учреждений, студентов и всех интересующихся проблемами современной физики. ПРЕДИСЛОВИЕ (методология физики, методологические и физические принципы) Глава 1. ВАРИАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ 1.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ И ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ВАРИАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ 1.1.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ (обобщенная координата и скорость, виртуальное перемещение, принцип виртуальных перемещений Лагранжа, условия равновесия, принцип Даламбера — Лагранжа, принцип Жюрдена, принцип наименьшего принуждения Гаусса, принцип Герца) 1.1.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ (действие, функция Лагранжа, принцип наименьшего действия,канонические переменные, функция Гамильтона, связь действия с функциями Лагранжа и Гамильтона, оптико-механическая аналогия) 1.2. ВАРИАЦИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ТЕРМОДИНАМИКИ (вероятностный вариационный принцип, формализм Джейнса, применение к идеальному газу, основные соотношения термодинамики, механико-термодинамическая аналогия) 1.3. НАИМЕНЬШЕЕ ДЕЙСТВИЕ В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ МЕХАНИКЕ (в специальной теории относительности, уравнения движения, в общей теории относительности, уравнения Эйнштейна) 1.4. ПРИНЦИП НАИМЕНЬШЕГО ДЕЙСТВИЯ В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ (функции Лагранжа и Гамильтона в электродинамике, действие для заряда, четырехмерные уравнения движения заряда, функция Лагранжа для произвольного классического поля) 1.5. ВАРИАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ПОЛЯ (формализм Джейнса в квантовой механике, принцип наименьшего действия в квантовой механике и квантовой теории поля) Глава 2. СИММЕТРИИ 2.1. НЕПРЕРЫВНЫЕ СИММЕТРИИ (однопараметрическая группа, трансляция, сдвиг во времени, поворот, калибровочная симметрия, лоренц-инвариантность) 2.2. ДИСКРЕТНЫЕ СИММЕТРИИ (точечные группы симметрии, пространственные группы, симметрии кристаллической решетки, теорема Блоха, зарядовое сопряжение, пространственная четность, внутренняя четность, орбитальная четность, обращение времени, правило спиральности, СP-инвариантность, СPT-инвариантность) 2.3. ВНУТРЕННИЕ СИММЕТРИИ (кварк-лептонная симметрия, изотопическая инвариантность, цветовая симметрия, суперсимметрия, Стандартная модель, расширения Стандартной модели) 2.4. АСИММЕТРИЯ И НАРУШЕНИЕ СИММЕТРИИ (асимметрии в природе, нарушение пространственной четности, нарушение СР-инвариантности, спонтанное нарушение симметрии, механизм Хиггса, бозон Хиггса, большой адронный коллайдер (БАК)) Глава 3. СИММЕТРИИ (продолжение), ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ 3.1. ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ (закон инерции, преобразования Галилея, следствия, принцип относительности Галилея) 3.2. ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА (прямые и обратные преобразования Лоренца, группа Лоренца, инвариантность интервала, правила сложения скоростей, сокращение длины, замедление времени, относительность одновременности, эффект Доплера, релятивистские импульс и энергия, связь между ними, принцип эквивалентности, общая ковариантность, общая теория относительности, следствия, альтерративные теории гравитации, квантовая гравитация) 3.3. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ В ТЕРМОДИНАМИКЕ (релятивистские термодинамические параметры, релятивистские преобразования термодинамических переменных, энтальпия, основное уравнение релятивистской термодинамики, термодинамика и ОТО) 3.4. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ (инвариантность заряда, инвариантность теоремы Гаусса, преобразования полей E и H в инерциальных системах отсчета, инварианты электромагнитного поля) 3.5. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (относительность движения, квантовая относительность, асимметрия: времени, досветового и сверхсветового движения, сокращения длины, сложения скоростей) Глава 4. СОХРАНЕНИЕ 4.1. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ (закон сохранения массы, масса в классической механике, масса в релятивистской механике, структурные и бесструктурные частицы) 4.2. ТЕОРЕМА НЕТЕР (формулировка, теорема Нетер в классической механике, классической и квантовой теории поля) 4.3. АДДИТИВНЫЕ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ (классические законы сохранения: энергии, импульса и момента импульса, законы сохранения в электродинамике, сохранение электрического заряда, теорема Ирншоу) 4.4. АДДИТИВНЫЕ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ВНУТРЕННИХ СИММЕТРИЯХ (барионный заряд, лептонный заряд, изотопический спин, странность, очарование, прелесть, истинность) 4.5. МУЛЬТИПЛИКАТИВНЫЕ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ (зарядовая четность, пространственная, внутренняя и орбитальная четность, G-четность, инвариантность к обращению времени, принцип детального равновесия, CP- и CPT-инвариантность) Глава 5. СУПЕРПОЗИЦИЯ 5.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ (дифференциальные уравнения в физике, примеры, принцип суперпозиции для неоднородных и однородных уравнений) 5.2. КЛАССИЧЕСКАЯ СУПЕРПОЗИЦИЯ (принцип независимости действия сил, принцип независимости движений, принцип суперпозиции электрических и магнитных полей, скрещенное поле, интерференция и дифракция электромагнитных волн) 5.3. СУПЕРПОЗИЦИЯ СОСТОЯНИЙ (квантовое состояние, смешивание состояний, нулевые колебания, вакуум, интерференция состояний, макроскопические квантовые эффекты) 5.4. НАРУШЕНИЕ ПРИНЦИПА СУПЕРПОЗИЦИИ (нелинейные характеристики среды, квантовые поправки, нелинейный мир) Глава 6. ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ 6.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ (принципы Карно, Ленца — ле Шателье — Брауна, Онзагера, Каратеодори, Клаузиуса, необратимости, эквивалентности превращений энергии, существования: энтропии, независимых координат состояния, однозначных уравнений состояния, принципы неравновесной термодинамики: локального равновесия, взаимности, Кюри, минимального производства энтропии) 6.2. СООТВЕТСТВИЕ (предельные переходы, границы применимости теорий, единство современной физики, конкретные закономерности преемственных теорий) 6.3. ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТЬ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ (дополнительность, коммутирующие переменные, неопределенность) 6.4. ПРИНЦИПЫ ЗАПРЕТА И ПРАВИЛА ОТБОРА (явные и независимые принципы запрета, принцип неразличимости тождественных частиц, теорема Паули, принцип Паули, принцип Маттауха, правила отбора для атома, ядра и элементарных частиц, правила суперотбора) ЗАКЛЮЧЕНИЕ (понятие физической картины мира, мир Ньютона, электромагнитная картина мира, современная картина мира, физические принципы в физической картине мира, физические константы) ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (перечень физических принципов) ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (основы вариационного исчисления) ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (групповое представление симметрий) ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (понятие о спектральном анализе) ПРИЛОЖЕНИЕ 5 (общие представления о тензорном анализе) ПРИЛОЖЕНИЕ 6 (некоторые сведения об операторах) ПРИЛОЖЕНИЕ 7 (системы единиц СИ, СГС и Гаусса, основные физические и астрономические постоянные в системах единиц СИ и Гаусса, система единиц  = с = 1) ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ К ГЛАВЕ 1 К ГЛАВЕ 2 К ГЛАВЕ 3 К ГЛАВЕ 4 К ГЛАВЕ 5 К ГЛАВЕ 6 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОГЛАВЛЕНИЕ