Ляпцев Александр Викторович доктор физико-математических наук профессор заведующий

Ляпцев Александр Викторович доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой методика обучения физике РГПУ им. А. И. Герцена

Современные проблемы физики • Масштабы изученного • • Мегамир и проблемы его изучения Микромир и проблемы его изучения Физика и современные технологии Методы физики в «нефизических» областях

Орбита Луны (384000 км) R=100000 км Орбита геостационарного спутника Земли (40000 км) Увеличим в миллиард раз Голова человека R=10 см Небольшой мяч

Окрестность ближайших к нам звезд (около 10) R=10 св. лет Увеличим в миллиард раз R=100000 км 1 св. год= 300000 км/с 3600 с/час 24 час/сут. 365, 25 сут. /год = 9467280000000 км 1013 км.

Границы наблюдаемой нами Вселенной R= 10 млрд. св. лет R=10 св. лет

R=10 см Уменьшим в миллиард раз R=10 -8 см = 0, 1 нанометр (нм) Атом

R=0, 1 нм Уменьшим в миллиард раз R=10 -17 см = 0, 1 аттометр (ам) Границы познаного (размер электрона порядка 10 -16 см)

Скопления галактик (десятки миллионов световых лет) Галактики (сотни тысяч световых лет) Звездные скопления (сотни световых лет) Звезды и планетные системы (несколько световых часов)

Туманность Андромеды. Одна из ближайших к нам галактик (около 2 млн. св. дет) похожая на нашу, но примерно в 2 раза Больше.

Проблемы мегамира Темное вещество Вселенной Черные дыры Эволюция Вселенной Первые секунды жизни Замкнута ли Вселенная Из-за чего расширяется Вселенная

Атом (от греч. неделимый) Состоит из ядра и электронов Атомное ядро Состоит из нейтронов и протонов Нейтроны, протоны и некоторые другие элементарные (неделимые) частицы Состоят из кварков ? ? ?

Кварки Протон или нейтрон (размеры порядка 10 -13 см) Кварки (размеры порядка 10 -16 - 10 -15 см )

Проблемы микромира Унификация фундаментальных взаимодействий Гравитационное Электромагнитное Электрослабое Сильное Слабое Экспериментальное открытие гипотетических (предсказанных теоретически частиц) Объекты микромира частицы-волны =ħ/p p=E/c =ħc/E

Физика и технологии Управляемый термоядерный синтез Термоядерные реакции 2 H 1 + 13 H 24 He + n + 17, 6 Мэ. В 2 1 H + 23 He 24 He + 11 H + 18, 3 Мэ. В 2 H 1 + 12 H 13 H + 11 H + 4, 0 Мэ. В 2 1 H + 12 H 23 He + n + 3, 25 Мэ. В

Проект ИТЭР От лат. «путь»

Физика и технологии Нанотехнологии «Вафля» с матрицей 3 D чипов Матрица квантовых наноключей

Физика и технологии Нанотехнологии Микрофотография нейрона на матрице транзисторов

Физика и технологии Нанотехнологии Схема подключения нейронов крысы на матрице транзисторов

Физика и технологии Нанотехнологии Графеновая пленка – симуоляция и микрофотография Узоры из наночастиц, полученные при охлаждении капли серебра, покрытой Si. O Карта Новой Зеландии из микрочастиц.

Физика и технологии Нанотехнологии Микрофотография фотонного чипа. Пример трехмерного чипа по типу нейросети. (Планируется для памяти до 100 Гбайт)

Что нам говорит научно-техническое прогнозирование? Через пять-шесть лет компьютер будет как мобильный телефон: сунул в карман и пошел. . . А еще через десять лет эту штуку можно будет встроить в организм, подобно протезу, и она будет следить за его жизнедеятельностью. И. В. Бестужев-Лада. Академик РАО

Физика и технологии Получение веществ с заданными свойствами (сверхпроводники, сверхпрочные материалы) Проблемы нелинейной оптики (лазеры, голография, оптические компьютеры)

Физика + Синергетика Устройство и функционирование мозга Проблема возникновения жизни и мышления Проблемы эволюции общества

Проблемы физики и астрофизики по В. Л. Гинзбургу. 1. 2. 3. 4. 5. Управляемый термоядерный синтез. ВТСП и КТСП. Металлический водород и другие экзотические вещества. Двумерная электронная жидкость. Некоторые вопросы физики твердого тела (гетероструктуры в сверхпроводниках, волны зарядовой и спиновой плотности. 6. Фазовые переходы 2 -го рода. Охлаждение (в частности лазерное) до сверхнизких температур. 7. Физика поверхности. Кластеры. 8. Жидкие кристаллы. Сегнетоэлектрики. 9. Фуллерены. Нанотрубки. 10. Поведение вещества при сверхнизких температурах.

Проблемы физики и астрофизики по В. Л. Гинзбургу. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Нелинейная физика. Солитоны. Разеры, гразеры, сверхмощные лазеры. Сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра. Спектр масс. Квантовая хромодинамика. Единая теория электрослабого взаимодействия. Стандартная модель. Великое объединение. Сверхобъедитненение. распадпротона. Масса нейтрино. Магнитный монополь. Фундаментальная длина. Взаимодействие частиц высоких и сверхвысоких энергий. Несохранение CP-инвариантности. Нелинейные явления в вакууме и в сверхсильных полях. Струны, суперструны, M-теория.

Проблемы физики и астрофизики по В. Л. Гинзбургу. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. Экспериментальная проверка ОТО. Гравитационные волны и их детектирование. Космологические проблемы. Связь с физикой высоких энергий. Нейтронные звезды и пульсары. Сверхновые звезды. Черные дыры. Космические струны. Квазары и ядра галактик. Образование галактик. Проблема темной материи и ее детектирование. Происхождение космических лучей сверхвысоких энергий. Гамма всплески. Гиперновые. Нейтринная физика и астрономия. Нейтринные осцилляции.

Гносеологические проблемы физики по В. Л. Гинзбургу. 1. Возрастание энтропии, необратимость, стрела времени. 2. Интерпретация и понимание квантовой механики. 3. Физика – биология. Проблема редукционизма.

Наиболее высокая достигнутая температура сверхпровоящего перехода Tc=135 K для Hg. Ba 2 Cu 3 O 8+x. Под давлением достигнута температура сверхпроводящего перехода Tc=169 K.

Получен химический элемент с Z=118. A=294 (пока без названия) при бомбардировке ионами Ca (A=48) атомов Cf (A=249).

Достигнута интенсивность I=1020 – 1021 Вт/см 2, E=1012 В/см, что на 2 порядка выше внутриатомных полей. Получены импульсы с длительностью порядка 10 -15 с в видимом диапазоне. В рентгеновском диапазоне возможность получать импульсы до 10 -18 с.

Синергетика – область научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы. Герман Хакен (род. 1927). Выдающийся немецкий физиктеоретик, специалист по теории лазеров, специалист по междисциплинарным исследованиям, один из основоположников синергетики и автор самого термина – «синергетика» .