Статистическая физика

[Munin]

limarodessa в сообщении #992700 писал(а):

явления описываемые в курсах гидродинамики, газодинамики, теории упругости, термодинамики (ту часть которая касается макропараметров) это, скажем, аналогично ситуации с переходом в квантовой механике к "классическому пределу".

В общем, примерно так и есть. (Тут два перехода: кванто-классический и детально-усреднённый, статистический.)

Но для термодинамики этот переход известен. А для гидро-аэродинамики и для теории упругости - нет. "На пальцах" некоторые вещи известны, а некоторые - совсем никак.

limarodessa в сообщении #992700 писал(а):

Например теория упругости. Инженер рассчитывает конструкцию. У него есть таблица профилей конструктивных элементов, таблица модуля Юнга для различных материалов и он себе считает благополучно закон Гука. Это - макроскопически. Это - "классический предел" расчета, по сути, "изменений состояния" кристаллической решетки. Но можно выполнять расчет и микроскопически. Для каждого атома. Методом Хартри-Фока. На одном из суперкомпьютеров входящих в топ 50 мира. Я понятно излагаю ?

В общем, да, но тут есть промежуточный случай: физика твёрдого тела (она же - конденсированного состояния). Она позволяет не рассматривать детально решётку, каждый атом. Она позволяет рассматривать только её некоторые "возмущения", ещё на квантовом уровне, но уже упрощающие картину. Квантованные возмущения решётки - это фононы. Они уже "чувствуют" модуль Юнга, например. Но они соотносятся с макроскопической деформацией конструкции - примерно как фотоны с электростатическим полем в конденсаторе. Или как атомы с макроскопическим баллоном газа.

limarodessa в сообщении #992700 писал(а):

Ведь так (если не рассматривать макроуравнения гидродинамики, термодинамики и т . д.) можно обойтись в принципе и без теоретической механики. Можно переменные квантовой механики трансформировать посредством положений классической (неньютоновской) механики (лагранжев формализм, гамильтонов формализм) в переменные и их связи (законы) теоретической механики: статика, кинематика, динамика.

Ну а что значит "обойтись без", если вы в конечном счёте к этим законам и приходите? Только уже не как к постулируемым аксиомам, а как к выводам из сложной детальной микроскопической теории. Но сами по себе законы механики никуда не деваются - и как явления в реальной природе, и как их математические модели.

limarodessa в сообщении #992700 писал(а):

Кстати я, надеюсь, здесь все помнят что в теормехе теории упругости не существует ? Там нет закона Гука :wink:

В теормехе все законы сил - "входные параметры". Хочешь - задай $U=kx^2/2,$ хочешь - $U=-a/x+b/x^2,$ хочешь - $U=-a/x^6+b/x^{12},$ да хоть $U=-a/\ch(x/b).$

[limarodessa]

Я не знаю какой термех имеете ввиду Вы, но я имею ввиду не классическую механику (например один из томов многотомника ЛЛ). Я имею ввиду ту теоретическую механику которую изучают, например, по учебнику автора Тарг. Там нет закона Гука. Какие бы выкладки не приводить. Нет по определению. Его там нет потому, что там рассматривается так называемое "абсолютно твердое тело". Это специально оговаривается. А в учебниках по теории упругости рассматривается прежде всего "абсолютно упругое тело".

[ura_sim]

limarodessa в сообщении #992181 писал(а):

о "вещах" производных

Категорично. Физика фундаментальна относительно наук естественных. Относительно философии можно спорить.

profrotter: Замечание за бессодержательное сообщение и оффтопик.

[Freude]

Я думаю физика - это о явлениях. Поэтому то она и фундаметальна, потому что охватывает все, что мы способны наблюдать экспериментальным методом. Явление - по английски феномен (отсюда феноменология) - не зависит от микро- или макро. Есть явления, для понимания которых необходимо знание атомной или там ядерной структуры вещенства, а есть те, для которых это является избыточным для какого-то уровня точности. Так что я не вижу тут никакого предельного перехода и слово "фундаментальные" в определении меня сбивает с толку. Думаете это имеет отношение к размерам изучаемых объектов? Кстати, возможно, химия является более "микроскопической" наукой чем физика, по крайней мере там больше явлений требующих знания и понимания атомной структуры вещества. Но дальше спиновых свойств ядер, она не идет - ядерная физика бъет ее по абсолютным размерам изучаемых объектов.

[limarodessa]

Freude в сообщении #995253 писал(а):

Кстати, возможно, химия является более "микроскопической" наукой чем физика, по крайней мере там больше явлений требующих знания и понимания атомной структуры вещества. Но дальше спиновых свойств ядер, она не идет - ядерная физика бъет ее по абсолютным размерам изучаемых объектов.

Вы всё-таки, по видимому, не улавливаете тот момент на котором я делал акцент в этой теме. Химия то она конечно весьма "микроскопическая" наука. Но она не есть наука о "фундаментальных свойствах". В ней действительно рассматриваются вопросы заполнения оболочек и т. д. Но природа того же электрона в химии не рассматривается. Химия это наука о "составных" объектах. В молекулярной биологии рассматриваются и движения единичных протонов и роль отдельных фотонов. Но биология как и химия рассматривают комплексные, сложные системы характеризующиеся различными, существенно различающимися друг от друга частями и выполняющими каждый сугубо свою функцию. В некоторых разделах физики я тоже усматриваю подобные проявления... именно поэтому и создал эту тему. Но в физике есть то (и это основное) чего нет ни в химии ни в молекулярной биологии - физика рассматривает отдельно самые элементарные компоненты систем и их свойства. Электронов, протонов и иже... А вот когда физика начинает переходить к системам, то вот тут меня лично и начинает колбасить...

[Freude]

Меня колбасит от "фундаментальных свойств". Что это такое? Какие свойства являются более фундаментальными, а какие менее? Что является более фундаментальным свойством - спин электрона или орбитальный момент спутника Земли?

В определении физики в указанных вами энциклопедиях ничего не сказано о составных или несоставных объектах. Вообще в природе не бывает простых систем, выполняющих сугубо свою функцию. Природа - это сложная система. Поля, частицы, фундаментальные взаимодействия - это наш классический системных подход к природе: вычленить, упростить и проанализировать, а иначе ничего нельзя понять, найти какие-то закономерности. В истории физики иногда элементарные частицы оказываются неэлементарными, физические поля обладают все большими степенями свободы, атом, который знал Бор, не тот, который знаем мы.

[Munin]

limarodessa в сообщении #992841 писал(а):

Я не знаю какой термех имеете ввиду Вы, но я имею ввиду не классическую механику (например один из томов многотомника ЛЛ). Я имею ввиду ту теоретическую механику которую изучают, например, по учебнику автора Тарг. Там нет закона Гука. Какие бы выкладки не приводить. Нет по определению. Его там нет потому, что там рассматривается так называемое "абсолютно твердое тело". Это специально оговаривается. А в учебниках по теории упругости рассматривается прежде всего "абсолютно упругое тело".

Это, в общем, не настолько большая разница, рассматривать ли механику по Таргу или по Ландау (конечно, большая, но не в этом пункте). Закон Гука вынесен из механики, потому что механика - общая наука, она рассматривает движение при каких угодно силах. Именно поэтому она применима и для макроскопических упругих тел, и для притяжения между атомами и молекулами, и для движения планет и галактик. Конкретную силу, конкретную формулу для силы - вы всегда "приносите снаружи" в механику. И разумеется, когда вы силу "принесли", тогда она в механику включается, и механика даёт для неё конкретные результаты. Это как раз та "теоретическая фундаментальность", о которой я сказал Geen: когда теория "говорит всё ни о чём". Ни о чём конкретном.

limarodessa в сообщении #992841 писал(а):

Его там нет потому, что там рассматривается так называемое "абсолютно твердое тело". Это специально оговаривается.

На самом деле, нет, потому что в механике в первую очередь рассматривается система частиц (точек). Для такой системы есть универсальные законы, какие бы силы между ними не действовали. Например, законы Ньютона. А потом рассматривается частный случай такой системы: абсолютно твёрдое тело, когда все точки расположены на фиксированных расстояниях. Но можно те же самые общие законы применить и к другому частному случаю: к неабсолютно твёрдому телу, деформируемому. Просто при этом:
- формулы будут сложнее случая абсолютно твёрдого тела, отличаться от него поправками;
- внесение этих поправок - дело техническое, нетворческое, непринципиальное;
и поэтому его в учебники и не включают. В частности, для экономии места, чтобы успеть рассмотреть другие вещи, более принципиальные.

-- 25.03.2015 14:43:30 --

limarodessa в сообщении #995280 писал(а):

Но в физике есть то (и это основное) чего нет ни в химии ни в молекулярной биологии - физика рассматривает отдельно самые элементарные компоненты систем и их свойства. Электронов, протонов и иже...

Вот не надо думать, что "это основное". Физика веками занималась "неосновным", и только недавно докопалась до "основного". Что она, заранее знала, что так будет? Вообще микромир, атомы и превращения ядер, на рубеже 19-20 веков относили как к физике, так и к химии. Ведь свойства атомов и их периодический закон - это же химия? Но потом постепенно всё отошло к физике. Отдельный вопрос - почему. (Я думаю, потому что экспериментальные методы для изучения микромира были ближе физикам.)

[Munin]

Oleg Zubelevich консультирует: post995421.html#p995421 и ниже.

[dvb]

limarodessa в сообщении #992181 писал(а):

Во всех (ну скажем так - во многих) учебниках общей физики, во всех энциклопедиях (здесь ужо точно во всех) физика значится как наука о наиболее общих, фундаментальных (если не сказать элементарных) законах природы. Этим она отличается от химии, биологии, науках о Земле , астрономии и т. д.

Мне думается, что физика отличается от прочих наук тем, что изучает явления в пространстве и времени. Все прочие науки привязкой объектов изучения к пространству и времени интересуются постольку-поскольку. Кроме этого, физика ответственна за привязку всех прочих наук (скажем "точных" для определенности) к математике, без которой любая наука превращается в нечто среднее между философией и народной мудростью. Собственно, вот этим последним и определяется "фундаментальность" областей знания, обслуживаемых физикой.

limarodessa в сообщении #992181 писал(а):

Но вот тут я задумался о таких разделах физики как термодинамика, физика конденсированного состояния (в простонародье - физика твёрдого тела) и некоторых других (в том числе - механика жидкостей и газов, теория упругости). А являются ли "вещи" рассматриваемые в означенных мною разделах истинно "фундаментальными" ? Ведь там идёт речь о "вещах" производных от кулоновского взаимодействия, например... там идет речь о "составных" вещах...

"Фундаментальных" вещей не бывает, но есть фундаментальные закономерности. Все перечисленные Вами разделы физики именно ими и занимаются, особенно термодинамика и статистическая физика. К примеру, у всех жидкостей в поведении есть нечто общее, оно для них вполне "фундаментально", безотносительно к тому, из чего они сделаны. Пожалуйста - имеем гидродинамику. Фундаментально, на мой взгляд, то, из чего можно сделать хороший фундамент для капитального математического сооружения. К нему можно пристроить гуманитарный амбар, статистический туалет, накрыть все это дело философской крышей, чтобы сверху не капало, и расположиться с удобствами! Как Вам такой подход к классификации?

[npduel]

dvb в сообщении #995629 писал(а):

Мне думается, что физика отличается от прочих наук тем, что изучает явления в пространстве и времени.

Физическая энциклопедия, т. 5, С. 310:

Цитата:

Физика... - наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира.

Пространство и время не являются ни объектами материального мира, ни свойствами объектов, ни обязательной характеристикой законов их движения.

[limarodessa]

В общем ладно. Всем спасибо. Но услышать мой вопрос не захотел почти никто. Многие почему то апеллировали к тому что де "когда-то тоже думали что атом элементарен, а потом оказалось что есть более фундаментальные частицы". Какая мне разница что думали "когда-то"... во времена Максвелла и Лоренца.

Ответ на вопрос заданный мною в этой теме я нашел. Вот он (выделено жирным и курсивом как в оригинале):

Цитата:

...остановимся на вопросе о том, какая связь существует между термодинамикой и молекулярно-кинетической теорией.
Термодинамика и статистическая механика. Первой научной теорией тепловых процессов была не молекулярно-кинетическая теория, а термодинамика. Она возникла при изучении оптимальных условий использования теплоты для совершения работы. Это произошло в середине XIX в., задолго до того, как молекулярно-кинетическая теория получила всеобщее признание.
Сейчас в науке и технике при изучении тепловых явлений используются как термодинамика, так и молекулярно-кинетическая теория. В теоретической физике молекулярно-кинетическую теорию называют статистической механикой. Термодинамика и статистическая механика изучают различными методами одни и те же явления и взаимно дополняют друг друга.
Главное содержание термодинамики состоит в двух основных законах, касающихся поведения энергии. Эти законы установлены опытным путем. Они справедливы для всех веществ независимо от их внутреннего строения.
Статистическая механика более глубокая и точная наука, чем термодинамика, но и более сложная. К ней прибегают в тех случаях, когда простые соотношения термодинамики оказываются недостаточными для объяснения наблюдаемых явлений.

стр. 208

Мякишев Г. Я. Физика: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. 17-е изд., перераб. и доп. - М.: Просвещение, 2008. - 366 с. : ил. - ISBN 978-5-09-016873-1

-- Ср мар 25, 2015 23:08:23 --

npduel в сообщении #995648 писал(а):

Пространство и время не являются ни объектами материального мира, ни свойствами объектов, ни обязательной характеристикой законов их движения.

Все правильно дяденька npduel... и потому предлагаю немедленно исключить оные (пространство и время) из всех курсов физики - от школьного до аспирантского.

[Munin]

limarodessa в сообщении #995661 писал(а):

Какая мне разница что думали "когда-то"... во времена Максвелла и Лоренца.

Как какая? Ведь нет же никакой гарантии, что мы и сейчас настолько же не заблуждаемся.

limarodessa в сообщении #995661 писал(а):

Ответ на вопрос заданный мною в этой теме я нашел. Вот он (выделено жирным и курсивом как в оригинале):

Ну, я так и не понял, как это отвечает на ваш вопрос.

Но к тому, что написано в Мякишеве, надо добавить, что опытный путь опытным путём, а статфиз те же законы перевыводит как математические ("теоретически фундамантельные").

[npduel]

limarodessa в сообщении #995661 писал(а):

предлагаю немедленно исключить оные (пространство и время) из всех курсов физики - от школьного до аспирантского.

Будь моя воля и силы, я бы их исключил из тех курсов физики, которые посвящены релятивистским движениям материи. Модель пространства-времени явно недостаточно адекватна таким движениям, что и приходится исправлять методами ТО. Но исключение модели пространства-времени станет возможным только после рзработки более адекватной ей замены. Пока такую замену никто не ищет, и я в том числе.

[Anatolich]

Разделы науки определяются специфическими методами исследований, предметом исследований, а не по фундаментальности принципов.
На сегодняшний день, практически, физика перекрывает химию. Можно с очень большой точностью предсказывать свойства молекул, и во
многих случаях - вещества.
Но химия, как раздел науки, сохраняется. Так как у них предметом исследований является не только вещество и его свойства.

[Munin]

Anatolich
Вы сначала сказали очень умную вещь - про методы исследований - а потом через пару строк о ней забыли. Химия отличается от физики не предметом, а именно методом. Химические методы исследований совершенно другие, чем физические. А предмет - разве химия изучает что-то, кроме веществ и их свойств?