В конце 20 – начале 30-х гг. на базе научных коллективов Ленинградского физико-технического института были созданы Украинский физико-технический институт в Харькове (1929), институт физики металлов в Свердловске (1932), Сибирский физико-технический институт в Томске (1928), Физико-технический институт в Днепропетровске (1933). В Москве в 1934 под руководством П. Л. Капицы создан институт физических проблем АН СССР. В 1938 была организована лаборатория кристаллографии АН СССР, в 1943 преобразованная в институт кристаллографии АН СССР.
В связи с проблемой использования атомной энергии начали развиваться ядерная физика и энергетика, возникли специальные Ф. и., основным из них стал институт атомной энергии (Москва, 1943). Были созданы также институт теоретической и экспериментальной физики (Москва, 1945), Физико-энергетический институт (Обнинск), Радиотехнический институт (Москва), центры ядерной физики в Киеве, Ташкенте, Тбилиси, Минске, Риге, Алма-Ате, Свердловске, Томске, Новосибирске, Мелекессе и др.
Организация Ф. и., занимающихся исследованиями по физике высоких энергий, связана с созданием ускорителей заряженных частиц. В поселке Протвино (близ Серпухова, Московская область) на базе ускорителя протонов на энергию до 76 Гэв –одного из крупнейших в мире (запущен в 1967) образован институт физики высоких энергий.
В 50–60-х гг. активизировались исследования по физике твёрдого тела, полупроводников, физике низких температур, высоких давлений, радиофизике, электронике и др. и организована сеть специальных Ф. и. АН СССР: в Москве и Московской области – институт радиотехники и электроники (1953), Акустический институт (1953; АН осуществляет научно-методическое руководство). Институт физики высоких давлений (1958), институт физики твёрдого тела (1963), институт теоретической физики (1965), институт спектроскопии (1968), институт ядерных исследований (1970); в Ленинграде – институт полупроводников (1954–72) и Ленинградский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова (1971). (Подробнее см. статьи Физических проблем институт, Кристаллографии институт, Атомной энергии институт, Физики высоких энергий институт, Радиотехники и электроники институт, Физики высоких давлений институт, Физики твёрдого тела институт, Физики теоретической институт, Спектроскопии институт.)
В составе Сибирского отделения АН СССР работают институт ядерной физики (Новосибирск), институт физики им. Л. В. Киренского (Красноярск), институт физики полупроводников (Новосибирск). В Уральский научный центр АН СССР входят институт физики металлов (Свердловск) и Отдел физики полимеров (Пермь); в Казанский филиал АН СССР – Казанский физико-технический институт, в Дагестанский филиал АН СССР – институт физики (Махачкала), в Башкирский филиал АН СССР – Отдел физики и математики (Уфа).
Ф. и., проводящие широкий круг исследований по различным направлениям современной физики, созданы во всех союзных республиках. Основные из них: в АН Азерб. ССР – институт физики (Баку); в АН Армянской ССР – институт физических исследований (Ереван) и институт радиофизики и электроники (Аштарак); в АН Белорус. ССР – институт физики (Минск), институт физики твёрдого тела и полупроводников (Минск), институт тепло- и массообмена (Минск), Физико-технический институт (Минск); в АН Грузинской ССР – институт физики (Тбилиси); в АН Казахской ССР – институт ядерной физики (Алма-Ата) и институт физики высоких энергий (Алма-Ата); в АН Киргизской ССР – институт физики и математики (Фрунзе); в АН Латвийской ССР – институт физики (пос. Саласпилс, Рижский район), Физико-энергетический институт (Рига); в АН Литовской ССР – институт физики и математики (Вильнюс), институт физики полупроводников (Вильнюс); в АН Молдавской ССР – институт прикладной физики (Кишинев); в АН Тадж. ССР – Физико-технический институт им. С. У. Умарова (Душанбе); в АН Туркменской ССР – Физико-технический институт (Ашхабад); в АН Узб. ССР – институт ядерной физики (Улугбек Ташкентской обл.), Физико-технический институт им. С. В. Стародубцева (Ташкент) и институт электроники (Ташкент); в АН Украинской ССР – институт физики (Киев), институт ядерных исследований (Киев), институт полупроводников (Киев), институт теоретической физики (Киев), Физико-технический институт низких температур (Харьков); в АН Эстонской ССР – институт физики (Тарту).
Ф. и. созданы также при некоторых вузах (например, институт ядерной физики МГУ, Научно-исследовательский физический институт Ленинградского университета, Научно-исследовательский радиофизический институт при Горьковском университете, Научно-исследовательский институт прикладной физики при Иркутском университете и др.). Физические исследования проводятся и в специальных научно-исследовательских институтах министерств различных отраслей промышленности.
В. И. Дуженков.
В странах народной демократии до установления народной власти физические исследования проводились в основном в университетах. В середине 50-х гг. начали создаваться Ф. и. академий наук и различных ведомств (госкомитетов, комиссий) по использованию атомной энергии. Экспериментальная база Ф. и. многих социалистических стран (исследовательские реакторы, ускорители и др. установки) была заложена с помощью СССР. Важным этапом в становлении этих Ф. и. явилась организация в 1956 Объединённого института ядерных исследований (Дубна), который стал по существу играть роль координирующего центра в области фундаментальных физических исследований в странах социалистического содружества.
Важнейшие Ф. и. социалистических стран: в Болгарии – институт ядерных исследований и ядерной энергетики (София), в Венгрии – центральный институт физических исследований (Будапешт) и институт ядерных исследований (Дебрецен); во Вьетнаме – институт физики (Ханой); в ГДР – институт физики высоких энергий (Цёйтен под Берлином) и центральный институт ядерных исследований (Россендорф под Дрезденом); в КНДР – институт ядерной физики (Пхеньян); на Кубе – институт ядерных исследований (Гавана); в Монголии – Физико-технический институт (Улан-Батор); в Польше – институт ядерных исследований (Сверки под Варшавой) и институт ядерной физики (Краков); в Румынии – институт атомной физики (Бухарест); в Чехословакии – институт ядерной физики и институт ядерных исследований (Ржеж под Прагой), физические институты в Праге и Братиславе. Имеются Ф. и. в Пекине и Белграде. Научные исследования в этих странах ведутся также в Ф. и. при университетах.
Е. М. Колесов.
Физические константы
Физи'ческие конста'нты,то же, что физические постоянные.
Физические переменные звёзды
Физи'ческие переме'нные звёзды, переменные звёзды,изменения блеска которых обусловлены физическими процессами, происходящими в их недрах или поверхностных слоях и приводящими к внезапному или периодическому изменению интенсивности излучения звёзд.
Физические постоянные
Физи'ческие постоя'нные,физические константы, фундаментальные постоянные, мировые постоянные, численные коэффициенты, входящие в уравнения физических законов и являющиеся в ряде случаев масштабными характеристиками физических процессов и микрообъектов. К Ф. п. относятся:
скорость света,
Планка постоянная,заряд электрона, постоянные тонкой структуры, Авогадро, Ридберга и т.д. В число Ф. п. входят как независимые постоянные, так и их комбинации (например, постоянная тонкой структуры
, где
е –заряд электрона,
–постоянная Планка,
с– скорость света). Численные значения Ф. п. или их комбинаций находят на основе экспериментальных измерений и выражают в единицах какой-либо
системы единиц.Получение из данных измерений наиболее точных и надёжных значений для всей совокупности Ф. п. называется согласованием Ф. п. Согласование включает анализ
погрешностей измерений,определение надёжности измерений и вычисление наиболее согласующихся значений Ф. п. (
наименьших квадратов методом
)
.
С развитием техники физического эксперимента и физических теорий значения Ф. п. непрерывно уточняются, т.к. появляются новые экспериментальные и теоретические возможности определения Ф. п. Так, например, открытие Джозефсона эффекта позволило с высокой точностью измерить отношение e/hи существенно уточнить многие Ф. п. В табл. приведены рекомендуемые согласованные значения Ф. п. по состоянию на 1976.
Рекомендуемые согласованные значения фундаментальных констант
| Величина | Обозначение | Значение (с указанием средней квадратической погрешности)* | Средняя квадратическая погрешность, 10 -4% |
| Скорость света в вакууме | c | 299792458(1,2) мЧ с -1 | 0,004 |
| Постоянная тонкой структуры | a a -1 | 0,0072973506(60) 137,03604(11) | 0,82 0,82 |
| Элементарный заряд | e | 1,6021892(46) Ч10 -19 К | 2,9 |
| Постоянная Планка | h ћ=h/2p | 6,626176(36) Ч10 -34 ДжЧ с1,0545887(57) Ч10 -34 ДжЧ с | 5,4 5,4 |
| Постоянная Авогадро | N A | 6,022045(31) Ч10 23 моль -1 | 5,1 |
| Масса покоя электрона | m e | 0,9109534(47) Ч10 -30 кг5,4858026(21) Ч10 -4 а. е. м. | 5,1 0,38 |
| Отношение заряда электрона к его массе | e/m e | 1,7588047(49) Ч10 -11 к/кг -1 | 2,8 |
| Масса покоя мюона | m m | 1,883566(11) Ч10 -28 кг0,11342920(26) а. е. м. | 5,6 2,3 |
| Масса покоя протона | m p | 1,6726485(86) Ч10 -27 кг1,007276470(11) а. е. м. | 5,1 0,011 |
| Масса покоя нейтрона | m n | 1,6749543(86) Ч10 -27 кг1,008665012(37) а. е. м. | 5,1 0,037 |
| Постоянная Фарадея | F= N Ae | 9,648456(27) Ч10 4 к/моль | 2,8 |
| Квант магнитного потока | Ф 0= h/2 e | 2,0678506(54) Ч10 -15 вб | 2,6 |
| Постоянная Ридберга | R Ґ | 1,097373177(83) Ч10 -7 м -1 | 0,075 |
| Радиус Бора | a 0= a/4 p R Ґ | 0,52917706(44) Ч10 -10 м | 0,82 |
| Комптоновская длина и- волны электрона | l c = a 2/2 R Ґl c/135 p = a a 0 | 2,4263089(40) Ч10 -12 м3,8615905(64) Ч10 -13 м | 1,6 1,6 |
| Ядерный магнетон | m N=eћ/2m p | 5,050824(20) Ч10 -27 ДжЧ Тл -1 | 3,9 |
| Магнетон Бора | m B=eћ/2m e | 9,274078(36) Ч10 -24 ДжЧ Тл -1 | 3,9 |
| Магнитный момент электрона в магнетонах Бора | m e/m B | 1,0011596567(35) | 0,0035 |
| Магнитный момент протона в ядерных магнетонах | m p/m N | 2,7928456(11) | 0,38 |
| Магнитный момент электрона | m e | 9,284832(36) Ч10 -24 ДжЧ Тл -1 | 3,9 |
| Магнитный момент протона | m p | 1,4106171(55) Ч10 -26 ДжЧ Тл -1 | 3,9 |
| Магнитный момент протона в магнетонах Бора | m p/m N | 1,521032209(16) Ч10 -3 | 0,011 |
| Гиромагнитное отношение для протона | g p | 2,6751987(75) Ч10 8 с -1Ч Тл -1 | 2,8 |
| Универсальная газовая постоянная | R | 8,314441(26) Дж/(К Ч моль) | 31 |
| Постоянная Больцмана | k= R/N A | 1,380662(44) Ч10 -23 Дж/К | 32 |
| Постоянная Стефана – Больцмана | s = (p 2/60) k 4/ ћ 3c 2 | 5,67032(71) Ч10 -8 ВтЧ м -2ЧК -4 | 125 |
| Гравитационная постоянная | G | 6,6720(41) Ч10 -11 НЧ м 2/кг 2 | 615 |
* Значения Ф. п. даны в единицах Международной системы единиц (СИ). Число в скобках после численного значения величины указывает среднюю квадратическую погрешность ( квадратичное отклонение ) значения в его последних значащих цифрах.
Уточнение значений Ф. п. необходимо для проверки физических теорий – сравнения предсказаний теории с экспериментальными данными.
Многие измерения в современной физике и технике также требуют знания точных значений Ф. п. (например, скорости света в радиолокационных измерениях). Наконец, в метрологии точные значения Ф. п. необходимы для разработки воспроизводимых эталонов единиц физических величин.
Лит.:Тейлор Б., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальные константы и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972; Рекомендуемые согласованные значения фундаментальных физических постоянных – 1973, «Успехи физических наук», 1975, т, 115, в. 4; Табл. стандартных справочных данных. Фундаментальные физические константы, М., 1976.
Л. Г. Асламазов.
Физические упражнения
Физи'ческие упражне'ния,элементарные движения, составленные из них двигательные действия и их комплексы, систематизированные в целях физического развития.В практике физического воспитания Ф. у. сложились (на основе движений и действий, заимствованных из трудовой, бытовой, военной деятельности человека – бег, ходьба, прыжки, метания, поднятие тяжестей, плавание и др.) и организационно-методически оформились в виде гимнастики,лёгкой и тяжёлой атлетики, подвижных и спортивных игр, спортивного туризмаи т.п. Различные сочетания и системы Ф. у. составляют основу, содержание видов спорта, входят в программы физического воспитания в учебных заведениях, в общегосударственные физкультурные комплексы (в СССР – физкультурный комплекс ГТО ) .
Физические энциклопедии
Физи'ческие энциклопе'дии,справочные научные издания, содержащие систематизированные, наиболее существенные теоретические и прикладные сведения по всем или отдельным разделам физики. Ф. э. содержат пояснения физических терминов и понятий, описания физических явлений, процессов, приборов, эксперимента. Структура Ф. э. может быть как систематической (материал расположен по отраслям знаний), так и алфавитной (материал расположен в алфавитном порядке названий терминов). Обычно различают общие Ф. э. и специальные, посвященные отдельным разделам физики. Ф. э. по существу являются и различные универсальные физические словари. Начиная с конца 19 в. справочный материал по физике помещался в универсальных энциклопедиях,а также в общих энциклопедиях по естествознанию или физических словарях, глоссариях и справочниках. Одним из первых наиболее значимых в научном отношении энциклопедических изданий по естествознанию была «Encyklopдdie der mathematischen Wissenschaften mit Einschiuss ihrer Anwendungen» (Bd 1–6, Lpz., 1898–1935). В ней материал располагался в систематическом порядке. В 1904–16 выходило франц. издание этой энциклопедии (оба издания не закончены). В 1903–09 в Лейпциге издан 6-томный физический справочник «Handbuch der Physik».
В Иене в 1912 вышло 10-томное 1-е издание «Handwцrterbuch der Naturwissenschaften» (2 Aufl., Jena, 1931–35).
Первым общепризнанным универсальным энциклопедическим изданием по физике был «Handbuch der Physik» (В., 1926–29), состоящий из 24 тт. Материал в нём расположен в систематическом порядке, каждый том посвящен одному разделу физики и снабжен предметным указателем. В 1955 в Западном Берлине было начато 2-е изд. этой Ф. э., причём все тома были написаны заново, авторы отдельных обзоров и монографий – крупнейшие учёные мира присылали свои работы на одном из 3 языков – нем., англ. или франц., материал публиковался на языке оригинала. Вышли (1976, издание продолжается) 63 т. 2-го изд. «Handbuch der Physik», они охватывают все разделы современной физики и являются уникальным справочным пособием для физиков, а также инженеров, химиков, биологов, работающих в смежных с физикой областях.
В Великобритании выпущена Ф. э. в 9 тт.: «Encyclopaedic Dictionary of Physics» (Oxf. – [a. o.], 1961–64). Она завоевала признание во всём мире. 9-й том этого издания представляет собой указатель физических терминов на англ., нем., франц., рус. языках. С 1966 в виде приложений издаются дополнения и изменения к этой Ф. э.: «Encyclopaedic Dictionary of Physics: Supplementary» (v. 1–5, Oxf., 1966–1975). В 1966 в США вышло 1-е изд. «Encyclopedia of Physics» (N. Y., 1966, 2 ed., N. Y., 1974).
Энциклопедические словари по отдельным разделам физики стали издаваться в 20-х гг. В Германии вышли: «Handbuch der wissenschaftlichen und angewandten Photographic» (Bd 1–8, В., 1929–1933); «Handbuch der Astrophysik» (Bd 1–7, В., 1928–36); «Handbuch der Experimental-physik» (Bd 1–26, Lpz., 1926–37).
В Великобритании опубликован энциклопедический словарь по физике «A Dictionary of Applied Physics» (v. 1–5, L., 1922–23). В США вышли: «Scientific American Cyclopedia of Formulas» (N. Y., 1932); «Pocket Encyclopedia of Atomic Energy» (N. Y., 1950); «Enciclopedie Dictionary of Electronic and Nuclear Engineering» (N. Y., 1959); «Enciclopedia of Spectroscopy» (N. Y., 1960); «Enciclopedia of X-Rays and Gamma-Rays» (N. Y. – L., 1963).
В ГДР в 60-х гг. начали публиковаться отраслевые энциклопедии ABC. По физике вышли: «Brockhaus ABC der Optik» (Lpz., 1961); «Brockhaus ABC. Physik» (Bd 1–2, Lpz., 1972–73).
В дореволюционной России Ф. э. не было. В 1936–39 в СССР был издан «Физический словарь» в 5 тт., который по существу явился первой сов. Ф. э. В 1960–66 вышла 5-томная Ф. э. – «Физический энциклопедический словарь» (ФЭС), включающий около 6 тыс. статей, охватывающих все разделы физики и отдельные проблемы смежных с ней наук. ФЭС стал основным универсальным справочным пособием для физиков и научных работников смежных специальностей в СССР и за рубежом (переведён и издан в Польше и Японии). В СССР вышли также в серии «Маленькие энциклопедии» однотомные специальные Ф. э. – «Квантовая электроника» (М., 1969) и «Физика космоса» (М., 1976).
Лит.:Шмушкис Ю. Е., Советские энциклопедии. Очерки истории. Вопросы методики, М., 1975; Irregular serials and annuals. An international directory, 3 ed., N. Y. – L., 1974; New serial titles. 1950–1970, Wash. – N. Y. – L., 1973; Whitford R. H., Physics literature, N. Y., 1968.
З. М. Мульченко.
Физический износ
Физи'ческий изно'с,материальное снашивание средств труда ( основных фондов ) ,постепенная утрата ими своей потребительской стоимости и стоимости в процессе их производственного потребления, вследствие воздействия сил природы, а также чрезвычайных обстоятельств (пожаров, наводнений и т.п.). Ф. и. имеет ряд форм: механического износа, коррозии и усталости металлов, деформаций и разрушений сооружений и пр. Чем больше Ф. и. действующих основных фондов, тем короче остающийся срок их службы, ниже остаточная стоимость. Одновременно, по мере Ф. и., происходящего в процессе производства, стоимость средств труда по частям переносится на вновь производимый продукт и пропорционально их снашиванию принимает форму амортизационных отчислений (см. Амортизация ) ,которые используются для полного или частичного восстановления средств труда (см. Реновация ) ,модернизации и обновления основных фондов (основного капитала). Важное условие снижения Ф. и. – своевременный ремонт средств труда. Особое значение имеет капитальный ремонт, в результате которого износившиеся части машин и др. объектов заменяются новыми, что предупреждает чрезмерное нарастание Ф. и. Такого рода Ф. и. называется устранимым, в отличие от материального износа, преодоление которого с помощью капитального ремонта экономически невыгодно.
Физический институт
Физи'ческий институ'тим. П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН). старейшее физическое научно-исследовательское учреждение. Ведёт своё начало от Физического кабинета, созданного в Петербурге в 1725 и включенного в состав Академии наук. В Физическом кабинете работали: Д. Бернулли, Л. Эйлер, Г. В. Рихман, М. В. Ломоносов, В. В. Петров, Э. Х. Ленц, Б. С. Якоби, Б. Б. Голицын. В 1912 Физический кабинет стал называться Физической лабораторией, в 1921–34 – Физическим отделом Физико-математического института, который в 1934 вместе с АН СССР был переведён в Москву. В том же году из состава Физико-математического института выделился Математический отдел, а Физический отдел был преобразован в самостоятельный институт под руководством академика С. И. Вавилова, ставшего его первым директором. С 1951 директор института академик Д. В. Скобельцын, с 1973 – академик Н. Г. Басов.
В ФИАНе работали: академики Н. Н. Андреев, Л. М. Бреховских, Б. А. Введенский, С. Н. Вернов, В. И. Векслер Г. С. Ландсберг, М. А. Леонтович, Л. И. Мандельштам, А. Л. Минц, Н. Д. Папалекси, И. Я. Померанчук, П. А. Ребиндер, И. Е. Тамм, В. А. Фок, И. М. Франк, члены-корреспонденты А. М. Балдин, Д. И. Блохинцев, В. И. Гольданский, Г. Т. Зацепин, В. В. Мигулин, А. В. Ржанов, С. М. Рытов, А. Е. Чудаков, Ф. Л. Шапиро; в настоящее время (1976) в институте работают академики Б. М. Вул, В. Л. Гинзбург, Л. В. Келдыш, М. А. Марков, А. М. Прохоров, А. Д. Сахаров, Д. В. Скобельцын, П. А. Черенков, члены-корреспонденты А. И. Алиханьян, Ф. В. Бункин, Е. Л. Фейнберг, Е. С. Фрадкин.
Исследования, ведущиеся в 20 лабораториях и отделах ФИАНа, охватывают практически все наиболее важные разделы физики: физика высоких энергий и космических лучей, элементарные частицы и их взаимодействие; теория поля; новые методы ускорения частиц; спектроскопия атомов, молекул и кристаллов; нелинейная оптика; фото-, катодо- и электролюминесценция; оптоэлектроника; квантовая радиофизика; взаимодействие излучения с веществом; физика плазмы, термоядерный синтез; физика твёрдого тела; полупроводники, сверхпроводники; физика космоса; радиоастрономия; внеатмосферные исследования (рентгеновская, инфракрасная и субмиллиметровая астрономия); оптическая локация планет и Луны; теоретическая астрофизика; теоретическая биофизика.
В ФИАНе был сделан ряд открытий, принёсших славу сов. науке. К ним относятся открытие и объяснение эффекта Черенкова – Вавилова; открытие принципа автофазировки, лежащего в основе всех современных мощных ускорителей заряженных частиц; открытие принципов генерации и усиления электромагнитного излучения квантовыми системами, приведшее к созданию мазеров и лазеров. К важнейшим достижениям института относятся: открытие сегнетоэлектрических свойств титаната бария, разработка принципов создания термоядерных устройств, в т. ч. с магнитным и инерциальным удержанием плазмы; открытие сверхкороны Солнца; открытие ядерно-каскадного процесса в ливнях космических лучей; открытие внешнего радиационного пояса Земли; исследование генерации солнечных космических лучей и связи интенсивности галактических космических лучей с явлениями на Солнце; создание полупроводниковых, фотодиссоционных, газодинамических, химических, электроионизационных и эксимерных квантовых генераторов; открытие светогидравлического эффекта; открытие явления самофокусировки и многофокусной структуры при распространении мощного лазерного излучения в среде; открытие явления конденсации экситонов. ФИАН внёс вклад в физику высоких энергий и в теорию ускорителей; в создание первой полевой теории ядерных сил; теорию происхождения космического излучения; разработку современной теории колебаний; разработку методов спектрального анализа и спектроскопии плазмы; разработку лазерного метода стимулирования химических реакций и разделения изотопов. В ФИАНе выполнены исследования по распространению радиоволн, люминесценции, комбинационному рассеянию света и астрофизике. Здесь впервые в СССР разработаны и созданы электронные и протонные синхротроны, выполнены лабораторные разработки полупроводниковых диодов, транзисторов, солнечных батарей; созданы крупнейшие радиотелескопы для метровых и миллиметровых волн, решена проблема хранения жидкого гелия в условиях космического полёта. 17 учёных ФИАНа были удостоены Ленинской премии, 48 учёных – Государственной премии, 5 учёных – Нобелевской премии.
ФИАН располагает научными станциями: Тянь-Шаньской и Долгопрудненской (исследования космических лучей), Крымской (лазерная локация Луны) и Радиоастрономической в г. Пущино. На базе научных коллективов ФИАНа созданы Акустический институт АН СССР, Лаборатория высоких энергий Объединённого института ядерных исследований (Дубна), институт спектроскопии АН СССР, институт ядерных исследований АН СССР.
Институт издаёт «Труды ФИАН» и «Краткие сообщения по физике». Награжден орденом Ленина (1967).