Физика

Физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. По изучаемым объектам выделяют физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д. Основные разделы теоретической физики: классическая механика, электродинамика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля.

Физика начала развиваться еще до нашей эры (Демокрит, Архимед и др.); в ХVII в. создается классическая механика (И.Ньютон); к концу ХIX в. было в основном завершено формирование классической физики. В начале ХX в. разрабатываются основы квантовой физики (М.Планк, Э.Резерфорд, Н.Бор). В 1920-е гг. получила развитие квантовая механика – теория движения микрочастиц (Л. де Бройль, Э.Шредингер, В.Гейзенберг, В.Паули, П.Дирак). Одновременно (в начале ХX в.) возникло новое учение о пространстве и времени – теория относительности (А.Эйнштейн). В второй половине ХX в. произошло дальнейшее существенное преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц (Э.Ферми, Р.Фейнман, М.Гелл-Ман и др.), конденсированных сред (Дж. Бардин, Л.Д.Ландау, Н.Н.Боголюбов и др.).

Развитие физики привело к созданию целостной естественно-научной картины мира, а также к преобразованию техники. Возникли такие направления, как ядерная энергетика (И.В.Курчатов), квантовая электроника (Н.Г.Басов, А.М.Прохоров и Ч.Таунс), микроэлектроника, радиолокация, управляемый термоядерный синтез, высокотемпературная сверхпроводимость, наноструктуры и нанотехнологии, квантовые компьютеры и др.

В Казани физические исследования ведутся с начала ХIX в. Здесь в 1806 г. была создана метеостанция, положившая начало климатологическим и метеорологическим исследованиям в России (И.И.Запольский), построены астрономическая (1814) и магнитная (1828) обсерватории; на них стали проводиться фундаментальные исследования в области астрономии и геофизики (И.М.Симонов). Во время кругосветной экспедиции под руководством Ф.Ф.Беллинсгаузена и М.П.Лазарева (1819–1821) И.М.Симонов произвел вычисления по определению положения Южного геомагнитного полюса Земли.

В Казанском университете направления исследований в физике и механике определили идеи Н.И.Лобачевского, что привело к созданию нового раздела физик и – теории относительности и гравитации (А.П.Котельников, А.З.Петров). С середины ХIX в. начались исследования электрических и электромагнитных явлений (А.С.Савельев, Р.А.Колли, Н.П.Слугинов, Д.А.Гольдгаммер, В.А.Ульянин). Было предсказано существование магнитного момента нейтрона (И.Е.Тамм, С.А.Альтшулер, 1934 г.).

Положительную роль в развитии физической науки в РТ сыграло создание в годы Великой Отечественной войны Научно-технической комиссии для координации деятельности учреждений Академии наук СССР с местными научными учреждениями и промышленными предприятиями, занятыми решением важнейших проблем в области обороны страны.

В Казанском университете работали выдающиеся советские физики – академики А.П.Александров, Л.А.Арцимович, С.И.Вавилов, В.И.Векслер, В.Л.Гинзбург, А.Ф.Иоффе, П.Л.Капица, И.В.Курчатов, Л.Д.Ландау, Г.С.Ландсберг, М.А.Леонтович, Л.И.Мандельштам, Н.Д.Папалекси, Н.Н.Семёнов, И.Е.Тамм, В.М.Тучкевич, В.А.Фок, Г.Н.Флёров, И.М.Франк, Ю.Б.Харитон.

В 1945 г. был создан Казанский физико-технический институт Академии наук СССР.

В 1944 г. казанским физиком Е.К.Завойским было открыто явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которое определило основную область исследований во всем мире в области физики послевоенного времени. После этого в Казанском университете и Физико-техническом институте Казанского научного центра Российской академии наук разрабатывалась физика магнитного резонанса и его приложений в химии, биологии, геологии и медицине (см. в статье Казанская научная школа радиоспектроскопии). К ее первым достижениям относятся установление влияния ядерного спина на спектр ЭПР, а также предсказание акустического парамагнитного резонанса (С.А.Альтшулер, 1952 г.), разработка теории в парамагнетиках различной природы.

Казань – один из центров оптоэлектроники (акционерные общества «КОМЗ», «Элекон», научно-производственное объединение «ГИПО» и др.). В вузах, академических и отраслевых институтах проводятся исследования в области оптической спектроскопии газов и конденсированных сред (Физико-технический институт и институт органической и физической химии Казанского научного центра Российской академии наук, Казанский университет, Государственный институт прикладной оптики и др.), в области создания новых лазеров (Казанский технический университет).

Основные современные направления научных исследований в Казани: ЭПР, ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и спин-решеточная релаксация в парамагнитных диэлектрических кристаллах, нормальных металлах, полупроводниках, низко- и высокотемпературных сверхпроводниках; мессбауэровская спектроскопия магнитных материалов, оптическая спектроскопия; ЯМР высокого разрешения и межмолекулярные взаимодействия в органических соединениях; ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля в полимерах; биомедицинская радиоспектроскопия и оптика; квантовые свойства слоистых наноструктур и наноконтактов; теория относительности и гравитации; общая теория радиосвязи, проектирование сложных радиосистем, метеорная радиолокация, волновые процессы в средах, атмосферный радиоволновой мониторинг; научные основы рациональной разработки месторождений нефти и газа; радиоэлектронные и квантовые устройства и системы; микроэлектронная аппаратура и технология ее производства; полупроводниковое материаловедение; физика и техника высокотемпературной плазмы; технология оптических интерференционных покрытий; голография и голограммная техника.

В Казани выходят периодические научные издания по физике: «Applied Magnetic Resonance», «Environmental Radioecology and Applied Ecology», «Magnetic Resonance in Solids. Electronic Journal», «Георесурсы», «Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки», бюллетень «Новости ЯМР в письмах» и другие; сборники трудов: «Парамагнитный резонанс», «Гравитация и теория относительности», «Прием и обработка информации в сложных информационных системах» и др.

Развитие физики в России: В 2 томах. Москва, 1970.

История физики и астрономии в Казанском университете за 200 лет. Казань, 2007.

Авторы – Л.К.Аминов, А.Л.Ларионов, Б.З.Малкин