На главную
страницу
На сайт
физфака
Методические
пособия
Наши
выпускники
Наши
Сотрудники
Студенты и
аспиранты

     
    English version

spbu.ru

 

 
Наша кафедра и статистическая физика

Статистическая физика — это раздел теоретической физики, посвященный изучению систем с большим (а часто — бесконечным или несчетным) числом степеней свободы. Изучаемые системы могут быть как классическими, так и квантовыми.

Предположим, вы имеете большое количество однотипных объектов, причём хорошо понимаете, как устроен каждый объект. Но как они поведут себя коллективно? В качестве отдельного объекта можно рассматривать молекулу — и вы получите теорию газов или жидкостей. Именно на этом примере чаще всего иллюстрируют методы статистической физики в учебных курсах, но, конечно, область применимости её на порядок шире. В качестве объекта можно брать просто шарики, а можно — элементарыне частицы (и вы получите такие интересные объекты как, плазма, или, например, кварк-глюонная плазма). Методами статфизики можно изучать звёзды и галактики, плёнки и капли, социальные и экономические явления... В общем, статистическая физика — набор методов, которые могут предсказать коллективные явления. При этом следует отметить, что даже классические задачи статистической физики по своему аппарату эквивалентна квантовой теории.

На нашей кафедре представлено четыре основных научных направления:

В настоящее время статистическая физика — одно из наиболее активно развиваемых теоретических направлений. В других теоретических разделах для существенного прогресса требуются чрезвычайно дорогостоящие эксперименты (например, строительство новых ускорителей элементарных частиц). А вот нерешенные задачи для статистической физики природа поставляет практически бесплатно. Так, например, хотя известны статистические основы физики твердого тела, плазмы и газов, последовательная микроскопическая статистическая теория жидкости ожидает своего создателя более ста лет.

Сравнительно недавно начались исследования нового класса явлений, связанных со статистическим описанием. Это хаос в нелинейных системах, бифуркации, фрактальные структуры. Поэтому все больше теоретиков и целых институтов переходят к занятиям статистической физикой. Значительный вклад в разное время в ее развитие внесли Максвелл, Эйнштейн, Ферми, Фейнман, Ландау, Фок, Гейзенберг, Боголюбов и др. Статистической физикой занялись в известном ядерном центре в Лос-Аламосе, в Принстоне с помощью Пентагона был организован очень большой отдел для исследования турбулентности, известный европейский центр — Голландский институт атомной и молекулярной физики в последнее время почти целиком занят статфизикой. Работы в этой области ведутся также в Сакли (Париж), Институте Макса Планка и других научных центрах.

Такие напряженные исследования не могли не дать соответствующих результатов. Статистическая физика позволила объяснить и количественно описать сверхпроводимость, сверхтекучесть, турбулентность, коллективные явления в твердых телах и плазме, структурные особенности жидкостей. Она лежит в основе современной астрофизики. Именно статистическая физика позволила создать такую интенсивно развиваемую науку как физика жидких кристаллов и построить теорию фазовых переходов и критических явлений. Многие экспериментальные методы исследования вещества целиком базируются на статистическом описании системы. К ним относятся, прежде всего, рассеяние холодных нейтронов, рентгеновских лучей, видимого света, корреляционная спектроскопия и т. д.

Математические методы, которые применяются в статистической физике очень разнообразны. Это методы квантовой механики и квантовой теории поля, теория нелинейных уравнений, различные методы математической физики. Важную роль в одном из направлений статистической физики играют численные методы, требующие очень мощных вычислительных машин. К ним относятся метод Монте-Карло и метод молекулярной динамики, которые позволяют моделировать реальные процессы и явления и получать информацию, недоступную другим методам.

Многие выдающиеся физики были удостоены Нобелевской премии за работы в области статистической физики. В частности, они были вручены за работы по теории сверхпроводимости, сверхтекучести, теории фазовых переходов, теории жидких кристаллов и т.д.

Наша кафедра — бесспорный лидер по разнообразию изучаемых методов. Мы даем очень широкое образование по всем разделам теоретической физики. Читаются лекции по теории стохастических явлений и турбулентости, теории критических явлений, квантовым явлениям в твердых телах и теории квантовых жидкостей, теории волн в неоднородных средах, физике полимерных систем, теории конденсации, физике жидких кристаллов и др. После окончания нашей кафедры вы становитесь специалистами очень широкого профиля и можете работать практически во всех областях современных естественных наук. Наших выпускников охотно берут на работу институты Академии наук, такие как Физико-технический институт, Институт Ядерной физики, Институт Высокомолекулярных соединений и др. Также охотно берут их на обучение в аспирантуре и для стажировки многие университеты мира. Об успехах наших выпускников можно удить, посмотрев, сколько студентов поступает к нам на кафедру и какой процент из них защищает диссертации в Росии и зарубежом.



БАКАЛАВРЫ

МАГИСТРЫ

КАНДИДАТЫ НАУК