История и методология технической физики

Гонка вооружений нарастала стремительными темпами. Стоило одной из сторон создать  какое-либо принципиально новое  оружие, как ее противница бросала  все силы и ресурсы, чтобы добиться того же. Безумное соревнование затронуло  все области военной промышленности. Соревновались везде: в создании новейших систем стрелкового оружия (на советский АКМ США отвечали М-16), в новых конструкциях танков, самолетов, кораблей и подводных лодок, но, пожалуй, самым драматическим было соревнование в создании ракетной техники. Весь, так называемый, мирный космос в те времена был даже не видимой частью айсберга, а снежной шапкой на видимой части. США обогнали СССР по количеству ядерных вооружений. СССР обогнал США в ракетостроении. СССР первым в мире запустил спутник, а в 1961 году первым отправил в космос человека. Выносить столь наглядное превосходство американцы не могли. В итоге - их высадка на Луну. В этот момент стороны достигли стратегического паритета. Однако это не остановило гонку вооружений. Наоборот, она распространилась на все отрасли, имеющие хоть какое-то отношение к вооружениям. Сюда можно, например, отнести гонку по созданию суперкомпьютеров. Здесь Запад взял безусловный реванш за отставание в области ракетостроения, поскольку по чисто идеологическим причинам СССР прозевал рывок в этой области.

Агрессивный внешнеполитический курс требовал соответствующей военно-экономической  базы, каковой и явился ВПК. Важную роль играло и то, что монополии  не желали расставаться с военными заказами, которые обеспечивали не только высокие, но, что не менее  важно, гарантированные государством прибыли. В итоге для экономики  США стало характерно превращение милитаризации в постоянно действующий фактор, в неотъемлемую черту американского образа жизни. Военные расходы государства возросли с 47,4 млрд. долл. в 1960 году до 77,8 млрд. в 1970 году. В военном производстве был занят в конце 60-х годов каждый десятый рабочий и каждый пятый инженерно-технический работник. Более 20% научных работников занимались проблемами, связанными с военным производством.

В политике США в отношении СССР и социалистических стран важное место занимали и откровенно провокационные акции. В частности, Соединенные  Штаты активно использовали против СССР различные варианты психологической  войны.

К концу 60-х годов правительство  США признало, что между СССР и  США установилось военно-стратегическое равновесие (паритет). Это означало, что любой вариант агрессии против СССР и социалистических стран не принесет Соединенным Штатам победы, а может лишь иметь своим следствием катастрофические результаты для США  и для всего человечества.

В 1969 году начались переговоры между  СССР и США об ограничении стратегических вооружений, приведшие на первом этапе  к соглашению о мерах по уменьшению опасности ядерной войны между  двумя странами.

9 ДОГОВОР О ЗАПРЕЩЕНИИ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Международный договор, подписанный в Москве 5 августа 1963 представителями СССР, США и Великобритании. Вступил в силу 10 октября 1963.  Договор открыт для подписания его всеми государствами. К 1 февраля 1972 участниками договора являлись 118 государств. Состоит из преамбулы и 5 статей, в которых провозглашены цели участников договора (скорейшее достижение соглашения о всеобщем и полном разоружении под строгим международным контролем, которое положило бы конец гонке вооружений и устранило бы стимул к производству и испытаниям всех видов оружия, в том числе ядерного) и определены их права и обязанности. Договор предусматривает, что каждый из его участников обязуется запретить, предотвращать и не производить любые испытательные взрывы ядерного оружия и всякие др. ядерные взрывы в любом месте, находящемся под его юрисдикцией или контролем. Испытание ядерного оружия запрещено в атмосфере, за её пределами, включая космическое пространство, под водой. Помимо запрещения испытаний ядерного оружия в этих трёх сферах, договор устанавливает запрещение ядерных взрывов также в любой др. среде, если такой взрыв вызывает выпадение радиоактивных осадков за пределами территории границ государства, под юрисдикцией или контролем которого проводится взрыв.

Договор является бессрочным, однако в ст. IV предусматривается право каждого  участника, если он решит, что связанные  с содержанием настоящего договора исключительные обстоятельства поставили  под угрозу высшие интересы его страны, выйти из договора, уведомив об этом за 3 месяца всех других участников договора.

10 ХОЛОДНАЯ ВОЙНА

Холодная  война - глобальная геополитическая, военная, экономическая и информационная конфронтация между СССР и его союзниками, с одной стороны, и США и их союзниками — с другой, длившаяся с 1946 по 1991 год. Название «холодная» здесь условно, так как эта конфронтация была войной в прямом смысле. Одной из главных составляющих войны была идеология. Глубинное противоречие между  капиталистической  и социалистической моделями является основной причиной войны. Две сверхдержавы-победительницы во Второй мировой войне пытались перестроить мир согласно своим идеологическим установкам. Со временем конфронтация стала элементом идеологии двух сторон и помогала лидерам военно-политических блоков консолидировать вокруг себя союзников «перед лицом внешнего врага». Новое противостояние требовало сплочённости всех членов противоположных блоков.

Выражение «холодная война» впервые употребил 16 апреля 1947 года Бернард Барух, советник президента США Гарри Трумэна, в речи перед палатой представителей штата Южная Каролина.

Внутренняя  логика противостояния требовала от сторон участия в конфликтах и  вмешательства в развитие событий  в любой части мира. Усилия США  и СССР направлялись, прежде всего, на доминирование в политической сфере. С самого начала противостояния развернулся процесс милитаризации  двух сверхдержав.

США и  СССР создали свои сферы влияния, закрепив их военно-политическими блоками — НАТО и ОВД. Соединённые Штаты и СССР регулярно вступали в прямое военное противостояние (52 горячих эпизода по всему миру).

Холодная  война сопровождалась гонкой обычных и ядерных вооружений, то и дело угрожавшей привести к третьей мировой войне. Наиболее известным из таких случаев, когда мир оказывался на грани катастрофы, стал Карибский кризис 1962 года. В связи с этим в 1970-е годы обеими сторонами были предприняты усилия по «разрядке» международной напряжённости и ограничению вооружений.

Объявленный генеральным секретарем ЦК КПСС Михаилом Горбачёвым в 1985 году курс на перестройку и гласность привёл к утрате руководящей роли КПСС. В 1991 году СССР распался, что поставило финальную точку в холодной войне.

В Восточной  Европе коммунистические правительства, лишившись советской поддержки, были смещены ещё раньше, в 1989—1990 годах. Варшавский договор официально прекратил своё действие 1 июля 1991 года, что можно считать окончанием холодной войны.

11 ЛАЗЕРЫ

Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания, означающего” усиление света в результате вынужденного излучения”.

Действительно, основной физический процесс, определяющий действие лазера - это вынужденное испускание излучения. Оно происходит при взаимодействии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фотона с энергией возбуждения атома (или молекулы) В результате этого взаимодействия атом переходит в невозбужденное состояние, а избыток энергии излучается в виде нового фотона с точно такой же энергией, направлением распространения и поляризацией, как и у первичного фотона. Таким образом, следствием данного процесса является наличие уже двух абсолютно идентичных фотонов. При дальнейшем взаимодействии этих фотонов с возбужденными атомами, аналогичными первому атому, может возникнуть “цепная реакция” размножения одинаковых фотонов, “летящих” абсолютно точно в одном направлении, что приведет к появлению узконаправленного светового луча. Для возникновения лавины идентичных фотонов необходима среда, в которой возбужденных атомов было бы больше, чем невозбужденных, поскольку при взаимодействии фотонов с невозбужденными атомами происходило бы поглощение фотонов. Такая среда называется средой с инверсной населенностью уровней энергии.

Итак, кроме вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами  происходят также процесс самопроизвольного, спонтанного испускания фотонов  при переходе возбужденными атомами  в невозбужденное состояние и  процесс поглощения фотонов при  переходе атомов из невозбужденного  состояния в возбужденное. Эти  три процесса, сопровождающие переходы атомов в возбужденные состояния  и обратно, были постулированы А. Эйнштейном в 1916 г.

Если число возбужденных атомов велико и существует инверсная выделенность уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше, чем в нижнем, невозбужденном), то первый же фотон, родившийся в результате спонтанного излучения, вызовет всенарастающую лавину появления идентичных фотонов. Произойдет усиление спонтанного излучения.

На возможность усиления света  в среде с инверсной населенностью  за счет вынужденного испускания впервые  указал в 1939 г. советский физик В. А. Фабрикант, предложивший создавать  инверсную населенность в электрическом  разряде в газе.

При одновременном рождении (принципиально  это возможно) большого числа спонтанно  испущенных фотонов возникнет большое  число лавин, каждая из которых будет  распространяться в своем направлении, заданном первоначальным фотоном соответствующей  лавины. В результате мы получим  потоки квантов света, но не сможем получить ни направленного луча, ни высокой монохроматичности, так как каждая лавина инициировалась собственным первоначальным фотоном. Для того чтобы среду с инверсной населенностью можно было использовать для генерации лазерного луча, т.е. направленного луча с высокой монохроматичностью, необходимо “снимать” инверсную населенность с помощью первичных фотонов, уже обладающих одной и той же энергией, совпадающей с энергией данного перехода в атоме. В этом случае мы будем иметь лазерный усилитель света.

Существует, однако, и другой вариант  получения лазерного луча, связанный  с использованием системы обратной связи. Спонтанно родившиеся фотоны, направление распространения которых  не перпендикулярно плоскости зеркал, создадут лавины фотонов, выходящие  за пределы среды. В то же время  фотоны, направление распространения  которых перпендикулярно плоскости  зеркал, создадут лавины, многократно  усиливающиеся в среде вследствие многократного отражения от зеркал. Если одно из зеркал будет обладать небольшим пропусканием, то через  него будет выходить направленный поток  фотонов перпендикулярно плоскости  зеркал. При правильно подобранном  пропускании зеркал, точной их настройке  относительно друг друга и относительно продольной оси среды с инверсной  населенностью обратная связь может оказаться настолько эффективной, что излучением “вбок” можно будет полностью пренебречь по сравнению с излучением, выходящим через зеркала. На практике это, действительно, удается сделать. Такую схему обратной связи называют оптическим резонатором, и именно этот тип резонатора используют в большинстве существующих лазеров.

12 ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В КОСМОСЕ

 В наши дни многие достижения космонавтики находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Использование искусственных спутников Земли для нужд связи, телевидения, метеорологии, картографии, навигации, для изучения природных ресурсов, в интересах геологии, сельского, лесного, рыбного хозяйства прочно вошло в повседневную деятельность человечества. Однако непрерывное совершенствование космических средств открывает все новые и новые возможности их применения в народном хозяйстве и науке. Одним из перспективных направлений космонавтики является производство в космосе новых материалов. Практическое решение этой важной научно-технической проблемы стало возможным в последние годы благодаря достигнутым успехам в создании долговременных пилотируемых орбитальных станций и транспортных кораблей, предназначенных для доставки на эти станции и возвращения на Землю космонавтов вместе с необходимыми расходуемыми материалами (фотопленка, топливо, запасы продовольствия и т. п.).

Исследования  в области производства материалов в космосе обусловлены стремлением  использовать в технологических  процессах необычные условия, создающиеся  при движении космических аппаратов  по околоземным орбитам: прежде всего  – длительное состояние невесомости, а также окружающий глубокий вакуум, высокие и низкие температуры  и космическую радиацию.

В условиях невесомости ряд известных физических процессов протекает иначе, чем  в привычных для нас земных условиях (при воздействии силы тяжести). Так, в невесомости отсутствует сила Архимеда, вызывающая в обычных земных условиях расслоение жидких веществ с разной плотностью, ослаблена естественная конвекция, приводящая в земных условиях к перемешиванию слоев жидкостей и газов, имеющих разные температуры. Это открывает принципиальные возможности как для получения в невесомости качественно новых материалов, так и для улучшения свойств существующих материалов.

В невесомости  возможно бесконтейнерное удержание в пространстве жидкого металла, благодаря чему удается избежать его загрязнения за счет попадания примесей со стенок контейнера и получить в результате сверхчистые вещества. В невесомости поведение жидкостей определяется силами поверхностного натяжения, и это необходимо учитывать даже при выполнении таких обычных технологических процессов, как сварка, пайка, плавление и т. д.

13 ВЛИЯНИЕ НАУКИ НА ОБЩЕСТВЕННУЮ ЖИЗНЬ

Невозможно переоценить роль науки  в современном обществе, ведь сегодня  она оказывает огромное влияние  на многие сферы жизни и деятельности людей. Не вызывает сомнений и то, что  от степени развития науки зависят  все показатели развития общества - экономические, культурные, образовательные.