АСФАЛЬТИРОВАНИЕ, устройство асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, улицах, аэродромах и т. п. путём укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси по предварительно подготовленному основанию. В зависимости от назначения покрытия асфальтобетонную смесь (асфальтобетон) укладывают в один или два слоя на основание из щебня, гравия (нежёсткое основание) или бетона (жёсткое основание). Нижний слой толщиной 4-5 см устраивают из крупно- или среднезерни-стой смеси с остаточной пористостью 5-10% ; верхний слой толщиной 3-4 см-из средне- или мелкозернистой смеси (остаточная пористость 3-5%). При тяжёлых нагрузках и интенсивном движении транспорта покрытия устраивают 3-4-слойными общей толщиной 12-15 см. АСФАЛЬТИРОВАНИЕ начинается с очистки основания от пыли и грязи механич. дорожными щётками и поливомоечными машинами, исправления неровностей основания, обработки его поверхности жидким битумом или битумной эмульсией. Асфальтобетонная смесь приготовляется в асфальтобетоно-смесителях на стационарных или полустационарных заводах (установках), доставляется на место автомобилями-самосвалами и загружается в приёмный бункер асфалътобетоноукладчика, к-рый укладывает, разравнивает и предварительно уплотняет смесь. Окончат. уплотнение осуществляется катками дорожными. .
КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, отрасль строительства, занятая сооружением объектов, связанных с обслуживанием жителей городов, посёлков городского типа, районных сельских центров и населённых пунктов сельской местности. В числе этих объектов: системы водоснабжения и канализации с очистными сооружениями и сетями; сооружения городского электрического транспорта с путевым, энергетическим хозяйством, депо и ремонтными предприятиями; сети газоснабжения и теплоснабжения с распределительными пунктами, районными и квартальными котельными; электрические сети и устройства напряжением ниже 35 кв; гостиницы; городские гидротехнические сооружения; объекты внешнего благоустройства населённых мест, озеленения, дороги, мосты, путепроводы, ливнестоки; предприятия санитарной очистки, мусороперерабатывающие и др. Планомерное развитие КОММУНАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА в СССР началось ещё в 1-й пятилетке и осуществлялось нарастающими темпами до начала Великой Отечеств, войны 1941-45. В годы 4-й пятилетки (1946-50) проводились работы по восстановлению объектов коммунального назначения, разрушенных во время нем.-фаш. оккупации. В последующие годы КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО велось высокими темпами в связи с бурным развитием промышленности, культуры, увеличением численности городов и посёлков городского типа .
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО, теория и практика планировки и застройки городов (см. Город). ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО определяют социальный строй, уровень развития производственных сил, науки и культуры, природно-климатичие условия и национальные особенности страны. ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО охватывает сложный комплекс социально-экономических, строительно-технических, архитектурно-художественных, а также санитарно-гигиенических проблем. Общим для ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО досоциалистических формаций является большее или меньшее влияние на него частной собственности на землю и недвижимое имущество..
ЗЕЛЁНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, составная часть современного градостроительства. Городские парки, сады, скверы, бульвары, загородные парки (лесопарки, лугопарки, гидропарки, исторические, этнографические, мемориальные), национальные парки, народные парки, тесно связанные с планировочной структурой города, являются необходимым элементом общегородского ландшафта. Они способствуют образованию благоприятной в санитарно-гигиеническом отношении среды, частично определяют функциональную организацию городских территорий, служат местами массового отдыха трудящихся и содействуют художественной выразительности архитектурых ансамблей. При разработке проектов садов и парков учитывают динамику роста деревьев, состояние и расцветку их крон в зависимости от времени года.
| я эдс, но время распространения электромагнитного поля до наиболее удалённых точек цепи столь мало, что величина эдс не успевает сколько-нибудь заметно изменяться за это время, то изменения напряжений и токов в цепи можно рассматривать как К. п. В этом случае переменные электрич. и магнитные поля, создаваемые движущимися в цепи электрич. зарядами (распределение и скорости к-рых изменяются со временем), оказываются в каждый момент времени такими же, какими были бы стационарные электрич. и магнитные поля (поля стационарных зарядов и токов), распределение и скорости к-рых (не изменяющиеся со временем) совпадают с распределением и скоростями зарядов, существующими в системе в рассматриваемый момент времени. Однако в случае нестационарных токов наряду с электрич. полями зарядов возникают вихревые электрич. поля, обусловленные изменениями магнитных полей. Действие этих полей может быть учтено путём введения эдс индукции (наряду со сторонними эдс источников). Но введение эдс индукции не нарушает основной черты стационарных токов - равенства сил токов во всех сечениях неразветвлённой цепи. В силу этого для электрич. цепей, удовлетворяющих условиям квазистациодарности (квазистационарных токов), справедливы Кирхгофа правила.
Условия квазистационарности наиболее просто формулируются для случая пе-риодич. процессов. Процессы можно считать квазистационарными в случае, если время распространения между наиболее удалёнными друг от друга точками рассматриваемой системы мало по сравнению с периодом процесса или, что то же самое, когда расстояние между указанными точками мало по сравнению с соответствующей длиной волны.
Понятие К. п. может быть применено и к др. системам - механич., термодинамическим. Если, напр., на один из концов упругого стержня действует переменная внешняя сила, направленная вдоль стержня, и если условие квазистационарности выполняется, т. е. за время распространения продольной упругой волны от одного конца стержня до другого величина силы не успевает измениться, то ускорения всех точек стержня в каждый момент времени определяются значением силы в этот же момент времени. Процесс теплопроводности можно считать К. п., если выравнивание темп-ры в теплопроводящем стержне происходит значительно быстрее, чем изменение внешних условий: темп-р T1 и T2концов стержня.
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЙ ТОК, относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений к-рого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов (прямая пропорциональность между током и напряжением - Ома закон, Кирхгофа правила и др.). Подобно постоянным токам, К. т. имеет одинаковую силу тока во всех сечениях неразветвлённой цепи. Однако при расчёте К. т. (в отличие от расчёта цепей постоянного тока) необходимо учитывать возникающую при изменениях тока эдс индукции. Индуктивности, ёмкости, сопротивления ветвей цепи К. т. могут считаться сосредоточенными параметрами.
Для того чтобы данный переменный ток можно было считать К. т., необходимо выполнение условия квазистационарности (см. Квазистационарный процесс), к-рое для синусоидальных переменных токов сводится к малости геометрич. размеров электрической цепи по сравнению с длиной волны рассматриваемого тока. Токи промышленной частоты, как правило, можно рассматривать как К. т. (частоте 50 гц соответствует длина волны ~6000 км). Исключение составляют токи в линиях дальних передач, в к-рых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется.
КВАЗИУПРУГАЯ СИЛА, направленная к центру О сила F, величина к-рой пропорциональна расстоянию r от центра О до точки приложения силы; численно F = cr, где с - постоянный коэффициент. Тело, находящееся под действием К. с., обладает потенциальной энергией П = = 1/2 сr2. Назв. "К. с." связано с тем, что аналогичным свойством обладают силы, возникающие при малых деформациях упругих тел (т. н. силы упругости). Для материальной точки, находящейся под действием К. с., центр О является положением устойчивого равновесия. Выведенная из этого положения точка будет совершать около О линейные гармонические колебания или описывать эллипс (в частности, окружность).
КВАЗИЧАСТИЦЫ (от квази... и частицы), одно из фундаментальных понятий теории конденсированного состояния вещества, в частности теории твёрдого тела. Теоретич. описание и объяснение свойств конденсированных сред (твёрдых тел и жидкостей), исходящее из свойств составляющих их частиц (атомов, молекул), представляет большие трудности, во-первых, потому, что число частиц огромно (~ 1022 частиц в 1 см3), и, во-вторых, потому, что они сильно взаимодействуют между собой. Из-за взаимодействия частиц полная энергия такой системы, определяющая многие её свойства, не является суммой энергий отдельных частиц, как в случае идеального газа. Частицы конденсированной среды подчиняются законам квантовой механики; поэтому свойства совокупности частиц, составляющих твёрдое тело (или жидкость), могут быть поняты лишь на основе квантовых представлений. Развитие квантовой теория конденсированных сред привело к созданию специальных физ. понятий, в частности к концепции К.- элементарных возбуждений всей совокупности взаимодействующих частиц. Особенно плодотворные результаты концепция К. дала в теории кристаллов и жидкого гелия.
Свойства квазичастиц. Оказалось, что энергию E кристалла (или жидкого гелия) можно приближённо считать состоящей из двух частей: энергии основного (невозбуждённого) состояния E0 (наименьшая энергия, соответствующая состоянию системы при абс. нуле темп-ры) и суммы энергий E элементарных (несводимых к более простым) движений (возбуждений):
E=E0+En
Индекс характеризует тип элементарного возбуждения, п - целые числа, показывающие число элементарных возбуждений типа .
T. о., энергию возбуждённого состояния кристалла (гелия) оказалось возможным записать так же, как и энергию идеального газа, в виде суммы энергий. Однако в случае газа суммируется энергия его частиц (атомов и молекул), а в случае кристалла суммируются энергии элементарных возбуждений всей совокупности атомов (отсюда термин "К."). В случае газа, состоящего из свободных частиц, индекс обозначает импульс p частицы, E - её энергию (E = р2/2m, т - масса частицы), n - число частиц, обладающих импульсом р. Скорость = p/m.
Элементарное возбуждение в кристалле также характеризуют вектором р, свойства к-рого похожи на импульс, его называют квазиимпульсом. Энергия Л элементарного возбуждения зависит от квазиимпульса, но эта зависимость E(р) носит не такой простой характер, как в случае свободной частицы. Скорость распространения элементарного возбуждения также зависит от квазиимпульса и от вида функции E(р). В случае К. индекс включает в себя обозначение типа элементарного возбуждения, поскольку в конденсированной среде возможны элементарные возбуждения, разные по своей природе (аналог - газ, содержащий частицы различного сорта).
Введение для элементарных возбуждений термина "К" вызвано не только внешним сходством в описании энергии возбуждённого состояния кристалла (или жидкого гелия) и идеального газа, но и глубокой аналогией между свойствами свободной (квантовомеханической) частицы и элементарным возбуждением совокупности взаимодействующих частиц, основанной на корпускулярно-волновом дуализме. Состояние свободной частицы в квантовой механике описывается моно-хроматич. волной (см. Волны де Бройля), частота к-рой = E/h, а длина волны = 2h/р (E и h - энергия и импульс свободной частицы, h - Планка постоянная). В кристалле возбуждение одной из частиц (напр., поглощение одним из атомов фотона), приводящее из-за взаимодействия (связи) атомов к возбуждению соседних частиц, не остаётся локализованным, а передаётся соседям и распространяется в виде волны возбуждений. Этой волне ставится в соответствие К. с квазиимпульсом p = hк и энергией E=h(k) (к - волновой вектор, длина волны = 2/k).
Зависимость частоты от волнового вектора к позволяет установить зависимость энергии К. от квазиимпульса. Эта зависимость E = E(р) наз. законом дисперсии, является основной ди-намич. характеристикой К., в частности определяет ее скорость (v = dE/dp). Знание закона дисперсии К. позволяет исследовать движение К. во внешних полях. К., в отличие от обычной частицы, не характеризуется определённой массой. Однако, подчёркивая сходство К. и частицы, иногда удобно вводить величину, имеющую размерность массы. Её наз. эффективной массой mЭФ. (как правило, эффективная масса зависит от квазиимпульса и от вида закона дисперсии).
Всё сказанное позволяет рассматривать возбуждённую конденсированную среду как газ К. Сходство между газом частиц и газом К. проявляется также в том, что для описания свойств газа К. могут быть использованы понятия и методы ки-нетич. теории газов, в частности говорят о столкновениях К. (при к-рых имеют место специфич. законы сохранения энергии и квазиимпульса), длине свободного пробега, времени свободного пробега и т. п. Для описания газа К. может быть использовано кинетическое уравнение Болъцмана.
Одно из важных отличительных свойств газа К. (по сравнению с газом обычных частиц) состоит в том, что К. могут появляться и исчезать, т. е. число их не сохраняется. Число К. зависит от темп-ры. При T=0 K квазичастицы отсутствуют. Для газа К. как квантовой системы можно определить энергетич. спектр (совокупность энергетич. уровней) и рассматривать его как энергетич. спектр кристалла или жидкого гелия. Разнообразие типов К. велико, т. к. их характер зависит от атомной структуры среды и взаимодействия между частицами. В одной и той же среде может существовать неск. типов К.
К., как и обычные частицы, могут иметь собственный механич. момент - спин. В соответствии с его величиной (выражаемой целым или полуцелым числом h) К. можно разделить на бозоны и фермио-ны. Бозоны рождаются и исчезают поодиночке, фермионы рождаются и исчезают парами.
Для К.-фермионов распределение по энергетич. уровням определяется функцией распределения Ферми, для К.-бозонов - функцией распределения Бозе. В энергетич. спектре кристалла (или жидкого гелия), к-рый является совокупностью энергетич. спектров всех возможных в них типов К., можно выделить фермиевскую и бозевскую "ветви". В нек-рых случаях газ К. может вести себя и как газ, подчиняющийся Болъцмана статистике (напр., газ электронов проводимости и дырок в невырожденном полупроводнике, см. ниже).
Теоретич. объяснение наблюдаемых ма-кроскопич. свойств кристаллов (или жидкого гелия), основанное на концепции К., требует знания закона дисперсии К., а также вероятности столкновений К. друг с другом и с дефектами в кристаллах. Получение численных значений этих характеристик возможно только путём применения вычислит, техники. Кроме того, существенное развитие получил полуэмпирич. подход: количеств, характеристики К. определяются из сравнения теории с экспериментом, а затем служат для расчёта характеристик кристаллов (или жидкого гелия).
Для определения характеристик К. используются рассеяние нейтронов, рассеяние и поглощение света, ферромагнитный резонанс и антиферромагнитный резонанс, ферроакустический резонанс, изучаются свойства металлов и полупроводников в сильных магнитных полях, в частности циклотронный резонанс, гальваномагнитные явления и т. д.
Концепция К. применима только при сравнительно низких темп-pax (вблизи основного состояния), когда свойства газа К. близки к свойствам идеального газа. С ростом числа К. возрастает вероятность их столкновений, уменьшается время свободного пробега К. и, согласно неопределённостей соотношению, увеличивается неопределённость энергии К. Само понятие К. теряет смысл. Поэтому ясно, что с помощью К. нельзя описать все движения атомных частиц в конденсированных средах. Напр., К. непригодны для описания самодиффузии (случайного блуждания атомов по кристаллу).
Однако и при низких темп-pax с помощью К. нельзя описать все возможные движения в конденсированной среде. Хотя, как правило, в элементарном возбуждении принимают участие все атомы тела, оно микроскопично: энергия и импульс каждой К.-атомного масштаба, каждая К. движется независимо от других. Атомы и электроны в конденсированной среде могут принимать участие в движении совершенно др. природы - макроскопическом по своей сути (гидродинамическом) и в то же время не теряющем своих квантовых свойств. Примеры таких движений: сверхтекучее движение в гелии-Н (см. Сверхтекучесть) и электрич. ток В сверхпроводниках (см. Сверхпроводимость). Их отличительная черта - строгая согласованность (когерентность) движения отдельных частиц.
Представление о К. получило применение не только в теории твёрдого тела и жидкого гелия, но и в др. областях физики: в теории атомного ядра (см. Ядерные модели), в теории плазмы, в астрофизике и т. п.
Фононы. В кристалле атомы совершают малые колебания, к-рые в виде волн распространяются по кристаллу (см. Колебания кристаллической решётки). При низких темп-pax T главную роль играют длинноволновые акустические колебания - обычные звуковые волны: они обладают наименьшей энергией. К., соответствующие волнам колебаний атомов, наз. фононами. Фононы-бозоны; их число при низких темп-pax растёт пропорционально T3. Это обстоятельство, связанное с линейной зависимостью энергии фонона с?Ф от его квазиимпульса при достаточно малых квазиимпульсах (EФ = sp, где s - скорость звука), объясняет тот факт, что теплоёмкость кристаллов (неметаллических) при низких темп-pax пропорциональна Г3.
Фононы в сверхтекучем гелии. Основное состояние гелия напоминает предельно вырожденный Бозе-газ. Как во всякой жидкости, в гелии могут распространяться звуковые волны (волны колебаний плотности). Звуковые волны - единств, тип микроскопич. движения, возможного в гелии вблизи основного состояния. Так как в звуковой волне частота пропорциональна волновому вектору k: = sk (s - скорость звука), то соответствующие К. (фононы) имеют закон дисперсии E = sp. По мере увеличения импульса кривая E = E(р) отклоняется от линейного закона. Фононы гелия также подчиняются статистике Бозе. Представление об энергетич. спектре гелия как о фононном спектре не только описывает его термодинамич. свойства (напр., зависимость теплоёмкости гелия от темп-ры), но и объясняет явление сверхтекучести.
Магноны. В ферро- и антиферромагнетиках при T = 0 К спины атомов строго упорядочены. Состояние возбуждения магнитной системы связано с отклонением спина от "правильного" положения. Это отклонение не локализуется на определённом атоме, а переносится от атома к атому. Элементарное возбуждение магнитной системы представляет собой волну поворотов спина (спиновая волн а), а соответствующая ей К. наз. магноном. Магноны-бозоны. Энергия магнона квадратично зависит от квазиимпульса (в случае малых квазиимпульсов). Это находит отражение в тепловых и магнитных свойствах ферро- и антиферромагнетиков (напр., при низких темп-pax отклонение магнитного момента ферромагнетика от насыщения ~ T3/2). Высокочастотные свойства ферро-и антиферромагнетиков описываются в терминах "рождения" магнонов.
Экситон Френкеля представляет собой элементарное возбуждение электронной системы отдельного атома или молекулы, к-рое распространяется по кристаллу в виде волны. Экситон, как правило, имеет весьма значительную (по атомным масштабам) энергию ~ неск. эв. Поэтому вклад экситонов в тепловые свойства твёрдых тел мал. Экситоны проявляют себя в оптич. свойствах кристаллов. Обычно среднее число экситонов очень мало. Поэтому их можно описывать классич. статистикой Больцмана.
Электроны проводимости и дырки. В твёрдых диэлектриках и полупроводниках наряду с экситонами существуют элементарные возбуждения, обусловленные процессами, аналогичными ионизации атома. В результате такой "ионизации" возникают две независимо распространяющиеся К.: электрон проводимости и дырка (недостаток электрона в атоме). Дырка ведёт себя как положительно заряженная частица, хотя её движение представляет собой волну электронной перезарядки, а не движение положит, иона. Электроны проводимости и дырки - фермионы. Они являются носителями электрич. тока в твёрдом теле. Полупроводники, у к-рых энергия "ионизации" мала, всегда содержат заметное кол-во электронов проводимости и дырок. Проводимость полупроводников падает с понижением темп-ры, т. к. число электронов и дырок при этом уменьшается.
Электрон и дырка, притягиваясь друг к другу, могут образовать э к с и т о н Мотта (квазиато м), к-рый проявляет себя в оптич. спектрах кристаллов водородоподобными линиями поглощения (см. Экситон).
Поляроны. Взаимодействие электрона с колебаниями решётки приводит к её поляризации вблизи электрона. Иногда взаимодействие электрона с кристаллич. решёткой настолько сильно, что движение электрона по кристаллу сопровождается волной поляризации. Соответствующая К. наз. поляроном.
Электроны проводимости металла, взаимодействующие друг с другом и с полем ионов кристаллич. решётки, эквивалентны газу К. со сложным законом дисперсии. Заряд каждой К. равен заряду свободного электрона, а спин равен 1/2. Их дина-мич. свойства, обусловленные законом дисперсии, существенно отличаются от свойств обычных свободных электронов. Электроны проводимости - фермионы. В пространстве квазиимпульсов при T = О К они заполняют область, ограниченную Ферми поверхностью. Возбуждение электронов проводимости означает появление пары: электрона "над" поверхностью Ферми и свободного места (дырки) "под" поверхностью. Электронный газ сильно вырожден не только при низких, но и при комнатных температурах (см. Вырожденный газ). Это обстоятельство определяет температурную зависимость большинства характеристик металла (в частности, линейную зависимость теплоёмкости от темп-ры при T -> О).
Лит.: Ландау Л. Д., Л и ф-шиц E. M., Статистическая физика, 2 изд., M., 1964; Займан Дж., Принципы теории твёрдого тела, пер. с англ., M., 1966; Л и ф ш и ц И. M-, Квазичастицы в современной физике, в сб.: В глубь атома, M., 1964; Рейф Ф., Сверхтекучесть и "Квазичастицы", в сб.: Квантовая макрофизика, пер. с англ., M., 1967.
M. И. Каганов.
КВАЗИЭЛЕКТРОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СТАНЦИЯ, телефонная станция, в к-рой установление соединения абонентов осуществляется быстродействующими коммутационными устройствами на герконах, ферридах и т. п. элементах, а управление ими - устройствами на электронных элементах (на интегральных схемах и т. д.).
КВАИСИ, посёлок гор. типа в Джавском р-не Юго-Осет. АО Груз. CCP. Расположен на р. Джеджора (приток Риони), в 60 км к С.-З. от г. Цхинвали, с к-рым соединён автомоб. дорогой. Добыча свин-цово-цинковых руд (Кваисское месторождение). Обогатительная ф-ка.
КВАКВА (Nycticorax nycticorax), птица сем. цапель отряда голенастых. Дл. тела 60 см. Окраска оперения гл. обр. чёрная (с металлич. блеском), беловатая и серая. Распространена на Ю. Европы, Азии, Сев. Америки, а также в Африке и Юж. Америке; в СССР населяет юг Европ. части и Cp. Азию; на зиму улетает в Африку. Держится по берегам рек, прудов, озёр. Деятельна ночью. Гнездится колониями, обычно на деревьях. В кладке 4-5 зеленоватых яиц, насиживают оба родителя 21-22 суток. Питается рыбой, лягушками, а также мелкими беспозвоночными животными.
Лит.: Птицы Советского Союза, под ред. Г. П. Дементьева и H. А. Гладкова, т. 2, M., 1951.
КВАКЕРЫ (от англ. Quakers, букв.- трясущиеся; первоначально употреблялось в нронич. смысле; самоназв. Society of Friends - общество друзей), члены религ. христианской общины, осн. в сер. 17 в. в Англии ремесленником Дж.Фоксом. К. отвергают институт священников и церковные таинства (человек, согласно учению К., может вступать в непосредственный союз с богом), проповедуют пацифизм, занимаются благотворительностью. Преследуемые англ, пр-вом и англиканской церковью, многие общины К. начиная с 60-х гг. 17 в. эмигрировали в Сев. Америку. В 1689 положение англ, и амер. К. было легализовано "Актом о терпимости". Вначале движение К. было чисто м ел KO-бурж. по социальному составу участников; позже среди К. появились крупные капиталистич. элементы. К нач. 70-х гг. 20 в. общины К. насчитывали ок. 200 тыс. членов (гл. обр. в США, Великобритании, странах Вост. Африки).
КВАКИУТЛИ, квакиютли, индейское племя в пров. Брит. Колумбия в Канаде. Числ. ок. 4,5 тыс. чел. (1967, оценка). К. двуязычны: говорят на своём языке, входящем в группу вакашских языков, и на англ. Ко времени прихода европейцев (18 в.) насчитывалось ок. 25 тыс. чел. Занимались гл. обр. рыболовством; зарождались отношения частной собственности, существовало патриархальное наследственное рабство. К. создали своеобразную культуру и иск-во. В наст, время живут в резервациях; осн. их масса - рабочие рыбной и лесной пром-сти. Религия - протестантизм, сохраняются также нек-рые древние верования и культы. Лит.: Народы Америки, т. 1, M., 1959; Linguistic and cultural affiliations of Canadian Indian Bands, Ottawa, 1967.
КВАКШИ (Hylidae), семейство бесхвостых земноводных. Дл. тела от 2,5 до 13,5 см. 31 род. Распространены во всех частях света, но гл. обр. в Америке (в тропической части ) и в Австралии .Многие К. ведут древесный образ жизни. Некоторые размножат ются на деревьях, откладывая икру в пазухах листьев в накапливающуюся здесь дождевую BO-ДУ; другие (фил-ломедузы) откладывают икру в свёрнутые листья, свешивающиеся над водой. У представителей сумчатых К., или сумчатых лягушек, обитающих в тропической Америке, самки имеют на спине кожный карман (сумку), где помещается оплодотворённая икра, которая у одних видов находится здесь лишь на первых стадиях развития, у других - до превращения головастиков в лягушек. Наиболее обширный род - настоящие К. (род HyIa), содержит 350 видов. В СССР -2 вида: обыкновенная К. (H. arborea) и дальневосточная К. (H. japonica). Обыкновенная К., или древесница, встречается на Украине (включая Крым) и на Кавказе. Дл. тела до 5 см; окраска может меняться в зависимости от цвета окружающих предметов. У самцов на горле под кожей голосовой мешок, раздувающийся при кваканий в виде пузыря. Весной самка откладывает в воду до 1000 икринок. П. В. Теретпъев.
Обыкновенная квакша.
КВАЛИMETPИЯ (от лат. qualis - какой по качеству и ...метрия), научная область, объединяющая методы количественной оценки качества продукции. Осн. задачи К.: обоснование номенклатуры показателей качества, разработка методов определения показателей качества продукции и их оптимизации, оптимизация типоразмеров и параметрич. рядов изделий, разработка принципов построения обобщённых показателей качества и обоснование условий их использования в задачах стандартизации и управления качеством. К. использует матем. методы: линейное, нелинейное и динамнч. программирование, теорию оптимального управления, теорию массового обслуживания и т. п.
Лит.: "Стандарты и качество", 1970, № 11, с. 30-34.
КВАЛИТАТИВНОЕ (КАЧЕСТВЕННОЕ) СТИХОСЛОЖЕНИЕ (от лат. qualitas - качество), тип стихосложения, в к-ром слоги соотносятся по ударности и безударности, а не по долготе, как в квантитативном (количественном) стихосложении. К. (к.) с. объединяет силлабич., силлабо-тонич. и тонич. стихосложение. См. Стихосложение.
КВАЛИФИКАЦИЯ (от лат. qualis - какой по качеству и facio - делаю), 1) степень и вид профессиональной об-ученностп работника, наличие v него знаний, умения и навыков, необ'-ходимых для выполнения им определённой работы. К. работников отражается в их тарификации (присвоении работнику в зависимости от его К. того или иного тарифного разряда). Присвоение тарифного разряда свидетельствует о пригодности работника к выполнению данного круга работ. В СССР К. работников, как правило, устанавливается спец. квалификационной комиссией в соответствии с требованиями тарифно-квалификационного справочника. Показателем К. работника, помимо разряда, может быть также категория или диплом, наличие звания и учёной степени. Занятие нек-рых должностей допускается лишь при наличии диплома (должность врача, учителя). В СССР на предприятиях, в учреждениях и opr-циях создана система подготовки и повышения квалификации рабочих и служащих, где рабочие и служащие обучаются новым профессиям и специальностям и проходят обучение по повышению своей квалификации (см. Баланс трудовых ресурсов, Трудовые ресурсы). 2) Характеристика определённого вида работы, устанавливаемая в зависимости от её сложности, точности и ответственности. В СССР К. работы обычно определяется разрядом, к к-рому данный вид работы отнесён тарифно-квалификационным справочником. Определение К. работ важно при установлении тарифных ставок и должностных окладов работников. К. инженерно-технич. работ и работ, выполняемых служащими и др. лицами, незанятыми непосредственно на произ-ве, определяется требованиями, предъявляемыми к занимаемой должности. 3) Характеристика предмета, явления, отнесение его к к.-л. категории, группе, напр, квалификация преступления. л. Ф. Бибик.
КВАЛИФИКАЦИЯ ПРЕСТУПЛЕНИЯ, в уголовном праве установление и закрепление в соответствующих процессуальных актах точного соответствия признаков совершённого деяния тому или иному составу преступления, предусмотренному уголовным законом. К. п. является основанием для назначения меры наказания и для наступления иных правовых последствий совершённого преступления. Советская правовая наука рассматривает правильную К. п. как важный фактор соблюдения социалистич. законности в уголовном судопроизводстве. Неправильная К. п., т. е. применение закона, не соответствующего фактич. обстоятельствам дела, искажает представление о характере совершённых преступлений и влечёт за собой вынесение неверного приговора. Ошибка в К. п.- основание для отмены или изменения приговора.
КВАЛИФИЦИРОВАННОЕ БОЛЬШИНСТВО, в отличие от простого большинства в 50% + 1, большинство в 2/3, 3/4 и т. д. голосов. Обычно требуется для принятия наиболее важных решений (напр., для внесения изменений в конституционные законы). Конституция СССР устанавливает, что изменение Конституции производится по решению Верх. Совета СССР, принятому большинством не менее 2/3 голосов в каждой из его палат. К. б. требуется также при вынесении вердикта в суде присяжных.
КВАЛИФИЦИРОВАННОЕ ПРЕСТУПЛЕНИЕ, квалифицированный вид преступления, в уголовном праве преступление, имеющее один или неск. предусмотренных в законе признаков (отягчающих обстоятельств), к-рые указывают на его повышенную общественную опасность по сравнению с неквалифицированным (простым) видом того же преступления. Так, по сов. уголовному праву умышленное убийство из хулиганских побуждений (УК РСФСР, ст. 102, п. "б") - К. п. по сравнению с убийством без отягчающих обстоятельств (УК РСФСР, ст. 103). Закон в статьях, устанавливающих наказание за отд. виды преступлений, признаками К. п. считает повторность, наличие у виновного судимости, крупный размер причинённого ущерба, совершение преступления организованной группой и др. За К. п. устанавливается более строгое наказание.
КВАЛИФИЦИРОВАННЫЙ ТРУД, труд, требующий спец. предварительной подготовки работника, наличия у него навыков, умения и знаний, необходимых для выполнения определённых видов работ. В отличие от неквалифицированного (простого) труда, К. т. выступает как сложный: один час его эквивалентен неск. часам простого труда (см. Редукция труда). В соответствии с этим К. т. оплачивается выше, чем неквалифицированный (см. Труд, Заработная плата, Квалификация).
КВАНГО, Куангу (Kwango, Cuango), река в Центр. Африке, в Анголе и Респ. Заир. Крупнейший лев. приток р. Касаи (басе. р. Конго). Дл. ок. 1200 км. Пл.басс. 263,5 тыс. км2. Берёт начало на плато Лунда, течёт на С. в широкой и глубокой долине, образуя ряд порогов и водопадов. Гл. притоки - Вамба и Кви-лу (справа). Подъём воды с сент.- окт. по апрель, в сезон дождей; самые низкие уровни - в августе. Cp. годовой расход воды в ниж. течении -2,7 тыс. м3/сек. Судоходна в низовьях(от устья до порогов Кингуши, 307 км) и частично в ср. течении (между Кингуши и водопадом Франца-Иосифа, ок. 300 км). Рыболовство.
КВАНДЖУ, Кванчжу, город в Юж. Корее. Адм. ц. провинции Чолла-Намдо. 403,7 тыс. жит. (1966). Трансп6 узел. Торг, центр с.-х. р-на (равнина Йонсанган). Текст, пром-сть.
КВАНДО, Куанду (Kwando, Cuando), в ниж. течении - Линьянти, река в Анголе (в ср. течении пограничная между Анголой и Замбией), Намибии и Ботсване, прав, приток Замбези. Дл. ок. 800 км. Берёт начало на плато Бие, течёт в порожистом русле по саванновым лесам; в низовьях протекает по болотистой равнине, принимая справа один из рукавов р. Окаванго. Половодье в период дождей (октябрь -ноябрь).
КВАНЗА, Куанзa (Kwanza, Cuanza), река в Анголе. Дл. 960 км. Пл. басе. 147,7 тыс. км2. Берёт начало на плоскогорье Бие, течёт на С., затем на С.-З. и 3. в глубоко врезанной долине, образуя многочисл. пороги и водопады; в ниж. течении выходит на приморскую низм. и становится судоходной (на 258 км от устья). Впадает в Атлантич. ок. к Ю. от г. Луанда. Полноводна в период дождей. В ср. течении К.- ГЭС Камбамбе.
"КВАНТ", ежемесячный физико-математический научно-популярный журнал АН СССР и АПН СССР. Издаётся с 1970 в Москве. Рассчитан на преподавателей средних школ и учащихся старших классов. Тираж ок. 34 тыс. экз. (1972). Гл. редакторы (с 1970) академики И. К. Кикоин и A. H. Колмогоров.
КВАНТ ДЕЙСТВИЯ, то же, что Планка постоянная.
КВАНТ СВЕТА (нем. Quant, от лат. quantum - сколько), количество (порция) электромагнитного излучения, к-рое в единичном акте способен излучить или поглотить атом или др. квантовая система; элементарная частица, то же, что фотон.
КВАНТИЛЬ, одна из числовых характеристик случайных величин, применяемая в матем. статистике. Если функция распределения случайной величины X непрерывна, то квантиль Kp порядка р определяется как такое число, для к-рого вероятность неравенства X < КРравна р. Из определения К. следует, что вероятность неравенства Кр < X < Кр' равна р' - р. Квантиль K1, есть медиана случайной величины X. Квантили K1, и K3/ наз. квартилями, a K0,1, K0,2, ..., К0,9 - децилями. Знание К. для подходяще выбранных значений р позволяет составить представление о виде функции распределения.
Напр., для нормального распределения (рис.)
[1137-12.jpg]
график функции Ф(x) можно вычертить по децилям: X0,1 = - 1,28; Х0,2 = -0,84; K0,3 = -0,52; X0,4 = -0,25; K0,5 = О; X0,б = 0,25; X0,7 = 0,52; X0,8 = 0,84; X0,9 = 1,28. Квартили нормального распределения Ф(x) равны X1/ = -0,67;
K=0,67
КВАНТИТАТИВНОЕ (КОЛИЧЕСТВЕННОЕ) СТИХОСЛОЖЕНИЕ (от лат. quantitas - количество), тип стихосложения, осн. на упорядоченном чередовании долгих и кратких слогов; то же, что и метрическое стихосложение.
КВАНТИТАТИВНОЕ УДАРЕНИЕ, выделение ударных элементов слова или фразы при помощи увеличения их относит, длительности. Как правило, ударение складывается из взаимодействия неск. компонентов. Языки, в к-рых ударение было бы чисто квантитативным, науке неизвестны; можно утверждать лишь, что в нек-рых языках ударение является по преимуществу квантитативным. Напр., ударение в рус. языке, в к-ром ударный слог (и особенно гласный в нём) обладает большей относительной длительностью, чем безударный.
КВАНТОВАНИЕ ВТОРИЧНОЕ, метод, применяемый в квантовой механике и квантовой теории поля для исследования систем, состоящих из MH. или из бесконечного числа частиц (или квазичастиц). В этом методе состояние квантовой системы описывается при помощи т. н. ч и-сел заполнения - величин, характеризующих среднее число частиц системы, находящихся в каждом из возможных состояний.
Метод К. в. особенно важен в квантовой теории поля в тех случаях, когда число частиц в данной физ. системе не постоянно, а может меняться при различных происходящих в системе процессах. Поэтому важнейшей областью применения метода К. в. является квантовая теория излучения, квантовая теория элементарных частиц и систем различных квазичастиц. В теории излучения рассматриваются системы, содержащие световые кванты (фотоны), число к-рых меняется в процессах испускания, поглощения, рассеяния. В теории элементарных частиц необходимость применения метода К. в. связана с возможностью взаимных превращений частиц; таковы, напр., процессы превращения электронов и позитронов в фотоны и обратный процесс (см. Аннигиляция и рождение пар). Наиболее эффективен метод К. в. в квантовой электродинамике,-квантовой теории электромагнитных процессов, а также в теории твёрдого тела, базирующейся на представлении о квазичастицах. Менее эффективно применение К. в. для описания взаимных превращений частиц, обусловленных неэлектромагнитными взаимодействиями.
В математич. аппарате К. в. волновая функция системы рассматривается как функция чисел заполнения. При этом осн. роль играют т. н. операторы "рождения" и "уничтожения" частиц. Оператор уничтожения - это оператор, под действием к-рого волновая функция к.-л. состояния данной физ. системы превращается в волновую функцию другого состояния с числом частиц на единицу меньше. Аналогично, оператор рождения увеличивает число частиц в этом состоянии на единицу.
Принципиальная сторона метода К. в. не зависит от того, подчиняются ли частицы, из к-рых состоит система, Бозе - Эйнштейна статистике (напр., фотоны) или Ферми - Дирака статистике (напр., электроны и позитроны). Конкретный же матем. аппарат метода, в т. ч. осн. свойства операторов рождения и уничтожения, в этих случаях существенно различен вследствие того, что в статистике Бозе - Эйнштейна число частиц, к-рое может находиться в одном и том же состоянии, ничем не ограничено (так что числа заполнения могут принимать произвольные значения), а в статистике Ферми - Дирака в каждом состоянии может находиться не более одной частицы (и числа заполнения могут иметь лишь значения О и 1).
Метод К. в. был впервые развит англ, физиком П. Дираком (1927) в его теории излучения и далее разработан сов. физиком В. А. фоком (1932). Термин "К. в." появился вследствие того, что этот метод возник позже "обычного", или "первичного", квантования, целью к-рого было выявить волновые свойства частиц. Необходимость последовательного учёта и корпускулярных свойств полей (поскольку корпу-скулярно-волновой дуализм присущ всем видам материи) привела к возникновению методов К. в.
Лит. см. при ст. Квантовая теория поля.
КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА, макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током может принимать только дискретные значения (см. Сверхпроводимость). Минимальное значение потока (квант потока) Ф0= ch/2e~2-10-7гс-см2, где с - скорость света, h - Планка постоянная, е - заряд электрона. Магнитный поток в сверхпроводнике может быть равен только целому числу квантов потока. К. м. п. было теоретически предсказано Ф. Лондоном (1950), к-рый получил для кванта потока значение ch/e. Эксперименты (1961) дали для кванта потока вдвое меньшее значение. Это явилось прекрасным подтверждением созданной к тому времени микроскопической теории сверхпроводимости, согласно к-рой сверхпроводящий ток обусловлен движением пар электронов.
Лит. см. при ст. Сверхпроводимость.
КВАНТОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ, общее название обобщений теории элементарных частиц (квантовой теории поля), основанных на гипотезе о существовании конечных минимальных расстояний и промежутков времени. Ближайшей целью таких обобщений является построение непротиворечивой теории, в к-рой все физич. величины получались бы конечными.
Представления о пространстве и времени, к-рые используются в совр. физич. теории, наиболее последовательно формулируются в относительности теории А. Эйнштейна и являются макроскопическими, т. е. они опираются на опыт изучения макроскопич. объектов, больших расстояний и промежутков времени. При построении теории, описывающей явления микромира,- квантовой механики и квантовой теории поля,- эта классич. геометрич. картина, предполагающая непрерывность пространства и времени, была перенесена на новую область без к.-л. изменений. Экспериментальная проверка выводов квантовой теории пока прямо не указывает на существование границы, за к-рой перестают быть применимыми классич. геометрич. представления. Однако в самой теории элементарных частиц имеются трудности, к-рые наводят на мысль, что, возможно, геометрич. представления, выработанные на основе макроскопич. опыта, неверны для сверхмалых расстояний и промежутков времени, характерных для микромира, что представления о физич. пространстве и времени нуждаются в пересмотре.
Эти трудности теории связаны с т. н. проблемой расходимостей: вычисления нек-рых физических величин приводят к не имеющим физического смысла бесконечно большим значениям ("расходи-мостям"). Расходимости появляются вследствие того, что в совр. теории элементарные частицы рассматриваются как "точки", т. е. как материальные объекты без протяжённости. В простейшем виде это проявляется уже в классич. теории электромагнитного поля (классич. электродинамике), в к-рой возникает т. н. кулоновская расходимость - бесконечно большое значение для энергии кулоновского поля точечной заряженной частицы [из-за того, что на очень малых расстояниях г от частицы (г -" О) поле неограниченно возрастает].
В квантовой теории поля не только остаётся кулоновская расходимость, но и появляются новые расходимости (напр., для электрич. заряда), также в конечном счёте связанные с точечностью частиц. (Условие точечности частиц в квантовой теории поля выступает в виде требования т. н. локальности взаимодействий: взаимодействие между полями определяется описывающими поля величинами, взятыми в одной и той же точке пространства и в один и тот же момент времени.) Казалось бы, расходимости легко устранить, если считать частицы не точечными, а протяжёнными, "размазанными" по нек-рому малому объёму. Но здесь существенные ограничения налагает теория относительности. Согласно этой теории, скорость любого сигнала (т. е. скорость переноса энергии, скорость передачи взаимодействия) не может превышать скорости света с. Предположение о том, что взаимодействие может передаваться со сверхсветовыми скоростями, приводит к противоречию с привычными (подтверждёнными всем общечеловеческим опытом) представлениями о временной последовательности событий, связанных причинно-следственными соотношениями: окажется, что следствие может предшествовать причине. Конечность же скорости распространения взаимодействия невозможно совместить с неделимостью частиц: в принципе нек-рой малой части протяжённой частицы можно было бы очень быстро сообщить столь мощный импульс, что данная часть улетела бы раньше, чем сигнал об этом дошёл бы до оставшейся части.
T. о., требования теории относительности и причинности приводят к необходимости считать частицы точечными. Но представление о точечности частиц тесно связано с тем, какова геометрия, принимаемая в теории, в частности, основывается ли эта геометрия на предположении о принципиальной возможности сколь угодно точного измерения расстояний (длин) и промежутков времени. В обычной теории явно или чаще неявно такая возможность предполагается.
Во всех вариантах изменения геометрии большая роль принадлежит т. н. фундаментальной длине l, к-рая вводится в теорию как новая (наряду с Планка постоянной h и скоростью света с) универсальная постоянная. Введение фундаментальной длины l соответствует предположению, что измерение расстояний принципиально возможно лишь с ограниченной точностью порядка / (а времени - с точностью порядка Uc). Поэтому / наз. также минимальной длиной. Если считать частицы неточечными, то их размеры выступают в роли нек-рого минимального масштаба длины. T. о., введение фундаментальной (минимальной) длины, в известном смысле, скрывает за собой неточечность частиц, что и даёт надежду на построение свободной от расходимостей теории.
Одна из первых попыток введения фундаментальной длины была связана с переходом от непрерывных координат х, у, z и времени t к дискретным: х->n1l, у->2l, z -> п31, t->n4/c, где n1, n2, n3, n4 - целые числа, к-рые могут принимать значения от минус бесконечности до плюс бесконечности. Замена непрерывных координат дискретными несколько напоминает правила квантования Бора в первоначальной теории атома (см. Атом) - отсюда и термин "К. п.-в."
Если рассматривать большие расстояния и промежутки времени, то каждый "элементарный шаг" l или l/с можно считать бесконечно малым. Поэтому геометрия "больших масштабов" выглядит как обычная. Однако "в малом" эффект такого квантования становится существенным. В частности, введение минимальной длины l исключает существование волн с длиной < /, т. е. как раз тех квантов бесконечно большой частоты v = с/, а следовательно, и энергий е = hv, к-рые, как показывает квантовая теория поля, ответственны за появление расходимостей. Здесь наглядно проявляется то, как изменение геометрич. представлений влечёт за собой важные физич. следствия.
Введение указанным способом "ячеистого" пространства (с "ячейками" размера l) связано с нарушением изотропии пространства - равноправия всех направлений. Это один из существенных недостатков данной теории.
Подобно тому, как на смену боровской теории (в которой условия квантования постулировались) пришла квантовая механика (в к-рой квантование получалось как естественное следствие осн. её положений), за первыми попытками К. п.-в. появились более совершенные варианты. Их общей чертой (и здесь выступает аналогия с квантовой механикой, в к-рой физич. величинам ставятся в соответствие операторы) является рассмотрение координат и времени как операторов, а не как обычных чисел. В квантовой механике формулируется важная общая теорема: если нек-рые операторы не коммутируют между собой (т. е. в произведении таких операторов нельзя менять порядок сомножителей), то соответствующие этим операторам физич. величины не могут быть одновременно точно определены. Таковы, напр ., операторы координаты х и импульса р_х частицы (операторы принято обозначать теми же буквами, что и соответствующие им физич. величины, но сверху со "шляпкой"). Некоммутативность этих операторов является математич. отражением того факта, что для координаты и импульса частицы имеет место неопределённостей соотношение:
[1137-13.jpg]
показывающее границы точностей, с которыми могут быть одновременно определены p_X и х. Частица не может иметь одновременно точно определённые координату и импульс: чем точнее определена координата, тем менее определённым является импульс, и наоборот (с этим связано вероятностное описание состояния частицы в квантовой механике).
При К. п.-в. некоммутирующими объявляются операторы, сопоставляемые координатам самих точек пространства и моментам времени. Некоммутативность операторов x и t, x и у и т. д. означает, что точное значение, напр., координаты x в заданный момент времени t не может быть определено, так же как не может быть задано точное значение неск. координат одновременно. Это приводит к вероятностному описанию пространства-времени. Вид операторов подбирается так, чтобы средние значения координат могли принимать лишь целочисленные значения, кратные фундаментальной длине l. Масштаб погрешностей (или неопределённость) координат определяется фундаментальной длиной.
В нек-рых вариантах теории постулируется непереставимость операторов координат и операторов, описывающих поле. Это равносильно предположению о невозможности одновременного точного задания описывающих поле величин и точки пространства, к к-рой эти величины относятся (такого рода варианты часто наз. теориями нелокализуемых состояний).
В большинстве известных попыток К. п.-в. сначала вводятся постулаты, касающиеся "микроструктуры" пространства-времени, а затем получившееся пространство "населяется" частицами, законы движения к-рых приводятся в соответствие с новой геометрией. На этом пути получен ряд интересных результатов: устраняются нек-рые расходимости (однако иногда на их месте появляются новые), в нек-рых случаях получается даже спектр масс элементарных частиц, т. е. предсказываются возможные массы частиц. Однако радикальных успехов получить пока не удалось, хотя методич. ценность проделанной работы несомненна. Представляется правдоподобным, что возникающие здесь трудности свидетельствуют о недостатках самого подхода к проблеме, при к-ром построение новой теории начинается с постулатов, касающихся "пустого" пространства (т. е. чисто геом. постулатов, независимых от материи, это пространство "населяющей").
Пересмотр геометрич. представлений необходим - эта идея стала почти общепризнанной. Однако такой пересмотр должен, по-видимому, в гораздо большей мере учитывать неразрывность представлений о пространстве, времени и материи.
Лит.: Марков M. А., Гипероны и К-мезоны, M., 1958, §§ 33 и 34; Б л о-хин це в Д. И., Пространство и время в микромире. M., 1970. В. И. Григорьев.
КВАНТОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ в квантовой механике, дискретность возможных пространственных ориентации момента количества движения атома (или др. частицы или системы частиц) относительно любой произвольно выбранной оси (оси z). К. п. проявляется в том, что проекция Mz момента M на эту ось может принимать только дискретные значения, равные целому (О, 1,2, ...) или полуцелому('/2, 3/2,5/2, ...) числу т, помноженному "на Планка постоянную h, Mz = mh. Две другие проекции момента Mx и Мyостаются при этом неопределёнными, т. к., согласно осн. положению квантовой механики, одновременно точные значения могут иметь лишь величина момента и одна из его проекций. Для орбитального момента количества движения т (m1) может принимать значения О, ± 1, ±2, ... ± /, где / =0,1,2... определяет квадрат момента Mi (т. е. его абс. величину): M2i= l (l +1)h2. Для полного момента количества движения M (орбитального плюс спинового) т (mi) принимает значения с интервалом в 1 от -j до +j, где j определяет величину полного момента: M2 = j (j + l)h2 и может быть целым или полуцелым числом. Если атом помещается во внешнее магнитное поле H, то появляется выделенное направление в пространстве - направление поля (к-рое и принимают за ось z). B этом случае К. п. приводит к квантованию проекции Н магнитного момента атома на направление поля, т. к. магнитный момент пропорционален механич. моменту количества движения (отсюда название т - "магнитное квантовое число"). Это приводит к расщеплению уровней энергии атома в магнитном поле вследствие того, что к энергии атома добавляется энергия его магнитного взаимодействия с полем, равная -НН (см. Зееманй эффект). В. И. Григорьев.
КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА, дискретизация непрерывных сигналов, преобразование электрического сигнала, непрерывного во времени и по уровню, в последовательность дискретных (отдельных) либо дискретно-непрерывных сигналов, в совокупности отображающих исходный сигнал с заранее установленной ошибкой. К. с. осуществляется при передаче данных в телемеханике, при аналого-цифровом преобразовании в вычислит, технике, в импульсных системах автоматики и др.
При передаче непрерывных сигналов обычно достаточно передавать не сам сигнал, а лишь последовательность его мгновенных значений, выделенных из исходного сигнала по определённому закону. К. с. производится по времени, уровню или по обоим параметрам одновременно. При К. с. по времени сигнал через равные промежутки времени ? прерывается (импульсный сигнал) либо изменяется скачком (ступенчатый сигнал, рис.). Напр., непрерывный сигнал, проходя через контакты периодически включаемого электрич. реле, преобразуется в последовательность импульсных сигналов. При бесконечно малых интервалах включения (отключения), т. е. при бесконечно большой частоте переключений контактов, получается точное представление непрерывного сигнала. При К. с. по уровню соответствующие мгновенные значения непрерывного сигнала заменяются ближайшими дискретными уровнями, к-рые образуют дискретную шкалу квантования. Любое значение сигнала, находящееся между уровнями, округляется до значения ближайшего уровня.
Квантование сигнала: а - по времени; 6 - по уровню; x0(t) - исходный сигнал; x(t) - квантованный сигнал; t - интервал квантования; x - уровень квантования.
При бесконечно большом числе уровней квантованный сигнал превращается в исходный непрерывный сигнал.
Лит.: Харкевич А. А., Борьба с помехами, 2 изд., M., 1965; Маркюс Ж., Дискретизация и квантование, пер. с франц., M., 1969. M. M. Гельман.
КВАНТОВАЯ ЖИДКОСТЬ, жидкость, свойства к-рой определяются квантовыми эффектами. Примером К. ж. является жидкий гелий при темп-ре, близкой к абс. нулю. Квантовые эффекты начинают проявляться в жидкости при достаточно низких темп-pax, когда длина волны де Бройля для частиц жидкости, вычисленная по энергии их теплового движения, становится сравнимой с расстоянием между ними. Для жидкого гелия это условие выполняется при темп-ре 3-2 К.
Согласно представлениям классич. механики, с понижением темп-ры кинетич. энергия частиц любого тела должна уменьшаться. В системе взаимодействующих частиц при достаточно низкой темп-ре последние будут совершать малые колебания ок. положений, соответствующих минимуму потенциальной энергии всего тела. При абс. нуле темп-ры колебания должны прекратиться, а частицы занять строго определённые положения, т. е. любое тело должно превратиться в кристалл. Поэтому самый факт существования жидкостей вблизи абс. нуля темп-ры связан с квантовыми эффектами. В квантовой механике действует принцип: чем точнее фиксировано положение частицы, тем больше оказывается разброс значений её скорости (см. Неопределённостей соотношение). Следовательно, даже при абс. нуле темп-ры частицы не могут занимать строго определённых положений, а их кинетич. энергия не обращается в нуль, остаются т. н. нулевые колебания. Амплитуда этих колебаний тем больше, чем слабее силы взаимодействия между частицами и меньше их масса. Если амплитуда нулевых колебаний сравнима со ср. расстоянием между частицами тела, то такое тело может остаться жидким вплоть до абс. нуля темп-ры.
Из всех веществ при атмосферном давлении только два изотопа гелия (4He и 3He) имеют достаточно малую массу и настолько слабое взаимодействие между атомами, что остаются жидкими вблизи абс. нуля и позволяют тем самым изучить специфику К. ж. Свойствами К. ж. обладают также электроны в металлах.
К. ж. делятся на бозе-жидкости и фер-ми-жидкости, согласно различию в свойствах частиц этих жидкостей и в соответствии с применяемыми для их описания статистиками Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака (см. Статистическая физика). Бозе-жидкость известна только одна - жидкий 4He, атомы к-рого обладают равным нулю спином (внутренним моментом количества движения). Атомы более редкого изотопа 3He и электроны в металле имеют полуцелый спин ('/2), они образуют ферми-жидкости.
Жидкий 4He был первой разносторонне исследованной К. ж. Теоретич. представления, развитые для объяснения осн. эффектов в жидком гелии, легли в основу общей теории К. ж. Гелий 4He при 2,171 К и давлении насыщенного пара испытывает фазовый переход II рода в новое состояние Не II со специфич. квантовыми свойствами. Само наличие точки перехода связывается с появлением т. н. бозе-конденсата (см. Бозе-Эйнштейна конденсация), т. е. конечной доли атомов в состоянии с импульсом, строго равным нулю. Это новое состояние характеризуется сверхтекучестью, т. е. протеканием Не II без всякого трения через узкие капилляры и щели. Сверхтекучесть была открыта П. Л. Капицей (1938) и объяснена Л. Д. Ландау (1941).
Согласно квантовой механике, любая система взаимодействующих частиц может находиться только в определённых квантовых состояниях, характерных для всей системы в целом. При этом энергия всей системы может меняться только определёнными порциями - квантами. Подобно атому, в к-ром энергия меняется путём испускания или поглощения светового кванта, в К. ж. изменение энергии происходит путём испускания или поглощения элементарных возбуждений, характеризующихся определённым импульсом р, энергией (), зависящей от импульса, и спином. Эти элементарные возбуждения относятся ко всей жидкости в целом, а не к отд. частицам и наз. в силу их свойств (наличия импульса, спина и т. п.) квазичастицами. Примером квазичастиц являются звуковые возбуждения в Не II - фононы, с энергией = hcр, где h - Планка постоянная, делённая на 2, с - скорость звука. Пока число квазичастиц мало, что соответствует низким темп-рам, их взаимодействие незначительно и можно считать, что они образуют идеальный газ квазичастиц. Рассмотрение свойств К. ж. на основе этих представлений оказывается, в известном смысле, более простым, чем свойств обычных жидкостей при высоких темп-pax, когда число возбуждений велико и их свойства не аналогичны свойствам идеального газа.
Если К. ж. течёт с нек-рой скоростью через узкую трубку или щель, то её торможение за счёт трения состоит в образовании квазичастиц с импульсом, направленным противоположно скорости течения. В результате торможения энергия К. ж. должна убывать, но не плавно, а определёнными порциями. Для образования квазичастиц с требуемой энергией скорость потока должна быть не меньше, чем Vc = min [()/]; эту скорость называют критической. К. ж., у к-рых vc <> 0, будут сверхтекучими, т. к. при скоростях, меньших Vc, новые квазичастицы не образуются, и, следовательно, жидкость не тормозится. Предсказанный теорией Ландау и экспериментально подтверждённый энергетич. спектр E(P) квазичастиц в Не II удовлетворяет этому требованию.
Невозможность образования при течении с < vc новых квазичастиц в Не II приводит к своеобразной д в у х ж и д-костной гидродинамике. Совокупность имеющихся в Не II квазичастиц рассеивается и тормозится стенками сосуда, она составляет как бы нормальную вязкую часть жидкости, в то время как остальная жидкость является сверхтекучей. Для сверхтекучей жидкости характерно появление в нек-рых условиях (напр., при вращении сосуда) вихрей с квантованной циркуляцией скорости сверхтекучей компоненты. В Не II возможно распространение двух типов звука, из к-рых 1-й звук соответствует обычным адиабатич. колебаниям плотности, в то время как 2-й звук соответствует колебаниям плотности квазичастиц и, следовательно, темп-ры (см. Второй звук).
Наличие газа квазичастиц одинаково характерно как для бозе-, так и для ферми-жидкости. В ферми-жидкости часть квазичастиц имеет полуцелый спин и подчиняется статистике Ферми - Дирака, это т. н. одночастичные возбуждения. Наряду с ними в ферми-жидкости существуют квазичастицы с целочисленным спином, подчиняющиеся статистике Бозе - Эйнштейна, из них наиболее интересен "нуль-звук", предсказанный теоретически и открытый в жидком 3He (см. Нулевой звук). Ферми-жидкости делятся на нормальные и сверхтекучие в зависимости от свойств спектра квазичастиц .
К нормальным ферми-жидкостям относятся жидкий 3He и электроны в несверхпроводящих металлах, в к-рых энергия одночастичных возбуждений может быть сколь угодно малой при конечном значении импульса, что приводит к vc = О. Теория нормальных ферми-жидкостей была развита Л. Д. Ландау (1956-58).
Единственной, но очень важной сверхтекучей ферми-жидкостью являются электроны в сверхпроводящих металлах (см. Сверхпроводимость). Теория сверхтекучей ферми-жидкости была развита Дж. Бароином, Л. Купером и Дж. Шриффером (1957) и H. H. Боголюбовым (1957). Между электронами в сверхпроводниках, согласно этой теории, преобладает притяжение, что приводит к образованию из электронов с противоположными, но равными поабс. величине импульсами связанных пар с суммарным моментом, равным нулю (см. Купера эффект). Для возникновения любого одночастичного возбуждения - разрыва связанной пары - необходимо затратить конечную энергию. Это приводит, в отличие от нормальных ферми-жидко-стей, к vc<>0, т. е. к сверхтекучести электронной жидкости (сверхпроводимости металла). Существует глубокая аналогия между сверхпроводимостью и сверхтекучестью. Как и в 4He, в сверхпро-водящих металлах имеется фазовый переход II рода, связанный с появлением бозе-конденсата пар электронов. При определённых условиях в магнитном поле в т. н. сверхпроводниках II рода появляются вихри с квантованным магнитным потоком, являющиеся аналогом вихрей в Не II.
Кроме перечисленных выше К. ж., к ним относятся смеси 3He и 4He, к-рые при постепенном изменении соотношения компонентов образуют непрерывный переход от ферми- к бозе-жидкости. Согласно теоретич. представлениям, при чрезвычайно высоких давлениях и достаточно низких темп-pax все вещества должны переходить в состояние К. ж., что возможно, напр., в нек-рых звёздах.
Лит.: Ландау Л. Д. и Л и ф-шиц E. M., Статистическая физика,
2 изд., M., 1964; Абрикосов А. А., Халатников И. M., Теория ферми-жидкости, "Успехи физических наук", 1958, т. 66, в. 2, с. 177; Физика низких температур, пер. с англ., M., 1959; Пай не Д., Нозьер Ф., Теория квантовых жидкостей, пер. с англ., M., 1967.
С. В. Иорданский.
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА, волновая механика, теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (напр., кристаллов), а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с физ. величинами, непосредственно измеряемыми в макроскопич. опытах.
Законы К. м. составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов, понять строение ядер атомных, изучать свойства элементарных частиц. Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц, из которых они состоят, законы К. м. лежат в основе понимания большинства макроскопич. явлений. К.м. позволила, напр., объяснить температурную зависимость и вычислить величину теплоёмкости газов и твёрдых тел, определить строение и понять многие свойства твёрдых тел (металлов, диэлектриков, полупроводников). Только на основе К. м. удалось последовательно объяснить такие явления, как ферромагнетизм, сверхтекучесть, сверхпроводимость, понять природу таких ас-трофизич. объектов, как белые карлики, нейтронные звёзды, выяснить механизм протекания термоядерных реакций в Солнце и звёздах. Существуют также явления (напр., Джозефсона эффект), в к-рых законы К. м. непосредственно проявляются в поведении макроскопич. объектов.
Ряд крупнейших технических достижений 20 в. основан по существу на специфических законах К.м. Так, квантово-механические законы лежат в основе работы ядерных реакторов, обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках, используемых в новейшей технике, и т. д. фундамент такой бурно развивающейся области физики, как квантовая электроника, составляет квантовомеханич. теория излучения. Законы К. м. используются при целенаправленном поиске и создании новых материалов (особенно магнитных, полупроводниковых и сверхпроводящих). T. о., К. м. становится в значит, мере "инженерной" наукой, знание к-рой необходимо не только физикам-исследователям, но и инженерам.
Место квантовой механики среди других наук о движении. В нач. 20 в. выяснилось, что классич. механика И. Ньютона имеет ограниченную область применимости и нуждается в обобщении. Во-первых, она неприменима при больших скоростях движения тел - скоростях, сравнимых со скоростью света. Здесь её заменила релятивистская механика, построенная на основе специальной теории относительности А. Эйнштейна (см. Относительности теория). Релятивистская механика включает в себя Ньютонову (нерелятивистскую) механику как частный случай. Ниже термин "классич. механика" будет объединять Ньютонову и релятивистскую механику.
Для классич. механики в целом характерно описание частиц путём задания их положения в пространстве (координат) и скоростей и зависимости этих величин от времени. Такому описанию соответствует движение частиц по вполне определённым траекториям. Однако опыт показал, что это описание не всегда справедливо, особенно для частиц с очень малой массой (микрочастиц). В этом состоит второе ограничение применимости механики Ньютона. Более общее описание движения даёт К. м., к-рая включает в себя как частный случай классич. механику. К. м., как и классическая, делится на нерелятивистскую, справедливую в случае малых скоростей, и релятивистскую, удовлетворяющую требованиям спец. теории относительности. В статье изложены основы нерелятивистской К. м. (Однако нек-рые общие положения относятся к К. м. в целом.) Нерелятивистская К. м. (как и механика Ньютона для своей области применимости) - вполне законченная и логически непротиворечивая теория, способная в области своей компетентности количественно решать в принципе любую физич. задачу. Релятивистская К.м. не является в такой степени завершённой и свободной от противоречий теорией. Если в нерелятивистской области можно считать, что движение определяется силами, действующими (мгновенно) на расстоянии, то в релятивистской области это несправедливо. Поскольку, согласно теории относительности, взаимодействие передаётся (распространяется) с конечной скоростью, должен существовать физич. агент, переносящий взаимодействие; таким агентом является поле. Трудности релятивистской теории - это трудности теории поля, с к-рыми встречается как релятивистская классич. механика, так и релятивистская К. м. В этой статье не будут рассматриваться вопросы релятивистской К. м., связанные с квантовой теорией поля.
Критерий применимости классической механики. Соотношение между Ньютоновой и релятивистской механикой определяется существованием фундаментальной величины - предельной скорости распространения сигналов, равной скорости света с (с~3-1010 см/сек). Если скорости тел значительно меньше скорости света (т. е. v/c <<1, так что можно считать с бесконечно большой), то применима Ньютонова механика.
Соотношение между классич. механикой и К.м. носит менее наглядный характер. Оно определяется существованием другой универсальной мировой постоянной - постоянной Планка h. Постоянная h (называемая также квантом действия) имеет размерность действия (энергии, умноженной на время) и равна h = 6,62·10-27 эрг*сек. (В теории чаще используется величина ft = h/2 - = 1,0545919·10-27 эрг-сек, к-рую также яаз. постоянной Планка.) Формально критерий применимости классич. механики заключается в следующем: если в условиях данной задачи физич. величины размерности действия значительно больше H (так что h можно считать очень малой), применима классич. механика. Более подробно этот критерий будет разъяснён при изложении физических основ К. м.
История создания квантовой механики. В начале 20 в. были обнаружены две (казалось, |
