- •Естествознание как единая наука о природе. Иерархия уровней культуры. Специфика науки как вида деятельности. Критерии научного знания. Проблема познаваемости мира.
- •Критерии научности. Структура научного знания. Эмпирический и теоретический уровни научного знания.
- •Методы и средства научного познания.
- •Наука как социальное явление. Лженаука. Модели развития науки.
- •Древнегреческий этап развития естествознания.
- •Классический период в истории естествознания (общая характеристика).
- •7.Механистическая (механическая) картина мира и причины ее краха.
- •8.Неклассический этап развития естествознания.
- •9.Постнеклассический этап развития естествознания.
- •Механика Ньютона как пример динамической теории. Идеализации и ограниченность классической механики.
- •Триумф небесной механики. Механический детерминизм как фундамент классического мировоззрения.
- •Фундаментальная симметрия пространства и времени, ее связь с законами сохранения.
- •Концепции дальнодействия и близкодействия. Понятие материального поля. Классические представления о природе света.
- •Непрерывность и дискретность в описании структуры материи.
- •Историческое развитие концепции пространства и времени в естествознании. Специальная теория относительности Эйнштейна. Постулаты сто.
- •Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности. «Сокращение» длины движущихся объектов. «Замедление» хода движущихся часов.
- •Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.
- •19.Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
- •20Современная наука о пространстве и времени. Описание пространства и времени в ведущих физических теориях.
- •21Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Цикл Карно.
- •3 Начала термодинамики.
- •22Проблема необратимости и ее статистическое решение.
- •23Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
- •24Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.
- •25.Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.
- •26Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.
- •27Квантовая механика как пример статистической теории. Описание состояния и движения микрообъектов. Принцип суперпозиции квантовых состояний.
- •28Принцип дополнительности и его применение к описанию динамики микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм
- •29Принцип неопределенности Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности.
- •30Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.
- •31 .Историческое развитие идей атомизма. Квантовый механизм взаимодействия элементарных частиц. Современные представления о классификации элементарных частиц.
- •32Фундаментальные взаимодействия в природе. Их характеристика и перспективы объединения.
- •Парадоксы классической космологии и их разрешение. Модели Вселенной.
- •34Современная космология о ранних стадиях эволюции Вселенной.
- •35.Возможности и элементы спектральной астрономии.
- •36.Эволюция звезд: их рождение, жизнь и смерть.
- •36.Строение Земли и основные характеристики ее оболочек. Термодинамика Земли.
- •37Образование и основные этапы эволюции Земли.
- •38.Специфика живого. «Критерии жизни».
- •39. Иерархия уровней организации живой материи.
- •40.Гипотезы возникновения жизни на Земле. Биохимическая эволюция.
- •41.Развитие идеи эволюции в биологии. Эволюция биосферы.
- •42.Особенности эволюционных процессов в природе, их отличие от динамических и статистических закономерностей. Общее описание процесса самоорганизации в неравновесных системах.
- •43.Общие свойства систем, способных к самоорганизации.
- •44.Примеры самоорганизующихся систем в физике. Конвективные ячейки Бенара. Лазеры.
- •45.Открытые диссипативные системы в химии и биологии. Примеры самоорганизации.
- •46.Синергетический подход к анализу экономических явлений и моделированию социальных процессов. Примеры.
- •47.Проблемы прогнозирования в контексте синергетики. Динамический хаос. Фракталы.
25.Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.
Первоначально в естествознании появилась динамическая теория, которая отлично описала состояние макрообъекта. Произошел переход к статистическому описанию. На следующем этапе поняли объективность статистического описания для больших и сложных систем. Стали думать, что для больших – статистическая, а для отдельных – динамическая. Потом появилась квантовая механика. В ней статистическое описание для отдельных объектов.
Был совершен переход к вероятностному детерминизму.
В этом виде детерминизма любое событие имеет множество причин и множество следствий, оказываясь включенным в сеть причинно-следственных отношений. Следствие вытекает из причины уже только с некоторой вероятностью, а не с необходимостью.
26Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.
В начале XX века установили что законы механики не применимы к двум группам:
-
Процесс взаимодействия света с веществом
-
Процессы внутри атома.
В конце 19 века в физике возникла ситуация – Ультрафиолетовая катастрофа - Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела, полученное в эксперименте отличалось от теоритического.
В 1900 Макс Планк предложил что электромагнитная энергия может излучаться и поглащаться отдельными малыми порциями – квантами.
В 1905 Эйнштейн объяснил явление фотоэффекта ( вырывание электронов под действием света)__ свет поток отдельных частиц – квантов (фотонов)
Эффект Комптона ( рассеивание рентгеновских лучей под действием электронов.
В 1927 опыт Дервисона Джермера подтвердил гипотезу o том, что вещества наряду с корпускулярными имеют волновые свойства. ( дифракция электронов)
27Квантовая механика как пример статистической теории. Описание состояния и движения микрообъектов. Принцип суперпозиции квантовых состояний.
Основная величина для описания микрообъектов Ψ-функция; Ψ(x,y,z,t)
|Ψ2| имеет смысл плотности вероятности обнаружить микрообъект в данном месте пространства.
dv=dxdydz; dp=|Ψ2|dv; |Ψ2|=dp/dv
Для волновых функций справедлив принцип суперпозиции
Ψ=Ψ1+Ψ2 квант
|Ψ|2=|Ψ1|2+|Ψ2|2 стат
Ψ=C1Ψ1+C2Ψ2
Поведение микрообъектов вероятностно.
Основной величиной, характеризующей состояние объекта является волновая функция Ψ(х, у, z, t)
Ква́нтовая суперпози́ция (когерентная суперпозиция) — это суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения, это суперпозиция альтернативных (взаимоисключающих) состояний.
28Принцип дополнительности и его применение к описанию динамики микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм
Для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих
( дополнительных) набора классических понятий, совокупность которых дает исчерпывающую информацию oб этих явлениях.
Корпускулярно-волновой дуализм. Электрон в одних экспериментах проявляет свойства волны, a в других свойства частицы. Корп. И волн. Свойства никогда не проявляются одновременно.