- •Естествознание как единая наука о природе. Иерархия уровней культуры.
- •Специфика науки как вида деятельности. Цель и конечный продукт научной 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. Модели развития науки.
- •Древнегреческий этап развития естествознания.
- •Научное мышление в эпоху средневековья.
- •Классический период в истории естествознания (общая характеристика).
- •Механистическая (механическая) картина мира и причины ее краха.
- •Неклассический этап развития естествознания.
- •Постнеклассический этап развития естествознания.
- •Современные подходы к периодизации естествознания. История естествознания как смена научных парадигм. Ньютоновская и эволюционная парадигмы.
- •Механика н как пример динамической теории. Идеализации и ограниченность клас 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. Становление сто.
- •Постулаты сто Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности.
- •Основные следствия из преобразований Лоренца. «Сокращение» длины движущихся объектов. «Замедление» хода движущихся часов.
- •Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.
- •Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
- •Современная наука о пространстве и времени. Описание пространства и времени в ведущих физических теориях.
- •Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Цикл Карно.
- •Проблема необратимости и ее статистическое решение.
- •Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
- •Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.
- •Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.
- •Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.
- •Квантовая механика как пример статистической теории. Описание состояния и движения микрообъектов. Принцип суперпозиции квантовых состояний.
- •Принцип дополнительности и его применение к описанию динамики микрообъектов.
- •Принцип неопределенности Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности.
- •Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.
- •Историческое развитие идей атомизма. Квантовый механизм взаимодействия элементарных частиц. Современные представления о классификации элементарных частиц.
- •Фундаментальные взаимодействия в природе. Их характеристика и перспективы объединения.
- •Парадоксы классической космологии и их разрешение. Модели Вселенной.
- •Современная космология о ранних стадиях эволюции Вселенной.
- •Возможности и элементы спектральной астрономии.
- •Эволюция звезд: их рождение, жизнь и смерть.
- •Строение Земли и основные характеристики ее оболочек. Термодинамика Земли.
- •Образование и основные этапы эволюции Земли.
- •Специфика живого. «Критерии жизни».
- •Иерархия уровней организации живой материи.
- •46,Особенности эволюционных процессов в природе, их отличие от динамических и статистических закономерностей. Общее описание процесса самоорганизации в неравновесных системах.
- •47,Общие свойства систем, способных к самоорганизации.
- •48,Примеры самоорганизующихся систем в физике. Конвективные ячейки Бенара. Лазеры.
- •49,Открытые диссипативные системы в химии и биологии. Примеры самоорганизации.
- •50,Синергетический подход к анализу экономических явлений и моделированию социальных процессов. Примеры.
- •51Проблемы прогнозирования в контексте синергетики. Динамический хаос. Фракталы.
-
Проблема необратимости и ее статистическое решение.
1859 – Максвелл предложил применить правило теории вероятности для описания поведения сист, сост из большого кол-ва частиц.
Статистич мех. Оказалось, что невозможно точно опр-ть скорости и координаты всех молекул газа в заданный момент вр. Их следует рассм, как случайные величины => нужно искать не их точное значение, а вероятности того, что эти величины имеют те или иные значения.
Вероятность данного события- отношение кол-ва случаев с благоприят исходом к общиму кол-ву случаев.
В стат физике сост сист из n частиц задается ф-цией распределения. Она имеет смысл плотности вероятности обнаружить корд и ск-ти частиц сист в опр интервалах знач. И в динамике, и в статистике сущ однозначная связь сост. Статич законы более глубже опис явл-я природы.
Одной из основных проблем в клас физике долгое вр оставалась проблема необратимости реал процессов в природе. Если снять кинофильм о хаотическом движении одной частицы в некотором замкнутом объеме и показать этот фильм, прокручивая пленку в обратном направлении, то ничего неправдоподобного в поведении частицы не обнаружится. Более того, просто невозможно будет даже определить, в какую сторону прокручивалась пленка. В этом случае говорят, что движение частицы обратимо. Практически ничего не изменится и в случаях, когда просматривается фильм о хаотическом движении двух, трех и вообще любого небольшого числа независимых частиц.
Однако когда частиц становится достаточно много, в их совместном поведении проявляется новая закономерность. Если, например, в начале фильма все частицы находились в каком-то определенном месте объема, то в дальнейшем они распределяются по объему более или менее равномерно, и если при демонстрации фильма обнаруживается, что частицы самопроизвольно скапливаются в каком-то месте, можно быть уверенным, что пленка прокручивалась в обратном направлении. Такое поведение, когда сост сист могут появляться только в опр послед-ти, наз необратимым.
Почти все реал процессы в природы явл-ся необратимыми: это и затухание маятника, и эволюция звезды, и чел жизнь.
-
Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
Энтропия и вероятность. Число микросост (способов), кот можно осущ данное макросост, наз статистич весом сост (т/динамич вероятность.)
S = klnW – формула Больцмана, где S – энтропия, k – пост Больцмана, W – статист вес.
Если есть система, то энтропия опр-ся по ф-ле: S = S1 + S2 = klnW1 + klnW2 = klnW1W2
Энтропия минимальна наиб вер сост: W=1, S=0 (Энтропия наименее вероятного сост, кот можно осущ одним способом, равна 0).
Энтропия мб мерой упорядоченности сист. Сист самопроизвольно может перейти из покоя в хаус, а обратно нет.
Статистич.хар-р. Посчитаем вероятность того, что все молекулы соберутся в одной половине сосуда. Статистич независ событие – перемножение вероятностей. Значит, чем больше молекул, тем меньше вероятность. Поэтому, это возможно и наступит, но вероятность мала. Мы не видим обратимые процессы из-за их оч малой вероятности. Сист стремится к равновесию, т.к. это сост наиб вероятно. Статистика устанавл границы применимости 2ого з-ну т/д. Понятие необратимости и 2ое нач т/д имеет смысл для сист, сост из большого числа частиц. В малых масштабах возможны отклонения от наиб вероятного распредел. Такие отклонения величин от сред знач, сущ в малых масштабах наз флуктуацией.
Энтропическая система складывается из энтропий частей, при этом вероятность перемножается:
S = S1 + S2, W = W1 + W2, S = S1 + S2 = klnW1 +klnW2 = k(lnW1 + lnW2) = kln(W1W2).