- •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.
-
Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.
К нач XX в уст, что з-ны класс физики не применимы к 2-м группам явл-й: 1)процессы взаимод света с в-вом; 2)процессы, происход в атоме.
Ультрофиолет катастрофа:при низких частотах опыты совпад с теорией, а на высоких эн излуч резко возр.
Нов теор объяснение предложил Планк, кот утв, что э/маг эн может излуч и поглощаться отдельными малыми порциями- квантами. Эн отдельного кванта- E=hV.
1095- Эйнштейн на основе гипотезы квантов объяснил явл фотоэффекта (вырывание электронов из Ме под действием света). Смысл: 1 квант света вырывает 1 электрон.
В рез-те гипотезы оказалось, что свет можно представить как поток отдельных неделимых частиц квантов, кот дв-ся в пустоте со ск-тью 3*108м/с.
Опыты по рассеиванию рентгеновских лучей свободными электронами- явл Комптона- подтвердили, что фотоны реал сущ-ют. Т.е. фотону с эн E=hV можно приписать импульс p=h/λ.
1923- Луи де Бройль предполож, что частицы в-ва наряду с корпускулярными, должны обладать и волновыми св-вами. Кажд частице можно сопоставить длину волны λ=h/p=h/mv.
1927- эту гипотезу подтвердили опыты Девиссона и Джермера, где была зафиксирована дифракция электрона.
Св-ва мат объектов заключ в том, что в поведении одного и того же объекта могут проявляться и корпускулярные, и волновые черты. Корп-волн дуализм не объясним с позиции физики.
Длина волны при обычных скоростях настолько мала, что дифракцию мы не увидим.
Процессы, связ с атомом.
1904- Томпсон предложил 1-ую модель атома (пудинг с изюмом).
1907- Резерфорд в опыте по рассеиванию α-частиц атомами золота показал, что модель Томпсона не верна и в атомах сущ оч маленькие ядра, в кот сосредоточ почти вся масса атома.
1911- Резерфорд предложил планетарную модель атома, но эта модель противоречила класс з-нам механики и термодин и не объясл линейчатые спектры атомов.
1913- Бор разрешил противоречия планетарной модели, предложив 2 постулата: 1)в атоме сущ стационар орбиты, вращ по кот электрон не излуч эн; 2)при мгнов переходе с орбиты Е2 на Е1 испускается (поглощается) квант эн равный разности перехода, именно так возник линейчатый спект атома.
1913-14 – сущ-е уровней эн в атомах подтвердили опыты Франка и Герца.
Модель Бора не могла объяснить спектры атомов более сложных, чем водород, как дв-ся электрон при переходе с одной орбиты на др, как из атомов обр-ся более сложные в-ва.
Все эти трудности объяснила нов теория- квант мех, согл кот электрон в атоме можно представить как волну.
Идеи де Бройля стали теорией в 1926, когда Шредингер нашел ур, кот должны подчин электронные волны. Это ур позволяет опр волновую (пси-) ф-цию, кот полностью опис сост электрона в атоме.
1926- Борн установил физ смысл пси-ф-ции. Он доказал, что квадрат модуля пси-ф-ции опр-ет вероятность нахождения микрочастицы в том или ином месте пространства.
1927- Гейзенберг получил соотношения неопределенностей: невозможно одновр точно измерить доп переменные (координату и ск-ть)
1927-Бор выдвинул принцип дополнительности, предложив физ интерпретацию рез-тов квант мех.
Квант мех: 1)позволила установит природу хим связи; 2)объясн периодич сист; 3)строение атомов, атомных ядер; 4)св-ва элементар частиц; 5)строение и многие св-ва (оптические, эл, маг) тв.тел; 6)белые карлики, нейтронные звезды; 7)механизм протекания термоядерных реакций в звездах; 8)концепцию большого взрыва; 9)основа практич устройств (микросхемы, ядерные реакторы).