- •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.
-
Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
1) с СТО не согласуются з-ны Всемир тяготения; 2)СТО рассм дв-ия только в ИСО.
1907-1917 – создание Эйнштейном ОТО. В основу были положены 2 принципа:
1.новый общий принцип относительности: в любой СО независимо от того, явл-ся она инерциальной или нет, все законы природы имеют одинаковую форму.
2.принцип эквивалентности: действие гравит поля (в кот проявл гравит масса) эквивалентна ускоренному дв-ию (в кот проявл-ся инертная масса).
- гравитационная масса Mи = Mг (масса гравит=масса инерт)
Действие гравит поля эквивалентно ускоренному дв-ию.
Наблюдатель никаким опытом в своей СО (замкнутой кабине) не сможет различить, нах-ся ли он в гравит поле, или ускоренно дв-ся.
Криволинейная траектория.
Вывод: тяготение сообщает всем телам и свету одинаковое ускорение => искривляет одинаковым образом все траектории.
Эйнштейн предположил, что геометрия нашего мира не евклидова, а риманова, т.е. 2-мерная среда – Карл Гаусс, Бернхард Риман, Януси Гойяи, Николай Лобачевский.
Прямая (геодезическая) линия – это кратчайшее расстояние между двумя точками.
Евклид |
Риман |
Лобачевский |
Ч/з точку вне данной прямой можно провести одну прямую, ||-ную данной. |
Ч/з точку вне данной прямой нельзя провести ни одной прямой, ||-ной данной. |
Ч/з точку вне данной прямой проходят, по крайней мере, 2 прямые, не пересек данную. |
Двухмерные пространства: плоскость с нулевой кривизной (Евклид), сфера с положительной кривизной (Риман), гипербола с отрицательной кривизной (Лобачевский).
Гравитация в ТО – это не сила, а проявление искривления 4-мерного пр-вр. Тела притяг друг к другу не потому, что м/у ними действует сила, а потому, что пространство искривлено.
Все тела в поле тяготения движутся по инерции, т.е. по кратчайшим траекториям (геодезически), но в искривленном пространстве геодезические не прямые, а кривые.
ОТО объясняет наблюдаемое явл иначе, чем теория Н. В теории Н параболическая траектория мяча, брошенного под углом горизонта – это следствие силы тяжести земли, действующей на мяч. В ОТО мяч дв-ся по инерции по кратчайшей траектории, но она не прямая, а кривая, поскольку пространство искривлено массивным телом (Землей). Массивное тело (Солнце) искривляет вокруг себя пространство (время). Планеты движутся по инерции, т.е. по кратчайшим траекториям (геодезически) => в данном случае по эллипсу. Уравнения ОТО переходят в уравнения теории Н в случае малых ск-тей и слабых гравит полей.
ОТО предсказ черные дыры. 2ая косм ск-ть- кот дб у частицы,чтобы она навсегда покинуло массивное тело. Т.к. свет поток частиц, он не может покинуть тело. Излучающий объект становится ч. дырой.
Осн эксперименты подтв ОТО: 1)прецессия орбиты Меркурия; 2)искривл свет лучей в сильном поле тяготения Солнца; 3) «кр смещение»- смещ спектральных линий излуч звезд красному концу спектра по сравн с соотв линии спектра зем источников света; 4)эффект замедления вр вблизи массивных тел. Критика ОТО: 1)до сих пор не созд квант теория гравитации; 2)масштабная неинвариантность.