- •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.
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)
Квантовая суперпозиция (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.
29Принцип неопределенности Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности.
Принцип неопределённости Гейзенберга-частное выражение принципа дополнительности, устанавливающее границы применимости в классической физике.
Невозможно измерить одновременно с одинаковой с одинаковой точностью дополнительные свойства микрообъекта.
Если y электрона есть орбита то мы рассматриваем его как частицу, если нет – то как волну.
30Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.
В центре атома положительно заряженное ядро, его окружают не электронные орбиты, а так называемые электронные облака. Это облака вероятности нахождения электронов. Их плотность определяется |Ψ2|. Совместимость возможных положений электронов в объёме атома называется орбиталью.
Энергия атома может принимать только определённый набор значений. Для каждого атома этот набор свой. Расстояние между соседними уравнениями энергии убывает по мере удаления электрона от ядра. Уровень с наименьшей Е называется основным, а остальные уровни возбуждёнными. Каждой Е соответствует ни одно, а несколько возможных состояний, отличающихся формой Ψ-функции. Только основное состояние с минимальной энергией является одиночным. Ему соответствует сферически симметричная волновая функция.
Следующему энергетическому состоянию Е2 соответствует 2 различных пси-функции. Одна сферически симметричная, а другая электронное облако. Все эти возможные энерг. состояния заполняются по правилам.
Строение атомного кристалла
При образовании кристаллической решётки внешние электронные облака с соседних атомов перекрываются и находятся там.электроны становятся общими для всего кристалла.
О дному состоянию 2S должна соответствовать совместимость близкорасположенных состояний, каждое из которых может вмещать по 2 электрона. Эти состояния образуют так называемую энергетическую зону. Т.о. в кристалле образуется система разрешённых и запрещённых энергетических зон. Многие св-ва веществ определяются тем, как заполнена электронами последняя из непустых разрешённых зон