- •Идеи атомистики в античной науке, школа Демокрита-Эпикура.
- •11. Ньютон: механика земных и небесных тел, закон всемирного тяготения, законы динамики, представления о пространстве и времени.
- •12. Классическая электродинамика, работы Кулона, Ампера. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Теория электромагнитного поля Максвелла.
- •13. Основные концепции классического естествознания: корпускулярная и континуальная концепции, концепции дальнодействия и близкодействия.
- •1. Корпускулярная и континуальная концепции.
- •2. Концепция дальнодействия и близкодействия.
- •14. Основные концепции классического естествознания: классический детерминизм и физикализм.
- •15. Классические представления о пространстве и времени. Связь свойств пространства и времени и законов сохранения, понятие симметрии.
- •Б) Пространственные отношения в природе
- •16. Теория относительности рйнштейна: предпосылки создания, опят Майкельсона-Морли. Постулаты социальной теории относительности.
- •§ 2. Постулаты специальной теории относительности (сто).
- •17. Специальная теория относительности.
- •18. Импульс и энергия в специальной теории относительности, понятие массы покоя.
- •19. Общая теория относительности, принцип эквивалентности, экспериментальные подтверждения.
- •20. Классическая термодинамика: три начала термодинамики. Понятие тепловой машины. Необратимость термодинамических процессов.
- •21. Квантовая механика: Гипотеза Планка Объяснение фотоэффекта Эйнштейном и гипотеза корпускулярно-волнового дуализма. Волны де Бройля.
- •22. Теория атома. Ядерная модель Резерфорда. Теория атома Бора. Квантовые числа, принцип запрета Паули.
- •23. Квантовая механика: волновая функция Шредингера, статистическая интерпретация волновой функции, принцип суперпозиции состояний.
- •24. Основные концепции неклассического естествознания: концепция корпускулярно-волнового дуализма, принцип неопределенности Гайзенберга. Принципы дополнительности и соответствия н. Бора.
- •25. Основные концепции неклассического естествознания: неклассическая концепция измерения. Концепция моделирования состояния. Вероятностный характер законов.
- •26. Неклассическая стратегия научного мышления
- •27. Современная космологическая модель: образование и эволюция Вселенной. Теории инфляции и Большого взрыва.
- •28. Современная космологическая модель: основной космологический принцип. Теории открытой и пульсирующей Вселенной. Антропный принцип.
- •29. Образование Вселенной
- •30. Образование и эволюция звезд. Черные дыры.
- •31. Эволюция Солнца. Понятие солнечной активности, солнечного ветра. Солнечная система.
- •34. Атмосфера Земли. Магнитосфера. Радиационные пояса.
- •35. Химия: основные законы (сохранения массы, постоянство состава, периодический закон Менделеева)
- •36. Химический элемент и химическое соединение. Химические связи. Структурная концепция.
- •37. Химический процесс и химическая система. Реакции Белоусова-Жаботинского. Катализаторы. Химическая эволюция.
- •38. Основные концепции происхождения жизни. Отличие живой материи от неживой.
- •39. Биология. Строение и основные функции клетки.
- •40. Биология. Свойства днк и рнк. Понятие гена. Генетический код.
- •41. Законы генетики. Генная инженерия. Генномодифицированные организмы.
- •1. Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием.
- •2. Закон расщепления, или второй закон Менделя.
- •42. Биологическая эволюция. Теории Ламарка и Дарвина. Синтетическая теория эволюции.
- •43. Человек, как результат биологической эволюции. Трудовая теория происхождения человека.
- •44. Биосфера. Учение Вернадского о ноосфере.
- •47. Кибернетика: общие законы управления. Понятие обратной связи.
- •48. Информация, основные свойства. Информационная картина мира. Метод математического моделирования.
- •49. Синергетика: самоорганизация систем в терминах: бифуркация, аттрактор, неустойчивость, фракталы. Рол флуктуации. Понятие хаоса.
- •50. Концепция всеобщего эволюционизма. Постнеклассический этап в развитии науки. Интеграции естественно-научного и социально-гуманитарного знания.
23. Квантовая механика: волновая функция Шредингера, статистическая интерпретация волновой функции, принцип суперпозиции состояний.
Центрами исследований в области квантовой механики стали Копенгаген, Геттинген, Кембридж и Мюнхен. Над созданием новой науки работала целая плеяда выдающихся физиков. За короткий период в 12 месяцев, с июня 1925 года по июнь 1926 года, были опубликованы три оригинальных и независимо сделанных варианта полной квантовой теории:
Матричная квантовая механика – Вернер Гейзенберг (1901-1976)
Волновая механика – Эрвин Шредингер (1877-1961)
Квантовая алгебра – Пауль Дирак (1902-1984)
Вскоре было показано, что все три варианта теории эквивалентны.
Наиболее наглядным является вариант теории Шредингера, основанный на концепции волн де Бройля. В развитие идей де Бройля о волновых свойствах вещества Шредингер сопоставил движению микрочастицы комплексную функцию координат и времени, которую он назвал волновой функцией и обозначил греческой буквой .
Явный вид -функции получается из решения уравнения Шредингера (1926 г.), которое является основным уравнением нерелятивистской квантовой механики и играет для описания явлений микромира такую же роль, как и законы динамики Ньютона при описании движения в макромире. Для стационарных состояний
,
где Е- полная энергия частицы , U –потенциальная энергия во внешнем силовом поле.
Физическую интерпретацию -функции дал М.Борн в 1926 г. Согласно Борну квадрат модуля -функции определяет вероятность того, что частица будет обнаружена в пределах некоторого объема
Заметим, что интеграл от этого выражения по всему объему должен быть равен единице, т.к. выражает вероятность того, что частица находится в одной из точек пространства, т.е. вероятность достоверного события (условие нормировки).
Таким образом, квантовая механика имеет статистический характер. Она не позволяет определить местонахождение частиц в пространстве, а лишь предсказывает вероятность, с которой частица может быть обнаружена в различных точках пространства.
Одним из основных положений квантовой механики является принцип суперпозиции состояний. Пусть некоторая квантовомеханическая система может находиться в состоянии ’ и в состоянии ”. Тогда состояние существует состояние системы
= c1 1 + c22+…
где cn – некоторые постоянные. Квадраты модулей коэффициентов cn дают вероятность того, что при измерениях, производимых над системой, будут получены результаты, соответствующие нахождению системы в состоянии n.
Для частиц, находящихся в потенциальной яме (нуклоны в ядрах, атомы в молекулах, электроны в металлах), существует вероятность проникновения через потенциальный барьер, высота которого больше ее полной энергии – туннельный эффект.
Пример. Прохождение через барьер.
Пусть частица, движущаяся слева направо, встречает на своем пути потенциальный барьер высоты U0. По классическим представлениям, если энергия частицы больше высоты барьера, частица беспрепятственно проходит над барьером, Если же энергия частицы меньше высоты барьера, то частица отражается от барьера и летит в обратную сторону.
Согласно квантовой механике, имеется отличная от нуля вероятность, что частица отразится от барьера с UE, а с другой стороны, есть отличная от нуля вероятность того, что частица проникнет за барьер с UE. Эта вероятность сильно зависит от ширины барьера. Также коэффициент прохождения резко уменьшается при увеличении массы.
Туннельный эффект - существенно квантовое явление, невозможное по законам классической механики. Заметим, что в квантовой механике деление энергии на кинетическую и потенциальную не имеет смысла, т.к. противоречит принципу неопределенности.