 |
Тема 2-04-02. Концепции квантовой механики
|
|
|
|
Корпускулярные свойства света: фотоэффект
Волновые свойства частиц. Дифракция электронов
Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи
Мысленный эксперимент «микроскоп Гейзенберга»
Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость)
Соотношение неопределенностей энергия-время
Принцип дополнительности как утверждение о том, что:
- невозможны невозмущающие измерения (измерение одной величины делает невозможным или неточным измерение другой, дополнительной к ней величины)
- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств, хотя они не могут проявляться в одном и том же эксперименте
- (в широком смысле) для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него
Описание состояния в квантовой механике: волновая функция
Статистический характер квантового описания природы
Соответствие квантовой и классической механики: их предсказания совпадают для макроскопических объектов, для которых несущественны соотношения неопределённостей и корпускулярно-волновой дуализм
Тема 2-04-03. Принцип возрастания энтропии
Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая
Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях
Первый закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода
Изолированные и открытые системы
Термодинамическое равновесие как состояние, к которому самопроизвольно стремится любая изолированная система
Признаки равновесного состояния:
- однородность
- отсутствие потоков вещества, энергии, заряда и т.п.
Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах
|
|
|
Энтропия как измеряемая физическая величина (приведенная теплота)
Изменение энтропии тел при теплообмене между ними
Второй закон термодинамики как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)
Качество (ценность) энергии
Высококачественные формы энергии: механическая, электрическая
Низкокачественная форма энергии: теплота
Понижение качества тепловой энергии с понижением температуры
Энтропия как мера некачественности энергии
Второй закон термодинамики как принцип неизбежного понижения качества энергии
Второй закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода
Энтропия как мера молекулярного беспорядка
Энтропия как мера информации о системе
Второй закон термодинамики как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур
Закономерность эволюции на фоне всеобщего роста энтропии
Энтропия открытой системы: производство энтропии в системе, входящий и выходящий потоки энтропии
Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды
Тема 2-04-04. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального
эволюционизма
Синергетика — теория самоорганизации
Междисциплинарный характер синергетики
Самоорганизация в природных и социальных системах как самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур в силу объективных законов природы и общества
Примеры самоорганизации в простейших системах: лазерное излучение, ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны
Необходимые условия самоорганизации: неравновесность и нелинейность системы
Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.
Диссипация (рассеяние) энергии в неравновесной системе
|
|
|
Диссипативная структура — неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации
Пороговый характер (внезапность) явлений самоорганизации
Точка бифуркации как момент кризиса, потери устойчивости
Рост флуктуаций по мере приближения к точке бифуркации (теоретическое положение и примеры)
Стабилизация флуктуаций за точкой бифуркации (порядок из хаоса)
Синхронизация частей системы в процессе самоорганизации
Понижение энтропии системы при самоорганизации
Повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации
Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:
- всё существует в развитии;
- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);
- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;
- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;
- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);
- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления
Панорама современного естествознания
Тема 2-05-01.Космология (мегамир)
Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении и эволюции
Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная
Геоцентрическая система мира Птолемея
Гелиоцентрическая система мира Коперника
Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная
Общая теория относительности как теоретическая основа современной научной космологии
Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества
Космологическая модель Фридмана: Вселенная нестационарна
Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах
Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)
Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них
Постоянная Хаббла
Возраст Вселенной — понятие (время, прошедшее с момента начала расширения) и современные оценки (12–15 млрд. лет)
|
|
|
Понятие о космологической сингулярности
Три фридмановских модели эволюции Вселенной, критерий выбора между ними: средняя плотность материи во Вселенной
Современная оценка средней плотности материи во Вселенной–с высокой точностью равна критическому значению
Вклад основных видов материи в её среднюю плотность во Вселенной:
- обычное вещество (в основном, звёзды в галактиках) — менее 5%
- «тёмное вещество» (взаимодействует с обычным веществом только гравитационно, распределено в пространстве неоднородно)
- «тёмная энергия» (строго однородна, создаёт всемирное отталкивание) — более 70%
|
|
|
