
- •Естествознание как единая наука о природе. Иерархия уровней культуры.
- •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.
- •Классический период в истории естествознания (общая характеристика).
- •Механистическая (механическая) картина мира и причины ее краха.
- •Неклассический этап развития естествознания.
- •Постнеклассический этап развития естествознания.
- •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.
- •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.
- •33.Парадоксы классической космологии и их разрешение. Модели Вселенной.
- •34.Современная космология о ранних стадиях эволюции Вселенной.
- •36.Эволюция звезд: их рождение, жизнь и смерть.
- •43.Особенности эволюционных процессов в природе, их отличие от динамических и статистических закономерностей. Общее описание процесса самоорганизации в неравновесных системах.
- •44.Общие свойства систем, способных к самоорганизации.
- •45.Примеры самоорганизующихся систем в физике. Конвективные ячейки Бенара. Лазеры.
Триумф небесной механики. Механический детерминизм как фундамент классического мировоззрения.
Триумфом небесной механики называют открытие в 1846 году немецким астрономом Галле(который следовала указаниям Леверье) восьмой по счету планеты Нептун.
Законы Кеплера: 1) Каждая планета дв-ся по эллипсу, в одном из фокусов кот нах-ся Солнце; 2)Радиус-вектора, проведенные от Солнца к планете в равные пром-ки вр опис равные площади; 3)Квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы средних расстояний от него.
Притяжение Солнца заставляет планету непрерывно отклоняться от прямолин дв-я по инерции, искривляя ее траекторию и не позволяя улететь в пространство.
Закон Всемир. Тяготения: Все тела (мат точки) независимо от их св-в и от св-в среды, взаимно притягиваются силой прямо пропорц их массам и обратно пропорц квадрату расстояния м/у ними.
Механика Н объяснила различные природные явления: 1)динамику океанских дв-ий; 2)шарообраз форму Земли, сплюснутость полюсов; 3)сложное дв-е Луны; 4)орбиты, кометы; 4)прецессия (поворачивание) земной оси.
Предсказания Ньют теории: 1)кометы Галилея; 2)триумф-открытие планеты Нептун; 3)проблема дв-я планет.
Согласно Лапласу, опираясь на механику Н, можно в принципе дать абсолют точное, однозначное, полное объяснение и предсказание природ явл. Все происходящее в мире однозначно предопределено.
Осн идея любого детерминизма сост в том, что все явл в мире непроизвольны, а подчин объективным закономерностям, сущ вне и независимо от нашего познания.
Фундаментальная симметрия пространства и времени, ее связь с законами сохранения.
Законы сохр в механике Н: 1) импульса: p=mv, импульс замкнутой сист частиц остается пост с теч вр; 2)энергии: Ek=mv2/2- ратота, кот должно совершить тело, чтобы придать ему ск-ть, Еп опр-ся работой консервативных сил по перемещению тела из данной точки в нач отсчета. При любых процессах, происход в консерватив сист, ее полная мех эн остается неизм.
Симметрия- 1)совокупность преобразований оставляющими объект неизменным(инвариантным); 2)соразмерность, гармония частей и целого.
Объект симметричен, если в рез-те некот преобразований он не изм (симм относит своей оси).
1918 - Нетер сформулир и доказал теорему, согласно кот кажд преобразованию симм соотв некая сохраняющаяся величина.
Была обнаружена связь м/у з-ми сохр. зн, импульса, момента импульса и симм, ее св-вами, св-вами прост-ва и вр нашего мира.
Сохр эн консерват.сист |
1)Время однородно; 2)не сущ выделенных моментов вр; 3)симм з-нов природы относит переносов во вр. |
Сохр.импульса замкн.сист |
1)Пр-во однородно; 2) не сущ выделенных точек; 3)симм з-нов природы относит ||-ных переносов в прстранстве. |
Сохр.момента имп.замкн.сист |
1)Пр-во изотропно; 2)не сущ выделенных напр; 3)симм з-нов природы относит вращения в пространстве. |
Концепции дальнодействия и близкодействия. Понятие материального поля. Классические представления о природе света.
Сила в механике Н должна передаваться мгновенно ч/з пустое пространство, кот не принимает участие в этой передаче (суть концепции дальнодействия).
Представления о взаимод стали др после открытия э/маг поля в работах Фарадея и Максвелла.
Если в каждой точке сплошной среды задать некот физ величину (плотность, температуру, ск-ть), то говорят, что задано поле этой величины.
Поле может быть векторным или скалярным.
Скалярное Векторное
Д
ля
изображ в-рного поля используют понятие
силовая линия. Чем гуще линии – тем
интенсивней поле.
Если в каждой точке пространства на помещенную туда частицу действует сила, то говорят, что частица нах-ся в поле сил.
В
первые
понятие поля ввел в 30-е г XIX в М. Фарадей
для описания взаимод заряженных частиц.
Он утверждал, что если в пространстве
заряж частица, то она создает вокруг
себя поле, с напряженностью E=F/q=kQ/r2.
Классическое представление о природе света.
В конце XVII века Ньютон говорил, что свет – это поток частиц, летящих от светящегося тела по прямолин траекториям. Это хорошо объясняло законы преломления и отражения света, но не объясняло интерференцию (нелин слож интенсивностей 2х или неск световых волн) и дифракцию (явл, наблюд при распростр света мимо резких краёв непрозрачных или прозрачных тел, сквозь узкие отверстия; при этом происходит нарушение прямолинейности распростр света) света.
Два последних явл хорошо объясняла волновая теория света, предлож Гюйгенсом, в кот свет рассм как упругая волна. При наложении волн от 2-х точечных источников в одних точках пространства колебания усиливаются, а в других ослабевают.
В XIX в Френель создал теорию дифракции, где свет также рассм как упругая волна. Свет стали считать волной.
Волна – процесс распространения колебаний в среде.
Если свет – упругая волна, то нужна была упругая среда для ее распространения. Такой средой стали считать эфир. В 60-ые годы XIX века последователь Фарадея Максвелл предложил теорию, связывающую электрич и магнит явления.
Оказалось, что действия электрич и магнит сил удобно опис, пользуюсь понятием сила. Уравнение теории Максвелла позволило объединить электрич и магнит поля в единую сущность- эл/маг поле.
Оказалось, что эта величина совпадает о ск-тью света. Так же как и свет, э/м волны поперечны. Это позволило Максвеллу заключить, что свет – это э/м волна, т.е. процесс распространения колебаний э/м поля происходит в вакууме со скоростью 3*108 м/с.
После открытия и исследования э/м поля наука перешла к концепции близкодействия. Взаимод м/у телами осуществляется посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве.
Поле модет сущ независимо от в-ва. Материя может сущ в двух формах – в-во и поле.