Блок 2. Структура и общие свойства материального мира Тема 2.1. Развитие представлений о структуре материального мира

Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Взаимодействие. Концепции дальнодействия и близкодействия: теория гравитации Ньютона и электромагнитная теория Максвелла (динамическое описание). Современные представления о материи. Движение как способ существования материи. Энергия как мера движения. Элементарные частицы как основные компоненты (единицы) материи. Структурные уровни организации материи (микро-, макро-, мегамиры).

Тема 2.2. Свойства объектов микромира. Корпускулярно-волновой дуализм материи.

Развитие представлений о строении атомов. Первые модели атомов (Томпсон, Резерфорд). Зарождение квантовой теории: разрешение ультрафиолетовой катастрофы, гипотеза квантов Планка. Постулаты Бора. Корпускулярно-волновой дуализм: дискретные свойства света (Эйнштейн), волновые свойства вещества (Де Бройль). Принцип суперпозиции. Принципы неопределенности (Гейзенберг) и дополнительности (Бор). Уравнение Шредингера: вероятностный характер процессов микромира (статистическое описание). Классическая и квантовая механика – принцип соответствия. Квантовые числа, принцип Паули. Зарождение физики элементарных частиц. Элементарные частицы, их характеристики. Типы фундаментальных взаимодействий. Фундаментальные взаимодействия как основа всех форм движения материи. Проблема создания Теории Всего Сущего.

Тема 2.3. Материя в пространстве и времени

Развитие представлений о пространстве и времени. Классическая концепция. Характеристики пространства, его трехмерность, однородность, изотропность. Характеристики времени, его анизотропность. Принцип относительности Галилея (принцип инерции). Инерциальные системы отсчета. Специальная теория относительности: принцип относительности Эйнштейна, принцип постоянства скорости света, представление о едином пространстве-времени, относительность интервалов времени и расстояния в разных системах отсчета, взаимосвязь массы, энергии и скорости. Общая теория относительности: зависимость свойств пространства-времени от распределения материи.

Тема 2.4. Законы сохранения как проявление симметрии материального мира

Симметрия как инвариантность. Принципы симметрии. Симметрии пространства-времени. Связь законов сохранения с симметрией (теорема Нетер). Закон сохранения импульса, закон сохранения момента импульса, закон сохранения заряда, закон сохранения энергии. Фундаментальный характер законов сохранения. Значение представлений о симметрии в познании объектов микро-, макро-, мегамира.

Тема 2.5. Физические свойства объектов макромира. Хаос и самоорганизация

Порядок и беспорядок в природе. Классическая термодинамика. Состояние. Параметры макросостояния: температура, давление, удельный объем. Закон сохранения энергии в макроскопических процессах (первое начало термодинамики). Принцип возрастания энтропии (второе начало термодинамики) и необратимость времени. Направленность самопроизвольно протекающих процессов. Тепловая смерть Вселенной. Молекулярно-кинетический (статистический) метод изучения макросистем. Вероятностный характер (Больцман) и философский смысл возрастания энтропии. Проблема возникновения упорядоченных структур в природе. Открытые системы. Неравновесные процессы. Синергетика (Хакен), неравновесная термодинамика (Пригожин). Самоорганизация в живой и неживой природе, ее пороговый характер. Диссипативные структуры, флуктуация, бифуркация, аттрактор.