Извлечение из рабочей программы дисциплины Содержание разделов и тем дисциплины

Тема 1. Естественная и гуманитарная культура

Научный метод. Проблема двух культур: от конфронтации к взаимообогащению. История естествознания. Панорама современного естествознания. Тенденции развития. Специфика естественнонаучного метода. Архимед и обобщающий закон. Евклид и аксиоматический подход к построению знания. Бритва Оккама. Гедель и ограниченность аксиоматического подхода. Понятие парадигмы в теории Куна. Кризис “нормальной науки” и научная революция.

Тема 2. Панорама современного естествознания

Дискретные и континуальные концепции описания природы. Понятия поля и физического вакуума. Взаимодействие: близкодействие и дальнодействие, виртуальные частицы как переносчики взаимодействий. От мифов античности к Стандартной модели элементарных частиц и дальше к теории суперобъединения фундаментальных взаимодействий. Струны, мембраны и суперсимметрия.

Тема 3. Порядок и хаос.

Регулярное движение. Детерминированный хаос в системе Лоренца и движении нелинейного маятника. Стохастический хаос и броуновское движение. Самоорганизованная критичность и куча песка. Сценарии перехода от регулярного движения к хаосу. Тэкенс и восстановление динамики из временных рядов. Предсказуемость в хаосе. Применение концепций хаоса в экономике. Структурные уровни организации материи по фон Берталанфи. Мезоскопические переменные Хакена. Фрактальное описание природы. Микро-, макро- и мегамиры.

Тема 4. Пространство, время и относительность.

Преобразования Галилея и законы динамики Ньютона. Понятие об аналитических, асимптотических и численных методах решения задач динамики. Опыт Майкельсона-Морли и основы специальной теории относительности.

Тема 5. Симметрия и законы сохранения.

Симметрия в классической и современной физике. Законы сохранения. Механическая энергия , импульс и момент импульса как меры движения. Однородность и изотропия пространства – времени. Симметрия в естественных науках и гуманитарной культуре. Нарушение симметрии.

Тема 6. Дискретность и непрерывность в описании природы.

Модель сплошной среды (континуума). Уравнение Навье- Стокса. Ламинарное и турбулентное течениея. Сплошная среда и упругие волны. Звук. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. Интерференция, дифракция и поляризация.

Тема 7. Состояние. Принципы суперпозиции, неопределенности и дополнительности.

Непрерывно – дискретный мир квантовой физики. Недостаточность классического описания природы. Квантование физических величин и суперпозиция состояний. Физические величины, состояния, средние значения. Квантовые переходы и излучение. Гипотеза Планка. Атом Бора и принцип дополнительности. Волна де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера и физический смысл пси-функции. Уравнение Шредингера, Неравенства Белла. Квантовая телепортация.

Тема 8. Динамические и статистические закономерности в природе.

Статистическая физика и термодинамика. От динамики к статистической физике. Понятие статистического ансамбля. Термодинамика и уравнения состояния.

Тема 9. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Принцип возрастания энтропии.

Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики и необратимость процессов во времени. Исследование сложных систем с привлечением аппарата теории вероятностей.

Тема 10. Химические системы.

Энергетика химических процессов. Реакционная способность веществ. Химическая связь, реакции, химическая кинетика. Хаос и порядок в химии. Достижения и проблемы современной химии.

Тема 11. Особенности биологического и экологического уровней организации материи.

Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек. Экологические функции литосферы. Ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая и географическая оболочка Земли.

Особенности биологического уровня организации материи. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы. Генетика и эволюция. Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество и работоспособность. Биоэтика, человек, биосфера и космические циклы.