Тема 4. Квантовая механика

Этап 1-й. Теория теплового излучения "абсолютно черного тела" и постоянная Планка. Проблемы строения атома, атомных спектров, фотоэффекта и введение представления о квантах света (Планк, Эйнштейн). Принципы соответствия и квантования в "старой" квантовой механике.

Этап 2-й. Формулирование квантового парадокса “волна-частица” (Эйнштейн, де Бройль) как начало перехода к "новой" квантовой механике.

Этап 3-й. Появление математического представления волновых функций Э. Шредингера. Их вероятностная интерпретация М. Борном. Понятие "распределение вероятностей" (на примере бросание правильной и неправильной многогранной кости). Особенность процедур измерения в квантовой механике.

Процесс измерения в квантовой механике. "Парадокс" "кота Шредингера". Критический анализ постановки проблемы. Мнимое и действительное место “наблюдателя” в квантовой механике. Место "принципа неопределенности" Гейзенберга (DxDp>h/2p).и "принципа дополнительности" Бора как специфических свойств состояний квантовых систем.

От "принцип соответствия" Н. Бора к методу преобразования “затравочной классической модели" системы в квантовую. Модель системы и состояния системы в квантовой механике.

Спор Эйнштейна и Бора вокруг вопроса о законченности и полноте нерелятивистской квантовой механики. Современное состояние вопроса.

Квантовая механика многих частиц. Принцип неразличимости, запрет Паули, статистика бозонов и фермионов. "Парадокс" Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР) и миф о квантовой телепортации.

Основные ПИО и процедуры измерения в квантовой электродинамике, теории элементарных частиц и квантовой теории твердого тела. Что такое "виртуальные частицы" и “физический вакуум”. Электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. Поиски единой теории. Спектр элементарных частиц и методы симметрии, "химические" и "спектроскопические" подходы к систематизации. Теория кварков и глюонов.

Место квантовой механики в культуре XX вв.

Тема 5. Термодинамика, кинетическая теория тепла, равновесная статистическая физика и физическая кинетика

Теория теплорода и формирование и понятия термодинамической системы и основных измеримых величин (p, V, T, dQ). Пример термодинамической системы – газ под поршнем. Уравнение состояния идеального газа. Утверждение о невозможности создания “perpetum mobile” (“вечного двигателя”) – I закон термодинамики (dU= dQ + dA) и понятие внутренней энергии U. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Понятия равновесного термодинамического состояния, обратимого и необратимого процесса. Утверждение о невозможности создания “вечного двигателя 2-го рода” – II закон термодинамики. Идеальный тепловой двигатель, “цикл Карно” и понятие энтропии. Проблема тепловой смерти Вселенной.

Возрождение корпускулярной модели в виде газа упругих твердых шаров и получение с ее помощью термодинамических законов для идеального газа. Проблема невидимости молекул. Броуновское движение. Формирование молекулярно-кинетической модели Максвелла-Больцмана. Попытка механического вывода второго начала термодинамики и энтропии. Проблема механического смысла необратимости.

Представление о различии газообразной, жидкой и твердой фазах вещества и фазовых переходах 1-го и 2-го рода. Аморфное и кристаллическое состояние, порядок и беспорядок в природе;