Тема 2. Пространство и время. Специальная и общая теория относительности

Представления классической физики о пространстве и времени

Абсолютное пространство и абсолютное время: вечность, бесконечность, независимость от материи. Трехмерность пространства. Одномерность времени. Обратимость времени.

Специальная теория относительности – СТО

Два постулата СТО. Принцип относительности. Принцип постоянства скорости света. Опыты Майкельсона и Морли. Мысленный эксперимент А. Эйнштейна. Выводы из СТО. Сокращение длины. Замедление времени. Увеличение массы.

Современные представления о пространстве и времени

Пространство и время по Г. Минковскому. Четырехмерный пространственно-временной континуум. Относительность. Релятивистская физика. Необратимость времени.

Основные следствия общей теории относительности. Искривление пространства и замедление времени. Геометрия Римана.

Тема 3. Строение материи.

Квантово-полевая картина мира.

Квантовая механика. Законы движения микрочастиц во внешних полях. Квантовая гипотеза Планка – Эйнштейна. Теория фотоэффекта – закономерности в спектрах нагретых тел.

Теория атома водорода Н. Бора. Стационарная орбита и стационарное состояние.

Элементарные частицы

Реальные частицы. Виртуальные частицы. Античастицы. Аннигиляция. Кварки. Теория конфаймента. Фермионы и бозоны.

Вакуум. Вакуум – невозбужденное состояние поля.

Физические взаимодействия

Четыре вида фундаментальных физических взаимодействий. Теория большого объединения. Теория суперструн. Антропный принцип.

Принципы современной физики

Принцип симметрии и законы сохранения.

Принцип В. Паули. Закономерности заполнения электронных оболочек атомов, периодичность их свойств, валентность.

Луи де Бройль. Корпускулярно-волновой дуализм. Сочетание волновых и корпускулярных свойств – фундаментальное свойство материи. Обнаружение волновых свойств электронов.

Принцип дополнительности Н. Бора. «Несовместимости» дополняют друг друга при описании объектов.

Волновая механика. Уравнение Э. Шредингера. Волновая функция – вероятностное описание электрона в атоме.

Принцип неопределенности В. Гейзенберга. Вероятностный характер поведения микрочастиц. Фундаментальными являются статистические, а не динамические закономерности. Влияние наблюдателя на результат эксперимента.

Принцип суперпозиции. Результирующий эффект. Аннигиляция электрона и позитрона.

Тема 4. Фундаментальные основы современной химии

Задача химии. Основы химии. Базовое понятие химии – валентность. Эмпирическая химическая формула. Молекулярная формула. Химическое уравнение. Структурные формулы. Основные цели современной химии.

Концептуальные уровни современной химии

Понятие «химический элемент» и «химическое соединение» с точки зрения современности

Современное определение «химический элемент». Атом элемента как сложная квантово-механическая система. Проблема химического соединения. Химические связи.

Учение о химических процессах

Взаимосвязь между химическими, физическими и биологическими процессами. Современные химические технологии. Катализаторы. Энергетическая активация реагента. Химия экстремальных состояний: плазмохимия, элионные технологии.

Эволюционная химия

Проблемы синтеза новых сложных, высокоорганизованных соединений без участия человека. Освоение опыта живой природы.