- •1. Две культуры - естественно-научная и гуманитарная - как отражение двух типов мышления. Рациональное и образное мышление.
- •2. Общенаучные методы эмпирического познания.
- •3. Общенаучные методы теоретического познания.
- •4. Взаимосвязь теории и эксперимента. Наблюдение, измерение и лабораторный эксперимент в естествознании. Реальные и мысленные эксперименты.
- •5. История естествознания. Атомистика древних греков.
- •6. Особенности античного научного знания, концепция геоцентризма.
- •7. Естествознание в эпоху Возрождения. Борьба за гелиоцентрическую систему мира.
- •8. Физика Средневековья. Достижения науки средневекового Востока. Европейская средневековая наука.
- •9. Развитие науки в России в 18-19 веках.
- •10. Механическая картина мира и ее ограниченность.
- •11. Электромагнитная картина мира и ее ограниченность.
- •12. Роль диалектического и метафизического методов в создании естественнонаучной картины мира. Процесс диалектизации науки.
- •13. Учение Дарвина как генеральная линия эволюционного естествознания.
- •14. Успехи механической картины природы в описании тепловых явлений. Молекулярно-кинетическая теория вещества.
- •15. Начала термодинамики и понятие энтропии.
- •16. Пространство и время. Свойства пространства и времени. Представления в древности и сейчас.
- •17. А. Эйнштейн и относительность пространства-времени.
- •18. Основы специальной теории относительности. Релятивистское выражение для импульса и энергии. Взаимосвязь массы и энергии.
- •19. Второй этап в развитии электромагнитной картины мира. Представление об общей теории относительности.
- •20. Электромагнитная природа света. Волновые свойства света: интерференция, дифракция, дисперсия и поляризация.
- •21. Корпускулярная концепция описания природы. Основные законы классической механики Ньютона. Концепция дальнодействия.
- •22. Импульс, момент импульса и энергия как меры движения. Законы сохранения.
- •23. Становление квантово-полевой картины мира. Тепловое излучение и гипотеза Планка.
- •24. Квантовые свойства света.
- •25. Планетарная модель атома Резерфорда и ее особенности.
- •26. Модели атома и теория н.Бора.
- •27. Гипотеза де Бройля и формирование квантовой механики Шредингера-Гейзенберга-Дирака.
- •28. Особенности свойств микромира. Принцип неопределенности Гейзенберга.
- •29. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности.
- •30. Иерархия структур природы. Микромир: ядра атомов, элементарные частицы, кварки. Фундаментальные взаимодействия.
- •31. Мегамир. «Горячее» рождение Вселенной. Модели развития Вселенной, неоднозначность сценария.
- •32. Закон Хаббла, «красное смещение» и нестационарность Вселенной.
30. Иерархия структур природы. Микромир: ядра атомов, элементарные частицы, кварки. Фундаментальные взаимодействия.
Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.
Основными объектами микромира являются:
Элементарные частицы
Атом
Ядро атома
Молекулы
Явления микромира описываются законами квантовой механики.
Элементарные частицы – это объекты микромира, которые невозможно расщепить на составные части. В более широком понимании этого слова, элементарные частицы - это неделимые частицы материи, не являющиеся атомами или ядрами атомов (исключение протон). По этой причине иногда такие частицы называют субъядерными.
Несмотря на свою неделимость, некоторые частицы (протон, нейтрон) имеют сложную внутреннюю структуру и в классификации получили название «Составные частицы». Другие частицы, такие как, например электрон, фотон или кварки, считаются бесструктурными и получили название «Фундаментальные частицы». Всего открыто более 350 частиц.
Взаимодействие элементарных частиц (кроме гравитационного) описывается теоретической конструкцией получившей название «стандартная модель». Согласно этой теории всё вещество состоит из 24 фундаментальных частиц. Кроме этого существуют и другие альтернативные теории, например «Теория струн».
Атом – это объект микромира, представляющий собой наименьшую частицу химического элемента, сохраняющую его свойства. Атомы состоят из элементарных частиц и имеют сложную внутреннюю структуру. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны, которые образуют электронные оболочки. Это электронное облако не имеет четко определённых границ, поэтому размеры атома чисто условны и равны примерно 10-8см.
Ядро атома – это центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (99,9%). Состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, связанных между собой силами ядерного взаимодействия. Протон и нейтрон в ядре принято называть нуклоном.
Размеры атомного ядра равны примерно 10-12 - 10-13 см. Масса примерно в 4 х 103 раз больше массы всех электронов, входящих состав атома, и не равна сумме масс протонов и нейтронов ядра («дефект масс»). Плотность ядерного вещества значительно больше, чем у обычных веществ и составляет примерно 1014 г/см3. Атомные ядра изучает ядерная физика.
Кварк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки являются точечными частицами вплоть до масштаба примерно 0,5·10−19 м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков, свойства которых даны в таблице. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой «цвет». Каждому кварку соответствует антикварк с противоположными квантовыми числами.