1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры; научный метод

Проблема двух культур и современный цивилизационный кризис. Функциональная асимметрия мозга. Дополнительность естественнонаучного и гуманитарного стилей мышления. Антропные корни происхождения религии, философии, науки. Синергетика и принципы гармонии. Восприятие звука, цвета, формы. Генезис золотых пропорций в системах с памятью. Метод ритмокаскадов: фрактальное моделирование сложных и иерархических систем (организм, государство, личность). Синергетика и информация. Принцип максимума информации. Клеточные автоматы. Нейрокомпьютер и перспективы искусственного интеллекта, распознавание образов. Границы дескриптивного описания о единстве культуры событийного языка. Когнитивные графы Фейнмана и грамматики Хомского.

Заключение. О междисциплинарной методологии и принципах конвергенции естественнонаучного и гуманитарного знания на пути к единой культуре. Универсальный эволюционизм и проблемы коэволюции сложных природных и социальных систем. Наука, философия и религия. Новые возможности диалога.

2. История естествознания; панорама современного естествознания; тенденции разви­тия

Краткий очерк истории науки. Преднаука в традиционных обществах эпохи царств. Причины возникновения науки в Греции. Хронотоп западной цивилизации: фазы научно-философских, религиозно-мифологических манифестаций и натурфилософского синтеза. Наука эллинского мира. Телеологическая физика Аристотеля. Натурфилософия Возрождения. Идеалы антропоцентризма. Коперниканская революция — переход к гелиоцентрической системе. Гармония мира как научный идеал и решение Кеплером задачи о движении планет. Реакция католической церкви на учение гелиоцентристов.

Роль Ф. Бэкона, Р. Декарта и Г. Галилея в становлении эмпирических и теоретических основ научной рациональности Нового времени. Научный метод и моделирование.

Классическая физика. "Начала" И. Ньютона — фундамент классической парадигмы. Мир как часы: от телеологической причинности Аристотеля к лаплассову детерминизму. Анализ бесконечно малых. Социальный физикализм XVIII века, иллюзии социального детерминизма. Учение о теплоте и электричестве. Технологические революции XVIII-XIX века: машинная, паровая, электрическая.

Эволюционная теория Дарвина. Атомистическое строение материи. Таблица Менделеева. Электрон. Радиоактивность.

Неклассичесая парадигма XX века — снятие противоречий классической физики. Теория относительности, квантовая механика, статистическая физика. Технологические революции XX века: химическая, атомная, информационная.

Последствия техноцентризма конца XX века, экологический кризис и перспективы биоцентризма. Комплексность кризисов и междисциплинарные направления в науке, синергетика. Классика — неклассика — постнеклассика: возвращение человека в научный дискурс — перспектива XXI века.

3. Структурные уровни организации мате­рии; микро-, макро- и мегамиры; пространство, время; принципы относи­тельности; необратимость време­ни; законы сохранения; взаимодействие, близкодействие; дальнодействие; состояние; принципы суперпозиции, неоп­ределенности, дополнительности; корпускулярная и континуальная концепции описания природы

Постулаты теории относительности Эйнштейна. Элементарное событие. ИСО. Следствия ТО и их эвристический вывод: относительность одновременности, сокращение продольных размеров движущихся тел, замедление хода движущихся часов. Парадокс близнецов. Собственные длина и время.

Преобразования Лоренца, четырехмерные векторы. Единое пространство-время. Релятивистские инварианты, пространственно-временной интервал. Мировые линии. Инвариантность причинной связи в теории относительности. Закон сложения скоростей. Релятивистские энергия, импульс. Обобщение закона Ньютона. Четырехмерный вектор энергии импульса, его инвариант. Массивные и безмассовые частицы. Энергия покоя. Взаимодействие: дальнодействие и близкодействие. Электростатическое поле, принцип суперпозиции. Два способа преобразования массы покоя в энергию движения — синтез и распад ядер, дефект масс. Деление тяжелых ядер, атомная энергетика и атомное оружие. Технологические проблемы: обогащение, эксплуатация, утилизация. Термоядерный синтез легких элементов: синтез в звездах, водородная бомба. Перспективы управляемого синтеза: лазерный термояд и токамак.

Гипотеза квантов Планка. Объяснение излучения абсолютно черного тела. Явление фотоэффекта и теория фотонов Эйнштейна. Корпускулярно-волновой дуализм света. Планетарная модель атома Резерфорда, ее недостатки. Первая квантовая модель атома Бора. Постулаты Бора. Волны материи де Бройля. Оптико-механическая аналогия и уравнение Шредингера. Вероятностная интерпретация волновой функция. Дифракция электронов.

Матричная механика наблюдаемых Гейзенберга. Операторы и современный формализм квантовой механики. Стационарные состояния, полный набор наблюдаемых. Наблюдаемая-состояние-среднее, редукция волновой функции. Плюрализм языков квантовой механики, теория представлений фон Неймана. Квантовая вероятность и детерминированность. Соотношение неопределенности Гейзенберга и принцип дополнительности Бора. Применение боровского принципа к феноменам культуры и психики. Тоннельный эффект. Распад связанных состояний. Квантование моделей классической механики.

Тождественные частицы в квантовой механике. Фермионы и бозоны. Связь спина со статистикой.

Релятивистское волновое уравнение Дирака. Наличие решений для античастиц, невозможность нормировки,. Необходимость вторичного квантования — квантованные поля. Море Дирака — квантовый вакуум. Достижения квантовой электродинамики. Виртуальные частицы, одевания и перенормировки.

Четыре типа взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, слабое, сильное. История открытия элементарных частиц. Фундаментальные фермионы стандартной модели: шесть кварков, шесть лептонов, история открытия. Фундаментальные бозоны, глюоны, фотоны, W-бозоны. Гипотеза невылетания кварков, цвет, калибровочные поля, струны. Симметрии квантовых систем и феномен ее нарушения, идеи объединения разных взаимодействий.