Тема 6. Неклассическая физика: мега-, макро- и микроуровни.

Механистическая картина мира и принцип относительности. Преобразования Галилея. Понятия пространства и времени в классической механике. Классическое правило сложения скоростей. Понятие одновременности. Электромагнитные явления и нарушения принципа относительности. Эксперимент Майкельсона. Отрицательный результат опыта Майкельсона и попытки его объяснения. Фундаментальные противоречия в основаниях классической механики.

Преобразования Лоренца. Попытка сохранить эфир. Гипотеза о сокращении тел в направлении движения. Связь между преобразованиями Лоренца и Галилея.

Основные постулаты СТО. Разрушение одновременности. Относительность одновременности. Выводы о закономерностях пространственно-временных отношений вещей. Относительность размеров тел. Релятивистская формула сложения скоростей. Связь массы и энергии. Математический аппарат СТО. Пространство-время Минковского. Геометрическая форма выражения постоянства скорости света. Четырехмерное пространство-время. Парадокс близнецов.

Общая теория относительности. Противоречия между новой теорией и ньютоновской теорией гравитации. Мгновенное распространение гравитации. Скорость света. Интерпретация гравитации как искривления пространства. Отклонение светового луча. Неинерциальные системы отсчета. Ускорение. Эквивалентность инертной и гравитационной масс. Все тела отсчета равноценны для описания природы. Эффект от гравитационного поля равен эффекту от ускорения. ОТО и геометрия. Пространственно-временная картина движения. Искривление мировых линий. Искривление пространства-времени. Экспериментальная проверка теории относительности. Значение теории относительности.

Микрообъекты. Свойства микромира и волновая механика. Начало квантовой теории. «Частицы» и «поля» классической теории. Принцип равномерного распределения энергии: непоследовательность физического описания в терминах частиц и полей. Нестабильность классического атома. Исследование радиоактивного излучения. Элементарные частицы. Первая модель атома Резерфорда. Противоречия между этой моделью и законами/уравнениями Максвелла. Фотоэффект. Частота света. Возрождение корпускулярной теории. Кванты света.

Гипотеза Планка. Квант. Фотоэффект и квант энергии. Фотон. Частица или волна? Луи де Бройль: волновое поведение частиц. Гипотеза атома и законы физики: эмпирические и теоретические. Модификация планетарной модели атома Н.Бором. 2 постулата Бора. «Старая квантовая теория». «Новая квантовая механика». Матричная механика (Гейзенберг) и волновая механика (Шредингер). Эксперимент с двумя щелями. Корпускулярно-волновая природа микрообъектов. Принцип неопределенности. Статистические законы против детерминизма. Статистические методы классической физики и их отличие от статистических законов квантовой физики. Состояние системы в квантовой механике и волновая функция описания. Модель атома Бора, ее трудности и разрешение этих трудностей квантовой механикой. Квантово-механическая модель атома.

Проблема интерпретации квантовой механики. Принцип дополнительности. Отличия квантовой механики от классической механики. Квантовая механика и философия.

Статистическая физика. Изучение необратимых систем. Вероятность и системный подход.

Теории элементарных частиц. Четыре типа взаимодействия в физике. Структурные уровни мира и проблема согласования физических концепций. Релятивистская-квантовая-статистическая физика. Теория суперструн. Перспективы физики.

Химия. Особое место химии в структуре неклассического естествознания. Краткая история химии. Основа химии – атомно-молекулярное учение. Вещество. Химические связи. Химические системы.

Методологические установки неклассической физики. Неклассические способы описания и неклассическая объективность. Проблема обоснования неклассической науки. (неопозитивизм–постпозитивизм).