Тема 1. Философия и математическое естествознание XVII века.

Г. Галилей: идея математизации природы. Принцип относительности Галилея.

Р. Декарт и Ф. Бэкон: две эпистемологические парадигмы современного естествознания.

Экспериментальная философия Ньютона. Механика как геометрия. Законы Ньютона. Концепция абсолютного пространства и абсолютного времени. Описание взаимодействий на языке «сил». Закон всемирного тяготения. Ньютоновская концепция дальнодействия.

Начало арифметизации геометрии Декартом и возможность арифметизации механики.

Тема 2. Аналитическая механика и система чистого разума.

От Л. Эйлера до Ж. Лагранжа: становление аналитической механики. Описание «состояния» механической системы. Основная задача механики. Принцип наименьшего действия как принцип экономии. Уравнения Эйлера-Лагранжа. Понятие симметрии. Пространственно-временные симметрии законов движения и законы сохранения.

Становление представления о мире как системе. Лапласов детерминизм. Математика и естествознание. Коперниканский переворот в философии Канта: природа как совокупность и закономерная связь предметов возможного опыта. Априоризм Канта и проблема возможности метафизики как науки. Значение кантовской теоретической философии для современного естествознания.

Тема 3. Становление корпускулярно-полевой картины мира и переосмысление классической физики на пороге XX века.

Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

Механическая теория тепла. Обратимые и необратимые процессы. Понятие энтропии. Закон возрастания энтропии. Становление статистической физики. Динамические и статистические закономерности в природе. Статистическое определение энтропии. Энтропия как мера упорядоченности системы. Распределение Гиббса. Статистический интеграл и свободная энергия Гельмгольца. Соотношение термодинамических и статистических закономерностей. Концепции энергетизма и атомизма в термодинамике как выражение континуальной и корпускулярной концепций описания природы; их противоборство и взаимодополнительность.

Концепция близкодействия. Поле как вид материи. Теория электромагнетизма Дж. К. Максвелла — первая теория объединения взаимодействий. Эвристическая роль интуиции симметрии в физике: открытие тока смещения. Электромагнитные волны. Проблема светоносного эфира. Скорость света как фундаментальная константа природы (опыт Майкельсона-Морли). Модификация Галилеева принципа относительности в свете опыта Майкельсона-Морли.

Тема 4. Теория относительности.

Специальная теория относительности Лоренца-Пуанкаре-Эйнштейна. Группа Лоренца «вращений» в четырехмерном пространстве-времени Минковского. Релятивистский закон сложения скоростей. Пределы применимости галилеевской механики. Отказ от ньютоновской концепции абсолютного пространства и абсолютного времени в теории относительности.

Общая теория относительности. Принцип эквивалентности инерции и гравитации. Общий принцип относительности. Физика как геометрия пространства-времени. Уравнения Гильберта-Эйнштейна.

Тема 5. Проблема реальности в квантовой теории.

Квантовая гипотеза Планка. Соотношение квантовой физики и классической. Принцип соответствия Бора. Особенности поведения квантовых объектов в сравнении с классическими. Л. де Бройль: электрон как волна. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип неопределенности Гейзенберга. Описание физических величин в квантовой теории. Волновая функция как характеристика «состояния» квантовой системы. Принцип суперпозиции состояний.

Копенгагенская интерпретация квантовой механики. Корпускулярно-волновой дуализм и кантовские антиномии. Принцип дополнительности.

Проблема реальности в квантовой теории. Фундаментальное значение понятия «измерения». Физическая реальность и реальность «сама по себе».

Философия операционализма и ее критика.

Тема 6. Фундаментальные частицы и взаимодействия. Проблема объединения взаимодействий.

Развитие представлений о фундаментальной структуре материи. Классификация элементарных частиц. Адроны (барионы, мезоны) и лептоны. Кварки. Виды взаимодействий и их кванты.

«Стандартная модель» и объединение взаимодействий на ее основе. Теория электрослабого взаимодействия. Теория великого объединения. «Теория всего» (суперсимметрия, супергравитация, суперструны).

Тенденции развития современного естествознания и проблема границ науки о природе.

Тема 7. Астрофизика и космология.

Астрофизика. Метагалактика, галактики, звезды. Эволюция звезд и звездных систем. Черные дыры, нейтронные звезды и белые карлики.

Космология. Теория расширяющейся Вселенной. Проблема начала. Инфляционные сценарии. Космологический антропный принцип.

Темы 8. Химический и биологический уровни организации материи.

Химические системы. Химический потенциал и условие химического равновесия. Фазовое равновесие (правило фаз Гиббса). Химическое равновесие (закон действующих масс). Специфика равновесного состояния: принцип микроскопической обратимости (Толмен) и теоремы модерации (принцип Ле-Шателье — Брауна). Метастабильные равновесия.

Химическая кинетика. Энергетика химических процессов, реакционная способность веществ. «Активные» соударения. Распределение Максвелла-Больцмана частиц по энергиям. Уравнение Аррениуса. Активированный комплекс. Роль катализатора. Цепные реакции. Математические подходы к новой химии.

Особенности биологического уровня организации материи. Взаимодействие организма и среды. Принципиальное отличие связей между живыми организмами и их окружением от других связей. Ответная реакция живых организмов на внешние воздействия.

Понятие экосистемы, ее структура. Энергия в экосистеме. Превращения энергии в абиотической и биотической компонентах экосистемы.

Принципы эволюции, воспроизводства и развития биосистем. Генетика и эволюция.

Учение о биосфере и роль В. И. Вернадского в формировании этого учения. Современные концепции биосферы: географическая, биогеохимическая, энергетическая, информационная, социальные. Границы биосферы и ее структура в рамках разных концепций. Биогеохимическая концепция биосферы. Типы вещества в биосфере. Основная функция живого вещества в биосфере. Основные характеристики живого вещества: масса, химический состав, свободная энергия. Законы эволюции биосферы. Многообразие живых организмов — основа организации и устойчивости биосферы.

Тема 9. Кибернетика.

Кибернетика как наука об управлении. Определение и основные понятия кибернетики. Общее значение кибернетики. Общие закономерности управления в биологических, технических и социальных системах. Принцип и значение обратной связи. Отрицательная и положительная обратная связь. Л. фон Берталанфи «Общая теория систем».

Тема 10. Синергетика.

Порядок и беспорядок в природе. Энтропия открытых неравновесных систем. Характер уравнений синергетики. Анализ устойчивости состояний. Хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе. Бифуркации, аттракторы, структуры. Бифуркации и нарушение симметрии. Асимметрия, отбор и информация. Необратимость времени. Иерархия структур. Структурные уровни организации материи. Принципы универсального эволюционизма.

Тема 11. Человек и ноосфера.

Появление человека как закономерный этап эволюции биосферы. Особенности эволюции человека в связи с его биохимической функцией. Человек, биосфера и космические циклы.

Физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность человека. Биоэтика. Экология и здоровье.

Понятие ноосферы. Условия перехода биосферы в ноосферу. Наука как основной фактор ноо­сферы. Проблемы ноосферы. Методологические трудности.

Современные проблемы человечества: продовольственная, энергетическая, демографическая.

Заключение.

Путь к единой культуре.