VII . Равновесные и неравновесные системы. Хаос и самоорганизация.

Энтропия. Хаотичен ли настоящий хаос? Стрела времени. Принцип неубывания энтропии. Нелинейные колебательные системы. Фазовые портреты. Аттракторы. Стационарность и равновесие. Неравновесные системы. Бифуркации в нелинейных системах. О теории катастроф. Каскад бифуркаций как дорога к хаосу. Статистическая механика. Флуктуации. Открытые системы. Энтропия в открытых системах. Что нужно для самоорганизации? Упорядочение через флуктуации. Чем идеальный газ отличается от гравитирующих систем? Самоорганизация галактик. Жизнь неживой природы. Фрактальная организация самоподдерживающихся структур. Некоторые фрактальные множества (Ньютона, Мандельброта и др.). Эволюционная самоорганизация. Обойдемся без бифуркаций? Зачем жизнеспособной системе хаос? Сколько его нужно?

Практический материал. Видеоматериалы, компьютерные модели.

Методическое обеспечение

Формы занятий

№ п/п	Наименование разделов и тем	Теория	Практика
	I. Пространство и время в классической физике
1.1	Предмет и методы физики. Моделирование в физике. Распределение индивидуальных заданий	Беседа	Консультация
1.2	Однородность и изотропность пространства и времени. Нет пустого пространства	Беседа	Семинар
1.3	Вещество и поле – формы существования материи. Различные виды взаимодействий	Беседа	Лабораторная работа
1.4	Движение, его относительность. Равноправие инерциальных систем отсчета в классической и современной физике	Беседа	Семинар, просмотр видеоматериала
1.5	Конечность скорости распространения сигнала. Галилеево пространство-время. Механический мир Ньютона. Проблемы вычислимости в мире материальных точек и шариков	Беседа	Защита творческих работ
	II. Поле, кванты, пространство
2.1	Гамильтонова механика. Фазовое пространство	Беседа	Консультация
2.2	Взаимодействие полей и создающих их частиц в различных пространствах	Беседа
2.3	Гипотезы: голографическая Вселенная; множественность вселенных	Беседа
	III. Движение в пространстве Минковского
3.1	Пространство-время Минковского	Беседа	Защита творческих работ
3.2	Инертность и гравитация. Мировая линия	Беседа
	IV. Законы сохранения физических величин как проявление симметрии в природе
4.1	Симметрия, однородность и законы сохранения. Действие. Принцип Мопертюи	Беседа	Семинар
	V. Колебательные процессы в линейных и нелинейных системах
5.1	Возникновение колебаний. Фазовые портреты колебаний. Гармонические колебания	Беседа	Практическая работа
5.2	Затухающие колебания в системах с вязким и сухим трением	Беседа	Лабораторная работа
5.3	Вынужденные колебания	Беседа	Практическая работа
5.4	Параметрические колебания	Беседа	Консультация
5.5	Колебания в нелинейных системах	Беседа	Консультация, просмотр видеоматериала
	VI. От волн к квантам
6.1	Волновые процессы	Беседа	Консультация
6.2	Дисперсия, волновой пакет. Принцип неопределенности для волновых движений	Беседа	Консультация
6.3	Квантовая гипотеза. Комплексный характер детерминистского описания микроявлений	Беседа	Консультация
6.4	Где граница между квантовым и классическим миром? Принцип неопределенности	Беседа	Консультация
6.5	Гильбертово пространство, измерения, копирование квантового состояния. Спин – специфическая квантовая характеристика	Беседа	Консультация
6.6	Являются ли квантовые парадоксы парадоксами	Беседа	Консультация
	VII. Равновесные и неравновесные системы. Хаос и самоорганизация
7.1	Энтропия. Хаотичен ли настоящий хаос?	Беседа	Консультация
7.2	Стрела времени. Принцип неубывания энтропии	Беседа	Консультация
7.3	Нелинейные колебательные системы. Фазовые портреты. Аттракторы	Беседа	Консультация, просмотр видеоматериала
7.4	Стационарность и равновесие. Неравновесные системы	Беседа	Консультация
7.5	О теории катастроф	Беседа	Обсуждение доклада
7.6	Статистическая механика. Флуктуации	Беседа	Консультация
7.7	Что нужно для самоорганизации?	Беседа	Обсуждение доклада
7.8	Упорядочение через флуктуации	Беседа	Консультация, обсуждение публикаций в научно-популярных изданиях
7.9	Чем идеальный газ отличается от гравитирующих систем? Самоорганизация галактик.	Беседа	Консультация
7.10	Жизнь неживой природы. Фрактальная организация самоподдерживающихся структур	Беседа	Консультация, просмотр видеоматериала
7.11	Некоторые фрактальные множества (Ньютона, Мандельброта и др.)	Беседа	Обсуждение доклада, просмотр видеоматериала
7.12	Эволюционная самоорганизация. Обойдемся без бифуркаций?	Беседа	Обсуждение доклада
7.13	Зачем жизнеспособной системе хаос? Сколько его нужно?	Беседа	Обсуждение доклада
	VIII. Итоговое занятие		Конференция, турнир

Предусмотрено проведение массовых мероприятий: встреча «Нелинейного Нового года», экскурсии в музеи и в научно-исследовательские организации.

Поскольку участие в физических турнирах, конференциях и других мероприятиях бывает связано с длительными выездами в другие города России и за ее рубежи, для каждой поездки разрабатывается «Банк свободного времени», в котором планируются учебные и массовые мероприятия: беседы, обсуждения, экскурсии и т.д.

По окончании учебного года учащиеся могут участвовать в экспедиционном выходе по изучению гидрофизических характеристик природных водоемов.

4.2. Дидактический материал:

· конспекты материалов для лекций и бесед;

· комплект медиаматериалов «Открытая физика» и «Живая физика»;

· авторские демонстрационные компьютерные модели изучаемых явлений (например, «Фазовые траектории нелинейных маятников», «Фрактальный ковер»);

· демонстрационные компьютерные модели, подготовленные слушателями ОДО «Нелинейный мир» (например, «Акулы и ставриды», «Игра “Жизнь”»);

· задания турниров физических боев и турниров «Компьютерная физика», задачи олимпиад и их решения, подготовленные слушателями ОДО «Нелинейный мир»;

· авторский блок задач, разработанный для турниров физических боев;

· презентационные материалы по итогам проведенных ранее исследований;

· описания лабораторных установок, подготовленные автором и слушателями ОДО «Нелинейный мир».