Современная физическая картина мира.

Создание новых способов изучения физической реальности: релятивистского и квантового. Математизация физических исследований и отказ от попыток создания наглядных моделей физических явлений микромира (искривленного пространства, частиц, одновременно являющихся волной, Большого взрыва и т.д.). Переход к системному исследованию микромира. Видимость, кажимость и реальность. Преодоление всесилия классической механики и переход к новой фундаментальной теории движения – специальной теории относительности (СТО). Интерпретации характера связи вещества и среды (Т.Юнг).

Утверждение всеобщности принципов относительности.. Геометрия плоского четырехмерного пространства-времени Г.Минковского. Конус Г.Минковского. Роль наблюдателя и приборов в познавательном процессе. Создание неклассической теории гравитации – ОТО. Неинерциальные системы отсчета как реальность. Обобщение принципов относительности движения. Принцип эквивалентности сил инерции и сил тяготения. Проблемы пространства-времени в ОТО. Гравитационные волны. Точки сопряжения физики и геометрии. Физика и современная топология. Топосы.

Уровни организации материи в микромире: кварковый, нуклонный. атомный. молекулярный. Атом как система элементарных частиц. Модели строения атома - У. Томсона, Э. Резерфорда, Н.Бора Субатомные частицы. Их свойства и характеристики..

Фундаментальные физические взаимодействия: гравитационные, слабые, электромагнитные, сильные. Переносчики этих взаимодействий: гравитоны, вионы, фотоны, глюоны. Теория «Великого объединения» всех форм физического взаимодействия – супергравитация.

Понятие калибровочных полей и спонтанного нарушения симметрии. Законы А.Нетер. Принципы симметрии и законы сохранения. Типы симметрии.

Тяжелые векторные бозоны. Поле Хиггса. Понятие физического вакуума. Физический вакуум. Ложный вакуум, его характеристики. силы космического отталкивания.

Квантовая физика.

Выдвижение П. Прево идеи об испускании энергии каждым объектом природы независимо от среды. Развитие спектроскопии и экспериментальное исследование спектропоглощения.

Создание В. Гейзенбергом и Э.Шредингером квантовой нерелятивистской механики. Основные понятия квантовой механики: квантовое состояние, вектор состояний, оператор и т.д. Характеристики электрона: масса, заряд, спин,время жизни, внутреннее квантовое число. Принцип запрета В. Паули.

Изучение строения атомов, молекул, природы химических связей, физики твердого тела, теории радиоактивного распада и т.д. Обобщение квантово-релятивистских закономерностей П. Дираком.

Открытие элементарных частиц. Постоянная М. Планка и признание атомизма энергии. Создание различных теорий строения атома (Э.Резерфорд, Н.Бор). Гипотеза Л. Бройля о всеобщем характере корпускулярно-волнового дуализма. Постулаты Н. Бора. В. Гейзенберг – соотношение неопределенностей. Уравнение Э. Шредингера – как описание изменений во времени состояний квантовых объектов.

Особенности квантовой механики: абстрактность квантово-механических формализмов, вероятностно-статистический характер описания, замена динамических закономерностей статистическими, кинематических и динамических переменных абстрактными символами некоммутативной алгебры, отсутствие понятий о траектории движения частиц, электронной орбите.

Активная роль приборов в выделении и исследовании природы микрообъектов. Дискуссии.А. Эйнштейна,Н. Бора,В. Гейзенберга,М. Борна по поводу методологии доработки квантовой механики и степени ее фундаментальности. Предмет дискуссии Введение принципа дополнительности. Описание поведения прибора на языке классической механики. Методология познания микроявлений: эксперимент, фиксация изменения познавательного отношения субъекта и объекта, понимаемого как принцип дополнительности, описание свойств объекта через принцип неопределенности.

Мир элементарных частиц, их классификация и характеристика их свойств. Частицы как переносчики взаимодействия. Теория кварков.

Раздел №5

Синергетика

Мир как множество систем разного уровня сложности и организации (изолированные, простые, сложные, обратимые во времени, открытые и т.д.). Самоорганизующиеся и саморазвивающиеся системы – предметная сфера синергетических исследований. Математическое моделирование сложных, открытых систем как методология и организационный принцип синергетики.

Особенности самоорганизующихся систем: открытость, неравновесность, нелинейность, необратимость, постоянный приток (исток) вещества, энергии, информации. Отсутствие эффекта суперпозиции, наличие оптимального «коридора нелинейности», структурообразование. Петли обратной связи среды и системы. Эффект диссипативности.Хаос как фактор самоорганизации, насыщения материи неопределенностью. Созидательные функции хаоса. Закономерности самоорганизации: аттракторы, точка бифуркации; флуктуация. Переход от хаоса к порядку как предмет математического моделирования в синергетике. Необратимость, вероятность, случайность - объективные свойства хаотических систем. Обратимость как нарушение симметрии. Всплеск энтропии и ее роль в необратимости развития случайного направления в эволюции системы.

Условия формирования новых структур: открытость, неравновесность, флуктуации. Гипотеза рождения материи:возбужденный вакуум, точка бифуркации, некое событие, спонтанная флуктуация.

Возникновение Вселенной как результат первичного всплеска энтропии. Стрела времени (по И. Эддингтону)

Раздел № 6

Современные астрономические и космологические модели

Вселенной.

Эволюция предмета астрономии: от исследования Солнечной системы к изучению звезд и галактик. Рождение космологии как науки о физико-геометрических свойствах Вселенной. Новые средства и способы исследования космоса и его объектов: рентгеновские снимки, радиолокация, оптические средства нового поколения.

Предмет исследования: электромагнитные волны, космические лучи, гравитационные волны, квазары, радиогалактики, нейтронные звезды, пульсары, распад и рождение звезд, реликтовое излучение и т.д.

Объект современной астрономии и космологии: нестационарная, динамичная Вселенная в своем развитии и эволюции.

Солнечная система. Физические характеристики: планет, спутников, астероидов, комет, метеоритных тел и т.д.

Межгалактическая среда: различие формы вещества, полей, солнечный ветер, космическая пыль, космические ядра и т.д.

Планеты Солнечной системы. Планеты земной группы и планеты- гиганты. Возникновение, строение планет, их спутников. Внегалактические планетные системы. Химический состав планет Солнечной системы.

Звезды и их характеристики. Химический состав звезд. Гидростатическое и тепловое равновесие звездных тел как саморегулирующихся систем. Звездообразование, особенности процесса в разных поколениях звезд. Эволюция звезд: стационарное состояние, желтый, красный, белый, темный карлик и гравитационный коллапс. Пути развития коллапса.

Черные дыры, их природа и свойства: замедляют время, искривляют пространство. Гравитационный коллапс и изменение геометрии пространства-времени. Галактики как наблюдаемая часть Вселенной, их характеристики: спиральные, эллиптические, дискообразные, неправильной формы. Зависимость формы Галактик от ее размеров, массы, светимости.

Млечный путь – наша Галактика, место нахождения Солнечной системы. Состав галактического вещества, возраст галактик, Галактический год. Строение Галактик. Загадки «темного скрытого вещества». Дрейф галактик. Галактики-каннибалы «Вириальный парадокс». Фридмановская модель функционирования Вселенной, гипотеза рождения Вселенной по Г. Гамову. Инфляционная теория физического вакуума как первый акт рождения Вселенной. Большой взрыв – как второй акт этого процесса. Сценарии будущего Вселенной: «закрытые» и «открытые» модели Вселенной. Антропный принцип.

Раздел №7