Тема 2. Концепции квантовой механики

Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи

Мысленный эксперимент «микроскоп Гейзенберга»

Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость)

Принцип дополнительности как утверждение о том, что:

- невозможны невозмущающие измерения (измерение одной величины делает невозможным или неточным измерение другой, дополнительной к ней величины)

- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств, хотя они не могут проявляться в одном и том же эксперименте

- (в широком смысле) для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него

Статистический характер квантового описания природы

 

Тема 3. Принцип возрастания энтропии

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях

Первый закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода

Замкнутая (изолированная) система и незамкнутая (открытая) система

Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в замкнутых системах

Изменение энтропии тел при теплообмене между ними

Второй закон термодинамики как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)

Второй закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода

Энтропия как мера молекулярного беспорядка

Второй закон термодинамики как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Закономерность эволюции на фоне всеобщего роста энтропии

Энтропия открытой системы: производство энтропии в системе, входящий и выходящий потоки энтропии

Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды

 

Тема 4. Закономерности самоорганизации

 

Синергетика — теория самоорганизации

Междисциплинарный характер синергетики

Самоорганизация в природных и социальных системах как самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур в силу объективных законов природы и общества

Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны

Необходимые условия самоорганизации: неравновесность и нелинейность системы

Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.

Диссипация (рассеяние) энергии в неравновесной системе

Диссипативная структура — неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации

Пороговый характер (внезапность) явлений самоорганизации

Точка бифуркации как момент кризиса, потери устойчивости

Синхронизация частей системы в результате самоорганизации

Понижение энтропии системы при самоорганизации

Повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации

Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:

- всё существует в развитии;

- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);

- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;

- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;

- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);

- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления

 

Эволюционное естествознание

Тема 1. Космология

 

Космология – наука о строении, происхождении и эволюции Вселенной

Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная

Геоцентрическая система мира Птолемея

Гелиоцентрическая система мира Коперника

Космологические взгляды Ньютона: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная

Общая теория относительности как теоретическая основа научной космологии

Космологический постулат Эйнштейна: Вселенная однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества

Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах

Космологическая модель Эйнштейна-Фридмана: Вселенная нестационарна

Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)

Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию между ними

Постоянная Хаббла

Возраст Вселенной — понятие (время, прошедшее с момента космологической сингулярности) и современные оценки (12–15 млрд. лет)

 

Тема2. Общая космогония

Космогония — наука о происхождении и развитии космических тел и их систем

Основной космогонический сценарий: гравитационная конденсация рассеянного вещества

Основные методы звёздной космогонии:

- построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд

- наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции

Процессы, обеспечивающие свечение звёзд: гравитационное сжатие, термоядерный синтез, охлаждение горячих недр

Основные характеристики звёзд: спектр излучения, температура поверхности, светимость, размеры, масса

Диаграмма Герцшпрунга—Рессела, основные области на ней:

- главная последовательность

- гиганты и сверхгиганты

- белые карлики

Основные этапы эволюции звезды:

- гравитационное сжатие (протозвезда)

- термоядерное «горение» водорода (звезда главной последовательности)

- потеря устойчивости после исчерпания запасов водорода в центре звезды (раздувание и сбрасывание внешних слоёв, гравитационный коллапс, вспышка Сверхновой)

Конечные стадии эволюции звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры

Солнце – нормальная звезда главной последовательности, его возраст

Солнечное излучение, солнечный ветер

Происхождение химических элементов