Тема 4.02. Динамические и статистические теории

Вероятность

Случайность

Статистическая закономерность

Среднее значение

Молекулярно-кинетическая теория

Распределение (Максвелла) молекул по скоростям

Статистическое описание состояния

Флуктуация – случайное отклонение от равновесного положения.

Квантово(механическо)е состояние

Волновая функция

Статистический характер квантового описания природы

Динамическая теория – физическая теория, представляющая совокупность динамических законов (классическая механика, классическая теория излучения, релятивистская механика).

Статистическая теория – это теория, представляющая совокупность статистических законов (квантовая механика, квантовая теория излучения, релятивистская квантовая механика).

Фундаментальная теория

Примеры фундаментальных динамических теорий:

• механика,
• электродинамика,
• термодинамика,
• теория относительности,
• эволюционная теория Ламарка,
• теория химического строения

Примеры фундаментальных статистических теорий:

• молекулярно-кинетическая теория, квантовая механика и другие
• квантовые теории, эволюционная теория Дарвина, молекулярная
• генетика - наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости

Принцип соответствия: статистические и динамические теории

Динамические теории - приближение и упрощение более точных статистических теорий

 

Тема 4.03. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношения

Неопределенностей

Волновые свойства света:

• интерференция,
• дифракция,
• поляризация

Корпускулярные свойства света: фотоэффект

Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи

Де Бройль: общая идея и формула связи между импульсом частицы и ее длиной волны

Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп

Мысленный эксперимент - «микроскоп Гейзенберга»

Соотношение неопределенностей:

• координата-импульс (скорость)
• энергия-время
• как следствие невозможности невозмущающих измерений
• как результат квантовых флуктуаций

Экспериментальные доказательства сложной структуры вакуума:

• эффект Казимира,
• рождение электрон-позитронных пар в электрическом поле

 

Тема 4.04. Принцип дополнительности

Корпускулярно-волновой дуализм:

Все микрочастицы материи обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами; в зависимости от конкретных условий они проявляют себя либо в виде частицы, либо в виде волны.

Корпускулярные характеристикимикрообъекта:

• энергия Е
• импульс p

Волновые характеристики микрообъекта:

• частота V
• длина волны λ.

Формулы, выражающие единство корпускулярных и волновых свойств частиц материи, аналогичны формулам для фотонов: Е= hV;

р= h/ λ ).

 

Наличие у микрочастиц материи волновых свойств – не доказательство того, что частицы являются волнами; при проявлении у микрочастицы корпускулярных свойств ее волновые свойства существуют в виде возможности, которая при соответствующих условиях превращается в действительность.

Принцип дополнительности в квантовой механике

Измерение в квантовой механике - результат взаимодействия микрообъекта с макроприбором

Невозможность невозмущающих измерений

Неотделимость наблюдателя от наблюдаемого объекта

Возможные значения физических величин:

• Дискретные
• Непрерывный спектр

Физические величины, имеющие определенное значение в данном состоянии

Физические величины, не имеющие определенного значения в данном состоянии

Принцип дополнительности в широком смысле - необходимость несовместимых, но взаимодополняющих точек зрения для полного понимания предмета или процесса

 

Тема 4.05. Принцип возрастания энтропии

Формы энергии:

• тепловая,
• химическая,
• механическая,
• электрическая

Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии при ее превращениях: энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой.

Замкнутая (изолированная) система и незамкнутая (открытая) система

Термодинамическое равновесие

Второй закон термодинамики:

• принцип возрастания энтропии в замкнутых системах
• принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)
• принцип неизбежного понижения качества энергии
• принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Энтропия:

• физический индикатор направления времени
• измеряемая физическая величина (приведенная теплота)
• мера некачественности энергии
• мера молекулярного беспорядка
• мера отсутствия информации

Обратимые и необратимые процессы

Изменение энтропии тел при теплообмене между ними

Качество (ценность) энергии

Высококачественные формы энергии:

• механическая,
• электрическая

Низкокачественная форма энергии: теплота

Понижение качества тепловой энергии с понижением температуры

Статистическая природа второго начала термодинамики

Основной парадокс эволюционной картины мира: 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

Термодинамика Земли как открытой системы

 

Тема 4.06. Закономерности самоорганизации

 

Синергетика - теория самоорганизации

Синергетика - междисциплинарное направление исследований

Самоорганизация (в природных и социальных системах)

Примеры самоорганизации в простейших системах:

• лазерное излучение,
• ячейки Бенара,
• реакция Белоусова-Жаботинского,
• спиральные волны

Неравновесная система

Потоки (вещества, энергии, заряда и т.д.) в неравновесных системах

Необходимые условия самоорганизации:

• неравновесность
• нелинейность

Управляющий параметр

Пороговый характер (внезапность) самоорганизации

Точка бифуркации как момент кризиса, потери устойчивости - критическое значение параметров системы, при которых возможен неоднозначный переход в новое состояние.

Рост флуктуаций вблизи точки бифуркации (теоретическое положение и примеры)

Стабилизация флуктуаций за точкой бифуркации (порядок из хаоса)

Синхронизация частей системы в результате самоорганизации

Невозможность точного прогноза будущего за точкой бифуркации

Понижение энтропии системы при самоорганизации

Повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации

Диссипация - рассеяние энергии в неравновесной системе

Диссипативная структура

Конкуренция диссипативных структур

Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его цели

Принципы универсального эволюционизма:

· всё существует в развитии;

· объективность и познаваемость процессов самоорганизации;

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

· фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;

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

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

· устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления;

· коэволюция развивающейся системы и окружающей среды

 

 

Эволюционное естествознание

 

Тема 5.01.Космология

 

Космология – наука о строении и эволюции Вселенной

Однородность и изотропность Вселенной в больших масштабах

Химический состав Вселенной – данные спектрального анализа

Модели бесконечной в пространстве стационарной Вселенной

Эффекты общей теории относительности:

• искривление пространства вблизи тяжелых масс
• существование «черных дыр»
• понятие кривизны пространства
• гравитационные волны

Гравитационный радиус (радиус сферы Шварцшильда)

Динамическая модель Вселенной Фридмана

Обнаружение красного смещения линий в спектрах далеких галактик, что с помощью эффекта Доплера означает «разбегание галактик»

Расширение Вселенной и закон Хаббла

Космологическая модель нестационарной Вселенной Эйнштейна-Фридмана

Различные сценарии развития Вселенной:

• открытая,
• пульсирующая
• закрытая модели эволюции

Проблема измерения средней плотности Вселенной

Теория Большого Взрыва (Г. Гамов)

Предсказание температуры фонового микроволнового излучения и обнаружение реликтового фона излучения

Проблема космологической постоянной и оценка возраста Вселенной

Измерение параметра Хаббла и обнаружение удельного ускорения нашего мира

Наблюдательный тест теории – анизотропия реликтового излучения

Различные эпохи нашей Вселенной:

• рождение пространства-времени,
• стадия инфляции,
• рождение вещества,
• рождение избытка барионов,
• электрослабый фазовый переход,
• кварки и глюоны – рождение протонов и нейтронов,
• первичный нуклеосинтез,
• доминирование темной материи,
• рекомбинация водорода,
• образование крупномасштабной структуры Вселенной

Основные наблюдательные тесты теории:

• распространенность легких элементов в космосе,
• проблема сингулярного состояния,
• открытие и исследование крупномасштабной структуры Вселенной,
• гравитационные линзы

Проблема темной материи

Устойчивость Вселенной и антропный принцип

Фундаментальные взаимодействия и мировые константы

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.19. Противопожарная система
2. A.32.4.5.3. Система УСАВП: тест управления рекуперативным торможением
3. II. Поселение в Испании. Взаимоотношения вестготов и римлян. Королевская власть. Система управления. Церковная политика.
4. II. ТЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЧАСОВ
5. V. Письменно переведите текст и выпишите слова юридической тематики.
6. VII. ЛЕКСИКА ДРУГИХ АКТУАЛЬНЫХ ТЕМАТИЧЕСКИХ ГРУПП
7. АВАРИИ НА КОММУНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
8. Автоматизированная система мониторинга вычислительной среды и обнаружения сетевых атак.
9. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПОВЕЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА АСОТП ИГЛА-М.5К-Т И СКТБ
10. Административно-территориальное деление и система местного самоуправления США
11. Анализ исходных данных и разработка математической модели
12. Анимационные программы и тематические парки.