Доклад 10. Общая теория относительности

1. Общая теория относительности (ОТО): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета

2. Принцип эквивалентности: ускоренное движение неотличимо никакими измерениями от покоя в гравитационном поле

3. Взаимосвязь материи и пространства-времени: материальные тела изменяют геометрию пространства-времени, которая определяет характер движения материальных тел

4. Соответствие ОТО и классической механики: их предсказания совпадают в слабых гравитационных полях

5. Эмпирические доказательства ОТО:

- отклонение световых лучей вблизи Солнца

- замедление времени в гравитационном поле

- смещение перигелиев планетных орбит

Доклад 11. Порядок и беспорядок в природе. Динамические и статистические закономерности в природе

1. Детерминизм (жёсткий) как идея полной предопределённости всех будущих событий

2. Критика концепции детерминизма Эпикуром, его учение о неустранимой случайности в движении атомов

3. Механи(сти)ческий детерминизм как:

- утверждение о единственно возможной траектории движения материальной точки при заданном начальном состоянии;

- лапласова концепция полной выводимости всего будущего (и прошлого) Вселенной из её современного состояния с помощью законов механики

4. Детерминистское описание мира: динамическая теория, которая однозначно связывает между собой значения физических величин, характеризующих состояние системы

5. Примеры динамических теорий:

- механика,

- электродинамика,

- термодинамика,

- теория относительности,

6. Описание систем с хаосом и беспорядком: статистическая теория, которая однозначно связывает между собой вероятности тех или иных значений физических величин

7. Основные понятия статистической теории:

- случайность (непредсказуемость)

- вероятность (числовая мера случайности)

- среднее значение величины

- флуктуация (случайное отклонение системы от среднего (наиболее вероятного) состояния)

8. Примеры статистических теорий:

- молекулярно-кинетическая теория (исторически первая статистическая теория),

- квантовая механика, другие квантовые теории

- эволюционная теория Дарвина,

9. Соответствие динамических и статистических теорий: их предсказания совпадают, когда можно пренебречь флуктуациями; в остальных случаях статистические теории дают более глубокое, детальное и точное описание реальности

Доклад 12. Концепции квантовой механики

1. Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи

2. Мысленный эксперимент «микроскоп Гейзенберга»

3. Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость)

4. 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

5. Статистический характер квантового описания природы

Доклад 13. Принцип возрастания энтропии

1. Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

2. Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях

3. Первый закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода

4. Изолированные и открытые системы

5. Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах

6. Изменение энтропии тел при теплообмене между ними

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

8. Второй закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода

9. Энтропия как мера молекулярного беспорядка

10. Второй закон термодинамики как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

11. Закономерность эволюции на фоне всеобщего роста энтропии

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

13. Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды

Доклад 14. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального
эволюционизма

1. Синергетика — теория самоорганизации

2. Междисциплинарный характер синергетики

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

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

5. Необходимые условия самоорганизации: неравновесность и нелинейность системы

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

7. Диссипация (рассеяние) энергии в неравновесной системе

8. Диссипативная структура — неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации

9. Пороговый характер (внезапность) явлений самоорганизации

10. Точка бифуркации как момент кризиса, потери устойчивости

11. Синхронизация частей системы в процессе самоорганизации

12. Понижение энтропии системы при самоорганизации

13. Повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации

14. 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

ДОКЛАД 15. Структуры микромира

Элементарные частицы

Фундаментальные частицы – по современным представлениям, не имеющие
внутренней структуры и конечных размеров (например, кварки, лептоны)

Частицы и античастицы

Классификация элементарных частиц:

- по массе: с нулевой массой (фотон); лёгкие (лептоны); тяжёлые (адроны)

- по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино), нестабильные (свободный нейтрон) и резонансы (нестабильные короткоживущие)

Взаимопревращения элементарных частиц (распады, рождение новых частиц при столкновениях, аннигиляция)

Возможность любых реакций элементарных частиц, не нарушающих законов сохранения (энергии, заряда и т.д.)

Вещество как совокупность корпускулярных структур (кварки — нуклоны — атомные ядра — атомы с их электронными оболочками)

Размеры и масса ядра в сравнении с атомом

Доклад 16. Вселенная

1. Критерий подразделения: соизмеримость с человеком (макромир) и несоизмеримость с ним (микро- и мегамир)

2. Основные структуры микромира: элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы

3. Основные структуры мегамира: планеты, звёзды, галактики

4. Единицы измерения расстояний в мегамире: астрономическая единица (в Солнечной системе), световой год, парсек (межзвёздные и межгалактические расстояния)

5. Звезда как небесное тело, в котором естественным образом происходили, происходят или с необходимостью будут происходить реакции термоядерного синтеза

6. Атрибуты планеты:

- не звезда

- обращается вокруг звезды (например, Солнца)

- достаточно массивно, чтобы под действием собственного тяготения стать шарообразным

- достаточно массивно, чтобы своим тяготением расчистить пространство вблизи своей орбиты от других небесных тел

7. Галактики — системы из миллиардов звёзд, связанных взаимным тяготением и общим происхождением

8. Наша Галактика, её основные характеристики:

- гигантская (более 100 млрд. звёзд)

- спиральная

- диаметр около 100 тыс. световых лет

9. Пространственные масштабы Вселенной: расстояние до наиболее удалённых из наблюдаемых объектов более 10 млрд. световых лет

10. Вселенная, Метагалактика, разница между этими понятиями

Доклад 17. 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, размер, 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

Доклад 18. Состав Солнечной системы: планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы, метеороиды

Основные особенности устройства Солнечной системы:

- подавляющая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце, а не в планетах

- подавляющая часть количества вращательного движения (момента импульса) Солнечной системы принадлежит планетам, а не Солнцу

- орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости (плоскости эклиптики), совпадающей с плоскостью солнечного экватора

- все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении («прямом»)

- большинство планет вращается вокруг своих осей в том же направлении («прямом»)

- ближайшие к Солнцу планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) — сравнительно небольшие, каменистые

- более удалённые планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) — большие, содержащие много лёгких летучих веществ

Гипотеза Канта – Лапласа о происхождении Солнечной системы (гравитационное сжатие вращающейся туманности), объясняемые ею особенности устройства Солнечной системы

Современные представления о формировании Солнечной системы как сложном комплексе разнообразных процессов

⇐ Предыдущая 1 23