Московский государственный университет печати

Горбачев В.В.


         

Концепции современного естествознания. Часть 1

Учебное пособие


Горбачев В.В.
Концепции современного естествознания. Часть 1
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Часть 1

Предисловие

1.1.

Введение

1.1.1.

Этапы развития и становления естествознания

1.1.2.

Общие проблемы естествознания на пути познания Мира

1.2.

Механика дискретных объектов

1.3.

Физика полей

1.4.

Теория относительности Эйнштейна - мост между механикой и электромагнетизмом

1.4.1.

Физические начала специальной теории относительности

1.4.2.

Общая теория относительности

1.5.

Основы квантовой механики и квантовой электродинамики

1.6.

Физика Вселенной

1.6.1.

Модели происхождения Вселенной

1.6.2.

Современные модели элементарных частиц как первоосновы строения материи Вселенной

1.6.3.

Фундаментальные взаимодействия и их мировые константы

1.6.4.

Модель единого физического поля и многомерность пространства-времени

1.6.5.

Устойчивость Вселенной и антропный принцип

1.6.6.

Ньютоновская модель развития Вселенной

1.6.7.

Антивещество во Вселенной и антигалактики

1.6.8.

Механизм образования и эволюции звезд

1.7.

Проблема «порядок-беспорядок» в природе и обществе

1.8.

Симметрия и асимметрия в их различных физических проявлениях

1.9.

Современная естественнонаучная картина мира с точки зрения физики

Контрольные вопросы

Литература

Темы курсовых работ, рефератов и докладов

Вопросы к зачету и экзамену

Словарь терминов

Указатели
342  именной указатель
860  предметный указатель
26  указатель иллюстраций

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к главе 1.1

  1. Каков смысл понятия современного естествознания и какова цель его изучения?

  2. В чем ценность натурфилософии и какие идеи древних мыслителей подтверждаются в современном естествознании?

  3. Какие три научных программы были развиты в древнегреческом естествознании? В чем их различие?

  4. Какими фундаментальными принципами пользуются для объяснения современной картины Мира?

  5. Какие два подхода существуют в настоящее время для описания Мира? Почему возникает необходимость гармонизации этих подходов и холизма в современном естествознании?

  6. Что, по Вашему мнению, объединяет современную физику и восточный мистицизм?

  7. Роль математики в современном естествознании.

  8. В чем сущность принципа дополнительности Бора и как он трактуется в физике и современном естествознании?

  9. В чем разница между биологической эволюцией Дарвина и физической эволюцией Больцмана?

  10. Что понимается под научной картиной Мира и как ее представляете именно вы?

  11. В чем недостатки физикализма и антропоцентризма?

Литература к главе 1.1: [1, 8, 9, 15-17, 27, 30-33, 37, 41, 44, 45, 48, 49, 52, 53, 56, 58, 61, 65, 66, 69, 70, 74, 78, 79, 84, 85, 88, 89, 91, 94, 102, 104, 105, 106, 108, 109, 110, 111, 114, 119, 120, 124, 128, 134, 136, 139, 149, 153, 154, 155, 159, 165, 170, 176, 177, 181, 191, 193, 194, 207, 218].

Контрольные вопросы к главе 1.2

  1. Чем по Вашему мнению обусловлена 3-мерность реального пространства?

  2. Классические и современные представления о пространстве и времени.

  3. Представления о траектории и мировой линии.

  4. Может ли классическая механика разрешить «путешествие» из будущего в прошлое? Почему?

  5. В чем заключается парадокс времени?

  6. Основные параметры движения в механике Галилея - Ньютона. Их физический смысл.

  7. В чем заключается вклад Галилея и Ньютона в классическую механику?

  8. Какие особенности механики Ньютона?

  9. Какие законы сохранения имеются в классической механике?

  10. В чем смысл лапласовского детерминизма?

  11. Какие принципы оптимальности вы знаете? В чем их вероятностный смысл?

  12. Основные положения механической картины Мира.

  13. С какими свойствами пространства и времени связаны законы сохранения характеристик движения?

  14. Объясните почему фигурист на льду начнет вращаться быстрее, если он поднимет руки вверх?

  15. Понятие «стрела времени» и его подтверждение в современном естествознании.

Литература к главе 1.2: [2, 7, 9, 27, 29, 34, 43, 44, 45, 47, 48, 52, 54, 56, 57, 62, 69, 80, 84, 85, 88, 89, 94, 97, 98, 102, 104, 106, 108, 109, 112, 113, 114, 115, 119, 124, 128, 134, 136, 139, 140, 148-150, 155, 158, 165, 170, 176, 181, 194-196, 197, 200-203, 207, 215].

Контрольные вопросы к главе 1.3

  1. Что такое поле? Примеры полей в природе.

  2. Чем отличаются поля Фарадея - Максвелла от полей Галилея - Ньютона?

  3. Гравитационное и электромагнитное поля.

  4. Чем была вызвана необходимость перехода от механической картины мира к электромагнитной?

  5. Какую роль в классической физике играет модель эфира?

  6. Шкала длин волн.

  7. Понятия близкодействия и дальнодействия.

  8. Сопоставьте свойства поля и вещества в классической физике.

  9. Откуда следует, что свет является электромагнитной волной?

  10. Электромагнитная картина мира. Ее достоинства и недостатки.

Литература к главе 1.3: [5, 9, 27, 44, 48, 56, 58, 61, 69, 84, 85, 114, 115, 119, 136, 139, 149, 152, 159, 161, 165, 170, 176, 187, 194, 196, 197, 207].

Контрольные вопросы к главе 1.4

  1. Какие постулаты Эйнштейна лежат в основе специальной теории относительности?

  2. Для чего была нужна модель мирового эфира? В чем ее достоинства и недостатки?

  3. В чем заключается принцип относительности Галилея и его преобразования? Почему они несостоятельны при скоростях, близких к скорости света?

  4. В чем заключается принцип относительности Эйнштейна?

  5. Выделяет ли теория относительности направленный ход времени?

  6. Преобразование Лоренца и единство пространства-времени.

  7. В чем состоит «парадокс близнецов»?

  8. Лоренцово сокращение длины и замедление хода времени.

  9. Изменение массы со временем и соотношение Эйнштейна между массы и энергии.

  10. Какие экспериментальные подтверждения общей теории относительности вы знаете?

  11. Основные положения теории относительности.

Литература к главе 1.4: [4, 5, 26, 40, 50, 59, 69, 108, 109, 114, 135, 136, 139, 166, 175, 190, 199, 232-235].

Контрольные вопросы к главе 1.5

  1. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?

  2. В чем состоит гипотеза Луи де Бройля?

  3. Как надо понимать квантовую гипотезу Планка? Каков смысл постоянной Планка?

  4. Какие экспериментальные подтверждения квантовой гипотезы Вы знаете?

  5. Приведите примеры проявления дискретных и вероятностных свойств вещества и поля.

  6. Универсализм принципа дополнительности в современном естествознании.

  7. В чем состоит физический смысл волновой функции?

  8. Каким уравнением описывается движение квантово-механических частиц?

  9. Вытекает ли из уравнения Шредингера однонаправленный ход времени? Почему?

  10. Почему нельзя применить классическую механику для описания поведения частиц в микромире?

  11. В чем проявляется вероятностный характер физических законов микромира?

Литература к главе 1.5: [8, 10, 34, 36, 47, 52, 54, 55, 56, 102, 115, 114, 131, 134, 139, 170, 194, 196, 207].

Контрольные вопросы к главе 1.6

  1. Модель стационарной Вселенной Эйнштейна.

  2. В чем смысл модели Большого Взрыва? Кем она предложена и ее содержание.

  3. Модель расширяющейся Вселенной.

  4. Какие имеются подтверждения Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной?

  5. Что такое реликтовое излучение?

  6. Модель пульсирующей Вселенной.

  7. Какие еще сценарии происхождения Вселенной вы знаете?

  8. Как развивалась Вселенная после Большого Взрыва?

  9. Как можно оценить возраст Вселенной?

  10. Классификация элементарных частиц. Современная картина строения вещества.

  11. Что такое космомикрофизика?

  12. Фундаментальные взаимодействия и их константы.

  13. Структура материи Вселенной и элементарные частицы.

  14. В чем состоит идея «Великого объединения полей»?

  15. Как связан антропный принцип с «подгонкой» фундаментальных констант и устойчивостью Вселенной?

  16. Как вы понимаете иерархическую структуру материи и уровни организации Вселенной?

  17. Что такое «черная дыра»?

  18. Что надо понимать под античастицами и антивеществом? Какие известны доказательства, что вещества во Вселенной больше, чем антивещества?

  19. Что можно сказать о механизме образования и эволюции звезд?

  20. Главная последовательность и классификация звезд.

  21. Какие схемы образования элементов во Вселенной Вы знаете?

Литература к главе 1.6: [4-6, 9, 13, 20, 21, 30, 40, 44, 49, 51, 53, 56, 59, 60, 63, 84, 86, 95-100, 106, 108, 109, 114, 116-118, 123-127, 131, 132, 147, 148, 156, 161-163, 170, 174, 179, 186, 188, 204-207, 210, 212, 215, 216, 224, 225].

Контрольные вопросы к главе 1.7

  1. Какой смысл имеет понятие «бифуркация»?

  2. Основные понятия синергетики.

  3. Как происходят процессы в открытых системах?

  4. Приведите примеры самоорганизации в неживой и живой природе.

  5. Что такое диссипативные структуры?

  6. Понятие аттракторов.

  7. Детерминированный или динамический хаос.

  8. Какие два подхода для анализа сложных самоорганизующихся систем Вы знаете?

  9. Устойчивость-неустойчивость в самоорганизующихся системах.

  10. Как Вы представляете возникновение порядка из хаоса?

  11. В чем состоит принцип производства минимума энтропии?

  12. «Золотое сечение» и законы гармонии.

  13. Что мы понимаем под синергетической картиной Мира?

  14. Почему, на Ваш взгляд, невозможно дать долговременный прогноз погоды?

  15. Как можно связать теорию катастроф с самоорганизацией сложных систем?

  16. Понятия устойчивого и неустойчивого равновесия.

Литература к главе 1.7: [3, 25, 28, 39, 41, 42, 56, 65, 67, 71, 74-79, 92, 93, 101, 120-122, 142-146, 164, 168, 169, 171, 173, 180, 184, 185, 207, 208, 217, 221, 222, 223, 229, 230, 237].

Контрольные вопросы к главе 1.8

  1. Какие примеры симметрии и асимметрии в неживой и живой природе Вы можете привести?

  2. Связь симметрии с законами сохранения.

  3. Какие виды симметрии Вам известны?

  4. В чем смысл принципа Вейля?

  5. Связана ли гармония с симметрией?

  6. Как можно понять природу симметрии?

  7. Что такое хиральность молекул объектов живой природы?

  8. Связи симметрии с энтропией.

  9. Как происходит обмен энергий между живым организмом и окружающей средой?

Литература к главе 1.8: [14, 19, 33, 38, 42, 54, 81, 87, 103, 155, 1559, 170, 178, 183, 189, 220, 228, 236].

Контрольные вопросы к главе 1.9

  1. Что составляет основную структуру современного естествознания.

  2. Почему физику можно считать основой современного естествознания?

  3. Приведите примеры использования физических моделей для объяснения явлений природы и общества.

  4. Что такое куб фундаментальных физических теорий Зельманова?

  5. О чем говорит принцип «Бритвы Оккама»?

  6. Что такое геометродинамика?

  7. Основное содержание современной естественнонаучной картины Мира.

  8. В чем заключается основная идея парадигмы современной картины мироустойства?

  9. Может ли лишь одна естественная наука объяснить окружающий нас мир?

  10. Ваши представления о ноосфере.

  11. Почему, на Ваш взгляд, имеет такое распространение в описании нашего понимания число «три»?

  12. Что в Вашей жизни можно описать на языке физических моделей в понятиях современного естествознания?

Литература к главе 1.9: [4, 5, 9, 12, 15-18, 20, 21-23, 31, 32, 35, 36, 40, 41, 44, 45, 53, 56, 61, 65, 83, 84, 85, 89, 91, 93, 108, 109, 110, 111, 114, 119, 120, 124, 129, 136, 142, 148, 151, 154, 155, 159, 163, 167, 170, 176, 179, 196, 206, 213, 218, 223, 226, 231, 235].

© Центр дистанционного образования МГУП