1 Философские проблемы естествознания Современная физическая картина мира Курс лекций для магистров I года обучения по направлению «Физика» (36 часов) Лектор проф., д.ф.-м.н., А.Д. Суханов 1. Физическая картина мира как целостный образ природы. Концептуальная структура современной физики. Фейнманова модель природы: объект и его окружение. Классическая и неклассическая физика на микро- и макроуровнях описания. 2. Пространство событий и модели объектов (корпускула и континуум) в классической физике. Вещество и электромагнитное излучение как формы материи. Специальная теория относительности – основа целостности классической физики на микроуровне. Фундаментальная константа – скорость света в вакууме. 3. Корпускула и система корпускул. Масса, импульс, энергия и момент как фундаментальные характеристики объектов. Законы сохранения и их связь со свойствами пространства и времени. 4. Концепция регулярного воздействия и взаимодействия. Детерминированное и стохастическое описание движения. Концепция квазичастиц в классической динамике и ее реализация в описании различных физических систем. 5. Континуум (сплошная среда). Концепция нормальных мод и ее реализация в описании различных физических системах: упругие колебания в кристаллах, квазистационарный электрический ток. Идеальные проводники, сверхпроводники и плазма в квазистационарном электромагнитном поле. 6. Концепция суперпозиции состояний в классической динамике. Базисные и суперпозиционные состояния: законы дисперсии и пространственные формы состояний. Состояния поляризации электромагнитного излучения. 7. Идеи редукционизма и независимости микро- и макроуровней описания. Аддитивные и транзитивные макропараметры (температура, внутренняя энергия, энтропия как фундаментальные характеристики макросистем). Физические аспекты принципа Маха. 8. Термодинамика и геометрия как наиболее общая реализации фейнмановой модели описания природы. Классические модели макроокружения: термостат и черная дыра. Современная трактовка понятий и начал классической термодинамики. 9. Кривизна пространства-времени в классической теории гравитации. Фундаментальная константа – гравитационная постоянная. Идея взаимосвязи простран- 2 ства- времени и материи в общей теории относительности. Проблема устойчивости и целостности классического описания природы в физике. 10. Фейнманова модель в неклассической картине мира: стохастическое воздействие и флуктуации физических характеристик. Концепция ансамблевого описания. Пространство состояний: квантовые и тепловые состояния. Фундаментальные константы – постоянные Планка и Больцмана. 11. Квантон как модель объекта в квантовом состоянии. Концепция суперпозиции квантовых состояний. Неустойчивость пакета волн де Бройля. Идея целостности квантовых состояний и современная трактовка принципа дополнительности. 12. Квантовые флуктуации характеристик квантона. Концепция корреляции флуктуаций в квантовых состояниях: соотношение неопределенностей Шредингера и его частные версии. Переходы между квантовыми состояниями и стохастическое обменное взаимодействие. 13. Концепция тождественности квантонов: бозоны и фермионы. Роль идеи квазичастиц в неклассической физике. Относительность границ между микро- и макроописанием физических систем. 14. Концепция элементарности в микромире и ее пределы. Стандартная модель элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Квантовые поля, частицы и античастицы, физический вакуум. Кварки и лептоны. Идея спонтанного нарушения симметрии 15. Тепловые состояния. Броуновское движение. Обобщение понятия теплового равновесия. Концепция корреляции флуктуаций в тепловых состояниях. Соотношения неопределенностей Эйнштейна для макропараметров. 16. Проблема целостности неклассического описания природы в физике. Взаимовлияние квантового и теплового стохастических воздействий. Квантовотепловые флуктуации. 17. Принципы построения целостной многомерной физической картины мира. Современная трактовка принципа соответствия: взаимосвязь классического и неклассического описания. Четыре фундаментальные константы и устойчивость современной физической картины мира. 18. Концепции эволюции и самоорганизации в природе. Краткий очерк естественной истории мира от Большого взрыва до наших дней. Простейшие модели самоорганизации. Границы применимости современных физических теорий: планковские величины, темная материя, темная энергия.