- •1. Две культуры - естественно-научная и гуманитарная - как отражение двух типов мышления. Рациональное и образное мышление.
- •2. Общенаучные методы эмпирического познания.
- •3. Общенаучные методы теоретического познания.
- •4. Взаимосвязь теории и эксперимента. Наблюдение, измерение и лабораторный эксперимент в естествознании. Реальные и мысленные эксперименты.
- •5. История естествознания. Атомистика древних греков.
- •6. Особенности античного научного знания, концепция геоцентризма.
- •7. Естествознание в эпоху Возрождения. Борьба за гелиоцентрическую систему мира.
- •8. Физика Средневековья. Достижения науки средневекового Востока. Европейская средневековая наука.
- •9. Развитие науки в России в 18-19 веках.
- •10. Механическая картина мира и ее ограниченность.
- •11. Электромагнитная картина мира и ее ограниченность.
- •12. Роль диалектического и метафизического методов в создании естественнонаучной картины мира. Процесс диалектизации науки.
- •13. Учение Дарвина как генеральная линия эволюционного естествознания.
- •14. Успехи механической картины природы в описании тепловых явлений. Молекулярно-кинетическая теория вещества.
- •15. Начала термодинамики и понятие энтропии.
- •16. Пространство и время. Свойства пространства и времени. Представления в древности и сейчас.
- •17. А. Эйнштейн и относительность пространства-времени.
- •18. Основы специальной теории относительности. Релятивистское выражение для импульса и энергии. Взаимосвязь массы и энергии.
- •19. Второй этап в развитии электромагнитной картины мира. Представление об общей теории относительности.
- •20. Электромагнитная природа света. Волновые свойства света: интерференция, дифракция, дисперсия и поляризация.
- •21. Корпускулярная концепция описания природы. Основные законы классической механики Ньютона. Концепция дальнодействия.
- •22. Импульс, момент импульса и энергия как меры движения. Законы сохранения.
- •23. Становление квантово-полевой картины мира. Тепловое излучение и гипотеза Планка.
- •24. Квантовые свойства света.
- •25. Планетарная модель атома Резерфорда и ее особенности.
- •26. Модели атома и теория н.Бора.
- •27. Гипотеза де Бройля и формирование квантовой механики Шредингера-Гейзенберга-Дирака.
- •28. Особенности свойств микромира. Принцип неопределенности Гейзенберга.
- •29. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности.
- •30. Иерархия структур природы. Микромир: ядра атомов, элементарные частицы, кварки. Фундаментальные взаимодействия.
- •31. Мегамир. «Горячее» рождение Вселенной. Модели развития Вселенной, неоднозначность сценария.
- •32. Закон Хаббла, «красное смещение» и нестационарность Вселенной.
19. Второй этап в развитии электромагнитной картины мира. Представление об общей теории относительности.
Первым важнейшим результатом электромагнитной концепции стал отказ от гипотезы существования светового эфира как особой среды для распространения света. Такую роль стало играть само пространство, в котором происходит распространение электромагнитных волн.
Второй результат заключается в объединении световых явлений с электромагнитными процессами, благодаря чему оптика стала частью теории электромагнетизма. Однако в начале XX в. было открыто явление фотоэлектрического эффекта, заключающееся в испускании электронов веществом под воздействием света. Электромагнитная теория света была не в состоянии объяснить независимость энергии фотоэффекта от интенсивности освещения. Еще в конце XIX в. русский физик А.Г. Столетов установил, что энергия фотоэффекта возрастает с частотой света, но не зависит от его интенсивности. Этот результат явно противоречил предсказаниям электромагнитной теории.
Чтобы объяснить фотоэффект, А. Эйнштейну пришлось отказаться от волновых представлений о свете и обратиться к квантовой его природе, т.е. в видоизмененной форме вновь возродить корпускулярную точку зрения на свет. Впервые о квантах заговорили в 1900 г., когда известный немецкий физик М. Планк доказал, что энергия излучается и поглощается не непрерывно, а отдельными порциями, или квантами. В 1905 г. Эйнштейн показал, что свет распространяется в виде потока световых квантов, которые были названы фотонами. Энергия фотонов зависит от их частоты, т.е. Е = hv, где h — постоянная Планка, v — частота. Квантовый взгляд на природу света не мог полностью опровергнуть представлений о волновом его характере, о чем свидетельствовали явления интерференции и дифракции.
Принцип относительности помогает также понять, почему именно скорость света, а не какая-нибудь другая, играет столь важную роль в этой модели строения мира — этот вопрос задают многие из тех, кто впервые столкнулся с теорией относительности. Скорость света выделяется и играет особую роль универсальной константы, потому что она определена естественнонаучным законом. В силу принципа относительности скорость света в вакууме c одинакова в любой системе отсчета. Это, казалось бы, противоречит здравому смыслу, поскольку получается, что свет от движущегося источника (с какой бы скоростью он ни двигался) и от неподвижного доходит до наблюдателя одновременно. Однако это так.
Благодаря своей особой роли в законах природы скорость света занимает центральное место и в общей теории относительности.
Общая теория относительности применяется уже ко всем системам отсчета (а не только к движущимися с постоянной скоростью друг относительно друга) и выглядит математически гораздо сложнее, чем специальная (чем и объясняется разрыв в одиннадцать лет между их публикацией). Она включает в себя как частный случай специальную теорию относительности (и, следовательно, законы Ньютона). При этом общая теория относительности идёт значительно дальше всех своих предшественниц. В частности, она дает новую интерпретацию гравитации.