Тема 2.4. Принципы симметрии и законы сохранения

I. Задания для самостоятельной работы

1. Рассмотрите особенности симметрии в объективном мире и ее разновидности.

2*. Проанализируйте связь между свойствами симметрии физической системы и законами сохранения (теорема Э.Нетер).

3. Рассмотрите содержание законов сохранения физических величин.

II. План практического занятия

1. Понятие симметрии и ее особенности.

2. Основные принципы симметрии и законы сохранения физических величин.

3. Принципы внутренней симметрии и их значение для анализа законов микромира.

III. Рекомендации по выполнению заданий

и подготовке к практическому занятию

Выполняя первое задание, обратите внимание на понятие и виды симметрии в живой и неживой природе, радиально-лучевую, билатеральную симметрию, симметрию винта, зеркальную симметрию и симметрию конуса.

При изучении второго вопроса обратите внимание на основные принципы симметрии, уделяя при этом внимание тесно связанными с ними законами сохранения физических величин: сохранение энергии, импульса, момента импульса и др.

Выполняя третье задания, дайте характеристику принципов внутренней симметрии и связанных с ними законов развития микромира: сохранения электрического заряда, законов сохранения лептонового и барионового зарядов.

IV. Рекомендуемые источники

Основная литература

1. Ацюковский В.А. Концепции современного естествознания. – М., 2008.

2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М., 2009.

3. Карпенков с.Х. Концепции современного естествознания. – м., 2008.

Дополнительная литература

1. Дерябин В.М. Законы сохранения в физике. – М., 2004.

2. Компанеец А.С. Симметрия в микро- и макромире. – М., 2003.

3. Шафрановский И.И. Симметрия в природе. – Л., 2004.

V. Контрольные вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности симметрии в объективном мире и ее разновидности.

2. Назовите основные принципы симметрии.

3. Раскройте содержание законов сохранения физических величин.

4. Каковы принципы внутренней симметрии и их значение для анализа законов микромира.

5. Назовите основные принципы внешней симметрии.

6. В чем суть мировоззренческого смысла принципа соответствия.

Тема 2.5. Современные представления об эволюции Вселенной

I. Задания для самостоятельной работы

1. Рассмотрите основные этапы развития представлений о строении Вселенной в космологии.

2. Изучите основные гипотезы Большого взрыва и «Горячей» Вселенной происхождения Вселенной и ее модели.

3. Проанализируйте парадоксы и затруднения современной картины Вселенной.

II. План практического занятия

(Форма обучения: очная и заочная)

1. Развитие представлений о Вселенной в истории науки. Струк­турные уровни организации материи во Вселенной.

2. Гипотезы "Большого взрыва" и “горячей Вселенной” и их основания. Модели Вселен­ной и их интерпретация.

3. Современная космология о возможности существования жиз­ни во Вселенной.

III. Рекомендации для выполнения заданий

и подготовки к практическому занятию

При обсуждении первого вопроса занятия необходимо рас­смотреть эволюцию взглядов на строение Вселенной в истории науки. В период античности следует отметить вклад Гиппарха в становление астрономии, идею гелиоцентризма Аристарха Самосского и создание Птолемеем геоцентрической системы. Новый этап в развитии космологии связан с эпохой Возрождения и нового вре­мени. Следует отметить создание Н. Коперником гелиоцент­рической системы мира; появление идеи Дж. Бруно о множе­ственности миров и взглядов Г. Галилея в русле системы гелиоцен­тризма; открытие И. Кеплером законов движения планет; форми­рование небесной механики и космогонических концепций П. Лапласа, Р. Декарта, И. Канта и другие. Структурные уровни организа­ции Вселенной можно рассмотреть в следующей последователь­ности: начиная от элементарных частиц, атомов, молекул в малых масштабах до планет, звезд, галактик, скопления галактик, "сверх­галактик" и заканчивая дисперсным веществом (газы, пыль) и физическими полями (гравитационное, электромагнитное и др.).

При подготовке второго вопроса необходимо проанализировать основные гипотезы происхождения Вселенной и ее модели, свя­занные с развитием космологии в XX веке. В рамках релятивистс­кой космологии следует обратиться к моделям "стационарной" Вселенной А. Эйнштейна и "нестационарной" Вселенной А. Фридмана. В дальнейшем целесообразно более подробно рассмотреть гипотезы "горячей Вселенной" Г.А Гамова и "Большого взрыва", отмечая ряд стадий, которые проходит в своем развитии Вселен­ная: сингулярности, расширения, сжатия и пульсации. В качестве оснований данных гипотез можно выделить явление "красного смещения", реликтовое излучение, обоснование Э. Хабблом про­цесса "разбегания" галактик и расширения Вселенной и др.

Завершением подготовки к занятию является анализ проблемы поиска и возможности существования внеземных цивилизаций, а также парадоксов и затруднений современной картины Вселенной.