Современная физическая картина мира

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.