Концептуальная программа курса «Основы естествознания и глобальные проблемы»

1.

Введение

Естествознание и естественные науки. Цель естествознания. Анализ и синтез в процессе познания окружающего нас мира. О роли эксперимента в процессе познания.

2. Глобальные проблемы современности. Серьезные признаки ухудшения ситуации у нас в стране и в мире. Что мешает разработке концепции глобального развития человечества. Мыслительные модели окружающего нас мира и их недостатки. Компьютерные модели и их преимущества. Особенности поведения сложных нелинейных систем со многими цепями обратной связи. О связи причины и следствия в сложных системах. «Мировая динамика» Джея Форрестера.

3. Пределы роста. Прогноз основных тенденций развития на ближайшее будущее. Влияние научных и технических достижений на поведение глобальной модели. Многоуровневая компьютерная модель системы мирового развития М. Месаровича и Э. Пестеля.

4. Термодинамические аспекты концепции глобального развития. Статистическая физика и термодинамика. Первое начало термодинамики. Равновесный или квазистатический процесс. Адиабатический процесс. Второе начало термодинамики. Энтропия. Функция состояния. Термодинамическая вероятность состояния. Физический смысл энтропии. Идеальная тепловая машина и ее коэффициент полезного действия.

5. О концепции тепловой смерти Вселенной. Открытые системы и неравновесная термодинамика. Энтропия биосферы. О принципиальных возможностях выхода из глобального кризиса с точки зрения термодинамики.

6. Естественнонаучная картина мира. Вселенная. Метагалактика. Галактика. Звезды. Солнце. Фундаментальные взаимодействия в природе. Природа сил в классической механике. Границы применимости классической механики.

7. Основные законы классической механики. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения. Законы сохранения: механической энергии, импульса и момента импульса. Центр масс (центр инерции). Преобразования Галилея и принцип относительности Галилея.

8. Колебания и волны, основные понятия. Звуковые волны. Акустический спектр. Тембр звука. Скорость звука.

9. Электромагнетизм. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Потенциал и разность потенциалов. Постоянный ток. Закон Ома и правила Кирхгофа. Переменный ток. Закон Ома для переменного тока.

10. Магнитные свойства всего живого и неживого. Современные представления о природе магнитных взаимодействий. Электромагнитная индукция. Магнитное поле Земли. Основные положения теории Максвелла. Электромагнитные волны.

11. Сущность специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Относительность понятия одновременности. Сложение скоростей в теории относительности.

12. Строение атома. Модель атома Резерфорда. Постулаты Бора. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Уравнение Шредингера и волновая функция. Квантование энергии. Собственные значения энергии и собственные функции задачи. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

13. Вынужденное излучение и принцип действия лазера. Энергия связи ядра атома. Деление ядер. Ядерный реактор. Термоядерный синтез.