Концепции квантовой механики

Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи:- наличие у частиц одновременно волновых и корпускулярных свойств (автор – де-Бройль)

Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость):- дополнительные физические величины (напр., координата и импульс) не могут одновременно принимать точные значения; отражает двойственную, корпускулярно-волновую природу частиц материи (электронов, протонов и т. д.). Неточности при одновременном определении дополнительных величин связаны соотношением неопределенностей, которое для неточностей ΔX и ΔP в определении координаты х и проекции на нее импульса P имеет вид: ΔX * ΔP ≥ ћ, где ћ — Планка постоянная. Соотношение неопределенностей для энергии E и времени t: ΔE * Δt ≥ ћ

Принцип дополнительности: - невозможны невозмущающие измерения (измерение одной велич. делает неточным измерен. дополнительной к ней величины)

- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств

- для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него

Статистический характер квантового описания природы:- В отличие от классической теории, все частицы выступают в квантовой механике как носители и волновых и корпускулярных свойств и имеющих некую неопределенность в координатах, импульсах, энергии, т.е. имеющих случайный характер. Поэтому описание таких систем частиц (и даже одиночных частиц) возможно только статистическим образом

 

Принцип возрастания энтропии

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях

Первый закон термодинамики:-  утверждение о невозможности вечного двигателя (первого рода)

Энтропия как мера беспорядка, хаоса в системе (например, системе молекул воздуха в комнате)

Изолированные ( нет взаимодействия, обмена с внешним миром ) и открытые системы ( есть такое взаимод-вие )

Изменение энтропии тел при теплообмене между телами:- тела открыты друг другу, т.е. с теплом идет и перекачка энтропии между ними, у остывающего энтропия падает, у нагревающегося растет

Энтропия открытой системы: есть входящий и выходящий потоки энтропии, т.е. возможно как уменьшение, так и увеличение энтропии в итоге

Энтропия закрытой (изолированной) системы:- нет входящего и выходящего потока энтропии,

сама же она может только НЕ УМЕНЬШАТЬСЯ (т.е. или сохраняется или растет)

Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах;

как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному); как утверждение о невозможности вечного двигателя (второго рода); как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды, жизнь уменьшает энтропию

 

 4-04. Закономерности самоорганизации. Универсальный эволюционизм
Синергетика — теория самоорганизации, Междисциплинарный характер синергетики

Самоорганизация в природных и социальных системах как самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур в силу объективных законов природы и общества

Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны

Необходимые условия самоорганизации: неравновесность и нелинейность системы

Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.

Диссипация (рассеяние) энергии в неравновесной системе: переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т. д.) в энергию неупорядоченных процессов, в итоге — в тепло.

Диссипативная структура — неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации

Пороговый характер явлений самоорганизации: -внезапность (скачком) проявления самоорганизации

Точка бифуркации:- момент кризиса, неопределенности в дальнейшем развитии системы, потеря её устойчивости и возможность выбора одного из нескольких направлений дальнейшего развития (как развилка на дороге – выбирай …)

Понижение энтропии системы  и повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации:- уменьшение энтропии внутри системы за счет роста энтропии снаружи её

Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:

- всё существует в развитии;

- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);

- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;

- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;

- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);

- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления

 

Панорама современного естествознания

Космология (мегамир)

Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении, происхождении и эволюции

Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная, в центре её Земля, все остальные небесные тела вращаются вокруг неё

Геоцентрическая система мира Птолемея:- продолжение идей Аристотеля

Гелиоцентрическая система мира Коперника:- в центре находится Солнце, а Земля и остальные планеты (кроме Луны) вращаются вокруг Солнца

Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная

Общая теория относительности:-  теоретическая основа современной научной космологии

Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества

Космологическая модель Фридмана: Вселенная нестационарна (т.е. меняется, развивается)

Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах:- везде Вселенная одинакова

Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)

Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них

Возраст Вселенной —время, прошедшее с момента начала расширения, современные оценки (12–15 млрд. лет)

Понятие о космологической сингулярности:- начальная точка, из которой родилась Вселенная, в ней были бесконечно большие плотность вещества температура