Закономерности окружающего мира - Том 3 - Эволюция естественно-научного знания - Тарасов Л.В.

Название: Закономерности окружающего мира - Том 3 - Эволюция естественно-научного знания. 2004.
Автор: Тарасов Л.В.
    Данная книга завершает трехтомник автора с общим названием «Закономерности окружающего мира» (первая книга: «Случайность, необходимость, вероятность», вторая книга: «Вероятность в современном обществе», третья книга: «Эволюция естественно-научного знания»). Здесь в популярной и систематизированной форме анализируется эволюция естественнонаучных картин мира: от научных программ античности к механической картине, затем к электромагнитной картине и, наконец, к современной картине. Демонстрируется переход от динамических (жестко детерминированных) закономерностей к статистическим (вероятностным) закономерностям по мере постепенно углубляющегося научного постижения человеком окружающего мира. Достаточно подробно рассматривается эволюция представлений квантовой физики, физики элементарных частиц, космологии. В заключение обсуждаются идеи самоорганизации открытых неравновесных систем (возникновение диссипативных структур).
    Для широкого круга читателей и в первую очередь для школьников старших классов (начиная с 9-го класса), а также для студентов техникумов и высших учебных заведений.


    Я считаю, что наиболее важное значение для развития наших методов мышления молекулярные теории имеют по той причине, что заставляют делать различие между двумя типами познания, которые можно назвать динамическим и статистическим.
Джеймс Клерк Максвелл - 1859 год.
     Для понимания сущности всякого явления природы важно провести тщательное и глубокое различие между двумя видами закономерности: динамической и статистической...
Макс Планк - 1914 год.
    Динамические законы представляют собой первый, низший этап в процессе познания окружающего нас мира; статистические законы обеспечивают более совершенное отображение объективных связей в природе: они выражают следующий, более высокий этап познания.
Г.Я. Мякишев - 1972 год.
Содержание
ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ДИАЛОГ: ГЛАВНЫЙ УРОК ИСТОРИЙ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 10
ТЕМА 1. ТРИ НАУЧНЫХ ПРОГРАММЫ АНТИЧНОСТИ 14
Четыре первоначала: огонь, воздух, вода, земля 15
Математическая программа Пифагора-Платона 17
Континуалистская физическая программа Анаксагора-Аристотеля 20
Атомистическая физическая программа Демокрита-Эпикура 23
Поэма Лукреция «О природе вещей» 25
Беседа, посвященная диалектическому мышлению 31
ТЕМА 2. ЭВОЛЮЦИЯ КОСМОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ, ПОТРЕБОВАВШАЯ ДВА ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ (ОТ ФИЛОЛАЯ И АРИСТОТЕЛЯ К КОПЕРНИКУ И БРУНО) 36
Космологические представления пифагорейцев и платоников 36
Геоцентрическая система мира по Аристотелю 38
«Божественная комедия» Данте как этическая конструкция геоцентрической системы мира по Аристотелю 42
Античная наука между Божественным промыслом и случайностью 45
Геоцентрическая система мира по Птолемею 49
Гелиоцентрическая система мира по Копернику 51
Есть ли у Вселенной центр? 55
ТЕМА 3. СЕМНАДЦАТОЕ И ВОСЕМНАДЦАТОЕ СТОЛЕТИЯ: ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА 57
Становление классической механики 57
Мир Декарта и мир Ньютона 61
Атомисты XVII-XVIII столетий 63
Мир как сложный и точный часовой механизм. Философия деизма 65
Жесткий детерминизм или вероятность? (Размышления о Лапласе) 69
Основные черты механической картины мира 73
ТЕМА 4. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ КАРТИНЫ МИРА В ДЕВЯТНАДЦАТОМ СТОЛЕТИИ: ОТ ФЛЮИДОВ
К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ПОЛЮ 76
Начало века: изобилие фактов и домыслов 77
Раскол между философией и естествознанием 79
Механическая модель светоносного эфира; кризис этой модели 83
Концепции близкодействия и действия на расстоянии 87
Рождение и начальный этап становления электродинамики 90
Великое объединение XIX столетия (электродинамика как теория близкодействия) 98
4.7 Беседа о магнитосфере Земли, солнечном ветре и полярных сияниях 105
ТЕМА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ КАРТИНЫ МИРА В ДЕВЯТНАДЦАТОМ СТОЛЕТИИ: ОТКРЫТИЕ ОБЩИХ ПРИНЦИПОВ И ДОСТИЖЕНИЯ АТОМИСТИКИ 112
5 Л Беседа, посвященная двум общим принципам - принципу сохранения энергии и принципу возрастания энтропии 112
5.2 Термодинамика и закон сохранения и превращения энергии 116
5.3 Молекулярное строение вещества и молекулярно-кинетическая теория газов 120
5.4 Есть ли у атома внутренняя структура и какова она? 122
5.5 Электромагнитная картина мира 131
5.6 Беседа о привычке видеть за вероятностями однозначные закономерности, а также о нежелании разглядеть вероятность в необратимых процессах 136
ТЕМА 6. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 144
6.1 Проблема мирового эфира 144
6.2 Два постулата специальной теории относительности и преобразования Лоренца; новая концепция пространства и времени 148
6.3 Относительность одновременности событий, промежутков времени и расстояний 152
6.4 Электричество, магнетизм и принцип относительности 154
6.5 Связь между массой и энергией 155
6.6 Преобразования Лоренца как поворот осей в четырехмерном континууме 159
6.7 Принципиальные замечания по поводу общей теории относительности 161
ТЕМА 7. НЕ ЗАМЕЧЕННОЕ СОВРЕМЕННИКАМИ ПОЯВЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ В БИОЛОГИИ: РОЖДЕНИЕ ГЕНЕТИКИ 169
7.1 От Ламарка к Дарвину 170
7.2 Опыты Грегора Менделя; открытие генетики 172
7.3 Хромосомы, гены, аллели 177
7.4 Случайное комбинирование генов при скрещивании 179
7.5 Сцепленное наследование и явление перекреста хромосом 183
7.6 Статистический характер законов классической генетики 186
ТЕМА 8. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА: РОВДЕНИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ 189
8.1 Беседа о том, что следует понимать под квантовой физикой 190
8.2 Зарождение квантовой физики 193
8.3 Теория атома водорода по Бору 198
8.4 Взаимодействие атомов с излучением по Эйнштейну 202
8.5 Загадочные дебройлевские «волны материи» и корпускулярно-волновой дуализм 205
8.6 Соотношения неопределенностей Гейзенберга 210
8.7 От «волн материи» к «волнам вероятности» 215
8.8 Некоторые следствия из соотношений неопределенностей 218
8.9 Что такое микрообъект? Можно ли его наглядно представить? 222
8.10 Реминисценция: Гете против Ньютона 229
ТЕМА 9. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА: НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 232
9.1 Микрообъект в интерферометре 232
9.2 Различимые и неразличимые альтернативы; сложение вероятностей и сложение амплитуд вероятностей 236
9.3 Обсуждение поведения электрона в двухщелевом интерферометре 238
9.4 Волновая функция как амплитуда вероятности 242
9.5 Суперпозиция состояний и потенциальные возможности микрообъекта 244
9.6 Реализация потенциальных возможностей микрообъекта в измерительном акте 246
9.7 Специфика квантовомеханического измерительного процесса; диалектика возможного и действительного 249
9.8 Фотоны, поляризаторы и суперпозиция состояний 251
9.9 Те ли это волны? Или: Всегда ли интерференция связана с волнами? 254
9.10 Квантовая механика как качественный скачок в процессе научного познания мира 259
ТЕМА 10. ТРАНЗИСТОР, ЛАЗЕР, АТОМНЫЙ РЕАКТОР И... ВЕРОЯТНОСТЬ 268
10.1 Электрон внутри кристалла 268
10.2 Металлы и неметаллы. Диэлектрики и полупроводники 275
10.3 Электронно-дырочный переход 277
10.4 Транзистор 279
10.5 Может ли свет усиливаться, проходя через вещество? 280
10.6 Физика лазера 281
10.7 Почему деление тяжелых атомных ядер может служить источником энергии? 286
10.8 Атомный реактор 288
ТЕМА 11. ПОИСКИ ПЕРВОНАЧАЛ МАТЕРИИ: ДОКВАРКОВЫЙ ПЕРИОД 292
11.1 Открытие нейтрона. Протонно-нейтронная модель атомного ядра 292
11.2 Нестабильность нейтрона и предсказание существования нейтрино 296
11.3 Прямое подтверждение существования нейтрино 299
11.4 В предвидении антимира. Открытие позитрона 301
11.5 От теории Дирака к квантовой теории поля 304
11.6 Диаграммы Фейнмана 308
11.7 Фундаментальные взаимодействия 312
11.8 Пионы как переносчики сильного взаимодействия, связывающего нуклоны в атомных ядрах 320
11.9 Странные частицы 326
11.10 «Долгоживущие» элементарные частицы, открытые до 1965 года 329
ТЕМА 12. ПОИСКИ ПЕРВОНАЧАЛ МАТЕРИИ: КВАРКОВАЯ МОДЕЛЬ АДРОНОВ 334
12.1 Открытие кварковой структуры адронов 334
12.2 Появление у кварков «цвета» 339
12.3 Глюоны как переносчики сильного взаимодействия. Рождение квантовой хромодинамики 340
12.4 Открытие «очарованных частиц» и «прелестных частиц» 344
12.5 Кварк-лептонная симметрия; три поколения фундаментальных фермионов 346
12.6 Три этапа в познании строения вещества - три спектроскопии 349
ТЕМА 13. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА 353
13.1 Что такое элементарная частица? 354
13.2 Вещество и поле 357
13.3 Мир взаимопревращений 359
13.4 Мир законов сохранения, ограничивающих взаимопревращения 363
13.5 Мир, построенный на вероятности 365
13.6 Физический вакуум в современной картине мира 369
13.7 Общие замечания о современной картине мира 370
13.8 Смена естественнонаучной традиции 372
ТЕМА 14: СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВСЕЛЕННОЙ: РОЖДЕНИЕ И СМЕРТЬ 378
Звездное небо 379
Рождение звезды 382
Жизнь звезды 384
Завершение жизни звезды 387
Нейтронные звезды (пульсары) 392
Черные дыры - самые удивительные космические объекты 393
ТЕМА 15. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВСЕЛЕННОЙ: ОТКРЫТИЯ И ПРОБЛЕМЫ КОСМОЛОГИ 397
Расширение Вселенной 398
Большой Взрыв 401
Открытие реликтового излучения 404
Основные этапы эволюции расширяющейся Вселенной, начиная с первой десятимиллиардной доли секунды 405
15.5 Крупномасштабная структура Вселенной, или: Иерархическая лестница структур Вселенной 414
15.6 Почему началось расширение Вселенной? 416
ТЕМА 16 (заключительная беседа). ПРОБЛЕМА САМООРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ КАК ВОДОРАЗДЕЛ МЕЖДУ НАУЧНЫМ И РЕЛИГИОЗНЫМ ПОДХОДАМИ К ПОСТИЖЕНИЮ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА 421
16.1 Ключевая проблема - самоорганизация, или, иначе говоря, синергетика 422
16.2 Самоорганизация систем как феномен возникновения диссипативных структур 424
16.3 Примеры диссипативных структур 426
16.4 Два принципиально разных подхода к постижению мира: научный и религиозный 431
16.5 Правомерно ли рассматривать Большой Взрыв как Божественный акт? 433
16.6 О религиозном чувстве Эйнштейна 434
16.7 Так ли много печали во многой мудрости? 436
Список литературы 438