Основные линии развития современной физики (вторая половина XXв.)

6.1. Ядерное оружие и ядерные реакторы. Проблемы управляемого термоядерного синтеза

Цепная ядерная реакция деления урана и введение понятия критической массы. Первые инициативы о принятии государственных программ по созданию атомной бомбы (Англия, США, Германия, СССР). Пуск первого ядерного реактора (США, Э. Ферми, 1942). Два основных направления развития государственных ядерных программ: плутонивое – с использованием ядерных реакторов; и урановое – с использованием разделительных установок. Создание атомной промышленности и первых атомных бомб в США (1945) и СССР (1949) (под руководством Р. Оппенгеймера и И.В. Курчатова).

Предыстория освоения термоядерной энергии. Создание термоядерного оружия в США и СССР. Атомная энергетика. Проблема термоядерного синтеза в Англии, США и СССР. Резкий рост физических исследований, вызванный “ядерной революцией” в военном деле, промышленности и энергетике. Политические, социальные и этические аспекты “ядерной революции” во 2-й половине XX в.

6.2. Физика конденсированного состояния и квантовая электроника

Квантовая механика – теоретическая основа физики конденсированного состояния (ФКС) и квантовой электроники (КЭ). Зонная теория. Метод квазичастиц. Магнитно-резонансные явления: электронный парамагнитный резонанс (ЭПР, Е.К. Завойский) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Исследование полупроводников и открытие транзисторного эффекта. Физика явлений сверхпроводимости и сверхтекучести. Теория фазовых переходов. Гетероструктуры.

Радиоспектроскопические предпосылки квантовой электроники. Создание мазеров и лазеров. ФКС и КЭ – важные источники технических приложений физики второй половины XX в. Воздействие идей и методов ФКС и КЭ на смежные области физики, химию, биологию и медицину. Основные научные центры и школы в области ФКС и КЭ. Значительность отечественного вклада в оба направления (ФКС ‑ школа А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица, Л.Д. Ландау, Ж.И. Алфёров и др.; КЭ – Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и др.).

6.3. Физика высоких энергий: на пути к стандартной модели

Интенсивное развитие физики элементарных частиц и высоких энергий, вызванное успешной реализацией национальных ядерно-оружейных программ (1950–1960-е гг.). Создание больших ускорителей заряженных частиц. Коллайдеры и накопительные кольца. Пузырьковые камеры и другие средства регистрации частиц.

Квантовая теория поля – теоретическая основа физики элементарных частиц. Физика нейтрино и слабых взаимодействий. Концепция калибровочного поля и разработка на её основе перенормируемых квантовой хромодинамики (КХД) (современного аналога теории сильных взаимодействий) и единой теории электрослабых взаимодействий.

6.4. Релятивистские астрофизика и космология

Теоретическая основа астрофизики и космологии – общая теория относительности. Волна открытий в астрофизике и космологии 1960-х гг., связанных с развитием радиотелескопов, рентгеновской и гамма-астрономии. Открытие квазаров; реликтового излучения, подтверждающего гипотезу “горячей Вселенной”; пульсаров, отождествлённых с нейтронными звёздами. Рентгеновские и гамма-телескопы на искусственных спутниках Земли (ИСЗ). Развитие физики чёрных дыр. Нейтринная астрономия. Инфляционная космология. Проблема гравитационных волн. Гравитационные линзы. Проблема скрытой массы. Космологические модели с λ-членом в уравнениях Эйнштейна и космический вакуум.

Заключительная часть

Общая характеристика квантово-релятивистской картины мира (парадигма). Нерешённые проблемы физики в начале XXI в. Проблема единой теории 4-х фундаментальных взаимодействий. Квантовая теория гравитации и суперструны. Проблема грядущих научных революций в физике.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ансельм, А.И. Очерки развития физической теории в первой трети XX в. / А.И. Ансельм. – М.: Наука, 1986. – 248 с.

2. Гинзбург, В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными? / В.Л. Гинзбург // О физике и астрофизике: статьи и выступления / В.Л. Гинзбург. – 3-е изд. – М.: Бюро Квантум, 1995. – 512 с. (обновлённый и дополненный вариант в кн.: Гинзбург В.Л. О науке, о себе и о других. – М.: Физматлит, 2001. – 488 с.).

3. Глестон, С. Атом. Атомное ядро. Атомная энергия. Развитие представлений об атоме и атомной энергии / С. Глестон. – М.: ИЛ, 1961. – 648 с.

4. Дорфман, Я.Г. Всемирная история физики (с древнейших времён до конца XVIII в.) / Я.Г. Дорфман. – М.: Наука, 1974. – 352 с.

5. Дорфман, Я.Г. Всемирная история физики (с начала XIX до середины XX вв.) / Я.Г. Дорфман. – М.: Наука, 1979. – 317 с.

6. Очерки развития основных физических идей / ред. А.Т. Григорьян, Л.С. Полак. – М.: АН СССР, 1959. – 512 с.

7. Уиттекер, Э.Т. История теорий эфира и электричества / Э.Т. Уиттекер. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 512 с.

8. Физика XIX–XX вв. в общенаучном и социокультурном контекстах. Физика XIX в. / ред. Л.С. Полак, В.П. Визгин. – М.: Наука, 1995. – 280 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Дунская, И.М. Возникновение квантовой электроники / И.М. Дунская. – М.: Наука, 1974. – 160 с.

2. Каганов, М.И. Вехи истории физики твёрдого тела / М.И. Каганов, Я.И. Френкель. – М.: Знание, 1981. – 64 с.

3. Кирсанов, В.С. Научная революция XVII в. / В.С. Кирсанов. – М.: Наука, 1987. – 342 с.

4. Окунь, Л.Б. Физика элементарных частиц / Л.Б. Окунь. – М.: Наука, 1988. – 272 с.

5. Пайс, А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна / А. Пайс. – М.: Наука, 1989. – 568 с.

6. Физика XIX–XX вв. в общенаучном и социокультурном контекстах. Физика XX в. / ред. Г.М. Идлис. – М.: Янус-К, 1997. – 304 с.

ИСТОРИЯ ХИМИИ

Программа-минимум разработана Институтом истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН и Московским химико-технологическим университетом им. Д. И. Менделеева.

В программе рассматривается общая картина развития химии, показывающая формирование единых для всей химии представлений о веществах, их химических превращениях, о химических взаимодействиях, системах и их общих законах. Эволюция на этом фоне наиболее важных химических дисциплин и представлений от их зарождения до конца ХХ в. Развитие основных методов исследования в химии. Естественная логическая и историческая взаимосвязь развертывания отдельных направлений (например, химического строения и химической связи, химической термодинамики и химической кинетики и др.) отражена в их сближении или даже скрещивании.