Раздел 3: фундаментальная наука и прикладная наука

Раздел 1: история науки

1. Общие закономерности современного естествознания. Современная естественнонаучная картина мира. Трудности и парадоксы развития науки.

2. Концепция научных революций.

3. Наука древних египтян, шумеров, вавилонян, индийцев и китайцев.

4. Античный период в развитии естественных наук: ионийская школа, пифагорейцы, школа Платона, атомисты.

5. Античный период в развитии естественных наук: Аристотель.

6. Наука арабов в средние века.

7. Классический период в развитии естественных наук: раннее Возрождение, Роджер Бэкон, Николай Кузанский, Коперник, Кеплер, Дж.Бруно, Леонардо да Винчи.

8. Классический период в развитии естественных наук: освоение экспериментального метода, Галилей, Ньютон.

9. Классический период в развитии естественных наук: эпоха после Ньютона (XVIII в.в.).

10. Основные принципы науки, выработанные в период становления классической аналитической науки (XV-XIX в.в.). Механистическая картина мира Декарта. Лапласов детерминизм.

Раздел 2: философия и язык науки

11. Философия науки XIX-XX в.в.: позитивизм, эмпириокритицизм, конвенционализм, пост- и неопозитивизм (Конт, Мах, Пуанкаре, Дюгем, Рассел, Поппер, Гедель, Витгенштейн и др.).

12. Антропный принцип.

13. Концепция времени в естествознании. Обратимость времени в микромире и его необратимость в макромире. Стрела времени и макроскопические явления вдали от равновесия.

14. Концепция холизма в современной науке. Голографический принцип Бома.

15. Концепция контрфактуальности.

16. Парадигма локальности в современной физике. Проявления нелокальности в квантовом мире.

17. Формирование понятия числа. Стандартные числовые системы. Традиционные системы счисления (от непозиционных к позиционным). Эволюция понятия бесконечности.

18. Развитие понятия числа: комплексные числа и их обобщения. Нестандартные числовые системы: трансфинитные, p-адические и супернатуральные числа. Непозиционные системы счисления.

19. Элементы нового математического языка. Нестандартный анализ (двойные числа, бикватернионы,...). Почему новая математика не востребована физикой?

20. Дробная динамика: явления природы и физические законы, описываемые с помощью интегральных/дифференциальных уравнений дробного порядка. Фракталы.

21. Неколмогоровская (квантовая) вероятность. Ее проявления в физике и когнитивных науках.

22. Измерение как познавательная процедура. Проблема измеримости и неизмеримости. Ограничения, диктуемые квантовой физикой. Стандартный квантовый предел (СКП). Обход СКП: квантово-невозмущающие измерения, неклассические сжатые состояния поля, вариационные измерения. Измерение без измерений в квантовой механике и парадокс бомбы Вайдмана-Пенроуза.

23. Роль наблюдателя в процессе проведения измерений. Активное и пассивное сознание.

Раздел 3: фундаментальная наука и прикладная наука

24. Роль симметрий и законов сохранения в естествознании.

25. Нелинейная физика. Солитоны.

26. Хаос. Странные аттракторы. Стохастические структуры.

27. Открытые системы. Диссипативные структуры как универсальный механизм возникновения пространственно-временного упорядочения открытых систем. Синергетика.

28. Нелинейные хаотические открытые системы. Природа турбулентности.

29. Уровни организации материи: структурная лестница (от планковских до космологических масштабов). Типы фундаментальных взаимодействий. Теории Великого Объединения взаимодействий.

30. Гравитационное поле. Попытки обнаружить гравитационные волны.

31. Гипотеза возможности путешествия во времени. Принцип самосогласованности Игоря Новикова. Поиск частиц, движущихся со сверхсветовыми скоростями. Современные наблюдательные данные (на 2012 год). Гипотеза тахионов. Сверхсветовая волна в усиливающей среде и оптические тахионы.

32. Поля сильных взаимодействий. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика. Проблема конфайнмента (удержание цвета).

33. Слабые взаимодействия. Частицы - переносчики слабых взаимодействий. Единая теория слабого и электромагнитного взаимодействия и ее развитие. Почему слабое взаимодействие выделяет направление винта (нейтрино только левые)?

34. Калибровочная инвариантность полей фундаментальных взаимодействий. Некалибровочные теории поля. Почему все известные фундаментальные взаимодействия калибровочные?

35. Стандартная модель. Великое объединение. Распад протона. Магнитные монополи как источник квантования заряда (почему их не видно?).

36. Попытки создания единой теории поля – успехи и неудачи. Суперсимметрия, суперструны и суперсимметричные частицы. Вторая суперструнная революция: М-теория. Дуальности.

37. Современная таблица истинно элементарных частиц. Фундаментальная длина. Взаимодействие частиц при сверхвысоких энергиях. Современные суперколлайдеры. Поиск бозона Хиггса (итоги 2012 года).

38. Физика вакуума. Нелинейные явления в вакууме и сверхсильных электромагнитных полях. Фазовые переходы в вакууме. Эффект Казимира. Квантовые представления о вакууме. Квантовая физика и астрономия. Темная энергия и квинтэссенция.

39. Сценарии возникновения и эволюции Вселенной. Структура Вселенной: Метагалактика, галактики, звезды.

40. Происхождение химических элементов в ранней Вселенной. Происхождение элементов в недрах звезд. Сверхтяжелые элементы и технологии их детектирования. Современная версия таблицы Менделеева (данные на 2012 г.)

41. Строение Вселенной на больших масштабах. Космологические концепции. Основные проблемы космологии: проблема плоскостности, проблема горизонта. Инфляционная стадия развития Вселенной. Большой разрыв.

42. Реликтовое излучение: природа, открытие, современные наблюдения. Причина изотропии реликтового излучения. Роль малых отклонений от изотропии.

43. "Форма" Вселенной, ее кривизна и топология. Гипотеза Мультивселенной (мультиверс). Концепция тонкой настройки Вселенной и Омниверс.

44. Происхождение и эволюция галактик.

45. Сценарий эволюции звезд.

46. Происхождение и эволюция Солнечной системы и Земли как планеты. Космогонические гипотезы.

47. Концепция возникновения жизни. Сценарии самопроизвольного возникновения жизни на Земле. Земля в период возникновения жизни.

48. Происхождение жизни. Представление о предбиологической эволюции молекулярных систем. Самоорганизация на клеточном уровне. Самоорганизация в многоклеточных системах.

49. Молекулярная биология. Понятие о генетическом коде. Законы генетики и их роль в сельском хозяйстве.

50. Клеточная структура живых организмов. Принципы структурной организации и регуляции метаболизма. Принципы воспроизводства и развития живых организмов, принципы естественного отбора.

51. Эволюция форм жизни на Земле.

52. Поиск внеземных цивилизаций.

53. Перспективы развития инженерной биологии: проблемы генной инженерии.

54. Перспективы развития инженерной биологии: проблемы клонирования.

55. Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости. Биопродуктивность.

56. Антропологическое воздействие на биосферу. Экологический кризис и пути его преодоления.

57. Понятие экологии как науки. Принципы взаимодействия организма и среды обитания.

58. Факторы экологического риска и здоровье человека.

59. Ресурсы биосферы и демографические проблемы.

60. Проблема антропогенного воздействия на биосферу.

61. Антропогенные экологические катастрофы.

62. Глобальные изменения климата на Земле. Прогноз на ближайшее столетие.

63. Проблема атмосферного озона.

64. Глобальные проблемы демографического перехода. Закон гиперболического роста численности населения.

65. Демографические проблемы в России.

66. Специфические свойства состояния в квантовой физике. Суперпозиционность (на примере парадокса шредингеровского кота), квантовая запутанность (на примере парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена), неклонируемость.

67. Явление квантовой телепортации: теория, эксперимент, промышленное использование. Устройства, основанные на использовании свойств квантовой запутанности, средства квантовой коммуникации.

68. Устройства, основанные на использовании свойств суперпозиционности и квантовой запутанности. Квантовые вычисления и квантовый компьютер.

69. Трактовки понятия информации в философии, физике и математике. Связь информации с энтропией. Количественные меры информации. Смысловое содержание информации: семиотика и семантика.

70. Связь информации с физикой. Концепция информационной (цифровой) физики. Голографический принцип Т'Хофта. Физическая реализация вычислений. Машина Тьюринга. Машина Зенона. Сверхтьюринговые вычисления.

71. Кодирование информации. Развитие методов квантовой криптографии.

72. Искусственный интеллект. Компьютерное зрение. Поисковые системы (семантическая паутина). Коллективное сознание.