Закономерности окружающего мира. ( В 3-х книгах ) Тарасов Л.В.
Первая книга
является достаточно популярным и в то
же время строго научным развернутым введением в теорию вероятностей, включающим
в себя подробный анализ рассматриваемых проблем, широкие обобщения философского
плана, отступления исторического характера. Книга имеет четко выраженный учебный
характер; ее материал строго структурирован, построен на доказательной основе,
снабжен большим количеством графиков и схем; приведено значительное количество
оригинальных задач, из которых часть разбирается в книге, а часть предлагается
читателю для самостоятельного решения.
Для школьников старших классов (начиная с 7-го), а
также студентов техникумов и высших учебных заведений.
Вторая книга
демонстрирует принципиальную роль теории вероятностей в современном обществе,
которое основывается на высокоразвитых информационных технологиях. Книга
является достаточно популярным и в то же время строго научным развернутым
введением в исследование операций и теорию информации. Она имеет четко
выраженный учебный характер; ее материал строго структурирован, построен на
доказательной основе, снабжен большим количеством графиков и схем; приведено
значительное количество задач, из которых часть разбирается в книге, а часть
предлагается читателю для самостоятельного решения.
Для широкого круга читателей и в
первую очередь для школьников старших классов (начиная с 8-го класса), а также
студентов техникумов и высших учебных заведений.
Третья 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.
Книга 1.
Формат учебника:
djvu
Размер для скачивания:
6,6
Мб
Скачать бесплатно или смотреть онлайн:
Книга 2.
Формат учебника:
djvu / zip
Размер для скачивания:
4,5
Мб
Скачать / Download файл
Книга 3.
Формат учебника:
djvu
Размер для скачивания: 7,3
Мб
Скачать бесплатно или смотреть онлайн:
Кн. 1. Случайность, необходимость, вероятность.
ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ДИАЛОГ АВТОРА С
ЧИТАТЕЛЕМ…
ТЕМА 1. СЛУЧАЙНЫЕ СОБЫТИЯ: ПРОТИВ И ЗА 13
Случайное событие, или, проще говоря, случайность 13
Как люди привыкли относиться к случайному? 17
Случайность под маской необходимости 19
Каково современное отношение к случайному? 21
Диалог о причинности и случайностях (как субъективных, так
и объективных) 22
Уникальность как следствие случайности 25
Случайности неуправляемы, но могут быть предсказуемыми 27
ТЕМА 2. ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК 30
Мифы о борьбе Космоса и Хаоса 30
Абсолютный беспорядок и абсолютный порядок — две нелепые
крайности 35
Беседа, посвященная переходам от порядка к беспорядку 40
Первая беседа, посвященная переходам от беспорядка к порядку:
современные представления о «Сотворении Мира» 43
Вторая беседа, посвященная переходам от беспорядка к порядку:
рождение информации из шума 47
Единство двух противоположностей 51
ТЕМА 3. ЛЕВОЕ И ПРАВОЕ 54
Объект и его зазеркальный двойник 54
Зеркально симметричные объекты 58
Энантиоморфы. Лево-правая асимметрия (киральность) 59
Лево-правая асимметрия и жизнь 62
ТЕМА 4. СИММЕТРИЯ И АСИММЕТРИЯ 66
Геометрическая симметрия 66
Геометрическая симметрия в природе 78
Обобщение понятия симметрии 83
Прежний и современный взгляд на симметрию 86
Симметрия (порядок) и асимметрия (беспорядок) 89
Что такое красота? (Размышления о симметрии и асимметрии
в искусстве) 92
ТЕМА 5. ПЕРЕСТАНОВКИ, СОЧЕТАНИЯ И ШАНСЫ
Перестановки 97
Сочетания (выборки) 102
Формула для подсчета числа сочетаний 107
Сочетания и треугольник Паскаля 109
Треугольник Паскаля, доска Гальтона, монетки… 111
Давайте сравним шансы! 115
ТЕМА 6. ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С ВЕРОЯТНОСТЬЮ 119
Классическое определение вероятности события 120
Вероятность и шансы 126
Для всякого ли события с неоднозначным исходом можно
подсчитать вероятность? 127
Тренировочные задачи с использованием классического
определения вероятности 131
Знаменитая ошибка Д’Аламбера и ее «близнецы» 135
Пространство элементарных исходов для данного типа
однородных испытаний и подсчет вероятности события 138
Одинаковы ли шансы выпадения 11 очков и 12 очков при
трех бросаниях игральной кости? 143
Геометрическое определение вероятности 145
Задача о встрече 148
ТЕМА 7. ЧАСТОТА И ВЕРОЯТНОСТЬ 156
Статистическая устойчивость частот появления
случайного события 157
Диалог: Как объяснить феномен статистической устойчивости
частот? 162
Как можно получить так называемую «таблицу случайных чисел»? 166
Таблица случайных чисел — наглядное доказательство
существования порядка в хаосе 172
Воспользуемся таблицей случайных чисел! 176
Диалог: Что практически дает нам подсчет вероятности
случайного события? 183
Частотное (статистическое) определение вероятности 189
Диалог об определении вероятности, предложенном
Рихардом Мизесом 194
ТЕМА 8. АЛГЕБРА СОБЫТИЙ 201
Событие как множество, элементами которого являются
элементарные исходы… 202
Несовместные и совместные события 205
.3 Пересечение и объединение событий 206
.4 Беседа о необходимости и достаточности 209
.5 Законы алгебры событий 212
.6 Диаграммы Эйлера-Венна 216
ТЕМА 9. АЛГЕБРА СОБЫТИЙ И ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА
ВЫЧИСЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ 222
‘.1 Правило сложения вероятностей несовместных событий 222
‘.2 Правило вычисления вероятности объединения двух
совместных событий 227
‘.3 Правило вычисления вероятности объединения трех
совместных событий 229
‘.4 Условная вероятность 230
‘.5 Независимые и зависимые совместные события. Правила
вычисления вероятности пересечения двух совместных событий
(вероятности совместного наступления двух событий) 239
‘.6 Правила вычисления вероятности совместного наступления
трех и более событий. События, независимые в совокупности 245
‘.7 Повезет или не повезет мне с зачетом? (Размышления
одного студента) 251
‘.8 Тренировочные задачи с вычислением вероятности
совместного наступления событий, независимых в совокупности 253
‘.9 Вероятностные задачи-сказки с лабиринтами 256
‘.10 Правило вычисления вероятности наступления хотя бы
одного из совокупности независимых событий 264
ТЕМА 10. ПОЛНАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ И ВЕРОЯТНОСТИ ГИПОТЕЗ 270
Полная группа событий 270
Формула полной вероятности 274
Пример вероятностной задачи из семеноведения 276
Зависит ли вероятность вытянуть благоприятный жребий
от очередности участников жеребьевки? 277
10.5 Правила вычисления апостериорных вероятностей гипотез
(формулы Байеса) 284
10.6 Практический смысл вычислений апостериорных вероятностей гипотез 288
10.7 Беседа с «персоналистом» о вероятностях вообще и
о Формулах Байеса в частности 292
ТЕМА 11. ПОВТОРЕНИЕ НЕЗАВИСИМЫХ ИСПЫТАНИЙ С ДВУМЯ
ИСХОДАМИ (МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА БЕРНУЛЛИ) 300
11.1 Испытания Бернулли — независимые испытания с двумя исходами 300
11.2 Формула Бернулли для вычисления биномиальных вероятностей 303
11.3 Доказательство двух соотношений с биномиальными вероятностями 307
11.4 Математическое ожидание «успеха». Среднее число «успехов» 309
11.5 Наиболее вероятное число «успехов» 311
11.6 Биномиальный закон распределения вероятностей 315
11.7 Закон больших чисел в форме Бернулли 316
11.8 Приближенный подсчет биномиальных вероятностей, предложенный Абрахамом
Муавром и Пьером Лапласом 320
11.9 Какова вероятность того, что при бросаниях кубика частота выпадения единицы
отклонится от 1 /6 более, чем на 0,01? 327
11.10 Беседа о предельной теореме Пуассона или, иначе говоря,
о законе редких событий 328
11.11 Выгодно ли заниматься страхованием? 335
Задания по теме 11 336
ТЕМА 12. СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ 339
12.1 Случайные события и случайные величины 340
12.2 Закон распределения дискретной случайной величины 345
12.3 Три распределения дискретных случайных величин:
биномиальное, пуассоновское, геометрическое 348
12.4 Математическое ожидание дискретной случайной величины 353
12.5 Свойства математического ожидания 355
12.6 Дисперсия и среднее квадратичное отклонение дискретной случайной величины
359
12.7 Свойства дисперсии 363
12.8 Неравенство Чебышёва и «правило трех сигм» 364
12.9 Среднее арифметическое независимых случайных величин
и закон больших чисел 366
12.10 Нормальное распределение и центральная предельная теорема 370
12.11 У дискретной случайной величины вероятность, а у непрерывной случайной
величины — плотность вероятности 374
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ДИАЛОГ АВТОРА С ЧИТАТЕЛЕМ: НЕОБХОДИМО ПРОДОЛЖЕНИЕ
РАЗГОВОРА 380
Список литературы 383
Кн. 2. Вероятность в современном обществе.
ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ДИАЛОГ АВТОРА С ЧИТАТЕЛЕМ
ТЕМА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ: ПРОБЛЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ДИНАМИЧЕСКОЕ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ 11
1.1 Чем занимается «исследование операций»? 11
1.2 Как оптимизировать решение в многокритериальных задачах? 16
1.3 Динамическое программирование 24
1.4 Беседа по поводу выбора решения в условиях неопределенности 30
ТЕМА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ: МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ПО СХЕМЕ МАРКОВСКИХ
СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ 36
2.1 Марковские случайные процессы с дискретными состояниями и графы 37
2.2 Марковские процессы с дискретными состояниями и дискретным временем;
переходные вероятности марковской цепи 41
Самая простая марковская цепь с дискретным временем 43
Сколько потребуется выстрелов для полного поражения цели? 45
Поток событий; интенсивность потока 48
Простейший (пуассоновский) поток событий 51
Непрерывная марковская цепь и пуассоновский поток событий 53
Уравнение Колмогорова для предельных вероятностей состояний 57
Какую рационализацию следует выбрать? 60
ТЕМА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ: СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ 63
Проблемы массового обслуживания 64
Основные понятия, используемые в теории массового обслуживания 65
Виды систем массового обслуживания (СМО) 67
Схема гибели и размножения 70
Простейшая СМО — одноканальная система с отказами 74
Многоканальная СМО с отказами; формулы Эрланга 76
Сколько требуется каналов обслуживания? 78
Одноканальная СМО с ограниченной очередью 79
Насколько целесообразно увеличивать число мест в очереди? 82
Одноканальная СМО с неограниченной очередью 83
Какой штраф придется уплатить за ожидание в очереди? 84
Многоканальная СМО с ограниченной очередью 86
3.13 Пример с выбором научно обоснованного решения 89
3.14 Многоканальная СМО с неограниченной очередью 91
3.15 Две одноканальных системы или одна двухканальная? 92
ТЕМА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ: ИГРА И ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ 95
Предмет математической теории игр и основные понятия 96
Платежная матрица игры, чистые стратегии, смешанные стратегии 100
Как происходит выбор игроком той или иной чистой стратегии с заданной
вероятностью? 104
Две такие похожие и такие различные игры 105
Принцип минимакса; нижняя и верхняя цена игры 107
Игра с седловой точкой; цена игры 111
Решение игры без седловой точки и оптимальные смешанные стратегии 112
Как найти оптимальную смешанную стратегию для каждого из игроков? 114
Геометрическое представление игр 2×2 118
Геометрическое представление игр 2хпи тх2 122
Игра «самолеты против зениток» 126
Упрощение игр. Заведомо невыгодные стратегии 129
ТЕМА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ: ИГРЫ С «ПРИРОДОЙ», ИЛИ ПРИНЯТИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ 135
Особенности игр с «природой» 135
Матрица рисков 138
Принятие решения, когда известны вероятности «стратегий природы» 139
Какой из участков следует выбрать под посадку картофеля? 142
Критерии выбора решения в отсутствие вероятностей «стратегий природы» 143
Три критерия и задача с посадкой картофеля 145
Три критерия и задача с заказом товара 146
ТЕМА 6. «РАБОТАЮЩАЯ СЛУЧАЙНОСТЬ» (МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО) 150
Что такое «метод Монте-Карло»? 151
Единичный жребий (розыгрыш) как основной элемент статистической модели 157
Дискретные и непрерывные случайные величины; вероятность и плотность вероятности
159
«Число R» 162
Как на практике разыгрывают «число R» 162
Разыгрывание дискретной случайной величины 164
Беседа о том, где и когда применяют метод Монте-Карло 166
ТЕМА 7. КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ И ВЕРОЯТНОСТЬ: ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ И
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ 187
Предварительные замечания об информации вообще и теории информации в
частности 188
Математическое отступление, посвященное логарифмической функции 190
Игра «Бар-Кохба» — игра в вопросы, предполагающие ответы только «да» или «нет».
194
Бит — двоичная единица измерения количества информации 200
Двоичная система счисления 201
Формула Хартли. Аддитивность количества информации 203
Сколько информации можно получить, задавая вопрос, для которого ответы «да» и
«нет» не равновероятны? 207
.8 Формула Шеннона 210
.9 Об использовании понятия «энтропия» в теории информации 213
.10 От информации к выбору, от выбора к информации 215
ТЕМА 8. КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ И ВЕРОЯТНОСТЬ: ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛУ
СВЯЗИ 219
.1 Общая схема канала связи 220
.2 Передача сообщений по каналу связи (общие замечания) 224
.3 Кодирование с использованием равномерных двоичных кодов. Код Бодо 229
.4 Кодирование с использованием неравномерных префиксных двоичных кодов 230
.5 Энтропия «буквы» и среднее число двоичных цифр, приходящееся на одну «букву»
233
.6 Код Хаффмена 237
.7 Эффективность канала связи с помехами. Взаимная информация о сообщениях на
входе и на выходе 239
.8 Пропускная способность канала с помехами 246
.9 Кодирование с целью уменьшения влияния помех и основная теорема Шеннона 250
ТЕМА 9. ЭНТРОПИЯ В ТЕРМОДИНАМИКЕ 257
Три этапа в развитии понятия «энтропия» 257
Краткий экскурс в термодинамику 259
Цикл Карно 267
Энтропия как функция состояния макросистемы 269
Второе начало термодинамики как закон возрастания энтропии замкнутой системы при
необратимых процессах 272
Загадки термодинамики 274
ТЕМА 10. ЭНТРОПИЯ, ВЕРОЯТНОСТЬ, ИНФОРМАЦИЯ 276
10.1 Формула, объясняющая возрастание энтропии при расширении
теплоизолированного газа в пустоту 277
10.2 Микросостояния и макросостояния системы. Статистический вес
(термодинамическая вероятность) макросостояния 279
10.3 Формула Больцмана. Энтропия как мера беспорядка в системе 282
10.4 Статистическое объяснение второго начала термодинамики 283
10.5 Немного о флуктуациях случайных величин 285
10.6 Вероятностная природа второго начала термодинамики 291 Незапланированный
диалог 292
10.7 «Демон», владеющий информацией 295
10.8 Формула Больцмана и формула Хартли. Связь между энтропией и информацией 297
10.9 Формула Шеннона и формула Больцмана 299
10.10 Демонстрация антиэнтропийного (информационного) процесса при формировании
письменных текстов 301
10.11 Между абсолютным порядком и абсолютным беспорядком 308
ТЕМА 11. ЭНТРОПИЯ И ЖИЗНЬ 312
11.1 Краткий экскурс в биологию, посвященный метаболизму 312
11.2 Метаболизм как обмен энтропией (негэнтропией) организма с окружающей средой
314
11.3 Энтропийные и антиэнтропийные процессы в живом организме 315
11.4 Генетический код; его универсальность 317
11.5 Эволюция жизни на Земле как глобальный антиэнтропийный процесс 320
ТЕМА 12. ЭВОЛЮЦИЯ РОЛИ ВЕРОЯТНОСТИ В ЧЕЛОВЕЧЕСКОМ ОБЩЕСТВЕ (ОТ ИГРЫ В КОСТИ К
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ИНФОРМАЦИОННОМУ ВЗРЫВУ) 330
ЗАВЕРШАЮЩАЯ БЕСЕДА: ИНФОРМАТИКА И ВЕРОЯТНОСТЬ 336
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ, В которой обсуждается весь спектр проблем, охватываемых сегодня
информатикой 336
ЧАСТЬ ВТОРАЯ, В которой вероятность снова оказывается в центре внимания 344
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ, В которой сообщаются впечатляющие результаты вычислительного
эксперимента по прогнозу глобальных климатических последствий ядерной войны 352
Список литературы 358
Кн. 3. Эволюция
естественно-научного знания.
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