Тарасов Л. В. Современная физика в средней школе. — М., 1990. — 288 с.: ил. — (Б-ка учителя физики)
В книге рассматриваются основные этапы развития физики XX в. и её достижения, анализируется роль современной физики в процессе познания, даются рекомендации по использованию принципов современной физики при изучении курса физики в средней школе.
Данная книга состоит из трёх глав (16 параграфов), в которых рассмотрены развитие физики, современная естественнонаучная картина мира, методологические вопросы современной физики. Параграфы перемежаются диалогами между автором и воображаемым читателем — практикующим учителем физики. В этих диалогах предпринята попытка спроецировать рассматриваемые вопросы на школьный курс физики, взглянуть на них с точки зрения процесса обучения физике. Автор выносит на обсуждение методические и методологические вопросы, фокусируя внимание на диалектической сущности современной физики и на необходимости формирования у учащихся диалектического мышления на уроках физики. Рассматриваются многочисленные конкретные примеры, которые могут быть использованы учителем физики в практике преподавания.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Вступление 5
Диалог. О некоторых тревожных тенденциях
§ 1. Физика в современном мире 8
Физика как важнейший источник знаний об окружающем мире. Физика как основа научно-технического прогресса. Физика как важнейший компонент человеческой культуры.
Диалог. О диалектике и метафизике 14
Глава первая. Долгий путь к современной естественнонаучной картине мира
§ 2. Первые шаги 18
Зарождение науки в античную эпоху. Три научных программы античности. Континуалистская физическая программа Анаксагора — Аристотеля. Атомистическая физическая программа Демокрита — Эпикура. Поэма Лукреция «О природе вещей».
Диалог. О научных революциях 31
§ 3. Механическая картина мира 37
Становление механики. Мир Декарта и мир Ньютона. Атомисты XVII -XVIII вв. Мир как сложный и точный часовой механизм. Основные черты механической картины мира.
Диалог. О привычке мыслить механистически 50
§ 4. Удивительный девятнадцатый век 53
В начале века… О физиках и философах. Синтез электродинамики. Развитие термодинамики; открытие закона сохранения и превращения энергии. Успехи атомистики. Электромагнитная картина мира.
Диалог. О привычке видеть за вероятностями однозначные закономерности 68
§ 5. Кризис физики и «новейшая революция в естествознании» 75
Важнейшие открытия, сделанные в период с 1885 по 1905 г. Кризис физики. Ленинский анализ «новейшей революции в естествознании».
Глава вторая. Современная физика
§ 6. Теория относительности 80
Проблема мирового эфира. Специальная теория относительности. Вывод преобразований Лоренца по Эйнштейну. Некоторые следствия из преобразований Лоренца. Преобразования Лоренца как поворот осей в четырёхмерном континууме. Замечания, касающиеся общей теории относительности.
Диалог. О времени 95
§ 7. Квантовая физика: рождение и становление 103
Что такое квантовая физика? Рождение. Первые шаги: теория атома водорода по Бору; взаимодействие излучения с атомами по Эйнштейну. От волн материи к волнам вероятности; уравнение Шрёдингера и волновая функция. Соотношения неопределённостей. Некоторые следствия из соотношений неопределённостей.
Диалог. Что такое микрообъект? 122
§ 8. Квантовая физика: некоторые принципиальные вопросы 129
Микрообъект в интерферометре. Вероятность и амплитуда вероятности перехода. Электрон в интерферометре: интерференция амплитуд. Электрон в интерферометре: разрушение интерференции в измерительном акте. Амплитуда вероятности перехода и волновая функция; принцип суперпозиции. Главное в квантовой физике.
Диалог. О волнах и вероятностях в квантовой физике 139
§ 9. Современная физика и научно-техническая революция 144
Особенности научно-технической революции; роль современной физики. Элементы физики твёрдого тела. Физика транзистора. Может ли свет усиливаться, проходя через вещество? Физика лазера. Почему деление тяжёлых атомных ядер может служить источником энергии? Физика атомного реактора. Проблема управляемого термоядерного синтеза.
Диалог. О новой оптике, рожденной лазером 160
§ 10. В глубь материи: от атома — к кваркам 167
Атомное ядро до 1932 г. Открытие нейтрона. Открытие нейтрона и законы сохранения энергии и импульса. «Год чудес». Небольшой диалог, посвящённый пиону. Элементарные частицы в 1964 г. Основные типы взаимодействий. Кварковая структура адронов. Фундаментальные бозоны и фундаментальные фермионы. Три этапа в познании строения вещества.
Диалог. О путях дальнейшего развития физики 186
§ 11. Современная естественнонаучная картина мира 190
Поле и вещество. Взаимопревращения частиц. Вероятность в современной картине мира. Физический вакуум. Общие замечания о современной естественнонаучной картине мира. Современная космология. Смена естественнонаучной традиции.
Глава третья. Методологические вопросы современной физики
§ 12. Фундаментальность вероятностных закономерностей 203
Проблема соотношения между динамическими и статистическими (вероятностными) закономерностями. От динамических физических теорий к статистическим. Случайность в поведении простых динамических систем. Классическая механика как статистическая теория. Законы сохранения и вероятность. Вероятность в биологии.
Диалог. О формировании у школьников правильного отношения к случайному 215
§ 13. Порядок из хаоса. Диалектика необходимого и случайного 221
Отбор информации из шума. Порядок из хаоса; самоорганизация в сложных открытых неравновесных системах. Что такое синергетика? Диалектика необходимого и случайного.
Диалог. О формировании у школьников вероятностного мышления 231
§ 14. От симметрии геометрических форм к симметрии физических законов 236
Что такое симметрия? Живое и неживое с точки зрения симметрии; проблема возникновения жизни. Обобщение понятия симметрии. Симметрия физических законов. Пример асимметрии физических законов. Симметрия физических законов и законы сохранения.
Диалог. Об использовании понятия симметрии при обучении физике 246
§ 15. Диалектика симметрии и асимметрии 252
Симметрия как проявление «мудрости творца». Современный взгляд на симметрию: идея сохранения, выявление общего в объектах или явлениях, ограничение числа возможных вариантов. Диалектика симметрии и асимметрии. Диалектика симметрии и асимметрии в научном познании мира и в человеческом творчестве. Этот удивительно симметричный мир, построенный на вероятности (связь между диалектикой симметрии и асимметрии и диалектикой необходимого и случайного).
§ 16. Принцип соответствия и диалектика процесса познания 259
Принцип соответствия в квантовой механике. Развитие физики и принцип соответствия. Проблема истины с точки зрения метафизики, физического релятивизма и материалистической диалектики. Философское значение принципа соответствия.
Заключительный диалог. Каким представляется современный школьный курс физики 267 Фантазия на заданную тему 276
Литература 282
Тарасов Л. В. Современная физика в средней школе
