Sylabus přednášky Panorama fyziky:

Sylabus přednášky

PANORAMA FYZIKY

1. Vzdálenosti a struktury. Horizonty poznání. Vesmír

a mikrosvět. Čtyři interakce a snahy o jejich sjednocení.

Základní fyzikální paradigmata a jejich historický vývoj.

2. Stojíme nebo jedeme? Problém volby vztažného systému.

Galileovo, Newtonovo a Machovo stanovisko. Jejich odraz

v současné fyzice. Inerciální a neinerciální vztažné systémy.

3. Zákony pohybu. Newtonovský svět. Síla, hmotnost, zrychlení.

Newtonovy pohybové zákony a zákony sil. Laplaceovský

determinismus. Symetrie fyzikálních zákonů. Nebeská mechanika.

4. Zákony zachování. Hybnost, moment hybnosti, energie.

Matematický a fyzikální význam zákonů zachování. Srážky částic.

5. Variační principy. Hamiltonův princip nejmenší akce,

Lagrangeovy a Hamiltonovy rovnice. Zákony zachování a principy

symetrie.

6. Procházka světem lagrangeovských teorií. Částice ve vnějším

poli. Gravitační a elektromagnetická interakce částic. Keplerův

problém. Teorie kmitů. Systémy podrobené vazbám. Pohyby tuhých

těles. Fyzika v neinerciálních systémech.

7. Základy mechaniky kontinua. Síly dalekého a krátkého dosahu,

roztřídění kontinuí, pohybové rovnice pro pružná tělesa a pro

tekutiny, zvuk jako vlnění kontinua, zákony zachování v mechanice

kontinua.

8. Elektromagnetické pole. Základní elektromagnetické jevy.

Maxwellovy rovnice elektromagnetického pole.

9. Aplikace elektrodynamiky. Elektrodynamika látkového prostředí.

Magnetismus. Elektromagnetické vlnění. Energie a hybnost

elektromagnetického pole.

10. Speciální teorie relativity. Princip relativity a princip

konstantní rychlosti světla. Lorentzova transformace. Kontrakce

délky a dilatace času. Dopplerův jev. Relativistická energie

a hybnost částice.

11. Čtyřrozměrný prostoročas. Minkowského geometrie. Minulost,

přítomnost a budoucnost. Paradox dvojčat.

12. Termodynamika a statistická fyzika. Zachování energie a růst

entropie. Statistické vysvětlení chování ideálního plynu.

13. Šipka času. Rozdíl mezi minulostí a budoucností. Různé šipky

času a jejich souvislost.

14. Experimentální základy kvantové mechaniky. Planckův zákon.

Fotoefekt. Bohrův model atomu. Relace neurčitosti v kvantové

mechanice.

15. Stavba atomu. Schrödingerova rovnice. Vysvětlení tabulky

prvků. Spin částice, bosony a fermiony.

16. Stavba látek z hlediska kvantové mechaniky. Fyzika pevných

lÁtek. Supratekutost, supravodivost.

17. Kvanta a relativita. Problém spojení kvantové mechaniky a

teorie relativity. Kvantová elektrodynamika.

18. Atomové jádro a elementární částice. Jaderná fyzika, její

praktické využití. Klasifikace elementárních částic. Snahy o

vytvoření teorie všeho.

19. Spor o povahu reality. Problém měření v kvantové mechanice.

Debata Bohra s Einsteinem. Bellovy nerovnosti.

20. Obecná teorie relativity. Zakřivený prostoročas. Einsteinovy

gravitační rovnice. Schwarzschildovo sféricky symetrické řešení.

21. Astrofyzika. Stavba a vývoj hvězd. Herzsprungův - Russellův

diagram. Galaxie.

22. Kosmologie. Historie kosmologie, Fridmanovy modely, rané fÁze

vývoje vesmíru.

23. Filosofické problémy fyziky. Vztah: hmota - vědomí. Člověk a

počítač. Antropické principy.

Součástí přednášky jsou demonstrace experimentů konané na

přírodovědecké fakultě (jednou za semestr). Přednáška je ukončena

kolokviem, k němuž je třeba vyřešit určitý počet úloh.

Vypracoval Prof. RNDr. Jan Novotný, CSc.

katedra obecné fyziky Přírodovědecké fakulty

Masarykovy univerzity v Brně