Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО

ЮЖНО – РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

История и философия науки

Методические материалы по истории науки

(по отраслям научного знания)

для аспирантов и соискателейЮРГТУ (НПИ)

Составители

В.О.Голубинцев, А.А.Данцев, В.С.Любченко

Новочеркасск 2009

УДК 001.3: [101.1+930 (0.91)]

Рецензент:

Л.С.Николаева, доктор философских наук, профессор Новочеркасской государственной мелиоративной академии

В.О.Голубинцев, А.А.Данцев, В.С.Любченко

История и философия науки. Методические материалы по истории науки (по отраслям научного знания) для аспирантов и соискателей ЮРГТУ (НПИ), Новочеркасск, 2009г.

Пособие содержит методический материал по истории науки, составленный для аспирантов и соискателей ЮРГТУ (НПИ), изучающих историю науки в рамках программы-минимум кандидатского экзамена по курсу «История и философия науки».

Оглавление

Введение 4

История науки в системе подготовки аспирантов и соискателей 4

ЮРГТУ (НПИ) к сдаче кандидатского экзамена 4

по курсу «Философия науки» 4

ИСТОРИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 6

ИСТОРИЯ ИНФОРМАТИКИ 17

ИСТОРИЯ МАТЕМАТИКИ 23

ИСТОРИЯ ФИЗИКИ 31

ИСТОРИЯ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 41

ИСТОРИЯ НАУК О ЗЕМЛЕ (ГЕОЛОГИЯ) 48

ИСТОРИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УЧЕНИЙ 55

ИСТОРИЯ СОЦИОЛОГИИ 71

ИСТОРИЯ ФИЛОСОФИИ 84

ИСТОРИЯ ПЕДАГОГИКИ 98

Введение

История науки в системе подготовки аспирантов и соискателей

ЮРГТУ (НПИ) к сдаче кандидатского экзамена

по курсу «Философия науки»

В изучении курса «История и философия науки» и в процессе подготовки к сдаче кандидатского экзамена по дисциплине «Философия науки» необходимым этапом является написание реферата по вопросам истории той отрасли научного знания, в которой аспирант (соискатель) проводит исследовательскую работу.

Тема реферата согласовывается с научным руководителем аспиранта (соискателя) и с кафедрой философии. Подготовленный реферат проходит проверку со стороны научного руководителя, осуществляющего первичную экспертизу, оформляемую в виде отзыва (рецензии), а затем проверяется представителем кафедры философии, прошедшим подготовку по дисциплине «История и философия науки», который предоставляет краткую рецензию на реферат и выставляет в итоге оценку по системе «зачтено – незачтено». Только при наличии оценки «зачтено» аспирант (соискатель) допускается к сдаче кандидатского экзамена по философии науки.

Тему реферата аспирант (соискатель) выбирает из перечня примерных тем, предложенных в данном методическом пособии или же предлагает свою тему реферата, руководствуясь Программой по истории соответствующей отрасли науки, приведенной в этом пособии. В последнем случае он также согласовывает намеченную тему реферата со своим научным руководителем и представителем кафедры философии.

Реферат должен включать в себя:

1) план (пункты которого нужно выделить в самом тексте);

2) аннотацию (не более 1 страницы), основную и заключительную части; при этом основная часть должна содержать не менее 2 – 3 вопросов;

3) список используемой (не только цитируемой) литературы, даваемой в алфавитном порядке, с указанием фамилий и инициалов авторов, названия города, издательства, года издания.

Реферат необходимо отпечатать. Объем его должен составлять 18 – 20 страниц, набранных через 1,5 интервала, 14 шрифтом, параметры страниц – стандартные. Листы следует скрепить и поместить в обложку. Приводимые цитаты, выдержки должны сопровождаться ссылками на источник. Ссылку нужно давать в скобках сразу после цитаты, указывая номер цитируемого источника в списке литературы, а через запятую – номер страницы источника, на которой находится цитируемый текст.

При написании реферата аспирант (соискатель) ориентируется на рекомендуемый список литературы, прилагаемый к программе по истории данной отрасли науки, а также привлекает (по возможности) дополнительные литературные источники.

Основой для составления данного методического пособия послужили Программы – минимумы по истории различных отраслей науки, разработанные Институтом истории естествознания и техники РАН, некоторыми другими институтами РАН, историками и философами науки ряда ведущих вузов страны и одобренные соответствующими экспертными советами ВАК Минобразования РФ.

Оформление титульного листа:

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

РЕФЕРАТ

по истории ______________________________ наук.

___________________________________________________________________________

(тема реферата)

________________________________________________________________

к кандидатскому экзамену по истории и философии науки

аспиранта (соискателя)___________________________________________________

________________________________________________________________

(Ф.И.О., кафедра, научная спец. – расшифровать)

Тема диссертации: ____________________________________________

________________________________________________________________

Научный руководитель _______________________________________

(Ф.И.О. ученая степень, звание – расшифровать)

_______________________________________

Рецензент:

(кафедры философии) ________________________________________

(Ф.И.О. ученая степень, звание – расшифровать)

________________________________________

НОВОЧЕРКАССК – 2009 г.

г

ИСТОРИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

1. История технических наук механического цикла

1.1. Научная революция XVII века. Предпосылки приложения научных результатов в технике. Техника как объект исследования естествознания. Роль технических средств (научных инструментов, измерительных приборов) в становлении экспериментального естествознания XVII века.

1.2. Механика XVII – XVIIIвв.

Механика Галилея, ее основные достижения: изучение падения тел, принцип инерции, принцип относительности, параболическая траектория движения снаряда.

Картезианская картина мира. Теория вихрей. Сущность тяготения по Декарту. Закон сохранения количества движения. Теория удара. Первый закон Ньютона у Декарта.

Механика Гюйгенса. Динамика равномерного кругового движения, формула центробежной силы. Создание маятниковых часов. Теория физического маятника. Законы сохранения. Движение центра тяжести системы. Теория упругого удара.

Механика Ньютона. Переписка с Робертом Гуком относительно траектории падающего тела. История возникновения «Математических начал натуральной философии». Значение «начал» для дальнейшего развития науки. Законы Ньютона как основа новой механики. Система мира и небесная механика Ньютона. Закон всемирного тяготения. Гидромеханика Ньютона.

Формирование основ сопротивления материалов в период творческой деятельности Галилея. Вопросы сопротивления материалов после Галилея. Задача об изгибе балки. Исследования Лейбница, Мариотта, Вриньона, Я.Бернулли, А.Парана. «Аналитический трактат о сопротивлении твердых тел» Жирара (1798г.) – первый учебник по сопротивлению материалов.

Экспериментальные исследования и разработка физико-математических основ механики жидкостей и газов. Формирование гидростатики как раздела гидромеханики в трудах Галилея, Стевина, Паскаля и Торричелли. Элементы научных основ гидравлики в труде «Гидравлико-пневматическая механика» (1644) Каспара Шота. Развитие гидромеханики в посленьютоновский период. Гидростатика в работах А.Клеро («Теория фигуры Земли») и Л.Эйлера («Карабельная наука» и «Общие принципы равновесия жидкостей»).

Создание гидродинамики идеальной жидкости и изучение проблемы сопротивления трения в жидкости: И.Ньютон, А.Шези, О.Кулон и др. Экспериментальные исследования и обобщение практического опыта в гидравлике: Ж.Даламбер, Ж.Лагранж, Д.Бернулли, Л.Эйлер. Вывод общих уравнений движения идеальной жидкости: «Опыт новой теории движения и сопротивления жидкостей» Даламбера, «Общие принципы движения жидкостей» Эйлера.

Механика твердого тела. Исследования Л.Эйлера («Теория движения твердых тел»). Поступательное и вращательное движение. Углы Эйлера. Момент инерции. Дифференциальные уравнения вращения твердого тела вокруг центра тяжести при отсутствии внешних сил.

Механика колебаний. Исследование колебаний струны (Б.Тейлор, Д.Бернулли). Эйлер и Бернулли о колебаниях упругого стержня. Вывод поперечных колебаний струны (Даламбер) и мембраны (Эйлер, Лагранж). Эксперименты Хладни.

Принцип Даламбера. Первые попытки сведения динамических задач к статике (Бернулли, Я.Германн). Метод Эйлера (работа «О малых колебаниях тел»). «Динамика» Даламбера. Принцип Даламбера. Элементарные силы в «Теории движения твердых тел» Эйлера.

Принцип возможных перемещений. Ж.Лангранж и его «Аналитическая механика». Доказательство принципа возможных перемещений и его применение к задачам динамики. Общие уравнения статики и динамики. Обобщенные координаты.

Становление строительной механики. Труды Ж.Понселе, Г.Ламе, Б.П.Клапейрона. Руководство М.Прони «Новая гидравлическая архитектура». Расчет действия водяных колес, плотин, дамб и шлюзов: Ф.Герстнер, П.Базен, Митон, Н.Петряев и др.

1.3. Основные направления развития наук механического цикла в XIX – начале ХХвв. Промышленный переворот конца XVIII – XIXвв. Механика на службе техники. Парижская политехническая школа и разработка в ней научных основ машиностроения. Работы Г.Монжа, Ж.Ашетта, Л.Пуансо, С.Д.Пуассона, М.Прони, Ж.В.Понселе. Первый учебник по конструированию машин И.Ланца и А.Бетанкура (1819г.). Ж.В.Понселе: «Введение в индустриальную механику» (1829г.).

Основные направления механики в XIXв.:

– вариационные принципы механики (Гаусс, Герц и др.);

– развитие методов интегрирования основных уравнений динамики (Пуассон, Гамильтон, Остроградский, Якоби);

– геометрические методы в механике. «Начала статики» Пуансо. Исследование относительного движения (Кориолис). Маятник Фуко;

– теория движения твердых тел. Геометрическая интерпретация и аналитические исследования случаев Эйлера и Лагранжа. Работы Ковалевской;

– проблемы устойчивости равновесия и движения. Теорема Лагранжа – Дирихле. Создание теории устойчивости. Исследования Рауса, Жуковского, Пуанкаре, Ляпунова;

– техническая механика.

Развитие гидромеханики идеальной жидкости в XIX веке. Гельмгольц и новые направления в гидромеханике. Методы теории аналитических функций в исследованиях движения жидкости. Теория волн.

Гидромеханика вязкой жидкости. Вывод уравнений Навье – Стокса на основе корпускулярной модели жидкости и на основе континуальной модели. Теория гидродинамической смазки (Н.П.Петров, О.Рейнольдс). Режимы течения жидкости. Теория движения жидкости в пористых средах.

Теория упругости. Понятие о напряженном состоянии. Вывод основных уравнений теории (Навье, Коши, Пуассон). Энергетический подход Грина. Дискуссия о числе физических констант, характеризующих произвольное упругое тело. Исследования Г.Ламе. Упругий эфир как понятие физики XIX века.

Развитие теории механизмов и машин. «Принципы механизма» Р.Виллиса (1870г.) и «Теоретическая кинематика» Ф.Рело (1875г.), Германия. Петербургская школа машиноведения: 1860 – 1880гг. Вклад П.Л.Чебышева в аналитическое решение задач по теории механизмов. Труды М.В.Остроградского. Создание теории шарнирных механизмов. Работы П.О.Сомова, Н.Б.Делоне, В.Н.Лигина, Х.И.Гохмана. Работы Н.Е.Жуковского по прикладной механике. Труды Н.И.Мерцалова по динамике механизмов, Л.В.Ассура по классификации механизмов. Вклад И.А.Вышнеградского в теоретические основы машиностроения, теорию автоматического регулирования, создание отечественной школы машиностроения.

Формирование конструкторско – технологического направления изучения машин. Создание курса по расчету и проектированию деталей и узлов машин – «детали машин» (К.Бах – Германия, А.И.Сидоров – Россия, МВТУ). Разработка гидродинамическлй теории трения (Н.П.Петров). Создание теории технологических (рабочих) машин: В.П.Горячкин «Земледельческая механика» (1919г.). Развитие машиноведения и механики машин в работах П.К.Худякова, С.П.Тимошенко, С.А.Чаплыгина, Е.А.Чудакова, В.В.Добровольского, И.А.Артоболевского, А.И.Целикова.

1.4. Развитие наук механического цикла в ХХ веке. Дальнейшая дифференциация области механических дисциплин в ХХв. Возникновение новых дисциплин: газовая динамика, теория пограничного слоя, механика гироскопов, нелинейная динамика, теория динамических систем, мехатроника и т.д. Рождение технетики – нового учения о технической реальности (Б.И. Кудрин и др.). Механика и освоение космического пространства.

2. История становления и развития теплотехнических дисциплин. Развитие учения о теплоте в XVIIIв. Вклад российских ученых М.В.Ломоносова и Г.В.Рихмана. Универсальная паровая машина Дж.Уатта (1784г.)

Создание научных основ теплотехники в первой половине XIXв. Труды Ж.Б.Фурье (установление общих законов теплопроводности), применение математических методов: – уравнение Фурье – Остроградского (1822г.), работа С.Карно «Размышление о движущей силе огня», создавшие теоретические средства совершенствования тепловых двигателей. Понятие термодинамического цикла.

Вклад Ф.Араго, Г.Гирна, Дж.Дальтона, П.Дюлонга, Б.Клапейрона, А.Пти, А.Реньо и Г.Цейнера в изучение свойств пара и газа. Геометрическая интерпретация термодинамических циклов (Б.Клапейрон), понятие идеального газа. Формулировка первого и второго законов термодинамики (Р.Клаузиус, В.Томсон и др.). Разработка молекулярно – кинетической теории теплоты. Сочинение Р.Клаузиуса «О движущей силе теплоты» (1850г.). Закон эквивалентности механической энергии и теплоты (Р.Майер, 1842г.). Определение механического эквивалента теплоты (Джоуль, 1847г.). Закон сохранения энергии (Гельмгольц, 1847г.). Обоснование невозможности «вечного двигателя».

Дальнейшее развитие научных основ теплотехники во второй половине XIX – начале ХХвв. Термодинамические циклы: У.Ранкин (1859г.), Н.Отто (1878г.), Дизель (1893г.), Брайтон (1906г.). Формирование теории паровых двигателей (Клаузиус, Ранкин, Цейнер). Создание основ расчета паровых турбин (Г.Лаваль, Ч.Парсонс, К.Рато, Ч.Кертис).

Крупнейшие представители отечественной теплотехнической школы второй половины XIX – первой трети ХХвв.: И.П.Алымов, И.А.Вышнеградский, А.П.Гавриленко, А.В.Гадолин, В.И.Гриневецкий, Г.Ф.Депп, М.В.Кирпичев, К.В.Кирин, А.А.Радциг, Л.К.Рамзин, В.Г.Шухов.

3. История технических наук электротехнического и электроэнергетического циклов. Открытия, эксперименты, исследования в физике электрических и магнитных явлений (А.Вольта, А.Ампер, Х.Эрстед, Г.Ом, М.Фарадей и др.). Значение работ М.Фарадея для нахождения нового (для ХIХ века) способа получения электрического тока посредством магнитоэлектрического генератора. Возникновение изобретательской деятельности в электротехнике. Изобретение первого электродвигателя (Б.С.Якоби, 1834г.). Открытие принципа обратимости электрических машин (Э.Х.Ленц). Закон выделения тепла в проводнике с током Ленца – Джоуля. Создание основ физико-математического описания процессов в электрических цепях: Г.Кирхгоф, Г.Гельмгольц, В.Томсон (1845 – 1847гг.). Разработка первого практически пригодного генератора постоянного тока с кольцевым якорем (З.Грамм, 1869г.). Начало промышленного производства электрических машин. Дж.Гопкинсон: разработка представления о магнитной цепи машины (1886г.).

Теоретическая разработка проблемы передачи электроэнергии на расстояние (В.Томсон, В.Айртон, М.Депре, О.Фрелих и др.). Создание теории переменного тока. Разработка метода векторных диаграмм (Т.Блекслей, Г.Капп, А.Гейланд, 1889г.). Вклад М.О.Доливо – Добровольского в теорию переменного тока, в создание трёхфазового двигателя. Первые линии электропередачи. Зарождение электрического транспорта.

Дальнейшая разработка теоретических основ электротехники. Ч.П.Штейнметц и метод комплексных величин для цепей переменного тока (1893 – 1897гг.) Формирование схем замещения. Развитие теории переходных процессов. О.Хевисайд и введение операционного исчисления в электротехнику. Формирование теоретических основ электротехники как научной и базовой учебной дисциплины. Прикладная теория поля. Методы топологии Г.Крона. Матричный и тензорный анализ в теории электрических машин. Становление теории электрических цепей как фундаментальной технической теории (1930 – е гг.).

Электроэнергетика: возникновение, состояние в конце XIX – начале XXвв. Электроэнергетика в России в первые десятилетия ХХ века. Разработка и реализация планов развития электроэнергетики в СССР в 1920 – е – 1930 – е гг. Работа Г.М. Кржижановского «Основные задачи электрификации России» (1920г.).

Развитие тепловой электроэнергетики. Становление теории тепловых электростанций (ТЭС) как комплексной расчетно-прикладной дисциплины. Вклад в развитие теории ТЭС Л.И.Керцелли, Г.И.Петелина, Я.М.Рубинштейна, В.Я.Рыжкина, Б.М.Якуба и др.

Возникновение и развитие атомной электроэнергетики. Начало советской атомной науки. Развитие прикладной ядерной физики. Разработка и строительство двух гигантских электростатических генераторов в Ленинградском электрофизическом институте и Украинском физико – техническом институте для проведения исследований в области ядерной физики (1930 – е годы).Создание теории циклотрона. Циклотрон, постоенный в Государственном Радиевом институте (сотрудниками ГРИ Л.В.Мысовским, И.В.Курчатовым, В.Н.Рукавишниковым и др.). Экспериментальное исследование деления тяжелых ядер (И.В.Курчатов и др.). Создание первой в научной литературе теории цепной реакции деления (Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович), и её практическое осуществление.

Разработка и создание в СССР первого на европейском континенте ядерного реактора Ф – 1 (физический первый урановый котёл, 1940 – е гг.). Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт как символ новой эры в электроэнергетике (Обнинск, 1954г.). Вклад российских (советских) ученых (И.В. Курчатова, Л.И.Блохинцева, Н.А.Доллежаля, А.П.Александрова и др.) в теорию и практику атомной электроэнергетики, в организацию отечественной атомной промышленности.

4. Эволюция технических наук во второй половине ХХ века. Научно – техническая революция второй половины ХХ века: исторические этапы, основные направления.

Математизация технических наук. Формирование к середине ХХ в. фундаментальных разделов технических наук: теории цепей, теории двухполюсников и четырехполюсников, теории колебаний и др. Появление теоретических представлений и методов расчета, общих для фундаментальных разделов различных технических наук.

Возникновение новых областей научно – технических знаний. Развитие ядерного приборостроения и его научных основ. Создание искусственных материалов, становление теоретического и экспериментального материаловедения. Робототехника: история и современность. Поиск новых и совершенствование существующих преобразователей энергии как одно из направлений современной НТР. Появление новых технологий и технологических дисциплин. Развитие полупроводниковой техники, микроэлектроники и средств обработки информации.

Системно – интегративные тенденции в развитии науки и техники второй половины ХХ века. Проектирование больших технических систем. Формирование системы «фундаментальные исследования – прикладные исследования – разработки». Реализация масштабных научно-технических проектов (освоение атомной энергии, создание ракетно-космической техники).

Проблемы автоматического регулирования автоматизации и управления в сложных технических системах. От теории автоматического регулирования к теории автоматического управления и кибернетике. Системно – кибернетические представления в технических науках. Создание гибких автоматизированных производств.

Исследование и проектирование сложных «человеко – машинных» систем: системный анализ и системотехника, эргономика и инженерная психология, техническая эстетика и дизайн. Образование комплексных научно – технических дисциплин.

Проблема оценки воздействия техники на окружающую среду. Инженерная экология. Экологизация техники и технических наук.

Охрана труда, пожарная и промышленная безопасность. Теоретические вопросы охраны труда и здоровья горных и промышленных работников в трудах ученых XVI–XVIIIвв. (Парацельс, Агрикола, Рамацини, Ломоносов), их значение для развития рудничной вентиляции, улучшения подземных и промышленно-наземных условий труда. Разработка вопросов безопасности труда и производственной санитарии (с позиций медицинских и инженерных подходов) в XIX – начале ХХвв.

История теории и практики пожарного дела, ее этапы. Формирование предупредительных мер борьбы с пожарами, развитие научных основ и техники пожаротушения (XIX–ХХвв.). Возникновение и развитие профессиональной противопожарной службы в России.

Рекомендуемая литература

1. История механики с древнейших времен до конца ХVIII в. – М.: Наука, 1972.
2. История механики с конца XVIII в. до середины ХХ в. – М.: Наука, 1973.
3. Мандрыка А.П. Взаимосвязь механики и техники: 1770 – 1970. – Л.: Наука, 1975.
4. Веселовский И.Н. Очерки по истории теоретической механики. – М.: Высшая школа, 1974.
5. Боголюбов А.Н. Теория механизмов и машин в историческом развитии её идей. – М.: Наука, 1976.
6. Иванов Б.И., Чешев В.В. Становление и развитие технических наук. – Л.: Наука, 1977.
7. Козлов Б.И. Возникновение и развитие технических наук. Опыт историко – теоретического исследования. – Л.: Наука, 1988.
8. Мандрыка А.П. Очерки развития технических наук. – Л.: Наука, 1984.
9. Горохов В.Г. Знать, чтобы делать. История инженерной профессии и её роль в современной культуре. – М.: Знание, 1987.
10. История электротехники// Под ред. И.А.Глебова. – М.: Изд.МЭИ, 1999.
11. Симоненко О.Д. Электротехническая наука в первой половине ХХ века. – М.: Наука, 1988.
12. Современная радиоэлектроника (50-е – 80-е гг.) // Под ред. В.П. Борисова, В.М. Родионова. – М.: Наука, 1993.
13. Формирование радиоэлектроники (середина 20-х – середина 50 – х гг.) // Под ред. В.М.Родионова. – М.: Наука, 1988.
14. Игонин В.В. Атом в СССР. Развитие советской ядерной физики. – Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1975.
15. Маринко Г.И. Диалектика современного научно – технического знания. – М.: Изд-во Московского ун – та, 1985.
16. В.А.Веников, И.Б. Новик. Прометей в ХХ веке. Заметки и размышления о научно – технической революции. – М.: Знание, 1970.
17. Дынкин А.А. Новый этап НТР. Ответ.ред. С.М.Никитин. – М.: Наука, 1991.
18. Фундаментальные и прикладные исследования в условиях НТР. – Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1978.
19. Фундаментальные исследования и технический прогресс. Ответ.ред.акад. Д.К.Беляев, чл.-корр. АН СССР А.П.Деревянко. – Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1985.
20. Научные школы Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. История развития // Под ред. И,Б. Федорова и К.С.Колесникова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1995.
21. Кудрин Б.И. Технетика: новая парадигма философии техники (третья научная картина мира). – Томск, 1998.
22. Поликарпов В.С. История науки и техники. Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 1999.
23. Дятчин Н.И. История развития техники. Учеб.пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2001.
24. Розин В.М. Философия техники. От египетских пирамид до виртуальных реальностей. – М.: NOTA BENE, 2001.
25. Шаповалов В.Ф. Философия науки и техники. О смысле науки и техники и о глобальных угрозах научно-технической эпохи. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2004.

Темы рефератов по истории технических наук

1. Научная революция XVII века: появление экспериментального естествознания, зарождение взаимосвязи науки и техники.
2. Творческая жизнь Г.Галилея и становление механики как науки.
3. Рождение науки о прочности: работа Г.Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки».
4. Формирование учения о сопротивлении материалов в эпоху Нового времени.
5. Ш. Кулон и его работы в области науки о сопротивлении материалов.
6. И.Ньютон как создатель классической механики. Механистическая картина мира XVII – XVIIIвв.
7. Картезианская картина мира. Механика Гюйгенса.
8. Возникновение и развитие механики жидкостей и газов.
9. Разработка проблем гидростатики и история создания Отто фон Герике пневматической машины (XVIIв.).
10. Механика твердого тела и механика колебаний в истории наук механического цикла.
11. Становление строительной механики как научной дисциплины.
12. Работы Луи Новье и реформы строительной механики.
13. Леонард Эйлер – основоположник строительной механики в России.
14. Великие инженеры Г.Эйфель, В.Г.Шухов, И.Штраус – основоположники новых подходов к развитию теории расчета сооружений.
15. Работа С.П.Тимошенко по устойчивости упругих систем.
16. Развитие теории механизмов и машин (вторая половина XIX – первая половина ХХвв.).
17. Развитие средств передачи механической энергии (от античности и до ХХ века).
18. Гидромеханика идеальной жидкости в XIX веке.
19. Гидравлика: развитие от античности до наших дней.
20. История и достижения научно-технического прогресса в области водоснабжения.
21. История и достижения научно-технического прогресса в области водоотведения.
22. Теоретическое и экспериментальное материаловедение ХХ века.
23. Порошковая металлургия: история и современное состояние.
24. Двигатели внутреннего сгорания: изобретение, научная проработка, развитие (конец XIX–ХХвв.).
25. Формирование теории упругости. Концепция упругого эфира и её крушение.
26. Развитие научных основ машиностроения в XIX – начале XXвв.
27. Развитие наук механического цикла в ХХ столетии.
28. Промышленный переворот второй половины XVIII – XIXвв., его роль в развитии техники и науки.
29. Учение о теплоте и паровые машины XVIII века.
30. Создание научных основ теплотехники в XIX веке.
31. Развитие теплотехнических дисциплин в первой половине ХХ века.
32. Открытия, эксперименты, теоретические исследования в области электрических и магнитных явлений в XVIII – XIXвв.
33. Разработка теоретических основ электротехники в XIX – первой половине XXвв.
34. Сверхпроводимость: история открытия и перспективы технического применения.
35. Зарождение и развитие научных основ и техники трехфазного тока.
36. Создание научных основ конструирования электрических машин в XIXвеке.
37. Вклад М.О. Доливо-Добровольского в развитие электротехнической науки.
38. История внедрения электрической энергии в промышленные технологии (конец XIX–ХХвв.).
39. Рождение «изобретательской индустрии»: первые лаборатории для внедрения научных достижений в промышленности (конец XIX – начало ХХвв.).
40. Первые электрические станции постоянного и переменного тока.
41. Становление и развитие тепловой электроэнергетики в конце XIX – первой половине XX вв.
42. Гидроэнергетика: история и современное состояние.
43. Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО) и его значение для промышленного развития страны (20–30-е гг. ХХ века).
44. Теоретическая проработка и технические решения проблемы передачи электроэнергии на расстояния (XIXвек).
45. Развитие в ХХ столетии научных основ и инженерной практики релейной защиты электрических сетей.
46. История формированиия научных основ и инженерной практики турбостроения (вторая половина XIX – первая половина ХХвв.).
47. Развитие автоматизированного электропривода (конец XIX – начало ХХвв.).
48. Зарождение и развитие электроавтоматики и электроприборостроения.
49. Атомная электроэнергетика второй половины XX века: возникновение и развитие.
50. Вклад отечественных ученых в теорию и практику атомной электроэнергетики.
51. Поиски, теоретические обоснования альтернативных (нетрадиционных) источников электрической энергии во второй половине ХХ века.
52. Термоядерная энергетика: формирование идей, создание экспериментальной базы, перспективы реализации (вторая половина ХХ – первое десятилетие XXIвв.).
53. История отечественной электроэнергетики (вторая половина ХХ – первое десятилетие XXIвв.): от формирования единой энергетической системы страны до дезинтеграции РАО ЕС.
54. Развитие отечественного электровозостроения (вторая половина ХХв.).
55. Появление и развитие магистрального электротранспорта (конец XIX – начало ХХвв.).
56. История научных проработок, современное состояние и перспективы высокоростного наземного транспорта с магнитным подвешиванием экипажа (вторая половина ХХв. – начало XXIвв.).
57. Развитие научных основ и техники бурения скважин в XIX–XXвв.
58. История проходки и научное значение сверхглубокой скважины на Кольском полуострове (вторая половина ХХв.).
59. История морского бурения в ХХ столетии: научные исследования и практические достижения.
60. Возникновение и развитие научных основ, техники, технологии сварочного производства.
61. Развитие научных основ и практики конструирования (дорожной, строительной, подъемно-транспортной – по выбору аспиранта или соискателя) техники.
62. Научно-техническая революция второй половины XX века: новые области науки, техники, технологии.
63. Радиоэлектроника ХХ века: исторический путь от электронных ламп к достижениям микроэлектроники.
64. Возникновение и исторические этапы развития электронно-вычислительной техники (вторая половина ХХв.).
65. Возникновение и развитие кибернетики как исторический результат интеграции научного знания.
66. Робототехника: история и современность.
67. Мехатроника: история возникновения и развития.
68. Технологические достижения второго этапа НТР (70-е – 90-е гг. ХХ века). «Высокие» технологии: современное состояние.
69. Нанотехнологии: история возникновения и современные перспективы.
70. Проблемы автоматизации и управления в сложных технических системах (вторая половина ХХ века).
71. Формирование инженерной экологии во второй половине ХХ века.
72. Формирование и развитие научно-технической базы метеорологии и экологического мониторинга.
73. История изучения вопросов охраны труда, здоровья горных и промышленных работников в XVI–XIXвв.
74. Разработка вопросов безопасности труда и производственной санитарии в XIX – начале ХХвв.
75. Развитие теории и практики пожарного дела (исторические этапы).
76. Развитие научных основ и техники пожаротушения в XIX–ХХвв.
77. История пожарного дела в России.
78. Формирование системы «фундаментальные исследования – прикладные исследования – разработки».
79. Масштабные научно-технические проекты ХХ века.
80. Рождение и развитие технетики – нового учения о технической реальности (вторая половина ХХв.).

ИСТОРИЯ ИНФОРМАТИКИ

Формирование понятийного аппарата

и теоретических основ информатики

Историческое развитие определений информации как базового понятия информатики. Современные представления об информации. Возникновение других понятий современной информатики: информационные ресурсы, информационные системы, информационные технологии, базы данных и др.

Возникновение и развитие теории информации, ее основных направлений. Труды К.Шеннона, Л.Бриллюэна, Ю.А.Шрейдера и др. создателей этой теоретической области информатики.

Доэлектронный этап становления информатики

Аналитическая машина Ч.Бэбиджа (1837г.). Появление алгебры логики (Дж.Буль, 40-е гг. XIXв.). Логические машины У.Джевонса (1869), П.Д.Хрущева (ок.1900г.), А.Н.Щукарева (1911г.).

Доказательство возможности и первые результаты в области анализа и синтеза релейных схем на основе алгебры логики. Исследования К.Шеннона и В.А.Розенберга (30-е гг. XIXв.). Последующие исследования и результаты М.А.Гаврилова. Формализация понятия «алгоритм». Абстрактная машина А.Тьюринга (1936).

Первые программно-управлямые ЦВМ на электромеханических реле: Ц-3 (1941) К.Цузе, МАРК-1 (1944)Г.Айкена, машины серии «Белл» Дж.Стибица.

Зарождение электронной информатики

Технические предпосылки возникновения электронной информатики: изобретение триггера на радиоэлектронных лампах (М.А.Бонч-Бруевич, 1918г.). Электронные счетчики импульсов. Социальные предпосылки: рост объемов вычислений в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах первой половины ХХ века.

Первые проекты электронных вычислительных машин (ЭВМ). Работающая модель машины Атанасова-Берри (1939), постройка ее опытного образца (1939-1942). Памятная записка Г.Шрейдера (1939) и постройка Г.Шрейдером и К.Цузе арифметического устройства (1942). Машины «Колосс» (1943) и «Колосс Марк-2» (1944). Памятная записка Дж.Маучли (1942) и постройка ЭНИАК (1943-1945).

Концепция вычислительной машины с хранимой программой: Дж.Фон Нейман (1946). Первые несерийные ЭВМ с хранимой программой. Британские вычислительные машины МАРК-1 и ЭДСАК (1949). Работа в США над проектами ЭДВАК и ИАС с участием Дж.Фон Неймана, их влияние на развитие ЭВМ. Машины СЕАК, БИНАК, «Вихрь» (1950).

Зарождение электронно-вычислительной техники в СССР. Роль С.А.Лебедева. Машины МЭСМ (1951) и БЭСМ (1952). И.С.Брук. Машины М-1 (1951) и М-2 (1952).

Поколения ЭВМ. Проекты ЭВМ

исторического значения

Критерии периодизации поколений ЭВМ: элементная база, технические параметры, математическое (программное)обеспечение, архитектурные особенности, возможности взаимодействия человека с машиной. Классы машин и сфера их применения.

Исторические рамки сменяющих друг друга поколений ЭВМ: 1-е (50-е гг. ХХв.); 2-е (первая половина 60-х гг.); 3-е (вторая половина 60-х гг. – первая половина 70-х гг.); 4-е (вторая половина 70-х гг. – первая половина 80-х гг.). Особенности смены поколений и развития электронной вычислительной техники в СССР и в России.

Проекты ЭВМ исторического значения – международного и национального. «Гамма-60» (Франция, 1959), «Стретч» (США, 1961), «Атлас» (Великобритания, 1962), СДС-6600 (США, 1964), БЭСМ-6 (СССР, 1967), ИБМ-360 (США, 1965-1969), «Иллиак-4» (США, 1972), «Крей» (США, 1976), Японский проект ЭВМ пятого поколения (1980).

Наступление эры персональных компьютеров (конец 70-х – 80-е гг. ХХ века). Первые персональные компьютеры фирмы ИБМ.

Зарождение и развитие

программирования

Проблема представления в ЭВМ числовой и символьной информации и процессов ее преобразования. Программирование на языке машины и в символьных обозначениях. Метод библиотечных программ (М.Уилкс, 1951). Операторный метод программирования (А.А.Ляпунов, 1952-1953). Концепция крупноблочного программирования (Л.В.Канторович, 1953-1954).

Развитие языков программирования с 60-хгг.ХХ века по настоящее время. Появление и нарастание количества искусственных, формализованных языков (АЛГОЛ, ФОРТРАН и др.). Проблема общения человека и компьютера на естественном языке.

Развитие технологических

основ информатики

Миниатюризация элементов – важнейшая тенденция на протяжении всей истории электронно-вычислительной техники. Полупроводниковые интегральные схемы – технологическая основа развития информатики со второй половины 60-х годов ХХ века и до настоящего времени. Закон Мура. Ограниченность спектра возможностей любых средств повышения эффективности ЭВМ (программных, структурных, сетевых и т.п.) по сравнению с возможностями, обусловленными интеграцией полупроводниковых схем.

Основные исторические этапы миниатюризации элементной базы ЭВМ: миниатюризация в виде перехода от электронных ламп к полупроводниковым схемам (1950-1960гг.); переход от миниатюризации к нарастающей микроминиатюризации элементов полупроводниковых интегральных микросхем (1960-1990гг.); переход к субмикронной электронике (1990-2005гг.) и к наноэлектронике (в настоящее время).

Современные проекты в области информатики, вступающие в стадию реализации в первом десятилетии ХХ века.

Формирование и эволюция

информационно-вычислительных систем

Многомашинные территориальные комплексы для решения специальных крупномасштабных задач (противовоздушная оборона, космические полеты и т.д.) и рационального использования вычислительных ресурсов. Система ПВО Североамериканского континента «Сейдж».

Идея разделения времени (К.Стрейчи, 1959). Концепция всеобщего информационно-вычислительного обслуживания (Дж.Маккарти, 1951). Проект МАК (1963).

Работа в диалоговом режиме и графоаналитическое взаимодействие человека с электронно-вычислительной машиной.

Первые универсальные информационно-вычислительные сети: Марк II (1968), Инфонет (1970), Тимнет (1970). Сеть Арпанет (1971).

Развитие специализированных сетей.

Информационно-вычислительные сети в СССР. Проект Государственной сети вычислительных центров (В.М.Глушков, 1963). Формирование ГСВЦ.

Локальные вычислительные сети.

Понятие «информационное пространство». Основные объекты и субъекты информационного пространства. Формирование ИНТЕРНЕТ – всемирной информационной сети. ИНТЕРНЕТ как составная часть мирового информационного пространства. Процессы глобализации и национальные концепции вхождения в мировое информационное пространство.

Искусственный интеллект: история научного поиска

и проектно-технологических решений

Первые исследования и первые машинные программы решения интеллектуальных задач. Машинный перевод. Джарджтаунский эксперимент (1954). Исследования в СССР (А.А.Ляпунов, Ю.Д.Апресян, О.С.Кулагина и др.). Доказательство теорем. Метод резолюций (Дж.Робинсон, 1965) и обратный метод Ю.С.Маслова (1967). Эвристическое программирование. Распознавание образов. Персептрон (Ф.Розенбатт, 1957). Игровые программы: идеи К.Шеннона (1947), метод граней и оценок (А.Брудно), программа М.М.Ботвинника «Пионер». Сочинение музыки и текстов. «Иллиак-сюита» (Л.Хиллер и Л.Айзексон, 1955). Исследования Р.Х.Зарипова.

Формирование общих подходов к решению интеллектуальных задач. Лабиринтная модель и ситуационное управление (Д.А.Поспелов, В.Н.Пушнин). Информационный (феноменологическое моделирование) и бионический (структурное моделирование) подходы к решению интеллектуальных задач.

Развитие теории и практики искусственного интеллекта. Теория представления знаний: фреймы (М.Минский, 1974), сценарии (Р.Шенк), продукционные системы, семантические сети. Теория вопросно-ответных и диалоговых систем. Развитие практического применения: интеллектуальные пакеты прикладных программ, расчетно-логические, обучающие системы (тьюторы), экспертные системы.

Формирование и развитие индустрии средств

переработки информации

Электронно-вычислительные машины и программы: эволюция пропорций. Мировая информационная индустрия: изменения на протяжении 50-х – 90-х гг. ХХв.

Рекомендуемая литература

1. Бриллюэн Л. Наука и теория информации. Перев. с англ. – М.:Государств.изд-во физико-математической литературы, 1960.

2. Гришкин И.И. Понятие информации. Логико-методологический аспект. – М.: Наука, 1973.

3. Черняк Ю.И. Информация и управление. – М.: Наука, 1974.

4. Мазур М. Качественная теория информации. Перев. с польского. – М.: «Мир», 1974.

5. Лозовский В.Н. Информация, информатика, реальность. – Новочеркасск, 2005.

6. Информация и кибернетика. Сб.статей. Под ред.акад. А.И.Берга. – М.: «Советское радио», 1967.

7. Корогодин В.И., Корогодина В.Л. Информация как основа жизни. – Дубна: Феникс, 2000.

8. Ракитов А.И. Информация, наука, технология в глобальных исторических изменениях. – М.: 1998.

9. Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. – М.: Наука, 1974.

10. Апокин И.А., Майстров Л.Е. История вычислительной техники. От простейших счетных приспособлений до сложных релейных систем. – М.: Наука, 1990.

11. Голубинцев В.О., Купаев В.М. Синельников Е.М. Эволюция универсальных ЦВМ. – М.: «Советское радио», 1980.

12. Дорфман В.Ф., Иванов Л.В. ЭВМ и ее элементы. Развитие и оптимизация. – М.: «Радио и связь», 1988.

13. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах. – Киев: КИТ, 1994.

14. Частиков А. Архитектуры компьютерного мира. – СПб.: «БХВ-Петербург», 2002.

15. Снедден Р. Изобретения ХХ века. ИНТЕРНЕТ (перев.с англ..). – М.: «Махаон», 1998.

16. Вычислительные машины и мышление. Под ред. Э.Фейгенбаума и Дж.Фельдмана (перев. с англ..). – М.: «Мир», 1967.

17. Минский М., Пейперт С. Персептроны (перев.с англ.). Под ред. В.А.Ковалевского. – М.: «Мир», 1971.

18. Фогель Л., Оуэнс А., Уолш М. Искусственный интеллект и эволюционное моделирование (перев.с англ.). Под ред. А.И.Ивахненко. – М.: «Мир», 1969.

19. Слейгл Дж. Искусственный интеллект. Подход на основе эвристического программирования (перев.с англ.). Под ред. Г.Е.Поздняка. – М.: «Мир», 1973.

20. Нильсон Н. Искусственный интеллект. Методы поиска решений (перев.с англ.). Под ред. С.В.Фомина. – М.: «Мир», 1973.

21. Хант Э. Искусственный интеллект (перев.с англ.). – М.: «Мир», 1978.

22. Рафаэл Б. Думающий компьютер (перев.с англ.). Под.ред. В.Л.Стефанюка. – М.: «Мир», 1979.

23. Уинстон П. Искусственный интеллект (перев.с англ.). – М.: «Мир», 1980.

24. Эндрю А. Искусственный интеллект (перев.с англ.). – М.: «Мир», 1985.

25. Шалютин С.М. Искусственный интеллект. Гносеологический аспект. – М.: «Мысль», 1985.

26. Глушков В.М. Машина доказывает. – М.: «Знание», 1981.

27. Ладенко И.С. Интеллектуальные системы и логика. Ответ.ред. Б.Г.Миркин. – Новосибирск: «Наука» (Сибирское отделение), 1973.

28. Кожарский Л.А. Экспертные системы – интеллектуальное ядро ЭВМ «пятого поколения». – М.: «Знание», 1984.

29. Нейлор К. Как построить экспертную систему (перев.с англ.). Под ред. Н.Н.Слепова. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

30. Апокин И.А. Развитие вычислительной техники и систем на ее основе//Новости искусственного интеллекта. 1994. №1.

31. Петров Ю.П. История и философия науки. Математика, вычислительная техника, информатика. – Санкт-Петербург: «БХВ-Петербург», 2005.

32. Очерки истории информатики в России. Ред.-сост. А.Д.Поспелов и Я.И.Фет. – Новосибирск: Научн.-изд.цент ОИГГИМ СО РАН, 1998.

Темы рефератов

1. Формирование и развитие понятийного аппарата информатики.
2. Теория информации: возникновение, развитие, направления.
3. История доэлектронной информатики. Механические и электромеханические счетные устройства.
4. Формирование логико-математических основ вычислительной техники.
5. Зарождение электронной информатики: технические и социальные предпосылки, первые несерийные ЭВМ.
6. Зарождение и развитие программирования.
7. Развитие языков программирования: от АЛГОЛа к современным языкам общения с ЭВМ.
8. Поколения ЭВМ. Критерии исторической периодизации.
9. Проекты уникальных ЭВМ исторического значения.
10. Возникновение и развитие персональных компьютеров (с 70-х гг. ХХв. по настоящее время).
11. Формирование и эволюция информационно-вычислительных сетей. «Всемирная паутина» ИНТЕРНЕТ и процессы глобализации.
12. Первые исследования в области искусственного интеллекта (50-е – 60-е гг. ХХв.).
13. Развитие теории и практики искусственного интеллекта (70-е – 90-е гг. ХХв.).
14. Мировая информационная индустрия: изменения на протяжении 50-х – 90-х гг. ХХ века.
15. Мировая информационная индустрия в первом десятилетии XXIвека.

ИСТОРИЯ МАТЕМАТИКИ

Математика античности

Математика в догреческих цивилизациях. Древний Египет: арифметические и геометрические знания. Древний Вавилон: шестидесятиричная позиционная система счисления. Числовой, алгоритмический характер вавилонской математики. Геометрические знания. Проблема влияния египетской и вавилонской математики на последующее развитие математического знания.

Математика в Древней Греции (ионийский и афинский периоды). Рождение математики как теоретической науки в ранней античности.

Милетская школа (Фалес). Пифагорейцы. Место математики в пифагорейской системе знания. Арифметика пифагорейцев. Открытие несоизмеримости. Геометрия циркуля и линейки. Знаменитые задачи древности (удвоения куба, три секции угла и квадратуры круга) и их решение в XIXв.

Трансцендентность числа «пи» и седьмая проблема Д. Гильберта. Парадоксы бесконечного. Апории Зенона. Евдокс. Аксиома Евдокса – Архимеда. Теория отношений Евдокса. «Метод исчерпывания». Место математики в философии Платона. «Математический платонизм» как взгляд на сущность математики. Математика в философской концепции Аристотеля.

Древнегреческая математика эпохи эллинизма. Синтез греческих и древневосточных социокультурных и научных традиций. Аксиоматическое построение математики в «Началах» Евклида. Структура «Начал». Правильные многогранники и структура космоса. Архимед. Дифференциальные и интегральные методы. Аполлоний. Теория конических сечений. Роль теории конических сечений в развитии математики и математического естествознания (законы Кеплера, динамика Ньютона).

Математика первых веков Новой эры (Герон, Птолемей). «Арифметика» Диофанта. Роль диофантова анализа в истории алгебры и алгебраической геометрии с древности до наших дней (решение проблемы Морделла, доказательство Великой теоремы Ферма). Представления о предмете и методах математики у неоплатоников; «математический платонизм» как развитие этих представлений. Закат античной культуры и комментаторская деятельность математиков поздней античности.

Математика в древнем и средневековом Китае. Китайская нумерация и арифметические действия. «Математика в девяти книгах»– выдающийся культурный памятник древнего Китая. Структура математического текста. Геометрия, теория пропорций, системы линейных уравнений, инфинитезимальные процедуры, отрицательные числа. Счетная доска и вычислительные методы.

Математика в древней и средневековой Индии. Источники. Цифровая позиционная система. Появление записи нуля. Дроби. Задачи на пропорции. Линейные и квадратные уравнения. Неопределенные уравнения. Отрицательные и иррациональные числа. Суммирование бесконечных рядов. Геометрические знания. Достижения в области тригонометрии.

От математики античности – к математике Средних веков

Средневековая математика арабского Востока. Переводы греческих авторов. Трактат ал-Хорезми «Об индийском счете»и победное шествие «арабских» цифр по средневековой Европе. «Краткая книга об исчислении ал-джабра и ал-мукабалы». Классификация квадратных уравнений. Выделение алгебры в самостоятельную науку. Омар Хайям. Кубические уравнения. Практический характер математики. Геометрические исследования: теория параллельных в связи с попытками доказать V постулат Евклида. Арифметизация теории квадратичных иррациональностей в работах арабских комментаторов Евклида. Инфинитезимальные методы. Отделение тригонометрии от астрономии и превращение ее в самостоятельную науку.

Математика в средневековой Европе. Математика в Византии. Переводы с арабского и греческого. Индийская нумерация, коммерческая арифметика, арифметическая и геометрическая прогрессии, практически ориентированные геометрические и тригонометрические сведения у Леонардо Пизанского (Фибоначчи). Творчество Фибоначчи. «Арифметике в 10 книгах» И. Неморария. Развитие античных натурфилософских идей и математика. Оксфордская и Парижская школы. Схоластические теории изменения величин (учение о конфигурациях качества, о широтах форм) как предвосхищение математики переменных величин XVII века. Дискуссии по проблемам бесконечного, непрерывного и дискретного в математике.

Математика в эпоху Возрождения. Проблема решения алгебраических уравнений, расширение понятия числа, совершенствование символики, решение уравнений 3-й и 4-й степеней в радикалах. Алгебра Виета. Проблема перспективы в живописи Ренессанса и математика. Иррациональные числа. Отрицательные, мнимые и комплексные числа (Дж. Кардано, Р. Бомбелли и др.). Десятичные дроби. Тригонометрия в астрономических сочинениях.

Математика XVII-XVIIIвв.

Рождение и первые шаги математики переменных величин.

Механическая картина мира XVIIв. и математика. Новые формы организации науки. Развитие вычислительных средств – открытие логарифмов. Жизнь и творчество Р. Декарта. Число у Декарта. Рождение аналитической геометрии.

Теоретико-числовые проблемы в творчестве Ферма. Переписка Ферма и Паскаля и первые теоретико-вероятностные представления. Появление статистических исследований.

Жизнь и творчество И. Ньютона и Г.Лейбница. Открытие Ньютоном и Лейбницем дифференциального и интегрального исчисления. Спор о приоритете и различия в подходах. Первые шаги математического анализа (И. и Я. Бернулли и др.). Проблема обоснования дифференциального и интегрального исчисления и критика Беркли.

Математика и Великая Французская революция. Создание Политехнической и Нормальной школ и их влияние на развитие математики и математических наук. Развитие математического анализа в XVIII веке. Расширение поля исследований и выделение основных ветвей математического анализа: дифференциального и интегрального исчисления в узком смысле слова, теории рядов, теории дифференциальных уравнений (обыкновенных и с частными производными), теории функций комплексного переменного, вариационного исчисления.

Жизнь и творчество Л. Эйлера. Математическая трилогия Л. Эйлера. Классификация функций Эйлера. Основные понятия анализа. Обобщение понятия суммы ряда. Спор о колебании струны. Развитие понятия функции. Расширение понятия решения дифференциального уравнения с частными производными – понятия классического и обобщенного решений. Проблема обоснования алгоритмов дифференциального и интегрального исчисления. Подходы Л. Эйлера, Ж. Лагранжа, Л. Карно, Ж. Даламбера. Вариационные принципы в естествознании.

Математика XIX – начала ХХвв.:

формирование современной математики

Организация математического образования и математических исследований в XIXв. Ведущие математические школы. Математические журналы и общества. Школа К. Вейерштрасса. Жизнь и деятельность С. В. Ковалевской. Организация первых реферативных журналов и международных математических конгрессов – в Цюрихе (1897) и в Париже (1900). Начало издания в Германии «Энциклопедии математических наук». Доклад Д. Гильберта «Математические проблемы» (1900).

Реформа математического анализа. Идеи Б. Больцано в области теории функций. О. Коши и построение анализа на базе теории пределов. Нестандартный анализ А. Робинсона (1961 ) и проблема переосмысления истории возникновения и первоначального развития анализа бесконечно малых. К. Вейерштрасс и арифметизация анализа. Теория действительного числа (Г. Кантор, Р. Дедекинд). Г. Кантор и создание теории множеств. Открытие парадоксов теории множеств. Создание теории функций действительного переменного (А. Лебег, Р. Бэр, Э. Борель).

Теория обыкновенных дифференциальных уравнений: проблема интегрируемости уравнений в квадратурах (результаты Ж. Лиувилля по интегрированию уравнения Риккати, С. Ли и его подход к проблеме). Перестройка оснований теории в трудах О. Коши (задача Коши, доказательство существования решения задачи Коши). Линейные дифференциальные уравнения, теория Штурма – Лиувилля, аналитическая теория дифференциальных уравнений.

Теория уравнений с частными производными. Теория уравнений первого порядка (теория Лагранжа – Шарпи, работы И. Пфаффа, О. Коши и К.-Г. Якоби, «второй метод Якоби», теория С. Ли). Общая геометрическая теория уравнений с частными производными (С. Ли, Э. Картан, Д. Ф. Егоров).

Теория уравнений математической физики. Классификация уравнений по типам (эллиптические, параболические и гиперболические) П. Дюбуа-Реймона. Теорема Коши – Ковалевской. Понятие корректности краевой задачи по Ж. Адамару. Общая теория краевых задач для уравнений различных типов. Системы уравнений с частными производными. 19-я и 20-я проблемы Гильберта и теория эллиптических уравнений в ХХ веке.

Теория функций комплексного переменного. Геометрическая интерпретация комплексных чисел. О. Коши и его результаты в построении теории функций комплексного переменного. Геометрическая теория функций комплексного переменного Б. Римана. Римановы поверхности. Принцип Дирихле. Аналитическое направление К. Вейерштрасса теории функций комплексного переменного. Целые и мероморфные функции. Теорема Пикара. Абелевы функции. Автоморфные функции. Униформизация.

Эволюция геометрии в XIX – начале ХХ вв. Создание проективной геометрии. Жизнь и творчество К.-Ф. Гаусса. Дифференциальная геометрия. Открытие Н. И. Лобачевским неевклидовой геометрии. Интерпретации неевклидовой геометрии. Риманова геометрия. «Эрлангенская программа» Ф. Клейна. «Основания геометрии» Д. Гильберта и эволюция аксиоматического метода (содержательная, полуформальная, формальная аксиоматизации).

Рождение топологии. Комбинаторная топология А. Пуанкаре. Диссертация М. Фреше (1906). Теория топологических пространств. Теория размерности. Возникновение алгебраической топологии.

Геометрическая теория алгебраических уравнений. Идеи Р. Клебша и М. Нетера. Итальянская школа алгебраической геометрии. Аналитическая теория многообразий.

Эволюция алгебры в XIX – первой трети XX века. Проблема разрешимости алгебраических уравнений в радикалах. Э. Галуа и рождение теории групп. Развитие теории групп в XIX веке (А. Кэли, К. Жордан, теория непрерывных групп С. Ли). Аксиоматика теории групп. Теория групп и физика (кристаллография, квантовая механика). Развитие линейной алгебры. Английская школа символической алгебры. Кватернионы У. Гамильтона, гиперкомплексные системы, теория алгебр. Теория алгебраических чисел. Формирование понятий тела, поля, кольца. Формирование «современной алгебры» в трудах Э. Нетер и ее школы. Эволюция предмета алгебры от теории алгебраических уравнений до теории алгебраических структур.

Аналитическая теория чисел: проблема распределения простых чисел (К.-Ф. Гаусс, П. Дирихле, П. Л. Чебышев, Ж. Адамар, Ш. Валле-Пуссен), теория трансцендентных чисел (Ж. Лиувилль, Ш. Эрмит, А. О. Гельфонд), аддитивные проблемы – проблема Гольдбаха (И. М. Виноградов) и проблема Варинга (Д. Гильберт, Г. Харди). Алгебраическая теория чисел – работы К.-Ф. Гаусса, обоснование теории делимости для полей корней из единицы (Э. Куммер), а затем для произвольных полей алгебраических чисел (Р. Дедекинд, Е. И. Золотарев, Л. Кронекер), доказательство квадратичного и биквадратичного (К.-Ф. Гаусс), а затем и кубического закона взаимности (Г. Эйзенштейн, К. Якоби). Геометрическая теория чисел (Г. Минковский, Г. Ф. Вороной).

Вариационное исчисление Эйлера. Создание метода вариаций. Вторая вариация и условия Лежандра и Якоби. Теория сильного экстремума Вейерштрасса. Теория Гамильтона – Якоби. Инвариантный интеграл Гильберта. Вариационные задачи с ограничением. Теория экстремальных задач в ХХ веке. Принцип максимума Понтрягина.

Рождение функционального анализа: «функциональное исчисление» В. Вольтерра, С. Пинкерле, исследования по интегральным уравнениям (И. Фредгольм, Д. Гильберт), вариационному исчислению. Понятие гильбертова пространства. Банаховы пространства (С. Банах, Н. Винер).

Развитие теории вероятностей во второй половине XIX – первой трети ХХ века. Формирование основ теории вероятностей. Трактат Я. Бернулли «Искусство предположений». Появление основных теорем теории вероятностей. П.-С. Лаплас и теория вероятностей. Предельные теоремы теории вероятностей. Петербургская школа П. Л. Чебышева и теория вероятностей XIX – начала XX века. Проблема аксиоматизации теории вероятностей. Аксиоматика А. Н. Колмогорова.

Математическая логика и основания математики в XIX – первой половине ХХ века. Предыстория математической логики. Символическая логика Г. В. Лейбница. Квантификация предиката. Логика А. де Моргана. Алгебра логики Дж. Буля и У. С. Джевонса. Символическая логика Дж. Венна. Алгебра логики Э. Шредера и П. С. Порецкого. Исчисление высказываний Г. Фреге. «Формуляр математики» Дж. Пеано. «Principia Mathematica» Б. Рассела и А. Уайтхеда. Работы по основаниям геометрии и арифметики конца XIX века. Кризис в основаниях математики в начале века и попытки выхода из него: логицизм, формализм, интуиционизм. Формалистское понимание математического существования. Непротиворечивость как основная характеристика математической теории. Конструктивизм. Аксиоматизация теории множеств. Континуум-гипотеза и попытки ее доказательства от Г. Кантора до П. Коэна. Результаты К. Геделя и кризис гильбертовской программы обоснования математики. Возникновение группы Бурбаки, ее деятельность и идеология. Реакция на нее математического сообщества.

Математика XX века.

Основные этапы жизни математического сообщества – до первой мировой войны, в промежутке между первой и второй мировыми войнами, во второй половине XX века. Математические конгрессы, международные организации, издательская деятельность, премии (Филдсовская премия, премия Р. Неванлинны и др.). Ведущие математические школы и институты. Творчество А. Пуанкаре и Д. Гильберта.

Математика в России и в СССР

Математика в России до середины XIX века. Математические знания в допетровской Руси. Математика в Аадемии наук в XVIII веке. Школа Л. Эйлера. Реформы Александра I. Жизнь и творчество Н. И. Лобачевского.

Математика в России во второй половине XIX века. Реформы Александра II. Жизнь и творчество П. Л. Чебышева. Школа П. Л. Чебышева. Создание Московского математического общества и деятельность Московской философско-математической школы.

Математика в России и в СССР в ХХ веке. Организация математической жизни в стране накануне Первой мировой войны. Конфронтация Петербурга и Москвы. Рождение Московской школы теории функций действительного переменного.

Математика в стране в первые годы Советской власти. Идеологические бури 30-х годов. Рождение Советской математической школы. Математические съезды и конференции, издания, институты. Ведущие математические центры. Творчество А. Н. Колмогорова. Математическое образование в СССР и в современной России.

Рекомендуемая литература:

1. Бурбаки Н. Очерки по истории математики. – М.: ИЛ. 1963.

2. История математики с древнейших времен до начала XIX столетия. Под ред. А. П. Юшкевича. Т. 1-3. – М.: Наука. 1970-1972.

3. Математика XIX века. Математическая логика. Алгебра. Теория чисел. Теория вероятностей. Под ред. А. Н. Колмогорова и А. П. Юшкевича. – М.: Наука. 1978.

4. Математика XIX века. Геометрия. Теория аналитических функций. Под ред. А. Н. Колмогорова и А. П. Юшкевича. – М.: Наука. 1981.

5. Математика XIX века. Чебышевское направление в теории функций. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Вариационное исчисление. Теория конечных разностей. Под ред. А. Н. Колмогорова и А. П. Юшкевича. – М.: Наука. 1987.

6. Очерки по истории математики. Под ред. Б. В. Гнеденко. – М.: Изд-во МГУ. 1997.

7. Стройк Д. Я. Краткий очерк истории математики. – М.: Наука. 1978.

8. Рыбников К. А. История математики. – М.: Изд-во МГУ. 1994. (В последние годы в виде отдельных брошюр изданных МГУ появились дополнительные главы к книге, затрагивающие развитие ряда математических дисциплин в ХХ веке.)

9. Историко-математические исследования. Вып. 1-35. – М.: 1948-1994; 2-я серия. Вып. 1 (36) – 7 (41). – М.: 1995-2002.

10. Фрейман Л.С. Творцы высшей математики: – М.: Наука, 1968.

11. Никифоровский В.А., Фрейман Л.С. Рождение новой математики. – М.: Наука, 1976.

12. Юшкевич А. П. История математики в России до 1917 года. – М.: Наука. 1968.

13. Гнеденко Б. В. Очерки по истории математики в России. – М.-Л.: ГИТТЛ. 1946.

 14. 3. История отечественной математики. Под ред. И. З. Штокало. Т. 1-4. – Киев: Наукова Думка. 1966-1970.

15. Хрестоматия по истории математики. Арифметика и алгебра. Теория чисел. Геометрия. Под ред. А. П. Юшкевича. М. 1976.

16. Хрестоматия по истории математики. Математический анализ. Теория вероятностей. Под ред. А. П. Юшкевича. – М. 1977.

17. Абрамян А.О.Математизация знаний. – Ростов н/Д: изд-во Ростовского университета, 1972.

18. Петров Ю.П. История и философия науки. Математика, «вычислительная техника, информатика. – Санкт-Петербург: «БХВ – Петербург», 2005.

19. Гнеденко Б.В. Математическое образование в вузах. – М.: «Высшая школа», 1981.

20. Совайленко В.К. Образование, которое мы теряем. – Новочеркасск, 2004.

Темы рефератов

1. Математика в догреческих цивилизациях (Древний Египет, Вавилон).
2. Математика в Древней Греции (ионийский и афинский периоды).
3. Древнегреческая математика эпохи эллинизма.
4. Математика в древнем и средневековом Китае.
5. Математика в древней и средневековой Индии.
6. Средневековая математика арабского Востока.
7. Математика в средневековой Европе.
8. Европейская математика эпохи Возрождения.
9. Математика в Европе XVII-XVIIIвв.
10. Формирование современной математики в XIX – начале XXвв.
11. Математическая логика и основания математики (XIX век – начало XX века).
12. Развитие математики и основные этапы жизни математического сообщества в ХХ веке.
13. История математики в России до середины ХIХ века. Жизнь и творчество Н.И. Лобачевского.
14. Математика в России во второй половине ХIХ века. Жизнь и творчество П.Л. Чебышева.
15. Математика в дореволюционной России начала ХХ века и в СССР. Жизнь и творчество А.Н. Колмогорова.
16. Математическое образование в СССР и в современной России.

ИСТОРИЯ ФИЗИКИ

Возникновение и развитие физики: от античности до эпохи Возрождения.

Натурфилософские корни физики. Физические знания в Античности.

Эволюция представлений о природе и её первоначалах у досократиков. Античные атомисты (Левкипп, Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар). Пифагор и Платон – провозвестники математического естествознания. Физика и космология Аристотеля. Евклид и его «Начала». Архимед и Герон Александрийский: законы рычага и гидростатики, пять простых машин. Проблема измерения времени. Оптика Евклида, Архимеда, Герона Александрийского и Птолемея. Геоцентрическая система мира Птолемея.

Физика Средних веков (XI–XIV вв.).

Упадок европейской науки. Освоение античного знания арабской наукой: статика и учение об удельных весах (аль-Бируни, аль-Хазини и др.), оптика (Альхазен и др.), строение вещества (Аверроэс). Влияние арабов на возраждающуюся европейскую науку XI–XIII вв.

Возникновение университетов. Статика в сочинениях Иордана Неморария. Кинематические исследования У. Гейтсбери и Т. Брадвардина (понятие скорости неравномерного движения), а также У. Оккама и Ж. Буридана (концепция импетуса и проблема относительности движения). Учение о свете (Р. Гроссетест, Р. Бэкон, Э. Вителий).

Физика в эпоху Возрождения (XV – XVI вв.).

Возрождение культурных ценностей античности. Феномен гуманизма и его связь с познанием природы. Сближение инженерного дела и естественных наук.

Физические открытия, механика и изобретения Леонардо да Винчи (законы трения, явления капиллярности, фотометрия и геометрическая оптика и т. д.). Статика и гидростатика С.Стевина. Н.Тарталья, Дж.Бенедетти и др. – предшественники галилеевского учения о движении. Создание Н. Коперником гелиоцентрической системы мира. Мировоззренческое значение учения Коперника, его роль как предпосылки научной революции XVII в. Джордано Бруно.

Формирование классической физики в XVII-XVIII вв.

Основные достижения физики XVII в. Подготовительный (предньютоновский) период.

Кеплеровские законы движения планет. Механика Г. Галилея. Метод мысленного эксперимента. Закон падения тел, принципы инерции и относительности, параболическая траектория движения снаряда. Галилей – наблюдатель и экспериментатор. Процесс Галилея.

Методология науки в сочинениях Ф. Бэкона и Р. Декарта. Картезианская картина мира и вклад Декарта в физику. Академии – основная форма институциализации науки.

Механика Х. Гюйгенса. Динамика равномерного кругового движения, формула центробежной силы. Маятниковые часы. Законы сохранения. Теория физического маятника. Теория упругого удара.

Исследования У. Гильберта в области электричества и магнетизма. Геометрическая оптика И.Кеплера, В. Снеллиуса и Декарта. Принцип П. Ферма. Конечность скорости света (О. Рёмер). Наблюдения дифракции света (Ф. Гримальди, Р. Гук).

Учение о пустоте, пневматика, учение о газах и теплоте (О. Герике, Э. Торричелли, Б. Паскаль, Р. Бойль и др.).

И.Ньютон и создание основ классической механики.

«Математические начала натуральной философии» И.Ньютона. Путь Ньютона к созданию «Начал». Структура «Начал». Представление о пространстве и времени (абсолютные пространство и время, симметрии пространства и времени, принцип относительности). Три основных закона ньютоновской механики. Закон всемирного тяготения и небесная механика. Вывод законов Кеплера. Место законов сохранения в системе Ньютона. Ньютоновская космология. Геометрические и дифференциально-аналитические формулировки законов механики. Вклад Г. Лейбница в механику. Оптика Ньютона.

Триумф ньютонианства и накопление физических знаний в век Просвещения (XVIII в.).

Восприятие механики Ньютона в континентальной Европе. Аналитическое развитие механики: от Л. Эйлера и Ж. Даламбера до Ж. Л. Лагранжа и У. Р. Гамильтона. Создание основ гидродинамики (Л. Эйлер, Д. Бернулли, Даламбер). Успехи небесной механики, (особенно в трудах П. С. Лапласа). Предвосхищение идеи “чёрных дыр” Дж. Мичелом и Лапласом, а также эффекта отклонения луча света, проходящего около массивного тела (И. Г. фон Зольднер). Господство механистической картины мира. Программа “молекулярной механики” Лапласа.

Исследование электричества и магнетизма в XVIII веке: на пути к количественному эксперименту (Г. Рихман, Г. Кавендиш, О. Кулон). Флюидные и эфирные представления об электричестве Б. Франклина, Ф. Эпинуса, М. В. Ломоносова и Л. Эйлера. “Гальванизм” и явление электрического тока (Л. Гальвани, А. Вольта, В. В. Петров).

Развитие основных понятий учения о теплоте: представление о теплороде и кинетической природе теплоты (М. В. Ломоносов, Дж. Блэк, А. Лавуазье). Корпускулярная оптика: от Ньютона до Лапласа. Элементы волновых представлений о свете (Эйлер).

Физика XIX века.

Развитие классической физики на основе точного эксперимента и математического анализа в начале XIX века (1800–1820-е гг.).

Парижская политехническая школа – детище Великой французской революции и лидер математико-аналитического подхода к физике. Волновая теория света О. Френеля (её развитие в работах О. Коши). Электродинамика (от Х. Эрстеда к А. М. Амперу). Теория теплопроводности Ж. Фурье. Теория тепловых машин С. Карно. Ключевая концепция Фурье – физика как теория дифференциальных уравнений с частными производными 2-го порядка. Освоение французского опыта в Германии (Г. С. Ом, Фр. Нейман и др.), Британии (Дж. Грин, У. Томсон и др.), России (Н. И. Лобачевский, М. В. Остроградский и др.). Формирование физики как научной дисциплины в России (от Э. Х. Ленца до А. Г. Столетова).

Единая полевая теория электричества, магнетизма и света (1830–1860-е гг.).

Накопление знаний об электричестве и магнетизме в 1820–1830-е гг. (Дж. Генри, М. Фарадей, Э. Х. Ленц, Б. С. Якоби и др.).

Фарадеевская программа синтеза физических взаимодействий на основе концепции близкодействия. Открытие Фарадеем электромагнитной индукции. Силовые линии и идея поля у Фарадея. Электродинамика дальнодействия и её конкуренция с программой близкодействия (В. Вебер, Ф. Нейман, Г. Гельмгольц и др.). Генезис теории электромагнитного поля Максвелла. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны и электромагнитная теория света. Представление о локализации и потоке энергии электромагнитного поля (Н. А. Умов, Дж. Пойнтинг и др.). Опыты Г. Герца с электромагнитными волнами и другие экспериментальные подтверждения теории (в частности, обнаружение П. Н. Лебедевым светового давления). Симметричная формулировка уравнений Максвелла Г. Герцем и О. Хевисайдом. Изобретение радио (А. С. Попов, Г. Маркони).

Физика тепловых явлений.

Закон сохранения энергии и основы термодинамики (1840–1860-е гг.). Открытие закона сохранения энергии как соотношения энергетической эквивалентности всех видов движения и взаимодействия (Дж. П. Джоуль, Г. Гельмгольц и Р. Майер, 1840-е гг.). Введение У. Томсоном абсолютной шкалы температуры. Соединение идей С. Карно с концепцией сохранения энергии – рождение термодинамики в работах Р. Клаузиуса, У. Томсона и У. Ранкина (1850-е гг.). Второе начало термодинамики для обратимых и необратимых процессов, понятие энтропии и проблема “тепловой смерти” Вселенной. Последующее развитие термодинамики: химическая термодинамика Дж. У. Гиббса, третье начало термодинамики В. Нернста и элементы термодинамики неравновесных процессов.

Кинетическая теория газов и статистическая механика (1850–1900-е гг.). Кинетическая теория газов Клаузиуса и Максвелла (и их предшественники). Создание основ статистической механики: распределение Максвелла – Больцмана, от попытки механического обоснования 2-го начала термодинамики к его статистическому обоснованию Больцманом. Кинетическое уравнение Больцмана. Развитие статистической механики Гиббсом. Теория Броуновского движения и доказательство реальности существования атомов (А. Эйнштейн, М. Смолуховский, Ж. Перрен). Эргодическая гипотеза и её развитие в XX веке. Статистическая физика.

Научная революция в физике в первой половине XX века.

Экспериментальный прорыв в микромир. Кризис классической физики. Электромагнитно-полевая картина мира.

Лавина экспериментальных открытий: рентгеновские лучи, радиоактивность, электрон, эффект Зеемана (В. К. Рентген, А. Беккерель, Дж. Томсон, М. Складовская-Кюри, П. Кюри, Э. Резерфорд и др.). Кризис классической физики: проблемы эфирного ветра (А. Майкельсон, Х. А. Лоренц, Дж. Фитцджеральд и др.), распределения энергии в спектре чёрного тела (В. Вин, О. Люммер, Э. Принсгейм, Г. Рубенс, Ф. Курлбаум, М. Планк), статистического обоснования 2-го начала термодинамики (Больцман, Гиббс и др.); критика классико-механической картины мира (Э. Мах, П. Дюгем, А. Пуанкаре). Электронная теория Х. А. Лоренца и электромагнитно-полевая картина мира.

Квантовая теория излучения М. Планка. Световые кванты А. Эйнштейна (1900-е гг.).

Предыстория: понятие абсолютно чёрного тела, законы теплового излучения (Г. Кирхгоф, Й. Стефан, Л. Больцман). Проблема распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела и её светотехнические истоки. Первые попытки решения проблемы: формулы В. А. Михельсона, В. Вина, Дж. Релея, М. Планка. Квантовая гипотеза Планка; постоянная Планка; планковский закон излучения. Световые кванты Эйнштейна и квантовая теория фотоэффекта. Открытия Эйнштейном корпускулярно-волнового дуализма для света. Введение понятия индуцированного излучения и вывод на его основе формулы Планка (Эйнштейн): важное значение этого понятия для квантовой электроники.

Специальная теория относительности (первое десятилетие ХХ в.).

Сокращение Фитцджеральда – Лоренца и преобразования Лоренца, А. Пуанкаре и Эйнштейна (1904–1906 гг.) – создание фундамента специальной теории относительности. Завершение теории Эйнштейна: аксиоматика теории, операционально-измерительная и релятивистская трактовка теории, отказ от эфира. Экспериментальное подтверждение теории относительности. Четырёхмерная формулировка теории Г. Минковским. Релятивистская перестройка классической физики. Возникновение на основе теории относительности теоретико-инвариантного подхода.

Общая теория относительности. Релятивистская космология. Проекты геометрического полевого синтеза физики (1910–1920-е гг.).

Положение в теории тяготения на рубеже XIX и XX вв. Принцип эквивалентности Эйнштейна, основанный на релятивистском истолковании равенства инертной и гравитационной масс.

Тензорно-геометрическая концепция гравитации. Открытие общековариантных уравнений гравитационного поля – завершение основ теории. Возникновение релятивистской космологии: от А. Эйнштейна до А. А. Фридмана. Последующее развитие теории (гравитационные волны, закон сохранения энергии-импульса и теоремы Э. Нетер и др.) и её экспериментальное подтверждение (А. Эддингтон и др.).

Проекты единых теорий поля, основанные на идее геометризации физических взаимодействий, и их неудачи (теории Г. Вейля, Т. Калуцы, А. Эйнштейна). Эвристическое значение единых теорий поля.

Квантовая теория атома водорода Н. Бора и её обобщение (1910–1920-е гг.).

Сериальные спектры и ранние модели структуры атомов. Открытие Э. Резерфордом ядерного строения атомов. Квантовая теория атома водорода Бора. Принцип соответствия Бора. Квантовые условия Бора – А. Зоммерфельда. Объяснение оптических и рентгеновских спектров атомов. Попытки объяснения периодической системы элементов. Принцип запрета В. Паули и спин электрона. Трудности теории. Квантовая теория дисперсии и гипотеза Н. Бора, Х. Крамерса и Дж. Слэтера о статистическом характере закона сохранения энергии и импульса.

Квантовая механика (1925–1930-е гг.).

Квантовая механика в матричной форме (В. Гейзенберг, М. Борн, П. Иордан). Волны вещества Л. де Бройля и волновая механика Э. Шредингера. Экспериментальное подтверждение волновой природы микрочастиц (К. Дэвиссон, А. Джермер, Дж. П. Томсон). Развитие операторной формулировки квантовой механики (П. Дирак и др.) и доказательство эквивалентности её различных форм. Вероятностная интерпретация квантовой механики (М. Борн). Принципы неопределённости (Гейзенберг) и дополнительности (Бор) – основа физической интерпретации квантовой механики. Проблема причинности в квантовой механике и дискуссии между Бором и Эйнштейном. Квантовые статистики, симметрия и спин. Важнейшие приложения квантовой механики (в частности, работы советских учёных Я. И. Френкеля, В. А. Фока, Л. И. Мандельштама, И. Е. Тамма, Г. А. Гамова, Л. Д. Ландау). Открытие комбинационного рассеяния света (Ч. Раман, Л. И. Мандельштам, Г. С. Ландсберг). Основные центры и научные школы отечественной физики в 1920–1940-е гг. (школы А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественского, Л. И. Мандельштама, С. И. Вавилова, Л. Д. Ландау и др.).

Квантовая электродинамика, релятивистская квантовая теория электрона и квантовая теория поля (1927–1940-е гг.).

Проблема квантования электромагнитного поля до создания квантовой механики (П. Эренфест, П. Дебай, А. Эйнштейн). Квантовая теория излучения П. Дирака. Релятивистские волновые уравнения (Э. Шредингер, О. Клейн, В. А. Фок, В. Гордон).

Уравнение Дирака для электрона, включающее теорию спина. Дираковские теория “дырок” и открытие позитрона. Общая схема построения квантовой теории поля по В. Гейзенбергу и В. Паули. Соотношение неопределённостей в квантовой электродинамике. Проблема расходимостей и её решение в конце 40-х гг. (Р. Фейнман и др.). Экспериментальное подтверждение квантовой электродинамики.

Физика атомного ядра и элементарных частиц (от нейтрона до мезонов). Космические лучи и ускорители заряженных частиц (1930–1940-е гг.).

1932 г. – решающий год в развитии физики ядра и элементарных частиц (открытие Дж. Чедвиком нейтрона, гипотеза Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберга о протонно-нейтронном строении ядра, первые ядерные реакции с искусственно ускоренными протонами и др.). Эффект Вавилова – Черенкова, его объяснение и последующее применение в ядерной физике (П. А. Черенков, И. Е. Тамм, И. М. Франк – первая отечественная Нобелевская премия по физике). Космические лучи. Первые ускорители заряженных частиц. Первые теории ядерных сил (И. Е. Тамм, В. Гейзенберг, Х. Юкава). Открытие сильных и слабых взаимодействий элементарных частиц. Ядерные модели. Искусственная радиоактивность. Воздействие нейтронов на ядра (Э. Ферми, И. В. Курчатов и др.). Открытие ядерного деления (О. Ган и Ф. Штрассман, Л. Мейтнер и О. Фриш), теория деления Бора – Дж. Уилера и Я. И. Френкеля. Принцип автофазировки (В. И. Векслер, Э. Мак-Миллан) и разработка нового поколения циклических ускорителей.

Основные линии развития современной физики (вторая половина XX в. – начало XXI в.)

Ядерное оружие и ядерные реакторы. Проблема 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).