Вниманию учителей физики! Почему Вселенная выглядит так?

В связи с планируемым переходом к профильному обучению, а также в соответствии с Федеральным компонентом Государственного стандарта среднего (полного) общего образования по физике, в который были включены элементы астрофизики, в издательстве «Дрофа» к учебнику «Физика. 11 класс» вышла дополнительная глава «Эволюция Вселенной», подготовленная автором учебников Валерием Алексеевичем КАСЬЯНОВЫМ.

Касьянов В.А. «Эволюция Вселенной» (Дополнительные главы к учебнику «Физика. 11 класс»)

В авторской программе, соответствующей Федеральному компоненту Государственного стандарта среднего (полного) общего образования по физике, была заложена следующая идея. Сначала изучение окружающего мира происходит в результате последовательной детализации структуры объектов – от больших масштабов к меньшим. Затем в дополнительной главе эволюция Вселенной в результате Большого взрыва рассматривается в обратной последовательности – от меньших масштабов к большим.

Вот лишь часть вопросов, которые обсуждаются в этой главе.

Когда и каким образом возникла Вселенная. Как она изменялась. Почему она так выглядит в настоящее время. Как образовывались астрономические структуры (такие как Галактика, Солнечная система) и объекты (Солнце, планеты, кометы и т.д.). Почему Вселенная так выглядит в настоящее время. Когда и как возникла органическая жизнь на Земле. Существуют ли другие высокоразвитые цивилизации. Каковы возможные сценарии дальнейшей эволюции Вселенной.

Принцип подачи материалов дополнительной главы тот же, что и в учебнике:

1. Аргументированность и доказательность используемых утверждений, выяснение физического смысла основных принципов и законов:

– с помощью простых модельных соображений показано, что закон Хаббла, т.е. пропорциональность скорости разбегания галактик расстоянию до них, является следствием однородности и изотропности Вселенной;

– объясняется состав водородно-гелиевой плазмы в ранней и современной Вселенной и т.д.

2. Применение простых математических выкладок и качественных оценок, легко воспроизводимых учащимися:

– оценивается число звезд в Галактике;

– выясняется примерный возраст Вселенной и т.д.

3. Максимальное использование корректных физических моделей и аналогий:

– к примеру, с помощью моделей Вселенной Фридмана находится критическая плотность Вселенной, а также выясняются возможные сценарии эволюции Вселенной в зависимости от величины ее реальной плотности, рассматривается модель пространства, искривленного гравитацией.

4. Приводятся современные данные:

– например, анизотропия реликтового излучения связывается с образованием астрономических структур (сверхскоплений галактик). Подобные исследования американских ученых Джона Мазера и Джоржа Смута были удостоены Нобелевской премии по физике за 2006 год.

5. Реализация идеи межпредметных связей:

– сформулированы необходимые условия для возникновения органической жизни на планете;

– приведены оценки числа высокоразвитых цивилизаций во Вселенной.

6. Активное использование иллюстраций и таблиц, среди которых:

– основные периоды эволюций Вселенной;

– эволюция звезд различной массы;

– основные термоядерные реакции в звездах и др.

Дополнительная глава завершается «Основными положениями», обобщающими изложенный материал, содержащими основные определения, законы, формулы.

Материал, изложенный в главе «Эволюция Вселенной», может использоваться при работе с любым учебником по физике, предназначенным для средней (полной) образовательной школы.