1. Естествознание как система наук о Природе. Естественнонаучный метод: причины возникновения, возможности, ограничения. Этапы развития естествознания. Логика и закономерности развития науки.
2. Пространство, время и материя в современной картине мира. Принцип относительности в классической механике и современной физике. Понятие пространства-времени в теории относительности.
3. Мир дискретных объектов – физика частиц. От физики Аристотеля к физике Ньютона. Состояние физической системы и его изменение со временем. Законы динамики и детерминизм Ньютона-Лапласа. Импульс, энергия и момент системы как меры движения. Взаимопревращение энергии в системах частиц. Взаимодействие и описание движения в системах частиц. Законы сохранения и симметрия пространства-времени.
4. Мир непрерывных объектов – физика полей. Концепции близкодействия и дальнодействия. Электромагнитное поле. Характеристики поля. Энергия поля. Принцип суперпозиции полей. Электромагнитные волны. Перенос энергии электромагнитной волной. Интерференция, дифракция и поляризация электромагнитных волн. Свет как электромагнитная волна.
5. Двойственный (непрерывный и дискретный) мир классической физики. Две альтернативные сущности: вещество и поле. Классические представления об объективности познания природы: концепция независимости результатов познания от средств наблюдения.
6. Мир микрообъектов – квантовая физика. Дуализм волны и частицы в микрообъектах. Корпускулярные свойства света. Волновые свойства частиц. Вероятностный характер предсказаний квантовой механики. Принцип неопределенности в квантовой механике. Квантование физических величин и суперпозиция состояний. Квантовые переходы и излучение. Тождественность микрочастиц. Атомы и молекулы. Квантовая физика – ключ к субатомному миру: кварки, адроны, ядра атомов.
7. Мир реальных макрообъектов – статистическая физика. Макро- и микроописание состояний систем. Вероятность как атрибут сложных систем. Понятие ансамбля. Энергия, температура, энтропия. Тепловое равновесие и флуктуации. Неравновесные состояния и релаксация. Необратимость – неустранимое свойство реальности. Стрела времени. Динамические и статистические закономерности в природе. Самоорганизация в природе.
8. Целостный (непрерывно-дискретный) мир неклассической физики. Неклассические представления об объективности познания природы: принципиальная роль средств наблюдения. От двойственного мира классической физики к двойственному описанию целостной природы в неклассической физике.
9. Иерархия структурных элементов материи. Микро-, макро- и мегамир. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Происхождение и эволюция Вселенной. Происхождение и эволюция галактик и звёзд. Происхождение и эволюция Солнечной системы.