О физическом образовании

скачать pdf >>

На наш взгляд, современные учебники по физике обладают рядом существенных недостатков.  Главным из которых является то, что школьники и студенты ВУЗа к концу изучения курса обладают набором сведений по отдельным разделам физики, но не представляют общую  физическую картину мира. У большинства возникает неверное впечатление, что в физике уже все решено. Однако, своих ответов еще ждут, в первую очередь, вопрос о физической природе массы, а также  выяснение природы гравитации  и инерции, объяснение механизма законов Ньютона, вопрос существует ли коллапс масс, какова природа темной  материи и темной энергии, причины устойчивости Солнечной системы, возможно ли создание единой теории всего и многие другие.

По сей день вся научная и  околонаучная общественность уверена, что масса, введенная Ньютоном как мера количества вещества, вместо галилеевского  веса,  реально существует и обладает свойством гравитации. В ходе теоретических работ, начатых нами еще в 80-х годах и продолжающихся до настоящего времени (2012г.), мы показали (см. статью Масса),  что незаряженной материи не существует и, соответственно, не существует гравитационной массы в ньютоновском понимании, а инерционная масса (свойство инерции)  имеет электродинамическую природу. Мы продемонстрировали,  что гравитационные и инерциальные свойства материи обусловлены зарядами.

Причиной возникновения инерции является сила Лоренца. Для электрона, двигающегося по окружности, сила Лоренца перпендикулярна центростремительной силе. Она меняет магнитное поле, что, в свою очередь, вызывает появление ЭДС пропорциональной скорости изменения скорости (пропорциональной ускорению) движения электрона и равной по величине силе, вызвавшей движение заряда с ускорением.

Сила Лоренца действует по  принципу отрицательной обратной связи и объясняет   устойчивость движения объектов в поле центральных сил. Отсутствие материи, не несущей заряда, позволило ответить на вопрос почему не происходит коллапс масс. Обобщение результатов исследований как в области физики, так и химии демонстрирует, что электромагнитные взаимодействия являются основой единой теории поля.

Использвание достижений  второй половины XX  века дает возможность  избавиться от недостатков современных учебников. Самые типичные из них это:

1. Поверхностное изложение  раздела механики (законы Ньютона и принцип эквивалентности).  Впервые школьники встречаются с этой темой в 7 классе. И в последующие годы эта тема поднимается не раз, однако физические механизмы  законов остаются для учащихся тайной.  В учебниках не дается объяснение механизмов 2 и 3-го его законов и предлагается некорректное объяснение закона гравитации. В своих "Началах" Ньютон писал, что масса обладает инерциальными свойствами   и по принципу эквивалентности должна равняться  инерционной. О причине такого равенства  учащимся не сообщают, а самим студентам  не приходит в голову задуматься.
2. Широко распространилось мнение  о силах инерции как  о «фиктивных  силах». Здесь требуется пояснить, что означает этот термин.  Фиктивные силы  отличаются от  реальных [реальные силы- это силы, с которыми одно тело непосредственно действует на другое (контактные силы) или силы взаимодействия тела с полями] тем, что источник силы указать невозможно. Принцип эквивалентности лег в основание теории относительности Эйнштейна. В рамках теории относительности доказывается, что инерциальные силы являются фиктивными силами. Однако, мало кто обращает внимание, что теория относительности это математическая теория, и доказать реальность или нереальность физической силы с помощью математики нельзя. Более 100 лет ученые продолжают  безрезультатную дискуссию на тему: фиктивны или реальны силы инерции.  Мы доказываем реальность сил инерции, называя  иcточник этих сил  - силу Лоренца.
3. Отсутствует глубинная связь между разделами механика и электродинамика. Хочется напомнить, что Максвелл, в свое время, объяснял законы Фарадея в рамках механики Ньютона. Наши работы показавают, что  и законы механики объясняются электродиниамикой.
4. Изложение теории относительности должно быть факультативно в курсе математики или математической физики.  Это направление  науки не связано с физическими явлениями, оно оперирует только математическим языком описания.

Вследствие  фрагментарности школьного учебника, целый ряд заблуждений перетекают в университетский курс физики. Так, к примеру, утверждается, что ускоренно двигающийся электрон излучает, причем механизм такого излучения остается необъясним. В ходе работ, проведенных за последние 30 лет, мы показали, что ускоренно двигающийся электрон не излучает энергию, что существуют связь между ускорением и  силой Лоренца, что работа по перемещению заряда не совершается. Постулаты Бора в данном случае не нужны. Исторически направление квантовой физики появилось в результате  расчетов и  предположений,  сделанных 100 лет назад. С тех пор некорректность гипотез и ошибки расчетов обнаружены, пришло время признать это направление физики тупиковым.

Наши изыскания  позволяют устранить многие из существующих недостатков и  получить единую физическую картину мира. Целостный взгляд на мир позволяет понимать физические процессы и явления и видеть их глубинные причины. Для оценки прогрессивности предлагаемой нами концепции достаточно проверить соблюдение  трех известных  критериев: 

• уменьшение количества исходных сущностей, используемых в новой теории;
• увеличение количества объясняемых ею явлений,
• возможность с помощью предлагаемой теории экспериментальной проверки (количественной оценки) физических параметров и явлений;
• возможность дальнейшего развития  теории  вширь и вглубь, т.е. объяснение с её помощью всё большего числа явлений, как простых базовых, фундаментальных, так и более сложных и менее фундаментальных.

Основные положения концепции были выложены  в интернете на сайте fphysics.com и прошли проверку временем. Мы предлагаем Вам, дорогие читатели, воспользоваться этими критериями и здравым смыслом и  высказать свое мнение о  нашей теории.  Не откладывая дело в долгий ящик,  вооружившись  знаниями  и открытиями  науки последних лет, предлагаем отправиться в дорогу.  Держим  курс на физику XXI века.

08.02.12

                       Недостатки школьных учебников

1.  Нарушение золотого правила обучения, согласно которому новые знания должны даваться на основе знаний, полученных учащимися в предыдущий период обучения.  Примером нарушения этого правила является включение в школьные учебники теории относительности и квантовой механики. 

Математический аппарат, лежащий в основе  теории относительности и квантовой механики, преподается только на 3-4 курсах математических факультетов.

2. Включение в учебники теорий и  принципов, являющихся дискуссионными в академической среде по настоящее время. Примером таких теорий и принципов являются принцип неопределенности Гейзенберга, основополагающий в  квантовой механике. 30-летняя  дискуссия об основах квантовой механики не  примерила Эйнштейна и Бора, каждый остался при  своем мнении.

3.  Объяснение ряда физических явлений на основе  некорректных теорий.

Примерами таких некорректных теорий являются Ньютоновская теория гравитации, теория электропроводности металлов, теория сверхпроводимости, объяснение аннигиляции противоположно заряженных частиц с образованием фотонов и распад фотонов при облучении на заряженные частицы.

В энергетическом расчете аннигиляции электрона и позитрона с образованием фотона и обратной реакции распада фотона на электрон и позитрон не учитывается Кулоновская энергия, однако расчеты сходятся до 4 - го знака. Эти эксперименты, согласно истории физики,  являются единственным количественным подтверждением самого известного уравнения ХХ го века E=mc².

4. Ряд физических явлений (теорий), что появились в конце ХХ-го века и уже получили признание, не включены в учебники.  Примерами новых теорий (объяснений) являются новые теории электропроводности металлов и теория сверхпроводимости, новое объяснение строения атомов и молекул, теория химических реакций.

Законы, постулаты, принципы вводятся ad hoс, т.е. без механизмов

За 300 лет изменилась основная парадигма, изреченная Ньютоном:'гипотез не измышляю'. В настоящее время эта парадигма формулируется следующим образом:«В науке столько науки, сколько в ней  математики». До сих пор углубление понимания явлений ограничивается сочинением уравнений, описывающих зависимости, наблюдаемые в ходе эксперимента. Так  создавались уравнения  Больцмана, закона Ома и практически все уравнения, приведенные в современных учебниках. Аналогичная ситуация наблюдается для принципов и постулатов. Примеры - принцип эквивалентности и принцип неопределенности, постулат  Бора и динамическая теория Борна.

В фундаменте квантовой механики лежат уравнения Шрёдингера, фон Неймана, Линдблада, Гейзенберга и уравнение Паули. Однако, принцип Гейзенберга противоречит здравому смыслу. Уравнение Шредингера, объясняющее образование молекул из атомов,  основано на том, что сумма квадратов Ψ-функций отличается от квадрата суммы на удвоенное произведение функции Ψ(+) и функции Ψ(-).  Это отличие трактуется  квантовой механикой как разница во взаимодействии связывающих и разрыхляющих орбиталей. Ни Ψ-функция, ни орбитали в квантовой механики не имеют никакого физического смысла.

В ходе наших работ, в первую очередь, в ходе углубления понимания предмета мы пришли к выводу, что так называемый математический подход в физике был обусловлен просто историческим периодом. Это был переход от религиозных (религиозный атавизм) и декларативных объяснений к научным, отсутствие экспериментальных данных по строению материи, верой в авторитеты (прежде всего Ньютона) и инерцией мышления. Наши исследования показали, что подход к естественным наукам должен быть изменен. Углубление понимания (переход от запоминания к пониманию) проходит  следующие стадии:

• эксперимент (эмпирические данные),
• выяснение причинно-следственных связей,
• математическая обработка без каких-либо дополнительных качественных предположений, если рассматриваемое явление это позволяет.

До появления квантовой механики и теории относительности использовался уровень школьной математики: арифметика, алгебра и геометрия Эвклида. В основание квантовой механики и теории относительности были заложены псевдо- математические отклонения от математики- это и принцип неопределенности Гейзенберга, и  уравнения Шредингера, и постулаты теории относительности.

На самом деле между математикой и естественными науками нет никакой причинно-следственной связи. C помощью математики в естественных науках не было сделано ни одного открытия, не создано новых теорий или не предложено объяснений  cо времен Ньютона. Математика-это только инструмент для естественных наук.

Новые учебники должны быть основаны на новом принципе: в естественной науке столько науки, сколько в ней собственно самой науки, в химии -химии, в физике -физики.

Ряд других новых объяснений физических явлений, включающих, кроме новых объяснений, критику теорий, им предшествующих, и перечисленные выше теории подробно опубликованы в наших книгах и на страницах сайта.

07.03.12