Научно – философские предпосылки развития взглядов на проблему физического вакуума

Научно – философские предпосылки развития взглядов на проблему физического вакуума

"...то, что в физике считали пустотой, на самом деле является некоторой средой. Назовем ли мы её по старинному "эфиром" или же более современным словом "вакуум", от этого суть дела не меняется..." (1)

С древнейших времён учёных беспокоила одна и та же проблема – что есть вакуум? И, несмотря на то, что к настоящему моменту многие загадки строения Вселенной решены, до сих пор остаётся нерешенной загадка вакуума – что он из себя представляет?

В переводе с латинского «вакуум» - пустота, но стоит ли называть пустотой то, что таковой не является?

Как известно, наука Древней Греции первой назвала четыре первоэлемента, образующих мир – вода, земля, огонь и воздух. По их мнению, каждая вещь на свете состоит из частиц одной или сразу нескольких этих стихий.

А далее перед человечеством встал вопрос: может ли существовать место, где нет ничего – ни земли, ни воды, ни воздуха, ни огня? Существует ли подлинная пустота?

В V в. до н. э. философы Левкипп и Демокрит путем наблюдений и размышлений пришли к следующему выводу: «всё в мире состоит из атомов и разделяющей их пустоты». По мнению Демокрита : «пустота позволяла двигаться, совершать любые изменения, поскольку атомы неделимы». Таким образом, ученый первым отвёл вакууму ту роль, которую он играет в современной науке. Пустота по Демокриту также является материей, причём разница в весе вещей определяется разным количеством пустоты.




Другой древнегреческий ученый Аристотель считал, что пустоту можно вообразить, однако реально она не существует − в противном случае должна существовать бесконечная скорость, с которой тела смогут двигаться в абсолютной пустоте, - что невозможно. Более того, в пустоте всё находилось бы в покое, т. к. в ней невозможно различить ни верха, ни низа, ни правого, ни левого направлений, т. е. все направления в ней равноправны и движение тела не определяется ничем. Однако этого быть не может, поэтому и пустоты не существует.

В дальнейшем представление об абсолютном вакууме было заменено понятием «эфира» – некой субстанции, нематериальной, неделимой, вечной и качественно неизменной.

Спор об абсолютной пустоте продолжался столетиями. В средние века, физик Блез Паскаль (1623 − 1662), анализируя свои опыты, пришёл к следующему выводу: «…Я утвердился во мнении, которое всегда разделял, что пустота не есть что-либо невозможное, что природа вовсе не избегает пустоты с такой боязнью, как это многим кажется». Практическим доказательством этого утверждения является появление барометра и воздушного насоса.

В классической механике впервые определил место «пустоты» великий ученый англичанин Исаак Ньютон (1643 − 1727). По его мнению: «все небесные тела погружены в пустоту, она всюду одинакова, в ней отсутствуют различия».

Однако, несмотря на подобные мнения, в более поздние времена борьба с пустотой разгоралась с новой силой.

Знаменитый философ Рене Декарт решительно не соглашался с понятием «вакуума», заявляя, что это ненастоящая пустота: «Мы считаем сосуд пустым, когда в нём нет воды, но на самом деле в таком сосуде остается воздух. Если из «пустого» сосуда убрать и воздух, в нём опять что-то должно остаться, но это «что-то» мы просто не почувствуем…». Декарт пытался всеми силами уйти от понятия пустоты, вернув ей прежнее древнегреческое название «эфир». Он понимал, что называть вакуум пустотой неправильно, ибо он не является пустотой в прямом смысле этого слова. Абсолютной пустоты по мнению Декарта не может быть, т. к. всюду, где есть протяжённость (т. е. пространство), должна существовать и материя. Он делает вывод, что все физические тела есть результат вихревых движений в несжимаемом и нерасширяющемся эфире, а элементарные частицы следует рассматривать как возбуждение вакуума, как некие вихри, сгущения в более тонкой материальной среде.




Отношение Ньютона к эфиру было неоднозначным: то он утверждал, что эфир не существует, то наоборот боролся за его признание. Современники и потомки обратили больше внимания на высказывания физика, в которых он утверждали о существовании эфира, чем на те, в которых он отрицал его. Под понятие «эфира» в то время подводилось всё, называемое теперь гравитационными и электромагнитными силами.

К моменту зарождения новой физической теории XIX века − электромагнетизма − эфир вновь привлек внимание учёных. Электричество стали рассматривать как некую жидкость, которую иногда отождествляли с эфиром.

Джеймс Клерк Максвелл (1831 − 1879) с помощью механической модели эфира объяснял электромагнитные явления. Модель была сложной, но демонстрировала и объясняла привычным языком механики множество характерных электромагнитных явлений. В дальнейшем, обнаружив, что свет есть разновидность электромагнитных волн, Максвелл отождествил «светоносный» и «электрический» эфиры, которые одно время существовали параллельно.

До тех пор, пока эфир был теоретическим построением, он выдерживал любые натиски скептиков, но как только стали его наделять конкретными физическими свойствами, ситуация изменилась.

Закат гипотезы эфира начался с определения его скорости относительно других объектов. В ходе опытов Майкельсона, проведенных в 1881 г., было выяснено, что скорость эфира равна нулю относительно лабораторной системы отсчёта. Однако гипотеза о существовании эфира была слишком удобна для физиков того времени, и многие из них не приняли в расчёт опыты Майкельсона по определению скорости эфира. Тем не менее Г. Лоренц и Дж. Ф. Фитцжеральд, поняв опасность угрозы, нависшей над устоявшейся гипотезой эфира, решили её «спасти». Предположение их заключалось в том, что все тела, движущиеся против течения эфира, сокращают свои размеры по мере приближения их скорости к скорости света.




Данное предположение, несмотря на свою уникальность, не достигло намеченной цели, а получило признание лишь после поражения гипотезы эфира в битве с теорией относительности. Согласно теории относительности, мировое пространство само по себе служит материальной средой, взаимодействующей с тяготеющими телами. Оно приняло на себя некоторые функции прежнего эфира, а надобность в эфире, как в абсолютной системе отсчёта отпала, т. к. в новой теории все системы отсчёта получились относительными.

Да, действительно эфир придумали, потому что он был нужен. Но ведь должна же существовать некая вездесущая среда, как полагал Альберт Эйнштейн, обладающая определёнными физическими свойствами. У Эйнштейна такими свойствами наделялось само пространство – и этого было достаточно для общей теории относительности.

В современной же физике наравне с теорией относительности существует ещё и квантовая теория поля, которая наделяет вакуум физическими свойствами. Именно вакуум, а не мифический эфир! Как пишет академик Мигдал: «По существу физики вернулись к понятию эфир, но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива – оно возникло заново в процессе развития науки»(2).

Парадокс, связанный с загадкой природы физического вакуума требует ответа на вопрос: физический вакуум – это пустота или некая среда? Если это среда, то какова её структура?»

Несмотря на то, что физический вакуум является столь парадоксальным объектом, он всё увереннее становится предметом изучения физики. В то же время по причине его непрерывности, традиционный подход, основанный на модельных представлениях, для вакуума неприменим. Поэтому необходимо найти принципиально новые методы его изучения. Выяснение природы физического вакуума позволяет по-иному взглянуть на многие явления в физике элементарных частиц и в астрофизике. Вся видимая Вселенная и тёмная материя находятся в ненаблюдаемом, непрерывном физическом вакууме. Он порождает физические поля и вещество, поэтому вся Вселенная живёт по законам физического вакуума, которые науке ещё предстоит исследовать.




Стимулом стойкого интереса к физическому вакууму является надежда учёных на то, что он откроет доступ к океану экологически чистой вакуумной энергии. По расчётам учёных эта энергия может быть очень большой. Однако непосредственный доступ к ней весьма затруднён. В результате, находясь среди океана энергии, человечество вынуждено пользоваться только традиционными способами её получения, основанными на сжигании природных энергоносителей. Поэтому внимание исследователей привлекают всё более новые физические эффекты и феномены в надежде на то, что они позволят заставить физический вакуум «работать».

При достижении критического уровня возбуждения физический вакуум порождает элементарные частицы – электроны и позитроны. Поэтому многих учёных интересует способность вакуума генерировать электроэнергию.

Согласно современным представлениям в основе всех физических явлений лежат квантовые поля. Вакуумное состояние является основным для любого квантового поля. Отсюда следует, что физический вакуум является самым фундаментальным видом физической реальности. В настоящее время преобладает концепция, в рамках которой считается, что вещество происходит из физического вакуума, поэтому и его свойства вытекают из свойств физического вакуума.

, выдвинув гипотезу о происхождении всей Вселенной из вакуума, показал, что твёрдо установленные законы Природы при этом не нарушаются, − строго выполняется закон сохранения электрического заряда и закон сохранения энергии. Единственный закон, который не выполняется при рождении Вселенной из вакуума – это закон сохранения барионного заряда.




Несмотря на неослабевающий интерес к нему, физический вакуум по-прежнему остаётся загадочным объектом, которому наука определяет наиболее фундаментальный статус.

Для того, чтобы ответить на вопрос − что такое физический вакуум? − вспомним, что абсолютный вакуум – это область пространства, в которой отсутствуют реальные микрочастицы, макроскопические тела не испытывают сопротивления их движению, а электромагнитные волны не поглощаются и не рассеиваются, т. е. абсолютный вакуум – это пустота.

«Но квантовая механика, введя понятие виртуальной, ненаблюдаемой микрочастицы, породила сомнения в справедливости этого утверждения. Ведь система виртуальных частиц будет обладать такими же свойствами. Но до сих пор мы говорили, что виртуальными могут стать на время реальные частицы, либо виртуальные частицы испускаются и через некоторое время поглощаются реальными частицами». (3)

Как известно, такая частица, не отличимая ничем от электрона, кроме знака, называется антиэлектрон или позитрон.

Предложенная в 1931г. Дираком теория «дырок» указывает на то, что все уровни с отрицательной энергией заполнены электронами, причём в каждом состоянии имеется только один электрон (в соответствии с принципом Паули), а незанятые состояния с отрицательной энергией можно считать позитронами.

Многие современники Дирака опровергали его теорию, пытаясь избавиться от отрицательных значений энергии покоя электрона. Несмотря на это, наш соотечественник теоретически показал, что допущение о возможности наличия у электрона отрицательной энергии покоя даёт возможность объяснить некоторые недавно открытые явления(например, закон рассеяния - лучей). После чего Дирак предположил возможность существования отрицательных значений энергии электрона на схеме энергетических уровней, причем в состояниях, соответствующих этим отрицательным энергиям, электрон обнаружить и наблюдать принципиально нельзя. Состояние с отрицательными энергиями электрона назвали виртуальным состоянием. Для того, чтобы перевести виртуальный электрон в реальное состояние, ему нужно сообщить энергию Е = 2m0с2, т. к. энергия покоя реального электрона + m0с2, а виртуального - m0с2. Тогда на его месте в виртуальном состоянии должна образоваться «дырка», которая будет вести себя как частица с массой, равной массе электрона, но с положительным зарядом, т. е. будет реальной.




Таким образом, вакуумом электронного поля можно считать электроны с отрицательными энергиями или виртуальные электрон-позитронные пары. Фотоны при определённых условиях способны перевести виртуальный электрон с отрицательной энергией в состояние реального электрона с положительной энергией с одновременным появлением «дырки» − позитрона в одном из состояний с отрицательными энергиями электрона.

Вакуум поля любых других фермиевских частиц отличается от электронного вакуума только лишь массой покоя данных фермионов, а устроен он аналогично. Суперпозицию вакуумов квантовых полей всевозможных микрочастиц называют физическим вакуумом.

Построенный таким образом физический вакуум будет обладать всеми экспериментально обнаруженными свойствами вакуума: прозрачностью и сверхтекучестью, т. е. отсутствием сопротивления при движении в вакууме любых частиц.

В статье предпринята попытка осветить основные этапы развития взглядов на природу физического вакуума с древнейших времён до настоящего момента времени. Эта проблема сейчас является актуальной, активно изучается физиками всего мира, и теоретические выводы вполне соответствуют экспериментальным данным, полученным на данный момент в мировых лабораториях. Современная физика уже достигла того уровня, когда можно рассматривать теоретический образ физического вакуума в структуре физического знания. Именно физический вакуум наиболее полно удовлетворяет современным представлениям об исходной физической абстракции и, по мнению многих учёных, имеет полное право претендовать на фундаментальный статус.




Литература

1. «Философские вопросы современной физики». Изд. АН СССР, М., 1952, с.393./

2. А Мигдал «Отличима ли истина от лжи?» Журнал «Наука и жизнь» №1, 1982г

3. , «Основы физики квантов», Ростов-на-Дону,2005г

4.Дж. Бернал. Наука в истории общества, ИЛ., м., 1956 г./

5. П. Дирак Nature, У,166,1951

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОКОВ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ОТБОРА И ГРУППИРОВАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА В УЧЕБНОЙ КНИГЕ ПО ФИЗИКЕ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ СТАНОВЛЕНИЯ НАУКИ

Проблема создания полноценной качественной учебной книги по физике остается актуальной всегда: и в начальный период становления физики как науки, и в современных условиях дифференциации и модернизации среднего образования. В ней должны быть отражены в полной мере основные достижения научно-технического прогресса, четко и правильно сформулированы устоявшиеся законы и определения, а также учтены инновационные психолого-педагогические идеи.

Систематический принцип отбора учебного материала ориентируется на логику учебного материала и стремится установить оптимальное соотношение между тремя его подсистемами: понятиями, фактами и видами деятельности.

Отметим, что формирование учебного материала реализуется легче и точнее, если сначала установить соотношения и связи первых двух компонентов – понятий и фактов, а затем полученную систему согласовать с третьим – видами деятельности.

В процессе обучения необходимо максимально целостно использовать все три подсистемы. Причем под целостностью понимается не всеохватность, распыляющая внимание учащихся, понижающая доступность материала, затемняющая логику предмета и необходимое акцентирование ключевых понятий, - здесь имеется в виду базовая целостность. В случае, если логика теоретической части главы не позволяет дать факты и организовать определенные виды деятельности, их включают в методический аппарат главы (задания, таблицы, напоминания об изученном), в иллюстративный материал, в конструкцию заставки. Таким образом, принцип целостности требует наличия каждого компонента в системе.




Это, однако, не означает равноценность подсистем учебного материала. В работе [1] Л. Я. Зориной, в результате логико-исторического исследования школьных программ по физике с 1875 по 1975 обнаружено, что научные знания включаются в содержание образования в следующей последовательности: факты ® отдельные теоретические положения ® прикладные знания ® понятия и законы ® теории. Время между открытием факта, имеющего прикладное значение, и его включением в содержание образования — 10-15 лет, между открытием теории и ее целостным (а не фрагментарным) отражением в учебном материале — 50-70 лет. Например, явление радиоактивности, открытое в 1896 г. появилось в программе с 1918 г.,а имеющая важное техническое применение ядерная энергия, открытая в 1938 г. — в школьных курсах с 1948 г.. Что касается теории, то молекулярно-кинетическая теория вещества, полностью разработанная в последней четверти XIX в., появляется в программе с 1936 г., постулаты Бора, сформулированные в 1913 г. — через 60 лет, специальная теория относительности — через 70 лет.

Отметим, что возрастает объем новых открытий, отраженных в школьных учебниках: 1948 г. — в разделе «Строение атома» есть вопрос «понятие об атомной энергии»; 1957 г. — материал о «Механизме выделения атомной энергии и ее использовании»; 1967 и 1976 — уже отдельный раздел «Ядерная энергия, ее получение и использование».

Тем не менее в учебниках по физике доминирует первый компонент. Понятия, характеристики законов, теорий и идей здесь превалируют. Такая ситуация, однако, сложилась далеко не сразу. Еще в «Математических началах натуральной философии» Ньютона очевидна стройная логическая система, в первой части вводятся определения основных физических понятий — массы, количества движения и силы, а далее следуют поразительно точно сформулированные три закона динамики, т. е. налицо атрибуты учебника [2]. Несмотря на это, авторы учебных книг того времени не спешили перенять очевидные с точки зрения дидактики достижения этого научного труда. До начала XIX века в учебниках господствует описание множества экспериментов (зачастую бессистемное), явлений природы, технических устройств. Таковы наиболее популярный в XVIII в. учебник Питера ван Мушенбрека «Введение в естественную философию», (1762 г.), вышедший на русском языке под названием «Сокращение опытной физики» (1791 г.); учебник аббата Ж. Нолле «Уроки экспериментальной физики» (в России с гг.); учебник Г. Крафта «Краткое начертание открытого прохождения опытной физики», (1837 г.); учебник Х. Вольфа в переводе М. В. Ломоносова «Вольфиянская экспериментальная физика» (1774 г.). В России учебники с преобладанием второго компонента использовались дольше всего в связи с резко выраженным профессиональным и утилитарным характером образования.




Постепенно, начиная с периода становления классической физики, усиливалась роль первой подсистемы учебного материала. По «Полному курсу физики» А. Гано, переиздававшемуся с дополнениями и исправлениями в течение почти полувека, можно проследить, как все более точными становились физические представления, усиливался акцент на основные понятия. Однако, для всех учебников XIX в. характерно качественное описание явлений. Система ключевых понятий физического знания еще не полна. Так, например, и в седьмом русском издании учебника Гано (1888 г.) и в «Руководстве к физике» Э. Х. Ленца отсутствует понятие ускорения, второй закон Ньютона ошибочно трактуется как F = mv.

В полной мере о доминировании третьего компонента учебного материала можно говорить при анализе учебников начала XIX в., особенно американской школы, таких как «Учебник физики» Д. Мэнна и В. Твисса (1911 г., русское издание в 1926 г.), использующем методику введения понятий по аналогии (например, понятия вращательного движения — по аналогии с соответствующими понятиями поступательного движения), «Элементы физики» Р. Милликена и Г. Гейла (1926 г.), отличающийся полной и точной системой понятий (в том числе современной физики), акцентированием законов и принципов. Начало первой мировой войны (90-е гг. XIX в.) – период перехода к современным физическим представлениям. Революционные преобразования в физике (открытие электрона, радиоактивности, радио, рентгеновского излучения и т. д., создание квантовой теории и теории относительности) повлекли за собой радикальные изменения в методики преподавания физики. В Америке развивают интенсивную методическую деятельность в научных центрах выдающиеся физики, среди которых Р. Милликен. Под эгидой академика О. Д. Хвольсона в России формируется мощная методическая школа. В западноевропейских государствах также функционируют дидактические объединения, ведущие поиск возможностей оптимизации обучения физическим знаниям. Не обошлось и без возврата к прошлому. В Германии в 1905 г. в докладе педагогической комиссии при обществе немецких естествоиспытателей и врачей Э. Гримзель сформулировал так называемую «меранскую программу», игнорировавшую резкое возрастание роли теоретической физики и направленную на описательный курс. Следствием этого было возрастание в немецких учебниках физики первой половины XIX в. акцента на второй компонент учебного материала — факты, «распухание» курсов за счет описаний приборов и экспериментов. Недостатки были и в русских учебниках. В них практически не отражены новейшие открытия того времени, например, в «Концентрическом учебнике физики» профессора И. И. Косоногова (1908 г.) свежий материал дан лишь в конце книги и то лишь в виде параграфа «понятие об электронах».




Следует, конечно, учесть, что новейшие достижения науки, переворачивающие привычные представления, иногда трудно отличить от лженауки. Учитывая это, понятна осторожность авторов учебников, избегавших упоминания о последних достижениях того времени. Например, методологические основания современной квантовой физики в течение многих десятилетий подвергаются крайне резкой критике со стороны ведущих эпистемологов, в том числе К. Поппера и И. Лакатоса. Более того, даже в наше время многие ученые утверждают, что квантовая теория не является строго научной и вообще можно рассматривать современную картину мира без нее! Дело в том, что проблема определения статуса научности или ненаучности (лженаучности) далеко не столь проста, как это выглядит на первый взгляд, о чем свидетельствуют оживленные дискуссии о лженауке в периодике и Интернете [3,4].

В послереволюционные годы в России вспыхнул интерес к учебникам с доминированием третьего компонента. Первым оригинальным послереволюционным учебником была «Физика» Н. В. Кашина (1922 г.). Упор на виды деятельности подчеркиваются надписью на титульном листе: «Курс, построенный на основе лабораторных работ». Идея лабораторного курса развивалась далее в «Учебнике физике на производственной основе» (1924), «Рабочих книгах по физике» (1927 г) А. А. Бачинского и «Рабочей книге по физике» для 9-го класса (1931) И. И. Соколова. Это радикальное смещение доминанты с первой подсистемы учебного материала на третью вызвало резкий уровень снижения теоретического уровня учебников и было признано в конечном счете неудачным.




Начиная с «Курса физики» Г. И. Фалеева и А. В. Перышкина (I часть — 1933 г., Ii часть — 1934 г., III часть — 1935 г.) по настоящее время, как упоминалось выше, в учебниках по физике доминирует первый компонент [5 - 15и др.].

Систематический принцип в отборе и группировании компонентов учебного материала заключается в следующем.

1) Отбор положений, фактов из предметно-научных областей знания проводится индуктивным путем — от важнейших теорий, законов, наиболее общих правил, их приложений в основных видах человеческой деятельности к более частным понятиям, фактам, видам деятельности. Здесь необходимо определить глубину и степень детализации их изучения в данной подсистеме образования (в нашем случае в общеобразовательном учреждении). Более того, целесообразно провести внутреннюю дифференциацию (определить различные уровни освоения учебного материала с учетом степени подготовленности учащихся) с тем, чтобы каждый педагог получил возможность в рамках единой концепции выстраивать собственную траекторию обучения в зависимости от уровня его учеников.

2) Результаты предыдущего этапа работы полезно оформить в виде граф-схемы. Граф-схема наглядно отражает состав, соподчинение и взаимное расположение всех компонентов учебного материала. Это позволяет наиболее четко выстроить логическую структуру учебной книги, строго проконтролировать необходимость и место каждого понятия, факта, намечаемого вида учебной деятельности. Необходимо тщательно откорректировать граф-схему как с методической точки зрения, так и с точки зрения специалистов в данной области физического знания.




3) На данном этапе работы следует установить глубину раскрытия каждого входящего в граф-схему компонента. При этом желательно стремиться к возможно более полному усвоению данного компонента учащимися. Авторский коллектив должен при этом учитывать мнения не только методистов и специалистов в данной области физики, но и психологов, учитывать наработанные результаты практики обучения данному курсу.

Известно, что необходимость переработки научных знаний в соответствие с психологическими особенностями тех, для кого они предназначены — учащимся определенного возраста и подготовки вызывает обычно затруднения. С одной стороны, стремление автора привести излагаемый материал в соответствие с требованием его доступности для понимания учащихся может привести к серьезным научным погрешностям, но с другой стороны, повышенная труднодоступность учебника может привести к резкому снижению интереса к предмету, как это происходило в 80-х годах прошлого столетия при переходе от учебника А. В. Перышкина и Н. В. Родиной [5]( в котором начальный курс физики (6-7 кл.) был изложен популярно и доступно) к учебнику Кикоиных [6] (8 кл.), который большинство школьников оценивало как трудный для понимания [16].

Отметим, что в связи с изменением структуры школьного образования в Роосии, отказом от технократической парадигмы в пользу гуманистической, с переменами в информационном пространстве, окружающем современных учеников, появилась необходимость внедрения в практику преподавания новых учебников. Действительно, как отмечает Г. Н. Степанова [17], старые программы и учебники программируют учителя преимущественно на технократическую деятельность, т. е. физические знания даются детям в значительной степени в готовом догматическом виде, подавляя творческое развитие личности учащегося, приучая его к роли пассивного участника процесса обучения.




Еще в 1992 г. совместными усилиями Министерства образования России, Государственного комитета РФ по высшему образованию Международного фонда «Культурная инициатива» и Международной ассоциации развития и интеграции образовательных систем были начаты первые действия по ликвидации этой проблемы. В рамках российской образовательной реформы была развернута программа «Обновление гуманитарного образования России». Результатом стало появление создание нового поколения вариативных учебников, в том числе и по физике, как например, «Физика за два года: Пособие для учащихся старших классов общеобразовательных учреждений» Л. М. Монастырского [9]. Последний содержит такие средства активизации познавательной деятельности, как материал по истории физики, юмористические моменты в задачах, качественные вопросы, выполняемые в домашних условиях опыты.

Модернизация процесса обучения влечет за собой постоянный пересмотр и доработку учебной книги по физике с учетом доступности учебного материала и одновременно с последующим выходом на Единый Государственный Экзамен с правом поступления в высшие учебные заведения России. В связи с этим необходим контроль и психолого-педагогический анализ школьной литературы.

Литература

1. Л. Я. Зорина. Ценности естественнонаучного образования. Педагогика, 1995

2. В. М. Дуков. Проблемы школьного учебника физики, Вып. 19. — М., 198… — с. 236-270

3. http://www. *****/articles/readers/2002/03/05/

4. Эдуард Кругляков. "Наука и жизнь" №3, 2002.




5. Перышкин А. В., Родина Н. А. Физика: Учеб. для 6-7 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1986. — с.: ил.

6. Кикоин И. К., Кикоин А. К. Физика: Учеб. для 8 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1981. — с.: ил.

7. Мякишев Г. Я., Буховцев В. В. Физика: Учеб. для 10 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1990. — 223 с.: ил.

8. Мякишев Г. Я., Буховцев В. В. Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1991. — 254 с.: ил

9. Монастырский Л. М. Физика за два года: Пособие для учащихся ст. кл. общеобразовательных учреждений — М.: АО «Аспект Пресс», 1994. — 224 с.: ил

10. Перышкин А. В. Физика для 7 кл. общеобразов. уч. завед. — М.: Дрофа, 2001. — 192с.: ил.

11. Перышкин А. В. Физика для 8 кл. общеобразов. уч. завед. — М.: Дрофа, 2001. — 192с.

12. Комолова О. В. Физика, №42, 2001, с. 6

13. Перышкин А. В., Гутник Е. М. Физика для 9 кл. общеобразов. уч. завед. — М.: Дрофа, 2001. — 256с.: ил.

14. Мякишев Г. Я., Буховцев В. В. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразов. учр-ий — М.: Просвещение, 2000. — 222 с.: ил.

15. Мякишев Г. Я., Буховцев В. В. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразов. учр-ий — М.: Просвещение, 1998. — 254 с.: ил.

16. З. И. Калмыкова. Теоретические проблемы соврем. шк. учебника, 1989

17. Г. Н. Степанова. Физика, №16, 2001, с. 8

Школьный учебник физики:
достижения, проблемы, перспективы




Проблема создания полноценной качественной учебной книги по физике остается актуальной всегда и в период становления физики как науки, и в современных условиях дифференциации и модернизации среднего образования. В ней должны быть отражены в полной мере основные достижения научно-технического прогресса, четко и правильно сформулированы устоявшиеся законы и определения, а также учтены инновационные психолого-педагогические идеи.

Современная школа отдает особое предпочтение самостоятельной работе учащихся, поэтому роль учебной книги возрастает, она все в большей мере принимает на себя обучающие функции, ранее целиком принадлежащие учителю. Из пассивного носителя информации учебник превращается в активную дидактическую систему, которая должна обеспечивать ученику самоконтроль за усвоением знаний, а также способствовать формированию физического стиля мышления и специфической языковой культуры. Будучи ведущим дидактическим средством. учебная книга по физике призвана обеспечить оптимальные условия для самообразовательной работы: ученик должен иметь реальную возможность изучить и осознать содержащийся в ней учебный материал.

В соответствии с законом Российской Федерации «Об образовании» полная средняя школа (X-XI классы) стала дифференцированной, что обеспечило возможность учета интересов и способностей учащихся, их лучшей подготовки к практической деятельности по окончанию школы. Этим и объясняется появление в последние годы целого ряда интересных и оригинальных учебников по физике. Однако не все считают, что для разных типов общеобразовательных учреждений нужны разные учебники. Так. (см.: Физика в школе. 1996., №4., С. 75) утверждает, что стабильный школьный учебник для классов разного профиля должен быть одинаков. В то же время известный физик-методист придерживался противоположною мнения. Привлекательна идея создания учебника физики, ориентированного как на общеобразовательные классы, так и классы с углубленным изучением физики. Однако на сегодняшний день осуществить ее невозможно, поскольку отсутствуют теоретические и практические наработки. Эта проблема настолько серьезна, что здесь неуместен метод проб и ошибок, необходимо провести фундаментальные исследования.




Мы проанализируем изложение материала в традиционных и альтернативных учебниках для старших классов, а также в учебных пособиях для углубленного изучения физики и гуманитарных классов и лицеев. При этом будем опираться на принцип историзма, т. е. методологическую идею. требующую познания объектов и явлений в их развитии. Кроме того, мы будем использовать принцип системности, т. е. методологическое положение, касающееся познания объектов как систем (выделение элементов, связей между ними, изучение механизмов функционирования. организации и др.).

Начнем с характеристики стабильных учебников для массовой школы, которые известны, как учебники , , . Они создавались в конце 60 – начале 70-х гг.. прошли многолетнюю апробацию, обсуждались на страницах журнала «Физика в школе» и другой периодической

печати, что привело к их значительному усовершенствованию.

Структура этих учебников практически одинакова (например, курсы механики строятся как последовательное решение основной задачи механики. т. е. реализуется так называемая логическая цепочка академика ), но основываются они на разных концептуальных подходах. Это затрудняет работу с ними и снижает эффективность самообразовательной деятельности учеников.

Отметим общие недостатки учебников для массовой школы:

• их содержание недостаточно адаптировано к способности школьников воспринимать учебный материал (почему-то считается, что об этом должен заботиться учитель);

• ориентировочный методический аппарат практически отсутствует;




• межпредметные связи с курсами других дисциплин естественно-математического цикла реализуются слабо;

• мировоззренческая и методологическая направленность курсов оставляет желать лучшего;

• интерпретация одних и тех же понятии, определений неоднозначна, нарушается стандартизация терминологии и обозначении.

По нашему мнению, стабильные учебники 70-х гг. свою задачу выполнили: теперь же нужны учебные пособия нового типа, тик как общеобразовательная школа стили принципиально иной.

В 90-е гг. открылось довольно много школ и классов с углубленным изучением физики, для которых разработаны специальный учебный план и программа. Естественно, для ее реализации необходим профильный учебник. То же можно сказать относительно гуманитарных школ и классов. Так появляется новое поколение оригинальных учебников физики. С каждым годом они улучшаются и. как нам представляется, эти книги могут сыграть положительную роль в совершенствовании физического образования в период его дифференциации.

Остановимся более подробно на учебных пособиях для IX класса. Рассмотрим особенности учебника «Физика-9», автор которого учитель-новатор .

Структура этого учебника традиционна: введение – основы кинематики – основы динамики – законы сохранения – механические колебания и волны. Материал изложен компактно, четко, строгим языком современной физики, доступно для учащихся данной возрастной группы. Книга заслуживает самою пристального внимания учителей физики, работающих по стандартным программам, так как в ней обобщен передовой опыт, учтены последние достижения методической науки. Терминология, обозначения, единицы физических величин соответствуют общепринятым стандартам. Иллюстрации методически удачны, целенаправленны, разнообразны по графическому и художественному исполнению, многие из них отражают динамику физических явлений и процессов. Большинство вопросов изложено без излишней математизации, с опорой на учебный эксперимент, который служит не только средством наглядности, но и источником знаний, способом ознакомления с экспериментальным методом в физике. Часть опытов и наблюдений предлагается учащимся провести в домашних условиях. Еще одно из достоинств учебника – тщательный подбор опытов. Лабораторные работы приведены в конце его и носят проблемно-поисковый характер. Автор предлагает к ним схему письменного отчета, перечень оборудования и вопросы для самоподготовки, а в остальном ученики должны проявить творческий подход к выполнению каждой работы. Таким образом, алгоритм выполнения лабораторной работы не приводится, и это мы считаем методической находкой.




Вопросы классической физики излагаются на современном уровне их понимания. Особое внимание обращено на рассмотрение механизма изучаемых физических явлений. Обобщения, сформулированные в виде кратких выводов, представлены структурно-логическими схемами и таблицами.

Задачи и вопросы составляют неотъемлемую часть каждого параграфа и служат для осмысления, расширения и углубления изучаемого материала. В учебнике приведено много примеров решения расчетных и качественных задач, которые направлены на развитие интеллектуальных и поисково-творческих способностей учащихся.

Хорошо, что автор ввел в учебник обобщенные планы, критерии оценок ответов учащихся, перечень ошибок (грубых, негрубых и недочетов), требования к знаниям и умениям учащихся по механике.

К недостаткам данного учебника можно отнести следующее:

• Не разъясняются основные термины, например, «механика», «кинематика», «динамика» и т. д., а ведь термины – основа физического языка.

• Приводятся не совсем корректные определения, например, инерции, ИСО.

• Первый закон Ньютона формулируется как следствие второго, не разъясняется, почему он имеет самостоятельное значение.

• Физический смысл понятия «потенциальная энергия» излагается весьма туманно, например, не выясняется, при каких условиях можно ввести это понятие, почему для потенциальной энергии существует несколько формул.

Однако эти неточности (хотя есть и другие, подобные им, но здесь неназванные), как говорится, погоды не делают. Таким образом, учебник «Физика-9» в основном выполняет функции современного учебники для массовой общеобразовательной школы и адресуется в первую очередь учащимся сельских школ. поскольку он, на наш взгляд наиболее «приспособлен» к самовыражению.




Среди новых учебников особое место занимает «Физика-9» , отличающаяся своим концептуальным подходом к построению систематического курса физики в старших классах.

Автор поставил перед собой важную задачу – создать учебник для учащихся разных склонностей и развития и. на наш взгляд, успешно с ней справился, во многом благодаря тому, что учебный предмет он рассматривает и конструирует как модель науки в системе культуры: на уровне культуры знания слиты воедино с деятельностью но их получению, применению и опенке. Наука, техника, искусство, философия, этика, отражая мир по-своему, представляют культуру в целом, взаимодействуют, обмениваются познавательными методами, понятиями, образами, идеями. Так что ориентация физического образования на культуру отвечает современной направленности методологии и методики.

Курсу механики, в построении которого сохранена идея , предшествует «Введение в физику», где ученик находит ответы на вопросы: «Зачем изучать физику?». «Как ее изучать?». «Что изучает физика?». «Как она связана с производством?». «В чем заключаются общечеловеческие ценности физики?». Такое вступление показывает место физики в мире культуры. Методической находкой мы считаем «Заключение», в котором знания обобщаются под разными углами зрения: как решается основная задача механики, какова структура механики как научной теории, механическая картина мира, механика и производство, механические процессы и экология.

Чтобы сделать курс механики завершенным, в приложении приводится раздел «Статика», имеющий множество практических применений.




Таковы особенности, связанные со структурой и содержанием этого учебника. Теперь кратко остановимся на его методических особенностях. Одна из них – усиленный гуманитарный аспект. Автор рассказывает о людях науки, методах, которыми они пользовались, о связи человека с природой, влиянии научно-технического прогресса на образ жизни и мышление человека, о снижении эмоциональности восприятия мира людьми в эпоху развитой техники и производства. Другая – усовершенствование методического аппарата, что проявляется в следующем:

• приведены и реализованы при изложении учебного материала обобщенные планы изучения физических явлений, величин, законов, теорий, технических устройств и приборов;

• даны алгоритмы решения физических задач;

• введены указания, как рациональнее работать с учебником;

• структурированы тексты большинства параграфов (в них выделены три части: постановка задачи, путь ее решения, результат и его анализ).

Особо следует отметить язык и стиль изложения материала: в учебнике нет скучных мест, неинтересной фактуры. Автор широко использует разговорный стиль изложения, живую беседу, включает в ход повествования слова моральной поддержки: отдельные положения иллюстрирует фрагментами из художественной литературы.

В книге встречаются нетрадиционные трактовка физических понятий и последовательность изложения некоторых вопросов. Так, и разделе «Динамика» автор сначала формирует понятие силы, а не массы, как это принято в большинстве школьных учебников, при изучении механической энергии вводит понятие «механическое состояние», что позволяет ему четко разграничить понятия «механическая энергия» (характеристика механического состояния) и «работа» (характеристика процесса изменения состояния) и предотвратить ошибки учащихся в усвоении этого материала. В разделе «Механические колебания и волны» сначала рассматривается кинематика, динамика и энергетика колебаний материальной точки, затем показывается, что специфическая особенность гармонического колебания материальной точки – периодическое изменение всех физических величин, характеризующих ее. и лишь после этого анализируются колебания пружинного и математического маятников.

К основным недостаткам учебника мы относим следующие:

• 1. Автор утверждает, что «замена реального объекта его упрощенной моделью – идеальным объектом – это очень распространенный в науке метод – метод идеализации, или метод моделирования». С таким утверждением, т. е. отождествлением двух разных методов, трудно согласиться.

• 2. В § 26 важно разъяснить, хотя бы на примерах, различие между инерцией и инертностью (так как учащиеся часто их путают), но это не сделано.

• 3. Автор приводит математические записи второго закона Ньютона

или

однако их смысл различен

На наш взгляд, вторая формула точнее выражает второй закон Ньютона, так как из нее следует, что причиной ускорения являются силы.

Итак, учебник «Физики-9» оригинален по содержанию и методическому аппарату, помогает учищимся приобретать знания в соответствии с их интересами и склонностями, учит самостоятельно добывать знания. Его можно рекомендовать,. в первую очередь, для работы в классах гуманитарного профиля.

Главная методическая особенность учебника «Фиэика-9» – трехуровневое изложение учебного материала, т. е. он рассчитан на учащихся с разным познавательным интересом к физике. В каждом параграфе наибольший объем занимает материал базового (первого) уровня, который однако не является упрощенным. Соответствующий ему текст изучают все учащиеся на уроках, а материал второго уровня – лишь желающие на факультативных занятиях: материал третьего уровня предназначен отдельным одаренным школьникам для индивидуальных занятий.

Структура механики традицией на, но раздел кинематики значительно расширен, что позволяет автору вести учеников в мир большой физики, познакомить с ее методами, языком и стилем мышления.

Учебник написан живо и убедительно, автор обращается непосредственно к ученику и его повседневному опыту, ведет с ним диалог, что настраивает учащегося на самостоятельную деятельность. В текст включено много цитат из трудов классиков физики и других источников, вместе с тем отсутствуют привычные определения, требующие заучивания наизусть. Учтено, что у школьников данного возраста преобладает наглядно-образное мышление, поэтому рисунки не только иллюстрируют текст, но и значительно расширяют и углубляют его. Удачно подобранный зрительный ряд существенно облегчает понимание смысла учебного материала.

Методической находкой автора следует считать и размещение вопросов и задач не в конце параграфов, как это принято в отечественной учебной литературе, а внутри них, по ходу изложения. когда главные мысли закрепляются разбором нескольких вопросов или задач, которые в большинстве случаев опираются на повседневный опыт школьников. Показываются основные этапы решения физической задачи: анализ явления или процесса, выбор его модели, отбор необходимых данных, решение системы уравнении, анализ ответа. Форма условии задач разнообразна: текстовая, в виде рисунка, занимательной истории или исторического факта, описания бытовой ситуации. Лабораторные работы и экспериментальные задачи тоже включены в ход повествования. Автор не приводит списка необходимою оборудования и плана действий ученика, а лишь формулирует задачу исследования и предупреждает о возможных погрешностях, что дает учащимся возможность осуществить самостоятельный творческий поиск.

Отметим некоторые недостатки этого учебника.

• Основной из них состоит в том, что учебник информационно перегружен. Каждый параграф в среднем включает более 7 страниц печатного текста, а отдельные параграфы – более 10 страниц (например. §8,12,13, а §15 содержит почти 16 страниц). Ученику, даже очень способному, тяжело воспринимать неструктурированный учебный материал такого объема, так как в параграфах отсутствует деление текста подзаголовками на смысловые фрагменты.

• Трудно согласиться с некоторыми утверждениями автора, например: «Инерция – не свойство тел. а явление природы». В Физическом энциклопедическом словаре (М.. 1983) читаем: «Инерция в механике – свойство материальных тел, находящее отражение в 1-м и 2-м Ньютона законах механики».

Не совсем корректно утверждение, что Земля представляет собой инерциальную систему отсчета (ИСО). Она, как вращающееся тело, в принципе не может быть ИСО, но при определенных условиях ее можно рассматривать как ИСО.

Таким образом, по этому оригинальному учебнику могут, работать не все учителя, а лишь энтузиасты, экспериментаторы, поскольку им необходимо освоить авторскую научно-методическую концепцию, чти не тик просто при отсутствии методической разработки к учебнику

исходя из кризисного состояния фундаментальной физики и на основании опубликованных ранее работ автора, выдвигается новая парадигма физики 21-го века. Именно следуя ей можно вывести эту науку из глубокого кризиса. Основу парадигмы составляют следующие положения:

1.  Полный отказ от теории относительности (СТО и ОТО) А. Эйнштейна.

2.  Возрождение былой роли физических моделей, как средства приближения к объективной реальности в процессе познания.

3.  Утверждение корпускулярной концепции строения света (электромагнитного излучения), как альтернативы волновой. При этом постоянная. Планка автоматически выпадает из ряда универсальных физических констант.

4.  Четкое определение роли математики в физике, как инструмента и средства выражения физических закономерностей и процессов.

5.  Пересмотр всей фундаментальной физики, а где необходимо и прикладной, с учетом требований пунктов 1-4.

Из истории науки известно, что во второй половине 19 века в физике разразился кризис. Рассмотрим эту ситуацию подробнее. Как выразился один из ученых, физика того времени была очень близка к построению единой физической картины мира. А мешали этому всего два маленьких «облачка» на научном небосклоне: отрицательный результат опыта Майкельсона 1881 г. (ОМ) и «ультрафиолетовая катастрофа» (УФ).

Напомним, что оба эти экспериментальные факты не вписывались в господствующую тогда волновую теорию электромагнитного излучения. Вместе с тем они прекрасно вписывались в альтернативную концепцию – корпускулярную. Если учесть, что молодая теория электромагнетизма Максвелла только начала тогда сдавать первые экзамены на адекватность физической реальности, то ничего необычного в этих несоответствиях не было. Просто надо было совершенствовать теорию Максвелла. Но вся неординарность ситуации заключалась в том, что совершенствование теории лежало в плоскости смены волновой ее концепции излучения на корпускулярную!

Именно в попытке сохранить статус-кво и состоит главная причина переноса центра тяжести кризиса из частной, еще не развитой теории Максвелла, во всю физику. За дело взялись именитые ученые [1]. В результате, из первого «облачка» возникла теория относительности Эйнштейна – специальная(СТО), затем и общая (ОТО). А из второго «облачка» – квантовая (читай – все та же волновая) механика. Сам же кризис был надолго загнан вглубь.

Обе теории были по сути доктриной официальной науки под именем «Новая физика», в отличие от старой, именуемой теперь, классической. Десятилетиями на страницах научных и научно-популярных изданий создавался миф о непревзойденном совершенстве этих теорий и т. п. А это могло стать возможным только в условиях отсутствия их научной критики. Ибо проникнуть на страницы академических научных изданий инакомыслящим и сейчас весьма проблематично.

Какой же результат такой научной политики? А вот какой: теперь уже не два облачка на научном небосклоне, а сотни и тысячи их, давно слившихся в грозную тучу. Теперь это уже не мифический кризис 19-го века, как это показано выше, а полномасштабный кризис физической науки.

К настоящему времени имеется немало работ с критикой теории Эйнштейна. Но самым знаменательным событием в этом отношении является «Обращение ІІ Международной конференции «Проблемы пространства и времени в естествознании» к ученым и работникам просвещения» (сентябрь 16-21,1991, Ленинград, СССР). Обращение подтверждено на последующих подобных, вплоть до VIII, Международных конференциях. В нем сделан главный вывод: СТО и ОТО несостоятельны. И аргументация этого была продолжена на всех последующих упомянутых конференциях. Обращение будет подтверждено, уверен, и на настоящей конференции. Автор в своих работах [1,2,3] показал несостоятельность СТО и ОТО, как в физическом, так и в математическом аспектах. Более того, им показано, что в псевдопространствах Эйнштейна и Минковского дифференциальное и интегральное исчисления не имеют места [2]. А, так называемый, тензорный аппарат теории, навязываемый читателю в тексте последней, имеет только подобие такового. Сказанное означает, что СТО и ОТО – это теории без математического аппарата, одна видимость его, да и то в псевдопространстве! Напомним в этой связи еще один важный момент, ОТО основана на гипотезе (среди многих ей подобных по неадекватности реальности) о том, что псевдопространство Минковского реально существует в достаточно малых областях пространства. Вместе с тем, в ней не содержится механизма перехода к более крупным областям, таким, как звездные системы, а тем более – Вселенной. Тогда на каком основании появилось утверждение о глобальности ОТО? И тут, как говорят, нестыковка.

Таким образом, полный отказ от теории Эйнштейна давно назрел, что и отражено вп.1 новой парадигмы.

О физических моделях, их роли. Известно, что классическая физика успешно развивается, благодаря использованию физических моделей, в той или иной мере приближенных к реальности. Игнорирование или непонимание этого условия рано или поздно ведет к краху любой теории. Вспомним теорию Максвелла, в которой сознательно, для иллюстрации математической ее модели, была использована физически противоречивая модель эфира. Результаты не заставили себя долго ждать. Это известные всем ОМ и УФ, о которых говорилось выше.

Неудивительно поэтому, что отрицание Эйнштейном существования эфира практически не отразилось на теории электромагнетизма. Другое дело, что она превратилась в методику расчета, основанную на использовании экспериментально открытых законах электромагнетизма и обобщенных Максвеллом. Ведь она была лишена даже видимости физической теории, которую и обеспечивал ей эфир Максвелла. А введение в математическую модель гипотезы о токах смещения (всего из условий симметрии последней), лишенной физической основы, и привело к неадекватной теории электромагнитного излучения. В частности, к такому казусу, как волны в пустоте. В целом же теория Максвелла оказалась надолго законсервированной в своем развитии.

В новой же физике подмена физических моделей математическими стала уже нормой. Тут вам и четырехмерное псевдопространство и корпускулярно-волновой дуализм, волновая функция и т. д. Более того, абстрактным математическим образам придается роль физических, например, кривизна пространства и т. п.

Вместе с тем обнаружилась парадоксальная ситуация. Новой физике просто не нужны физические модели! Ведь богатый экспериментальный материал, накопленный за годы ее господства давал огромные возможности для построения таких моделей. А они-то и могли показать несостоятельность новой физики.

Приведем простой пример. В классической физике существует строгая иерархия физических моделей, начиная со Вселенной. В этой цепи рассмотрим строение атома в представлении новой физики. Некуда деться от того экспериментального факта, что он в конечном итоге состоит из элементарных частиц – протонов, электронов и т. д. А что дальше? Ясно, чтобы построить физическую модель атома нужно иметь физические модели его составляющих. Однако таковых в новой физике нет.

Вместе с тем исследования автора свидетельствуют о том, что имеющийся экспериментальный материал достаточен для построения подобных моделей [4] и др. Но ничего эффективного в этом направлении не делается официальной наукой. В результате мы имеем модель атома (некий гибрид), где вокруг положительно заряженного ядра из протонов и нейтронов слоями, в соответствии с периодическим законом Менделеева (экспериментальный факт), расположены движущиеся электроны по «разрешенным» Бором орбитах. С пронумерованными квантовыми состояниями, в том числе, в соответствии с «принципом» Паули. А где же физика, определяющая такое положение дел в атоме? О траектории и месте расположения любого из электронов в квантовой теории говорить не принято – мешает принцип неопределенности. Мешает – очень уместное слово, ибо об этом известно давно. Как и то, что для ионизации атома необходимо, чтобы элементарная частица попала и выбила электрон, локализованный в данный момент в определенной точке атомного пространства. Так же, как для отражения фотона при рассеянии на электроне необходимо, чтобы фотон при столкновении остановился опять же в определенной точке атомного пространства. Это явное противоречие с постулатом СТО о постоянстве скорости света. Другими словами, новая физика рушится под давлением не только экспериментальных фактов, но и повседневного опыта. Ибо она неадекватна физической реальности и никак не приближает нас к построению единой картины мира.

Далее, об утверждении в физике корпускулярной концепции электромагнитного излучения (без всякого дуализма). Начнем с того, что если свет это поток квантов, а не волн в эфире (физическом вакууме), то их скорость зависит от движения источника. Это и подтвердил ОМ. Кроме того, в случае корпускулярной концепции уместно говорить уже не о дифракции излучения, а о его рассеянии на периодических структурах. Соответственно, дифракционные полосы уже не определяют длины волн, а всего лишь ширину этих полос.

Как известно, Планк разрешил проблему УФ с позиций корпускулярной концепции, введя понятие излучения частиц – квантов с энергией

новая парадигма физики 21-го века

где новая парадигма физики 21-го века– частота, h – постоянная Планка.

В рамках новой физики эта формула и вошла в науку. На самом деле это абсурдная с точки зрения корпускулярной концепции (и не только!) формула и является «миной замедленного действия» для энергетики и физики в целом. Это источник всевозможных энергетических парадоксов, вплоть до «нарушения» закона сохранения энергии.

Что же такое частота для отдельно взятой частицы кванта? Абсолютно не присущая ей величина в рамках любой адекватной механики частиц. Но Планк захотел остаться в рамках неадекватной волновой концепции. Приняв дифракционную полосу (ее ширину) за длину волны, он и высчитал при этом «частоту» кванта из этой ложной посылки. Так появилась в новой физике частота фотона

новая парадигма физики 21-го века

где C – скорость света в пустоте, – длина волны (ширина полосы).

Но на практике-то измеряется ширина полосы, хоть и именуемая длиной волны излучения! Если быть последовательным хотя бы здесь, то формула для энергии кванта должна быть

новая парадигма физики 21-го века

где новая парадигма физики 21-го века= 1,9864684 Дж∙м – новая постоянная.

В работе [5] она названа постоянной Планка-Карпенко.

Что же в конечном итоге получил Планк? А получил он две (не сомневаемся, что им рассматривалась формула (3)) совершенно неадекватные формулы (1) и (3) в узком диапазоне излучения (абсолютно черного тела). Но они так же неадекватны к волновой концепции, как и корпускулярной, ибо за ними не стоит конкретная физическая модель. В этом смысле коэффициенты идентичны и уже поэтому не могут быть константами, тем более универсальными.

Предпочтение все же было отдано величине h из (1), ибо размерность ее Дж∙с, схожая с размерностью действия в механике, в отличие от [ h' ] Квант действия – так было названо h , в надежде, в будущем раскрыть его физический смысл. В рамках новой физики этого так и не произошло, несмотря на огромные усилия ученых. Наконец, в [5], автор настоящей работы показал, что говорить о его физическом смысле не приходится, равно как и об универсальной константе. Речь может идти лишь об ограниченном диапазоне частот, где h является коэффициентом пропорциональности в неадекватной формуле (1). То же можно сказать и об h' из (3), добавив, что даже ее размерность Дж∙м красноречиво говорит о ее физической неадекватности.

Таким образом, положение о выводе постоянной Планка из числа физических констант, включенное в п.3 новой парадигмы, можно считать обоснованным.

Роль математики определилась в процессе развития физики, как науки. Это прежде всего инструмент расчета и средства выражения в математической форме физических процессов и закономерностей. И каких-то проблем в этом плане в классической физике не было. А появились они именно в новой физике, где многие физические модели полностью подменены математическими. Именно это обстоятельство и стало одним из главных причин кризиса современной физики. Потоком хлынувшая в физику математическая терминология образовала некую среду (месиво физики и математики абстрактной) на ниве которой и взросли современная квантовая теория, хромодинамика, и т. п.. Возник своеобразный физико-математический жаргон, с помощью которого делаются безуспешные попытки описания физической реальности.

Что может дать, например, применение математических операторов к физическим процессам рождения и превращения частиц? Формально введенные в теорию операторы рождения и уничтожения частиц, кроме констатации соответственных физических событий ничего не дают, создавая видимость теоретического обобщения. Вместе с тем физическая природа отмеченных процессов остается нераскрытой, ввиду отсутствия их физических моделей. Из подобных эпизодов и строятся бесплодные теории новой физики.

Примечательно и то, что подобные теории строятся по типу математических на основе всевозможных постулатов и принципов (постулаты Бора, принцип Паули и т. п. в квантовой теории, постулат постоянства скорости света и принцип относительности Эйнштейна в его теории и т. п.). Примеры можно продолжать и продолжать. Но тут ясно одно, то что уместно в математике оказалось контр-продуктивным в физике. Ведь физические законы не постулируются, а открываются в многочисленных, часто очень тонких экспериментах. И в этом, в игнорировании этого положения, и заключается еще одна из гланвных причин, приведших новую физику к кризису.

Изложенного выше, видимо, достаточно, чтобы понять своевременность и необходимость принятия новой парадигмы для физики 21-го века – пострелятивизма. И безотлагательно привести в соответствие с ней всю фундаментальную, а там, где это необходимо – прикладную физику. Только так можно вывести физику из охватившего ее затяжного кризиса.

Литература.

1.  Карпенко относительности А. Эйнштейнв, как несостоявшаяся гипотеза или заблуждение века. Сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий, С-Пб., Политехника, 1999,с. 140-155.

2.  Карпенко теории относительности А. Эйнштейна. Математический аспект. Сб. Пространство, время, тяготение. С-Пб., ТЕССА, 2005, с. 119-127.

3.  О чистоте релятивистского физического эксперимента. Там же, с. 128-137.

4.  Карпенко и механизм образования фотона. Сб. Актуальные проблемы естествознания начала века. С-Пб., Анатолия, 2001, с. 103-109.

5.  Карпенко корпускулярной концепции строения света в физике 19-20-го веков. Физический смысл постоянной Планка. Там же.

6.  , Варин – веление времени. Калининград, Золотое сечение, 2006, 108 с.

7.  Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т. 1-2, М., Наука, 1965, 1966.



Подпишитесь на рассылку:


Смотрите полные списки: Профессии

Профессии: Наука



Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.