Мощь физических и нищета математических знаний

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мощь физических и нищета математических знаний

Канарёв Ф.М.

Аннотация

История взаимодействия физических и математических знаний ещё не написана. Когда она будет написана, то наши потомки будут поражены убогостью научного интеллекта наших современников. Суть этой убогости - в полном непонимании элементарных научных логических ошибок, порождённых нашей неспособностью правильно использовать математику, как инструмент для получения физических знаний. Математики - короли в разработке компьютерных программ и нищие в познании и описании физических законов.

В космосе, где нет механических сопротивлений движению, не требуется постоянная сила для их преодоления. Поэтому в космосе при переходе тела от ускоренного к равномерному движению сила исчезает и сила инерции меняет своё направление на противоположное (рис. 1, с)

Рис. 1. Фазы движения автомобиля: а) ОА - ускоренное, АВ - равномерное, ВС - замедленное; силы, приложенные к центру масс М автомобиля в фазах: b) ускоренного, с) равномерного и d) замедленного движений

Из этого следует, что в космосе F_c=0;F_k=0; Подставляем в Выражение (1):

. (1)

F_k+F_i=F_c => 0 + F_i= 0 => F_i=0 => Сила инерции равна нулю!

Что же тогда обеспечивает равномерное движение тела?

Абсурд? Поясните, пожалуйста!

Здравствуйте, уважаемый Фёдор! Замеченное Вами противоречие требует более детальных пояснений. Суть их в том, что в первом законе механодинамики (2) - законе ускоренного движения тела, рождается аналогичное противоречие при правильных математических действиях - сокращении ньютоновской силы и силы инерции. Появляющийся абсурдный результат (2) - следствие физической ошибки, допущенной Даламбером при определении силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела (рис. 1, b). Это значит, что правильное математическое действие, как инструмент познания, в математической формуле (2)

. (2)

приводит к противоречию, следствием которого является физическая ошибка Даламбера, допущенная при определении силы инерции, как произведения массы тела, умноженное на ускорение. В результате физическая ошибка Даламбера приводит к абсурдному результату при правильных математических действиях в формуле (2).

Вы интерпретируете в формуле (1) лишь математическую суть математической модели второго закона механодинамики и игнорируете физическую суть этого закона, которая заключается в том, что сила, движущая тело, и сила сопротивления в формуле (1) при равномерном движении тела в космосе, исчезают физически. Физически остаётся лишь сила инерции, поэтому выполненные Вами математические действия в формуле (1), правильные, а физические - ошибочны.

Обратите внимание ещё раз на то, что абсурдный результат в формуле (2) - следствие физической ошибки Даламбера при правильных математических действиях. Физическое содержание формулы (1) корректно в инерциальной системе отсчёта, имеющей сопротивления движению тела, а Ваши математические действия в этой формуле, которые Вы привязываете к космическому пространству, - ошибочны. Суть ошибочности в том, что Вы сокращаете в уравнении (1) несуществующие в условиях космического пространства силы и . В космосе на тело, движущееся равномерно, действует лишь одна сила - сила инерции .

Я поблагодарил своего критика и сообщил ему, что возникшие у него вопросы - убедительно доказывает правильности действий нашей власти по реорганизации РАН. Это первый шаг. Второй, более важный - остановка дебилизации школьников и студентов. Реализация этого процесса была невозможна при старой структуре РАН.

А теперь о мощи и нищете физических и математических знаний в решении более сложных задач. В XIX и ХХ веках считалось, что электромагнитное излучение является волновым. Оно формируется электрическими и магнитными полями, которые изменяются синусоидально во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 2).

Рис. 2. Схема электромагнитной волны

Эти идеи принадлежат Джеймсу Максвеллу, который постулировал в 1865 г., что электромагнитная волна не только изменяется во времени, но и распространяется в пространстве со скоростью света . В основу этого постулата легли его уравнения электромагнитной волны.

(3)

, (4)

, (5)

. (6)

Здесь:

- напряженность электрического поля;

- напряженность магнитного поля;

- ток смещения;

- ток проводимости.

Сразу отмечаем, уравнения Максвелла противоречат главному критерию теоретической достоверности - аксиоме Единства, но математики гордятся тем, что в ряде случаев эти уравнения дают результат, совпадающий с экспериментом [1]. Суть этого совпадения заключается в том, что они разлагают экспериментальный результат в ряд Фурье. При этом полностью теряются представления о физической сути излучения. Физики пытаются обратить внимание математиков на этот недостаток метода решений уравнений Максвелла, но математики с гордостью убеждают физиков в том, что математике не нужны никакие физические представления, так как она рассчитывает экспериментальный результат без каких-либо представлений о его физической сути. Случилось так, что военные начали фиксировать в сигналах, отражённых от летящих самолетов спектральные линии химических элементов ржавых болтов. Обратились к математикам с вопросом: как интерпретировать этот результат с помощью уравнений Максвелла? Ответа нет уже несколько десятилетий и головы студентов инженерных факультетов всех университетов мира продолжают забивать максвелловской теоретической ересью, не имеющей никакого отношения к физической реальности.

Основной метод экспериментальной проверки уравнений Максвелла при передаче энергии и информации в пространстве сводится к фиксированию тока, который рождается в проводнике, оказавшемся в переменном магнитном поле. Роль проводника выполняют обычно: антенна передатчика или отражатель, а также антенна приёмника. При этом ток проводимости фиксируется, как в антенне передатчика, так и в антенне приёмника. Считается, что максвелловский ток смещения появляется лишь в отражателе и передаётся антенне приёмника, но зафиксировать его отдельно невозможно. Он всегда фиксируется вместе с током проводимости.

Возникает вопрос: зачем вводить в уравнения параметр, величину которого невозможно определить экспериментально? Прямого ответа на этот вопрос не существует, но, как мы уже отметили, есть косвенный экспериментальный факт, который оправдывает процедуру введения тока смещения в уравнения Максвелла. Он обусловлен появлением тока в антенне приёмника в момент введения диэлектрического тела в зону регистрационной рамки. И тут сразу возникает несколько безответных вопросов. Не может ток появиться в диэлектрике и тем более - сформировать вокруг него какое-то магнитное поле. Тогда, в чем причина появления тока смещения в антенне приёмника?

Чтобы убедиться в обоснованности нашего сомнения, обратимся к исходной экспериментальной информации, якобы доказывающей достоверность уравнений Максвелла. Известно, что такая информация базируется на результатах экспериментов Герца, проведённых им в конце XIX века. Проанализируем суть этих экспериментов.

Для регистрации процесса излучения Герц использовал провод, концы которого завершались сферическими шариками. Он придавал этому проводу форму окружности, квадрата или прямоугольника с регулируемым зазором между шариками (рис. 3). Такое устройство он назвал резонатором. Появление искры между шариками свидетельствовало о появлении тока в проводе резонатора. В некоторых опытах искра была такой слабой, что он наблюдал её в темноте при использовании увеличительного стекла или подзорной трубы.

Герц использовал в качестве источника высокого переменного напряжения катушку Румкорфа, с помощью которой генерировал искры в искровом промежутке 1 вибратора (рис. 3). Искровой промежуток 3 резонатора регулировался специальным микрометрическим винтом. Резонатор располагался вблизи вибратора в плоскости, перпендикулярной плоскости пластин 2, параллельно стержню вибратора 1 и симметрично относительно пластин.

Рис. 3. Схема опыта Герца: 1 - искровой промежуток вибратора; 2 - пластины; 3 - искровой промежуток резонатора; 4 - проводящее тело или диэлектрик

Когда искровой промежуток 3 резонатора располагался сбоку, как показано на рис. 3, то искр в нём не было. Сразу обращаем внимание на то, что источником искры в резонаторе 3 были фотоны, излучаемые вибратором 1. Поскольку верхняя и нижняя половины резонатора 3 симметричны относительно вибратора 1, то фотоны возбуждали одинаковые потенциалы, но разной полярности в обеих частях резонатора и искры отсутствовали.

Если к пластинам вибратора подносилось какое - либо проводящее тело 4, то, как считал Герц, оно деформировало поле вибратора, в результате резонатор оказывался не в нейтральном положении, и в его зазоре 3 появлялись искры. А мы добавим, что фотоны, отражённые от внесённого тела 4, увеличивали световой поток на нижнюю часть резонатора 3 и таким образом создавали разность потенциалов между его верхней и нижней частями. В результате в зазоре резонатора 3 появлялась искра. Герц обнаружил, что замена проводящего тела 4 диэлектриком не меняет результат опыта. Причина одна - увеличенный поток фотонов на нижнюю часть резонатора за счёт отражения их от тела 4 не зависит от электрических свойств этого тела.

Но Герц был увлечён стремлением доказать справедливость уравнений Максвелла, поэтому он сделал вывод, о том, что электромагнитное поле Максвелла генерирует ток смещения не только в проводящих телах, но и в диэлектриках.

Такой вывод Герца давал основание считать ток смещения, входящий в уравнения Максвелла, реально существующим током.

Однако, такое заключение автоматически противоречит факту отсутствия какого - либо тока в диэлектриках и над этим надо было задуматься не только Герцу, но всем его последователям. Но этого не произошло.

Ошибочная интерпретация Герца считалась достоверной более 100 лет. Это - удивительный факт, породивший горы научной макулатуры. До сих пор никому не удалось зафиксировать ток смещения экспериментально. Считается, что он фиксируется вместе с током проводимости, а в последние годы его появление приписывают конденсаторам.

Нам странно воспринимать вывод Герца о генерировании тока смещения в диэлектрике 4 (рис. 3), так как он, как мы уже отметили, оставил невыясненными вопросы о влиянии на результат эксперимента световых фотонов, излучаемых в зазоре 1 вибратора в момент образования искры.

Разве можно игнорировать тот факт, что фотоны отражаются от проводящих тел или от диэлектриков почти одинаково?

Повторим ещё раз. Когда проводящее или изолирующее тело 4 отсутствует и зазор 3 резонатора симметричен относительно концов вибратора, то симметричный поток фотонов, попадающих на провод резонатора, формирует в верхней и нижней его частях одинаковый, но противоположный по знаку потенциал, и искра отсутствует. Введение проводящего тела или диэлектрика 4 в зону лишь нижней части резонатора приводит к тому, что фотоны, излучённые в искровом промежутке 1 вибратора, отражаются от боковой стенки тела 4, как проводящего, так и диэлектрика и увеличивают общий поток фотонов на нижнюю часть резонатора. В результате резонатор превращается, грубо говоря, в термопару, которая генерирует искры, наблюдавшиеся Герцем.

Мы уже отметили, что уравнения Максвелла решаются в основном приближенными методами, которые полностью скрывают физическую суть описываемого процесса и делают её недоступной для понимания. Хорошо известно, что они дают приемлемый результат лишь в простейших случаях. Незначительное усложнение эксперимента полностью лишает их работоспособности, так как они описывают распространение не существующих в Природе электромагнитных волн (рис. 2).

Известно, что длина волны электромагнитных излучений изменяется в интервале 24 порядков , а уравнения Максвелла работают лишь в тех случаях, когда размеры антенн, излучающих или принимающих эти излучения, соизмеримы с длиной волны . Низкочастотный диапазон излучений имеет длину волны 1000 км, а величина её амплитуды до сих пор остаётся неизвестной. Нет никакого понятия о процессе передачи такой волной тонкостей информации, которую она несёт.

Уже разработан и выпускается прибор ИГА-1 (рис. 4), позволяющий проверить достоверность интерпретации опытов Герца. Имея чувствительность 100 пико вольт, он принимает естественные излучения с частотой 5 кГц и длиной волны на антенну диаметром 30 мм.

Это - убедительное доказательство того, что электромагнитные волны Максвелла (рис. 2) не могут быть носителями излучений, поэтому поиски структуры реальной волны, передающей информацию в пространстве - актуальная научная задача.

Мы уже показали, что уравнения Максвелла не имеют никакого отношения и к процессам работы трансформаторов, электромоторов и электрогенераторов [1]. Это даёт нам основания поставить под сомнение существующую электродинамику, которая базируется на уравнениях Максвелла и преподаётся студентам физикам всех университетов мира.

Рис. 4. Прибор ИГА - 1. Разработчик - Кравченко Ю.П.

Случилось так, что параллельно с волновыми представлениями о природе излучений развивались представления о том, что оно генерируется корпускулами, которые формируют волны с параметрами, близкими к параметрам максвелловских волн [1].

Индийский ученый Бозе предположил в 1924 году, что излучаемое электромагнитное поле представляет собой совокупность фотонов, которую он назвал идеальным фотонным газом [1].

Английский учёный Алан Холден представил совокупность фотонов, формирующих волну, в виде шариков (рис. 5). В результате возникла задача выявления внутренней структуры шариков, формирующих такую волну. Но эта задача оказалась достаточно сложной [1].

Рис. 5. Схема фотонной волны длиною

Тем не менее, она была решена российской наукой. Вполне естественно, что последовательность познания структуры фотона надо было базировать на давно известных математических моделях, которые описывают его поведение в различных экспериментах. Поскольку фотонную волну (рис. 5) формируют корпускулы - фотоны, то теория, которая описывает их корпускулярные свойства, названа корпускулярной теорией фотона. Все математические модели, полученные при интерпретации большого количества экспериментов с участием фотонов, выводятся аналитически из анализа процесса движения модели фотона (рис. 6) [1].

а) b)

Рис. 6. Схемы моделей фотона, следующие из новой теории микромира

Таким образом, есть все основания утверждать, что вопрос о физической сути фотонного излучения решён, а уравнения Максвелла, описывающие электромагнитное излучение, уже - в пути на полку истории науки. Историки науки, несомненно, опишут интеллектуальный и экономический ущерб, причинённый человечеству ошибочными уравнениями Максвелла.

Аналогичный ущерб принесло и уравнение Шредингера. Оно лежит в основе описания ортодоксальных структур атомов и молекул. Уравнение Шредингера в трехмерном пространстве имеет вид [1]

. (7)

Уравнение Шредингера противоречит главному критерию теоретической достоверности - аксиоме Единства. Этого достаточно для исключения его из арсенала теоретических достижений.

Уравнение Шредингера позволяет определять плотность вероятности пребывания электрона в атоме при его орбитальном движении (рис. 7, а и с). Однако, из нового закона формирования спектров атомов и ионов [1].

, (8)

следует, что электроны взаимодействуют с протонами ядер атомов и друг с другом при установлении валентных связей между атомами в молекулах не орбитально, а линейно (рис. 7, b, d и е).

Экспериментальные доказательства линейного взаимодействия электронов с протонами ядер появились через 18 лет после теоретического доказательства линейного взаимодействия электронов с протонами ядер [1]. На электронных фотографиях кластеров графена и бензола, полученных Европейскими исследователями, видно линейное взаимодействие электронов с протонами ядер [3], [4].

а) ортодоксальный атом водорода

b) атом водорода [5], [6]

c) ортодоксальная молекула водорода

d) молекла ортоводорода [5], [6]

e) молекула ортоводорода [5], [6]

Рис. 7. Модели атомов и молекул водорода: а) и с) - следуют из уравнения Шредингера; b), d) и e) - следуют из новой теории микромира

Наиболее яркой фотографией электронного микроскопа является фотография графена (рис. 8, а). Белые пятна на фото - атомы углерода, состоящие из ядер и 6-ти его электронов. Шестигранные структуры из атомов углерода (рис. 8, а) убедительно свидетельствуют о наличии линейных связей между ними. Эти связи реализуют 3 валентных электрона (из общих 6-ти) каждого атома углерода (рис. 8, е). Это наглядно следует из теоретических структур: атома углерода (рис. 8 , к), молекулы углерода (рис. 8, d) и теоретической структуры графена (рис. 8, b) и (рис. 9).

а) фото графена b) теоретический кластер графена [5]

c) фото молекулы углерода d) теоретическая молекула углерода [5]

e) фото атома углерода к) теоретический атом графита [5], [6]

Рис. 8. Атомы, молекулы и кластеры

Из новой теории микромира следует, что если все электроны находятся в атоме, то их энергии связи с протонами изменяются также как и энергии связи электрона атома водорода с протоном.

Рис. 9. Теоретическая структура графена

С учётом этого, имея энергию ионизации () атома водорода, можем вычислить энергию связи любого электрона любого атома, соответствующую любому энергетическому уровню , по формуле [1]

. (9)

где =1,2,3,....- номер энергетического уровня электрона в атоме, главное квантовое число.

Закон Кулона позволяет определить расстояние между протоном и электроном в момент пребывания его на любом энергетическом уровне. Поскольку энергия связи протона с электроном атома водорода в момент пребывания его на первом энергетическом уровне равна то при имеем (табл. 1)

(11)

Подставляя в формулы (8), (9) и (10) и , получим не только теоретические значения (теор) спектра атома водорода, полностью совпадающие с экспериментальными значениями (эксп), но и энергии связи электрона с протоном (табл. 2).

Таблица 1. Спектр атома водорода, энергии связи E_b между протоном и электроном, и расстояния R_i между ними

Чтобы проверить достоверность величины , представленной авторами на фото (рис. 8, а), необходимо иметь структуру атома углерода (рис. 8, е и к) и его спектр (табл. 2) [1]. С учётом этого расстояния между протонами ядер (рис. 8, а, е и к) и электронами, пребывающие на вторых энергетических уровнях (n=2) будут равны (табл. 2).

Модели атомов (рис. 8, е и к), молекул (рис. 8, с и d) и кластеров (рис. 8, a и b) и (рис. 9), следующие из новой теории микромира полностью соответствуют их структурам, следующим из фотографии кластера графена (рис. 8, а), полученной Европейскими исследователями [3] [4].

Итак, минимальное расстояние между белыми пятнами - атомами углерода (рис. 8, a) равно , а не , как считают авторы этой фотографии. Они завысили разрешающую способность своего микроскопа в 10 раз. И, тем не менее, мы обязаны признать достижения экспериментаторов исключительно важными для науки, а экспериментальную величину , отличающуюся от теоретической -, - незначительной. Существует возможность уменьшить расхождения между теорией и экспериментом путём учёта температуры фотографируемых объектов микромира, но мы пока не знаем температуру, при которой фотографировались анализируемые нами обитатели микромира.

Таблица 2. Спектр 1-го электрона атома углерода

Следующим важным доказательством соответствия реальности структур атомов и молекул, следующих из новой теории микромира, являются фотографии кластеров бензола, полученные Европейскими исследователями с помощью сканирующего микроскопа (рис. 10) [3], [4].

Полученная информация позволяет определить размеры молекулы углерода представленной на рис. 10, b. Они следуют из спектров этого химического элемента, который представлен в табл. 2.

А теперь обратим внимание на туманные, заострённые выступы по внешнему контуру сфотографированных кластеров бензола (рис. 10, а и с). Это атомы водорода. Электронный микроскоп не видит их. На теоретической молекуле бензола (рис. 11) атомы водорода соединены с атомами молекулы углерода электрон - электронными связями (рис. 11). При этом протоны, размеры которых в 1000 раз меньше размеров электронов, оказываются на внешнем контуре молекулы бензола (рис. 11) и его кластеров (рис. 10, а и с) и рис. 10, b и рис. 12). Явная связь между фото кластера бензола (рис. 10, а и с) и его теоретической структурой (рис. 12) убедительно доказывает, что электроны в атомах взаимодействуют с протонами ядер линейно.

а) кластер бензола b) теоретическая молекула бензола

c) кластер бензола d) фото лаборатории

Рис. 10. Фотографии кластеров бензола, полученные с помощью сканирующего микроскопа

Рис. 11 Теоретическая молекула бензола [1], [5], [6]

Рис. 12. Теоретическая структура кластера бензола

Сравнение теоретической модели кластера бензола (рис. 12) и его молекулы (рис. 11) с его фотографиями (рис.10, а и с) даёт основания для поздравления европейских экспериментаторов [3], [4]. Конечно, они не владеют ещё новой теорией микромира, поэтому атомы углерода и водорода представили в виде шариков (рис. 10, с внизу), связанных друг с другом линейными связями. Жаль, конечно, что исследователи не привели информацию о разрешающей способности их сканирующего микроскопа.

Покажем сейчас, как новая теория микромира расшифровывает содержание информации на этих фотографиях и определяет разрешающую способность электронного микроскопа, с помощью которого они были получены. Для этого представим теоретическую модель, сфотографированной молекулы бензола c размерами, которые рассчитываются элементарно, при известной длине атома водорода (рис. 7, b). На рис. 10, a - размеры элементов структуры, сфотографированного кластера бензола, следующие из размеров молекулы бензола (рис. 10, b и рис. 11). Это и есть показатели разрешающей способности микроскопа.

Заявления производителей электронных микроскопов о том, что их микроскопы позволяют фотографировать отдельные атомы, пока преждевременны. Тем не менее, их достижения внушительны, но малопродуктивны без новой теории микромира, которая «видит» обитателей микромира с разрешающей способностью на 6….7 порядков глубже достижений экспериментаторов и значительно облегчает интерпретацию информации, получаемой с помощью электронного микроскопа.

Обратим ещё раз внимание на туманность лучевых выступов на внешнем контуре фотографии кластера бензола (рис. 10, а и с). Это, в соответствии с химической формулой молекулы бензола (рис. 11) и теоретического кластера бензола (рис. 12), - атомы водорода (рис. 7, d). Размеры атомов водорода близки к наноразмеру (табл. 1), но самый современный микроскоп не видит их (рис. 10, a и с). Плоские атомы углерода на порядок больше атомов водорода, но электронный микроскоп представляет их в виде белых туманных пятнышек (рис. 8, а и е), структуру которых теория микромира представляет чётко в молекуле бензола (рис. 11) и его кластере (рис. 12). Теоретический радиус электрона отличается от экспериментального в шестом знаке после запятой. Этот размер на 3 порядка меньше наноразмера ().

Далее, на фото графена (рис. 8, a) показан размер . Это - расстояние между атомами углерода, которые состоят из ядер и электронов. Размер каждого атома углерода равен, примерно, , а размер хорды шестиугольника (рис. 10, b) в вершинах которого находятся атомы углерода, на порядок больше. Это значит, что реальная величина размера , показанного на рис. 8, a минимум на 3 порядка больше реальной величины.

Изложенная научная информация показывает мощь физических знаний и нищету математических знаний при раскрытии структур обитателей микромира. Ошибочность идеи орбитального движения электрона в атоме следует из математической модели спектров атомов и ионов, которая была выявлена, спустя почти 100 лет, после разработки математиками методов приближённого расчёта спектров атомов и ионов.

Представленная научная информация - убедительное доказательство нищеты физических знаний академиков точных наук РАН, поэтому необходимость её реформы неоспорима. Начало есть. Закон о реорганизации РАН принят. Однако, анализ начала процесса его реализации настораживает. Явно видно, что у российского Правительства нет научных экспертов, способных предотвратить большие организационные ошибки в этом важном государственном деле.

даламбер фотонный шредингер молекула

Литература

1. Канарёв Ф.М. Монография микромира.

2. Интернет. Учёные, впервые запечатлевшие анатомию молекул и кластеров.

3. Ученым из IBM Research удалось. IBM stores binary data on just 12 atoms

4. Интернет. Учёные, впервые запечатлевшие анатомию молекул и кластеров.

5. Мыльников В.В. Видео - микромир.

6. Канарёв Ф.М., Мыльников В.В. Разрешающая способность русской теории микромира.

Размещено на Allbest.ru