Уточнение базовых физических моделей

07.06.2025

Уточнение базовых физических моделей

Станислав Ордин

Преамбула

Бурные научные дискуссии по базовым моделям физики в начале прошлого века подняли физику на качественно новый уровень. Многие абстрактные, математические модели-формулы-волны обрели строгую связь с реальными физическими процессами. Более того, родились идеи о «существовании» принципиально НЕИЗМЕРИМЫХ параметрах/волнах, которые имеют строгую связь с реально ИЗМЕРИМЫМИ параметрами среды, пространства, времени. Так абстрактная квантово-механическая «картина мира» дала узловые точки физической реальности.

Затем развитие этих моделей пошло вширь, как в плане их применения ко всем объектам, которые «подвернулись под руку», так и в плане чисто абстрактного математического фантазирования без особой оглядки на реальность. При таком интенсивном развитии физика фрагментировалась и сформировались целые новые её разделы, которые стали больше напоминать учения сектантов: шаг вправо, шаг влево – расстрел.

При этом произошла, с одной стороны, канонизация базовых физических моделей, что оборвало дискуссии по ним в официальной науке, хотя их создатели оставили нам немало нерешённых вопросов. С другой стороны, сами базовые модели превратились скорее в украшение монографий во вводной их части, тогда как содержание монографий нередко было с ними связано слабо, а иногда и им противоречило.

Рост «научной» информации, достигший катастрофического уровня с развитием компьютеров и интернета, без должного её обобщения на каждом новом достигнутом уровне сделал не только многие книги/статьи/дайджесты эклектичными, но сделали эклектичной и саму физику. И она целиком, по большому счёту, стала непонятна не только обывателю, но и специалистам смежных областей/фрагментов. А в такой атмосфере в научной сфере середняк делал научную карьеру и присваивал статус «видных учёных», задвигая носителей новых научных идей на задний план научной иерархии.

Так, в принципе, задвинули и самого великого канонизированного Планка, который по скромности сформулировал проблему так: «Я, видимо, недостаточно грамотный, чтобы понять то, что насчитали на базе введённых мной представлений» и ушёл в популярное изложение своих идей. Так, можно сказать сейчас, задвинули и великого канонизированного Эйнштейна, «скромно» умалчивая его «неудобное» опровержение его же собственной работы по гравитационным волнам.

Эта, катастрофическая для физики и сопряжённых с нею многих наук ситуация была во многом, чисто технически, связана с тем, что развитие, а вернее подгонка базовых моделей под описывающие экспериментальные данные эмпирические закономерности велась по порядку малости. В том числе, супротив элементарной математики – гигантские расхождения экспериментальных данных с нулевым и первым приближением на базе канонизированных моделей некорректно исправлять за счёт поправок следующего порядка малости. Тогда как подход Планка, который в математическом плане просто перешёл от непрерывного множества чисел к множеству счётному – квантованному, наглядно показал, как можно устранить теоретические «катастрофы» и выйти на качественно новый уровень моделирования физических процессов, стал, мягко говоря, не популярен (мешал деланию карьеры по отлаженному алгоритму).

Планк, ОБОБЩИВ описание излучения чёрного тела, на кончике пера получил две мировые константы РЕАЛЬНОСТИ. Дирак, математически систематизировав ИЗМЕРЯЕМЫЕ и абстрактные НЕИЗМЕРЯЕМЫЕ, получил на кончике пера их связь и РЕАЛЬНЫЙ позитрон. Развиватели же «теоретики» за 50 лет после них дошли до «описания» древнегреческой мифологии: частицы Бога, тёмные силы и тёмная материя. Развиватели же «экспериментаторы», демонстрируя физическую безграмотность, изобретают слово «графен» и «расщепляют» кристалл графита с помощью липкой ленты и! получают Нобелевскую премию. И самое печальное, что неглупые молодые исследователи, в этой атмосфере дезинформации наивно поверив и в мифологию в физике, и в придуманные ложные термины, находятся в полной уверенности, что представляют себе физическую картину мира. Тогда как эта сформировавшаяся в период застоя науки картина содержит элементарные ошибки/подлоги. А в общественном сознании наука стала вещью в себе типа верований сектантов. При этом реальный статус учёного в обществе упал до уровня красивой декорации, что наглядно демонстрирует нынешний статус РАН.

В современный период интенсивного развития физики фактически существует запрет «трогать прах патриархов». Если де Бройль, Эйнштейн, Планк, Дирак и многие другие, действительно научные лидеры серебряного века науки, относились к предложенным ими же моделям «динамически» (как тот же Эйнштейн – «открыл», а затем сам же «закрыл» гравитационные волны), то развиватели жёстко стоят на незыблемости доставшихся им в наследство базовых физических моделей, как жрецы на страже канонического писания. При этом официальным научным сообществом, «видные» представители которого всю свою карьеру построили на базовых физических моделях, доказательства их (моделей) ограниченности не только не приветствовались, но и воспринимались «в штыки», как личное их оскорбление, демонстрация лично их ограниченности. Эти «жрецы» науки запрещали публиковать в ведущих физических критический анализ базовых моделей. И потребовалось публичное обсуждение накопившихся в науке проблем для того, чтобы «лёд тронулся», чтобы пришло понимание, что запрет анализа базовых моделей переводит саму физику в разряд лженаук.

Но то, что «лёд тронулся» не означает автоматически, что «затор» ликвидирован. И связано это с тем, что активизировавшаяся сейчас популяризация науки принципиально отличается от дискуссий Бора, Эйнштейна, Планка, Дирака и других корифеев серебряного века науки. В основе дискуссий этих корифеев лежала именно связь базовых моделей с реальность, анализ элементов моделей, тогда как сейчас именно это опускается, а «популярно» излагаются следствия моделей новых «корифеев». Например, «популярная» статья: «Что такое поле Хиггса» начинается буквально со слов: «Возьмём уравнение такое-то, которое описывает безмассовое поле Z и уравнение немного иное, которое описывает массовое поле Y».

Мне тоже приходится нередко пользоваться для строго логического изложения формулами. Так, моя последняя чисто научная «поэма» на 20 страницах с 50 формулами (пятое «Уточнение», которое редакция American Journal of Modern Physics обещала опубликовать в сентябрьском номере 2017 года и попросила прислать им вторую её часть) начинается с анализа первой введённой формулы и сравнения математических следствий из неё как с соотношениями Эйнштейна, Гейзенберга, Планка, Иоффе, как и с многочисленными эмпирическими закономерностями, полученными на базе экспериментальных данных.

Но при ознакомлении с «популярным» изложением МОДЕЛИ! поля Хигса мне на ум пришло сразу воспоминание о теледискуссии достойного Президента АН СССР Александрова с изобретателями «биополей». «Поле, сказал Александров, это то, что можно померить!». А о возможности померить собственно поле Хигса, такие «популяризаторы» могут сказать не более чем «изобретатели» «биополей». Тогда как в своих «Уточнениях» я делаю акцент именно на то, что можно померить, и на строгое соответствие используемых моделей базовым инвариантам – принципам, инвариантным во всей известной нам базе экспериментальных данных. Именно такой «популярный» подход, считаю, позволит нам вернуться к дискуссии корифеев серебряного века науки и преодолеть затор в науке.

Академическое издательство Lambert обратило внимание на «прорвавшиеся» в «разрешённые» мои статьи (дело было в 2017 году) и предложило издать сборник статей. Чтобы восполнить пробел в критическом анализе базовых моделей я и предложил им опубликовать в нём некоторые мои статьи, которые по отмеченным причинам либо долго отклоняли, либо вообще не опубликовали в журналах.

Сборник статей объединен в книгу под названием «Уточнение базовых физических моделей». 

Содержание книги

1. Гармонический осциллятор и решёточные колебания в кристаллах.

Показано, что квантово-механическая модель решёточных колебаний (в том числе и нулевых) построена с нарушением принципа неопределённости Гейзенберга и даёт спектр фононов, никак не связанный с экспериментально наблюдаемым. Предложена модель, которая в первом приближении строго соответствует экспериментальным фононным спектрам.

2. Нано-структурированные материалы для термоэлектрических устройств 1.

3. Нано-структурированные материалы для термоэлектрических устройств 2.

Экспериментально показано и качественно объяснено возникновение термоэлектрических эффектов на контактах и в полупроводниковых структурах.

4. Солитон-волноводная модель сверхпроводимости.

На базе баллистической модели движения электронов над потенциальным барьером описан механизм возникновения Бозе-конденсации в виде линейных (гармонических) и нелинейных (солитонов) волн потока электронов.

5. Уточнение и дополнение феноменологии термоэлектричества.

Показано, что традиционные запись (формулы) / измерения (условия эксперимента) кинетических параметров не всегда соответствуют их каноническому виду, что приводит к путанице и неверной оценке термоэлектрической добротности (параметра Иоффе). В канонической записи всесторонне проанализированы собственно термоэлектрическая, температурно-электрическая феноменология и сопряжённые с ней на микро- и нано-уровне концентрационно-электрическая (в неявном виде используемая для описания p-n перехода) и температурно-концентрационная (используемая ранее лишь в технологии) феноменологии. Дано параметрическое дополнение к традиционной термоэлектрической феноменологии, качественно объясняющее возникновение локальных термоэлектрических эффектов. Показана необходимость расширения феноменологии до трёхкомпонентной: температурно-концентрационно-электрической.