
Уточнение базовых физических моделей
Preamble: Refinement of basic physical models
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 показав, 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, устранил две теоретические «катастрофы» и 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, тёмных сил, тёмной энергии и тёмной материи. Развиватели же «экспериментаторы», демонстрируя общефизическую 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 фрагментированной 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 журналах критический анализ базовых моделей. И потребовалось многолетнее 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. Сейчас в разных странах появилось немало журналов, которые либо делают узкоспециальные предпубликации, либо работают в русле объединения и фрагментов физики, и вообще - объединения различных наук.
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 вознесённых на олимп официально признанной науки в период её застоя. Например, «популярная» статья: «Что такое поле Хигса» начинается буквально со слов: «Возьмём уравнение такое-то, которое описывает безмассовое поле Z и уравнение немного иное, которое описывает массовое поле Y.» Т.е. узкоспециальное представляется нам как данность, не подлежащая сомнению, как некое обобщение представлений. Тогда как эта популяризация просто технический приём упрощённого изложения модели. И обоснование идёт не модели, а строгого соответствия используемой модели полученных из неё же выводов.
Я тоже не редко пользуюсь для строго логического изложения формулами. Так, моя последняя чисто научная «поэма» на 20 страницах с 50 формулами (первая часть работы, пятое «Уточнение», опубликована в сентябрьском номере American Journal of Modern Physics, а вторая часть «Расширение» готовится к публикации). Но и эту статью, и другие «Уточнения» я начинаю с анализа первой введённой формул, а затем провожу сравнение 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! (а не теории!) поля Хигса мне на ум сразу пришло 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 принципами, инвариантным во всей известной нам базе экспериментальных данных.
И последнее, но не менее важное. В традициях института Иоффе, которым я следовал, создание уникальных приборов из «консервной банки». Так Иоффе сделал термоэлектрический «партизанский котелок», который обеспечил электропитанием партизанские радиостанции. Так Курчатов сделал систему размагничивания кораблей, после чего ни один наш корабль не подорвался на немецкой магнитной мине. Так Курчатов потом сделал и атомную бомбу. При создании же принципиально новых измерительных устройств всегда, естественно, возникал вопрос интерпретации показаний приборов в недоступной ранее области сигналов. И при этом без обращения к базовым моделям физики, к теории измерений никак не обойтись. Поэтому интерпретации получаемых мною экспериментальных результатов я всегда уделял особое внимание. Чего нельзя сказать о многих современных физических работах, где этот вопрос отдают на откуп создателям приборов, а физики лишь их пользователи. Это особенно распространено на Западе. Это обстоятельство «скромно» умалчивается особенно при создании гигантских приборов, на которых то «откроют» частицу Бога, то гравитационные волны, якобы предсказанные Эйнштейном.
Я же в своих статьях старался не упускать из виду связь с базовыми моделями как предлагаемых мною моделей, так и интерпретации результатов измерений. Поэтому то мои научные публикации выглядят иногда более популярными, чем популярные типе отмеченной выше. По этой причине и воспринимались они иногда в штыки новоявленными «корифеями». Но именно такой «популярный» подход, считаю, позволит нам вернуться к дискуссии корифеев серебряного века науки и преодолеть затор в науке.
Содержание.
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 в первом приближении строго соответствует экспериментальным фононным спектрам.
2. Контактные термоэдс.
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 не верной 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.
Content.
Preamble…………………………………………………………. S.V. Ordin …………………………………………………1
1. Harmonic oscillator and lattice vibrations in crystals. ……… S.V. Ordin.…………………………………………….. 4
It is shown that the quantum mechanical model of lattice vibrations (including zero ones) is constructed in violation of the Heisenberg uncertainty principle and gives a phonon spectrum that is not related to the experimentally observed one. A model is proposed that in the first approximation strictly corresponds to the experimental phonon spectra.
2. Contact electromotive forces……………………… Ordin S.V., Zyuzin A.Yu., Sokolov V.I., Wang W.N.……………….9
3. Nano-structured materials for thermoelectric devices… Ordin S. V., Zjuzin A. Yu., Ivanov Yu. and Yamaguchi S.….15
The appearance of thermoelectric effects at contacts and in semiconductor structures has been shown experimentally and qualitatively.
4. Soliton-waveguide model of superconductivity………………… Ordin S.V..…………………………………………….30
Based on the ballistic model of the motion of electrons over a potential barrier, the mechanism of the appearance of Bose condensation in the form of linear (harmonic) and nonlinear (soliton) waves of the electron flux is described.
5. Refinement and Supplement of Phenomenology of Thermoelectricity…… S. V. Ordin………………………………...37
It is shown that the traditional record (formulas) / measurement (experimental conditions) of the kinetic parameters do not always correspond to their canonical form, which leads to confusion and incorrect estimation of the thermoelectric figure of merit (the Ioffe parameter). In the canonical record, the thermoelectric, temperature-electrical phenomenology and the concentration-electrical (implicitly used to describe the p-n junction) and the temperature-concentration phenomenology (previously used only in technology) conjugated with it at the micro- and nano-level are comprehensively analyzed. A parametric addition to the traditional thermoelectric phenomenology is given, qualitatively explaining the occurrence of local thermoelectric effects. The need to expand the phenomenology to a three-component: temperature-concentration-electrical is shown.
Продолжение одной из статей вышло в Глобальном Журнале Пограничных Исследований, в выпуске Физики и Космос.
1. S.V. Ordin, "Experimental and Theoretical Expansion of the Phenomenology of Thermoelectricity", Global Journal of Science Frontier Research (GJSFR-A) Volume 18, Issue 1, p. 1-8, 2018. http://3d.globaljournals.org/Publicat...index.html
https://globaljournals.org/GJSFR_Volum...ssue_1.pdf
Редакция ждёт её продолжение "Расширение феноменологии термоэлектричества".