Учебники по физике и химии содержат обилие фундаментальных физических и химических ошибок. Для доказательства достоверности этих заявлений приводим экспертный анализ школьных учебников по физике и химии

Урок-26. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ О СОСТОЯНИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Канарёв Ф.М. kanarevfm@mail.ru
Анонс. Мы многократно заявляли, что школьные и вузовские учебники по физике и химии содержат обилие фундаментальных физических и химических ошибок. Для доказательства достоверности этих заявлений приводим экспертный анализ школьных учебников по физике и химии.
Вступительная часть
Научно-образовательная власть России явно игнорирует фундаментальные ошибки в учебниках по физике и химии, дебилизируя таким образом мыслительный процесс школьников и студентов. Покажем это на примере новейшего учебника по физике для 10-го класса. Авторы учебника Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский называют свой учебный курс классическим. М. «Просвещение» 2013г. Представим анализ этого учебника в виде ответов на вопросы и покажем, что он является классическим ошибочным учебником. Ответы мы будем брать из новейшего российского учебника «Экспертиза фундаментальных наук»:

DOC: http://www.micro-world.su/files/4791.zip PDF: http://www.micro-world.su/files/4792.pdf

Представляем краткий вариант анализа этого учебника. Полный вариант его анализа на - нашем сайте http://www.micro-world.su/ по адресу:

http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-43-09/1166-2014-09-07-12-24-34


Фото обложки учебника
2962. Есть ли в анализируемом учебнике первый закон динамики Ньютона и есть ли основания считать его глубоко ошибочным законом? Вот учебная информация о первом законе динамики Ньютона, представленная в указанном учебнике по физике для 10-го класса. Стр. 58-59. Первый закон Ньютона. «Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело находится в покое или движется прямолинейно и равномерно, если на тело не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано».

2963. Что явно следует из приведённой формулировки первого закона динамики Ньютона? Из этого определения следует, что сумма сил, действующих на прямолинейно и равномерно движущиеся тела, равна нулю. Это явно ошибочный закон. Если взять, например, прямолинейно и равномерно движущийся автомобиль, то, двигаясь прямолинейно и равномерно, он расходует топливо, энергия которого равна работе силы, движущей автомобиль прямолинейно и равномерно. Из этого следует, что должна быть формула для определения силы, движущей автомобиль прямолинейно и равномерно, но её нет уже более 300 лет. В мире нет ни одного инженера, умеющего рассчитывать силу, движущую любое тело (автомобиль, самолёт, корабль и т.д.) прямолинейно и равномерно или - момент сил, вращающих любое тело равномерно.

2964. Исправлены ли эти ошибки в новых законах механодинамики, представленных в 3-м уроке учебника «Экспертиза фундаментальных наук» [1]? Второй закон новой механодинамики утверждает, что прямолинейное, равномерное движение тела происходит под действием силы инерции _, направленной в сторону движения, а также - постоянной активной силы _ и сил сопротивления движению (рис. 387) [1], [2].

Рис. 387. Схема сил, приложенных к прямолинейно и равномерно

движущемуся автомобилю
Из рис. 387 следует уравнение сил, действующих на прямолинейно и равномерно движущийся автомобиль [1], [2].
. (524)
Законы механодинамики рассчитывают силу движущую автомобиль прямолинейно и равномерно, а законы динамики Ньютона не позволяют делать это [1], [2].

2965. Как в анализируемом школьном учебнике по физике представлена мощность, реализуемая при прямолинейном и равномерном движении тел и мощность, реализуемая при равномерном вращении тел? В анализируемом учебнике (стр. 118-119. Мощность) нет формул для вычисления мощности, реализуемой при прямолинейном и равномерном движении тела или при равномерном его вращении. Ни один инженер мира не может рассчитывать указанные мощности.

2966. Есть ли в новой механодинамике математические модели для расчёта мощностей, реализуемых при прямолинейном равномерном движении тел и при их равномерном вращении? Есть, конечно. Мощность , реализуемая при прямолинейном равномерном движении тела, равна численной величине его кинетической энергии.
(525)
Мощность , реализуемая при равномерном вращении тела, равна численной величине кинетической энергии его вращения.
(526)
2967. Можно ли проанализировать достоверность молекулярно-кинетической теории газов, представленной в указанном школьном учебнике? Представляем такой анализ в виде ответов на вопросы.

2968. На какой идее базировалось ортодоксальное представление о структуре атома водорода? На идее Нильса Бора об орбитальном движении электрона вокруг ядра атома.

2969. Какое же уравнение лежит в основе описания ортодоксальных структур атомов и молекул? В основе ортодоксального описания структур атомов и молекул лежит уравнение Шредингера, которое в трехмерном пространстве имеет вид [2]

. (527)
2970. Как выглядит модель атома водорода, следующая из уравнения Шредингера? Из уравнения Шредингера следует, что атом водорода имеет сферическую форму (рис. 388, а).

a)	c) 
b)	d) e)

Рис. 388: а) атом и b) молекула водорода, следующие из уравнения Шредингера;

с) атом водорода; d), e) молекулы водорода, следующие из новой теории микромира

2971. Какова структура молекулы водорода, следующая из уравнения Шредингера? Статистическая информация уравнения Шредингера представляет молекулу водорода в виде двух взаимодействующих сфер, имитирующих вероятность расположения электронов в молекуле (рис. 388, b).

2972. Если электроны летают по орбитам вокруг ядер атомов, то каким образом они соединяют атомы в молекулы? Около 100 лет потребовалось, чтобы установить отсутствие ответа на этот и другие вопросы.

2973. Почему ошибочная орбитальная теория движения электронов в атомах, имея массу неясностей и противоречий, безоговорочно признаётся современными физиками и химиками? Это вопрос историкам науки. Но уже сейчас ясен ответ на него. Сила стереотипа научного мышления формирует рабское поведение учёного при поиске научных истин. Он легко и бездумно соглашается с точкой зрения сомнительных научных авторитетов. Рабское научное поведение – главное, надёжное и гарантированное средство получения академических званий и различных премий. Оно формируется, начиная со школы. Не будешь почитать А. Эйнштейна – не поступишь в ВУЗ. В ВУЗе не будешь почитать А. Эйнштейна, Бора, Шредингера, Максвелла и др. гениев науки своего времени – не получишь диплом и не поступишь в аспирантуру. И раб научного мышления готов. Чтобы стать академиком, надо в своих научных трудах показать максимум усердия в почитании всё тех же «гениев» науки.

2974. Как новая теория микромира представляет атом водорода? Согласно новому закону формирования спектров атомов и ионов электрон не имеет орбитального движения в атоме. У электрона и протона разные электрические заряды сближают их, а одноимённые магнитные полюса ограничивают их сближение. В результате получается модель атома водорода, представленная на рис. 388, с.

2975. Какие молекулы образуют атомы водорода? Атомы водорода, соединяясь, образуют разные структуры молекул водорода. Когда два атома водорода соединяются посредством электрон - электронной связи, то образующиеся молекулы называются молекулами ортоводорода (рис. 388, d), а когда работают электронно-протонные связи двух атомов водорода, то образуется молекула параводорода (рис. 388, е).

2976. На чём базируются убедительные экспериментальные доказательства линейного взаимодействия электронов с протонами ядер атомов? Они базируются на экспериментальном доказательстве, достоверности закона формирования спектров атомов и ионов. Из которого однозначно следует отсутствие орбитального движения электронов в атомах. Это отсутствие зафиксировано на электронной фотографии графена, полученной европейскими исследователями (рис. 389) [3]. На рис. 389 белые пятна в шестигранных структурах – атомы углерода . Как видно, они соединены в чёткие шестигранные структуры линейно. Это пока максимальная разрешающая способность самых современных электронных микроскопов.

2977. В каком виде российская новая теория микромира представляет структуры белых пятен на фото электронного микроскопа (рис. 389)? Выявленный закон формирования спектров атомов и ионов, а также структуры: электрона, протона и нейтрона в совокупности с законом формирования ядер атомов представляют структуры белых пятнышек электронной фотографии графена в виде, показанном на рис. 390. Это атом углерода с чёткой структурой своего ядра, состоящего из нейтронов (тёмные шарики) и протонов (светлые шарики) [2].



Рис. 389. Фото кластера графена.

Его теоретическая структура показана на рис. 123.


Рис. 390. Структура плоского атома углерода [1], [2]
2978. Почему новая теория микромира обладает разрешающей способностью на много порядков большей, разрешающей способности самых современных электронных микроскопов? Это естественное свойство теории, отражающей реальность достоверно. Старая теория атомов базируется на уравнении Шредингера. Она не способна развиваться, чтобы показывать структуры атомов такими, какими их показывает новая теория (рис. 390).

2979. Поскольку шестигранные структуры кластера графена (рис. 389) – молекулы углерода , то какими они следуют из новой теории микромира? Совокупность из 6-ти белых пятнышек (рис. 389) - молекула углерода . Теоретическая структура этой молекулы, следующая из новой теории микромира, представлена на рис. 391, а. Её визуализированная структура – на рис. 391, b, а структура кластера графена – на рис. 392 [2], [4].

 а)

b)

Рис. 391. Модели молекулы углерода _:

а) теоретическая и b) визуализированная

Рис. 392. Теоретический кластер углерода из 10-ти атомов углерода,

соединённых валентными электронами не орбитально, а линейно [6]
2980. Следует ли из электронной фотографии графена (рис. 389) линейное взаимодействие валентных электронов атомов углерода (рис. 390), формирующих молекулы углерода (рис. 391, а и b)? Чтобы получить ответ на этот вопрос, надо взять из фото на рис. 389, а совокупность из 6-ти белых пятен (молекулу углерода - рис. 393, а), вырезать из этой молекулы одно белое пятнышко – атом углерода (рис. 393, b) и посмотреть на туманные белые линии, соединяющие атомы в молекулы. На рис. 393, b их три. Это значит, что три электрона атома углерода (рис. 393, с), из 6-ти его электронов, выполняют валентные функции не орбитально, а линейно, соединяя атомы в молекулы (рис. 393, с и а).

а) фото молекулы углерода 

 b) фото атома углерода 

 с) структура атома углерода , с валентными электронами

Рис. 393. Фотографические структуры молекулы и атома углерода
2981. Есть ли экспериментальные данные, подтверждающие связь теоретической модели атома водорода (рис. 388, с) с его реальной структурой? Экспериментальные данные, доказывающие связь теоретической модели атома водорода с его реальной структурой, уже имеются. Конечно, атом водорода пока не удалось сфотографировать, но фотографии кластеров с атомами водорода уже имеются и достаточно чёткие (рис. 394, а и с) [3], [4], [7].


Рис. 394: а) и с) – фотографии кластеров бензола;

b) и d) – компьютерная обработка фотографий; е) теоретическая модель молекулы бензола _; j) теоретическая структура кластера бензола
На рис. 394 представлены дополнительные экспериментальные доказательства не орбитального, а линейного взаимодействия электронов с протонами ядер и друг с другом при формировании молекул и кластеров, а также и линейные структуры атомов водорода, который на фото бензола (рис. 394, а и с) представлен в виде заострённых туманных выступов по внешнему контуру кластера бензола (рис. 394, а и с).

Мы привели достаточное количество экспериментальных доказательств линейного взаимодействия электронов с протонами ядер и друг с другом, при формировании молекул и кластеров. Все это следует из закона формирования спектров атомов и ионов, и из глубоко обоснованных структур электрона, протона и нейтрона. Совокупность всей этой информации не имеет противоречий. Это значит, что она является замкнутой.

2982. Можно ли проверить достоверность молекулярно-кинетической теории газов, на которой базируется ортодоксальная термодинамика? Новая теория микромира предоставляет нам такую возможность. Молекулярно-кинетическая теория газов базируется на законе (528) связи между кинетической энергией броуновского движения молекул , постоянной Больцмана и абсолютной температурой

(528)
Из новой теории микромира следует, что максимум температуры в замкнутой полости абсолютно чёрного тела формируется законом Вина (рис. 395, b и с)
. (529)
Из новой теории микромира так же следует, что излучение в замкнутой системе Чёрного тела (рис. 395, b) и в незамкнутой системе Вселенной (рис. 395, d) формируется законом Планка. Абсолютная температура Вселенной близка к абсолютному нулю и равна . Эту температуру формирует совокупность фотонов с длинами волн , равными их радиусам
. (530)
Представленная информация позволяет проверить достоверность базовой математической модели (528) молекулярно-кинетической теории газов. Подставляя в формулу (528) постоянную Больцмана и минимальную величину температуры Вселенной , мы должны получить энергию фотонов, совокупность которых формирует температуру Вселенной.
. (531)

Рис. 395.
Это фотоны микроволнового диапазона. Их массы равны
. (532)
Длина волны этих фотонов равна
. (533)
Таким образом, молекулярно-кинетическая теория газов увеличивает четко установленную экспериментальную величину длины волны (330) совокупности фотонов, формирующих максимум излучения Вселенной, в раза. Формула Вина даёт экспериментальную длину волны совокупности фотонов, формирующих максимум излучения Вселенной с точностью до 6-го знака после запятой (534)

. (534)
Представленный анализ достоверности молекулярно-кинетической теории газов убедительно показывает её ошибочность. Температуру газов генерирует не кинетическая энергия броуновского движения молекул, которого нет при абсолютном нуле, а максимальная совокупность фотонов с длинами волн, рассчитываемыми по формуле Вина (534)

Итак, из фотографий на рис. 388 и 394 следует, что электроны атомов взаимодействуют с протонами ядер не орбитально, а линейно. Продолжение анализа этой глобальной физико-химической ошибки в школьных учебниках по физике и по химии представлено в ответах на вопросы 1077-1162.
Следующую главу учебника авторы озаглавили так:

Рис. 396. Глубоко ошибочный символический рисунок по основам

электродинамики, закладываемый в головы школьников
Образно говоря, представленный рисунок (рис. 396) и понятие «Электродинамика» уже на свалке истории науки. В головы школьников они идут по воле академической «элиты», болеющей самой страшной научной болезнью «Стереотип научного мышления». История науки и образования ещё не имеет примеров излечения этой болезни при жизни заболевших.

Авторы учебника убеждают своих учеников в том, что «Электродинамика – это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи - электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами». Конечно, ученики принимают это утверждение, как не подлежащее сомнению, и авторы учебника пытаются ознакомить их с физической сутью, заложенной в понятия «Электрический заряд и элементарные частицы» таким странным рассуждением. «….. понятие заряд – это основное, первичное понятие, которое не сводится на современном уровне развития наших знаний к каким-либо более простым, элементарным понятиям.» Дико звучит. Причём здесь простота понятия. Главное – физический смысл, заложенный в понятие.

Давно известно, что носителем положительного заряда является протон, а носителем отрицательного заряда – электрон. Из этого надо исходить. Поскольку протон живёт в ядре, а электрон - в атоме, то надо начинать с анализа всей информации, описывающей структуру и поведение, прежде всего, электрона (рис. 397, а).

Структура электрона выявлена и опубликована в середине 80-х годов прошлого века. Электрон (рис. 397, а) – это полый тор, вращающийся относительно своей центральной оси, а субстанция, формирующая поверхность тора, вращается относительно кольцевой оси тора (рис. 397, а). Электрон описывают более 50 математических моделей, в которые входят 23 константы. Совокупность этих констант управляет стабильностью его структуры. Северный N и южный S магнитные полюса электрона - на концах его центральной оси (рис. 397, а). Так как все электроны имеют один – заряд, но два магнитных полюса: северный N и южный S, то они формируют кластеры (рис. 397, c). Разноимённые магнитные полюса сближают электроны, а одноимённые электрические заряды ограничивают их сближение. На верхнем конце электронного кластера – северный N магнитный полюс, а на нижнем – южный S. Дальше мы увидим, как все явления электростатики – результат взаимодействия не положительного электрического заряда – протона с отрицательным электрическим зарядом – электроном, а результат взаимодействия северного и южного магнитных полюсов электронных кластеров (рис. 397, с).


Рис. 397: a) схема модели электрона (показана лишь часть магнитных силовых линий); b) схема излучения фотона электроном; c) кластер электронов;

d) схема географических (и ) и магнитных (N и S) полюсов Земли
2983. Уважаемые авторы учебника по физике! Прежде чем изучать электромагнитное поле, надо знать, чем и каким образом оно формируется? Что является источником формирования электромагнитного поля? Нет смысла двигаться дальше в изучении Вашей электродинамики, не имея ответов на эти и другие вопросы. Например, ещё и на такой вопрос.

2984. Может ли отрицательно заряженный электрон находиться в проводе вместе с положительно заряженным протоном? Давно установлено экспериментально: соседство положительно заряженного протона и отрицательно заряженного электрона всегда и везде заканчивается формированием атома водорода, который существует в плазменном состоянии при минимальной температуре . Из этого автоматически следует, что электрон и протон не могут находиться вместе в электропроводах. Авторы анализируемого школьного учебника по физике не только игнорируют этот элементарный факт, но и считают его фундаментом своей электродинамики, физическая суть которого отражена на ошибочном рис. 396.

2985. Уважаемые авторы «классического» школьного учебника Физика! Старшекласники знают, что электрическая сеть в их квартирах – сеть переменного напряжения, изменяющегося синусоидально (рис. 398). Отрицательная амплитуда синусоидального напряжения следует за положительной его амплитудой 50 раз в секунду, с частотой 50 Герц. Возникает вопрос: каким образом протоны умудряются формировать положительную амплитуду напряжения , а электроны – отрицательную амплитуду напряжения (рис. 398)? Не ответив на этот вопрос, Вы, авторы учебника по Физике, не имеете ни научного, ни морального права продолжать излагать свои туманные физические идеи в учебнике для школьников.

2986. Вам понятна эта образовательно-интеллектуальная азбука? Итак, совместное существование свободных протонов и электронов в проводах невозможно, так как их соседство автоматически заканчивается формированием атомов водорода, которые существуют в плазменном состоянии при минимальной температуре, близкой к температуре плавления меди и алюминия – химических веществ большей части электропроводов. Выход из этого научного тупика, который Вы, авторы учебника, закладываете в головы школьников, один единственный – начать с анализа поведения электрона в проводах (рис. 399).


Рис. 398. Синусоидальное изменение напряжения
2987. Авторы учебника! Известно, что вокруг провода с постоянным напряжением формируется магнитное поле. Думаю, что, если Вы начнёте говорить об этом ученикам, то они сразу потребуют экспериментального доказательства достоверности этого Вашего научного утверждения и зададут Вам, примерно, такой вопрос: нельзя ли проверить наличие магнитного поля вокруг провода с помощью простейшего и древнейшего прибора – компаса? Конечно, можно, а Вы до сих пор не знакомы с этим элементарных школьным учебным экспериментом.

На рис. 399 показана электрическая схема, направления проводов которой сориентированы плюсовыми концами на юг (S), а минусовыми - на север (N). При отсутствии тока в проводе направление стрелок компасов А, В, С и D совпадают с направлением правого и левого проводов на север N. При включении тока вокруг провода возникает магнитное поле, и стрелки компасов отклоняются [1].

Когда свободные электроны ориентируются в проводе в направлении с географического юга () на географический север (), то стрелка компаса A, расположенного над проводом, отклоняется вправо, а стрелка компаса B, расположенного под проводом, влево (рис. 399, а). Из этих результатов следует, что магнитное поле вокруг провода формируется совокупностью магнитных полей свободных электронов провода, сориентированных северными магнитными полюсами на север, где расположен южный S магнитный полюс Земли (рис. 397, d).


Рис. 399. Схемы ориентации спинов электронов в проводе от плюса (+) к минусу (-) и формирования на его концах южного (S) и северного (N) магнитных

полюсов и магнитного поля вокруг провода:

а) схема эксперимента по формированию магнитного поля вокруг

провода сориентированными свободными электронами в нём;

b) спины электронов ориентированы вверх;

c) спины электронов ориентированы вниз
Те же электроны, которые ориентируются в правом проводе с севера () на юг (), формируют вокруг него противоположно направленное магнитное поле и стрелки аналогичных компасов С и D отклоняются противоположно отклонению стрелок компасов А и В (рис. 399, а).

На рис. 399, b и с представлены схемы противоположно направленных магнитных полей вокруг параллельных проводов, доказывающие, что направления магнитных полей формируются меняющимися направлениями свободных электронов в проводах под действием приложенного напряжения. Изменение направления ориентации электронов в проводе, изменяет ориентацию магнитного поля вокруг него (рис. 399, a, b, c).

Когда свободные электроны ориентируются в проводе в направлении с географического юга () на её географический север (), то стрелка компаса A, расположенного над проводом, отклоняется вправо, а стрелка компаса B, расположенного под проводом, влево (рис. 399, а). Из этих результатов следует, что магнитное поле вокруг провода формируется совокупностью магнитных полей свободных электронов в нём, сориентированных северными магнитными полюсами на географический север Земли (рис. 399, а), где расположен южный магнитный полюс Земли (рис. 397, b).

Те же электроны, которые ориентируются в правом проводе (рис. 399, а) с северного географического полюса на южный географический полюс , формируют вокруг него противоположно направленное магнитное поле и стрелки аналогичных компасов С и D отклоняются противоположно отклонению стрелок компасов А и В (рис. 399, а).

На рис. 399, b представлена схема магнитного поля, формирующегося в этом случае вокруг левого провода (рис. 399, а), а на рис. 399, с – схема магнитного поля, формирующегося вокруг правого провода (рис. 399, а). Направления у этих полей противоположны. Изменение направления ориентации электронов в проводе, изменяет ориентацию магнитного поля вокруг него (рис. 399, b и c).

Таким образом, элементарная экспериментальная информация, которую мы привели, позволяет сформулировать первые предположения (постулаты) о структуре электрона и о его ориентации в проводах при приложенном к их концам постоянном напряжении. Для этого обратим внимание на то, что и левый и правый экспериментальные провода (рис. 399, а) сориентированы с географического южного полюса Земли на её географический северный полюс (рис. 399, а) и южный конец левого провода подключён к плюсовой (+) клемме аккумулятора, а правого - к минусовой (рис. 399, а).

Неопровержимость этого факта подтверждена другим элементарным экспериментом, поставленным инженером А.К Сухвал [1]. Он взял подковообразный магнит (рис. 400, а) из электромагнитного материала с напряжённостью магнитного поля порядка 500 Э и присоединил к его полюсам щупы чувствительного микроамперметра, который начал показывать ток порядка 0,10-0,20 (рис. 400, а).

а)

b)

Рис. 400: а) эксперимент инженера А.К. Сухвал;

b) направление движения электронов в анализируемом школьном учебнике
При этом плюсовой щуп микроамперметра подсоединялся к южному полюсу S магнита, а минусовой щуп - к северному N. Это убедительное доказательство ориентации электронов в магните и в проводе микроамперметра от плюса к минусу, а точнее от южного S магнитного полюса к северному N.

Итак, результаты эксперимента, представленные на рис. 399 и 400, а показывают, что направление магнитного поля, формирующегося вокруг провода, совпадает с направлением вращения свободных электронов в нём, поэтому направление тока совпадает с направлением движения электронов.

У авторов анализируемого школьного учебника по физике всё наоборот (рис. 400, b). Вот что они пишут на стр. 289 своего учебника: «За направление тока принимают, направление движения положительно заряженных частиц». Далее, на стр. 290 читаем: «Если ток переменный, то сила тока подобна заряду – величина переменная. Она может быть, как положительной, так и отрицательной». Жуть какая-то. По-другому не скажешь. Бедные ученики!