По предложению директора Департамента государственной политики и управления в сфере общего образования Минпросвещения А. Г. Благинина (письмо Минпросвещения от 08.02.2024 № 03-ПГ-МП-1951), сегодня представил в Министерство Просвещения России идеи по внедрению научной аксиоматики физики, сформулированной мной в последние два десятилетия. Предложению А. Г. Благинина предшествовали запрос Министру Просвещения России от депутата Госдумы России и члена комитета по образованию Госдумы Анатолия Александровича Вассермана и письмо от Отделения физических наук РАН по поводу важности рассмотрения внедрения научной аксиоматики физики в учебные программы.
Ряд идей и догадок по научной аксиоматике физики был высказан ещё в прошлом веке советскими и российскими классиками. Среди них Игорь Владимирович Савельев, Лев Давидович Ландау, Таисия Ивановна Трофимова.
Последние 20 лет я посвятил формулированию и улучшению научной аксиоматики физики и мироздания, опубликовав ряд научных статей и учебников с грифом Минобрнауки по теме. Идеи аксиоматики апробированы мной и в целом получили одобрение на ученых советах, научно-технических советах, научных семинарах и конференциях Института общей физики РАН, Курчатовского института, МФТИ, Физического института РАН, МИЭМа, МАДИ, ЯГПУ, Высшей школы экономики и других организаций. Уже более года работает мой блог НАУЧНАЯ АКСИОМАТИКА ФИЗИКИ https://dzen.ru/axiomatics, имеющий сегодня около тысячи подписчиков.
НАУЧНАЯ АКСИОМАТИКА ФИЗИКИ – это относительно простые идеи, которые определяют первичность, взаимосвязь и суть законов физики.
Ключевые идеи научной аксиоматики физики: В механике главное - два закона Ньютона об ускорении и взаимодействии тел, которые позволяют вывести остальные законы механики. В электродинамике главное то, что магнитное поле несамостоятельно и всего лишь является релятивистской поправкой к электрическому полю, так что законы электродинамики выводятся из закона Кулона и постоянства скорости света в разных системах отсчета. В квантовой физике главное – это неопределённости для квантовых частиц (например, электронов в атоме или протонов и нейтронов в ядре атома), которые определяются фактом, что частица одновременно является волной, а волна - протяжённый объект. При этом, чем короче волна в пространстве и времени, тем меньше неопределенность координаты и времени, но тем больше немонохроматичность волны и неопределенность импульса и энергии частицы. Именно эти идеи и их важные многочисленные следствия определяют суть физики и основы мироздания.
В трех моих последних учебниках по физике с грифом Минобрнауки научной аксиоматике физики посвящен самостоятельный раздел объёмом 19, 4 и 18 страниц. Однако работа над аксиоматикой не завершена, и требует дальнейшего обсуждения, уточнения и популяризации среди широкого круга специалистов и учащихся – от академиков до школьников. Аксиоматика – главная часть физики, которая делает понимание физики глубже и упрощает ее восприятие.
На этой стадии, помимо продолжения научных исследований, необходим ряд мероприятий по пропаганде и обсуждению идей аксиоматики. Это уточнения школьных и вузовских программ, которые дают новый уровень понимания физики и других естественных наук широким кругом специалистов и учащихся. Необходимы также переподготовка специалистов, а также проведение совещаний и конференций, в том числе международных евроазиатских и на базе БРИКС.
Внедрение научной аксиоматики физики в учебные программы нацелено на существенное улучшение и упрощение восприятия и изучения физики, что позволит заметно повысить качество образования, не требуя при этом существенных затрат.
Профессор, доктор физ.-мат. наук Виктор Алексеевич Никеров
Литература
(со статьями и фрагментами учебников можно ознакомиться на сайте НАУЧНАЯ АКСИОМАТИКА ФИЗИКИ https://dzen.ru/axiomatics)
1. Никеров В.А. Физика: Учебник и сборник задач, 3 изд., перераб. и доп. 582 с. 2024; 2 изд., перераб. и доп. 580 с. 2022; 1 изд., 550 с. 2018-2021. ИТК Дашков и К. Рекомендован Минобрнауки РФ.
2. Никеров В.А. Физика: Современный краткий курс. ИТК Дашков и К. 2023. 441 стр. Рекомендован Минобрнауки РФ.
3. Никеров В.А. Физика: Учебник и практикум для академического бакалавриата. 415 с. 2015-2022; Юрайт. Рекомендован Минобрнауки РФ.
4. Никеров В.А. Физика: Современный курс. 452 с. 2011-2019; ИТК Дашков и К. Рекомендован Минобрнауки РФ.
5. Никеров В.А. Магнитная сила как релятивистская поправка к силе Кулона. О возможности построения безмагнитной электродинамики// Инженерная физика. 2013. № 2. С. 18-23).
6. Никеров В.А. Релятивистские парадоксы магнетизма и их объяснение // Инженерная физика. 2015. № 1. С. 17-22.
7. Никеров В.А. Научная аксиоматика электродинамики и ее следствия // Прикладная физика и математика. 2016. №5. С. 13-22.
8. Никеров В.А. Спектральный анализ волн де Бройля как основа квантовой физики // Инженерная физика. 2017. №7. С. 43-49.
9. Никеров В.А. Аналитическая модель транспорта фотонов и ускоренных частиц через слои вещества в приближении обобщенной диффузии. Средний пробег, коэффициенты отражения и прохождения, распределения частиц и энерговклада по координате //Прикладная физика и математика. 2018. №3. С. 3-15.
10. Nikerov V.A. Analytical Qualitative and Quantitative Model of the Transport of Photons and Accelerated Particles through Layers of Materials in the Generalized Diffusion Approximation. Mean Range, Backscattering and Transmission Coefficients, Energy of Backscattered Particles, Particle and Energy Distributions along the Coordinate, Angular Dependencies. International Journal of Advanced Research in Physical Science. 2021. V. 8. № 4. PP 1-15.
Приложение. Главные и вторичные законы физики.
Научная аксиоматика физики состоит из красивых и простых идей, которые определяют первичность, взаимосвязь и суть законов природы. Научная аксиоматика позволяет выделить главные и вторичные законы физики, Главные законы физики самостоятельны, достаточно просты и красивы, и их немного. Вторичные законы физики выводятся из главных законов, и их много.
В механике и молекулярной физике главное - два закона Ньютона об ускорении и взаимодействии тел, которые позволяют вывести остальные законы механики и молекулярной физики. В частности, из них следуют законы сохранения импульса и энергии; законы вращательного, колебательного и волнового движения. Два закона Ньютона с привлечением факта постоянства скорости света в разных системах отсчета позволяют вывести законы релятивистской механики. Два закона Ньютона с привлечением аппарата математической статистики позволяют вывести законы молекулярной физики, физической кинетики, термодинамики и реальных газов.
В электродинамике главное то, что магнитное поле несамостоятельно и является релятивистской поправкой к электрическому полю, так что законы электродинамики выводятся из закона Кулона и факта постоянства скорости света в разных системах отсчета. Из главного следуют законы поведения зарядов, проводников, диэлектриков, электрического тока, плазмы; законы магнетизма, включая законы Био-Савара-Лапласа, Ампера и силу Лоренца; уравнения Максвелла; волновая оптика.
В квантовой физике главное – это неопределённости для квантовых частиц (например, электронов в атоме или протонов и нейтронов в ядре атома), которые определяются фактом, что частица одновременно является волной, а волна - протяжённый объект. При этом, чем короче волна в пространстве и времени, тем меньше неопределённость координаты и времени, но тем больше немонохроматичность волны и неопределённость импульса и энергии частицы. Действительно, волна, состоящая из многих периодов синусоиды, имеет достаточно определённую частоту и длину волны. А частоту и длину волны, состоящей из доли периода, даже на взгляд сложно определить, и спектр её размыт. Математически это определяется интегралом Фурье. Из волновой природы квантовых частиц следует уравнение Шредингера, которое в свою очередь определяет квантовую теорию строения вещества на микро и макроуровне.
Именно соотношение главных и вторичных законов физики дает ясную и красивую физическую картину мира и определяет суть физики 21 века и основы мироздания.
