evan_gcrm (evan_gcrm) wrote,
evan_gcrm
evan_gcrm

Самоорганизующиеся системы классической физики

Оригинал взят у yamaha3



Относительно теории относительности.
Интеллект не спасает мир.
Наука и техника как она есть.
Невзрывающийся песок.


«Согласно этому учению, в природе не существует другой реальности, кроме наших собственных ощущений, и всякое изучение природы является в конечном счете только экономным приспособлением наших мыслей к нашим ощущениям, к которому мы приходим под влиянием борьбы за существование. Разница между физическим и психическим - чисто практическая и условная; единственные элементы мира, это - наши ощущения….»
/Луи де Бройль/

Парадигма современной академической физики построена на философии позитивизма Эрнста Маха, которую некогда называли субъективным идеализмом.

«…системе Маха совершенно чужд самый важный признак всякого естественнонаучного исследования: стремление найти постоянную, не зависящую от смены времен и народов картину мира…».
/Макс Планк/


Со сменой научной парадигмы между современной теоретической физикой и остальным человечеством, включая всемирный инженерный корпус, образовалась пропасть взаимного непонимания.
Мышления инженера и физика лежат как бы в разных плоскостях.
Теории, построенные в новой парадигме, не могут быть переведены, будто на другой язык, в классическую систему понятий, вставлены в рамки ее парадигмы и сделаны знаниями для всех. Для понимания этих теорий нужно иметь соответствующее им мировоззрение, и именно для такого круга единомышленников они и предназначены. Изменилась цель науки, ее назначение, теперь это физика для физиков, замкнутая сама на себя.

О гигантских успехах современной теоретической физики много было сказано самой этой физикой. Как и о несостоятельности классической.

Но оцените теперь исторические факты.

Факты таковы.

Научная революция стала концом того периода (половина 19-го и начало 20-го веков), который называют теперь веком великих научных открытий, т.е. по глобальным объективным данным оказалась регрессивной.
Революционная школа физики, сменившая школу классическую, стала настоящей индустрией науки, превзошла классическую в сотни раз по числу ученых, институтов, публикаций, по оснащению и финансированию. Но по результатам деятельности, по числу и значимости открытий, по влиянию на технологии и уровень жизни так и не смогла догнать классическую - маленькую и бедную.

Век великих открытий она не повторила.

Не стала она и новым фундаментом массовых технологий, не повела технолога в понятный ему микромир, за свои сто лет она создала и ведет сравнительно малое число новых технологий. Атомная энергетика, полупроводниковая и лазерная техника – это не великие открытия и слишком малая для столетия доля в общей картине прогресса.

Даже самый ценный и массовый вклад современной физики в нашу жизнь – транзистор, положивший начало полупроводниковой технике, - можно оценить двояко. Когда еще не было радиостанций, первые радиолюбители слушали «музыку эфира», используя в качестве детектора кристалл пирита и иголку - точечный полупроводниковый диод. От диода до триода прошла половина XX века - две мировые войны, революции, сменились поколения.

И это – гигантский успех?

Классическая парадигма шлифовалась веками и стала, наконец, технологией великих научных открытий и величайшей ценностью, когда-либо принадлежавшей человечеству.
Век великих открытий: законы электромагнетизма, термодинамики, электрон, атомное ядро, кванты излучения, структура физических тел и т.д. и т.п. – это всего лишь закономерный продукт этой технологии.
Как и дальнейшие следствия: все виды транспорта, мировая энергетика, радио и связь, всё множество приборов, машин и механизмов.
Сама же технология всегда более ценна, чем ее продукт, в том числе ценнее ее великих открытий. Накопленное умение изучать природу и делать открытия передавалось в рамках научной школы от поколения к поколению, но было отброшено революцией и утеряно. Классическая школа за свои последние 20 лет сделала по меньшей мере четыре великих открытия: электрон, квант излучений, атомное ядро, строение тел и атомов. Современная индустрия науки должна бы радовать нас целой россыпью еще более великих открытий.

Но где они за последние полвека?

Наблюдаемый сегодня результат - столь же закономерное следствие потери технологии науки.

В нашем мире технологический прогресс идет по законам естественного отбора: новые технологии вытесняют старые и приживаются, только доказав своё преимущество своими результатами.

В физике же новая парадигма вытеснила парадигму великих открытий, еще не сделав ни одного открытия, оперируя лишь словами. Зато она привлекала физиков тем, что избавляла от самой трудной работы: отыскивать и объяснять причины явлений.
Всё то, что трудно объяснить, теперь можно объявить фундаментальным свойством материи и сделать постулатом новой теории.
И открыла для творчества теоретиков небывалый простор, уже не ограниченный рамками даже логики и здравого смысла.


Самоорганизующиеся системы классической физики

Модель атома Резерфорда с точки зрения инженера-электрика 1910-х годов была рядовой электромагнитной системой, а вопрос об отсутствии из нее излучений имел тривиальное решение в следующем. Электроны, двигаясь в атоме, излучают, но атом в целом - нет, следовательно в атоме есть еще один источник излучения - ядро. За пределами атома эти два излучения, суммируясь, обращаются в нуль. Возражений быть не могло, т.к. сведений о ядре для этого недоставало. Пределы компетенции теории Фарадея-Максвелла распространяются при этом в глубину атома, заканчиваясь вблизи ядра. Для выводов о неприменимости этой теории к микромиру не было оснований, т.к. вопросы о ядре, о том, почему оно излучает именно так, выходят за эти пределы и относятся к другой теории. Конечно же, самоорганизация - природная автоматика, приводящая атом к неизлучающим состояниям, казалась тогда явлением невероятным - интуиция отвергала строгую логику математической теории.

Однако решение этого вопроса могло быть найдено в известных тогда принципах радиоприёма - как отбора мощности из потока излучений в колебательные системы. Далее будем иметь в виду только периодические движения, колебания и излучения.

Для того, чтобы модель атома не излучала при любом числе "электронов", занимающих дискретный ряд орбит, моделью его ядра должна служить открытая колебательная система без внутренних потерь энергии. Необходимо и достаточно, чтобы она имела дискретный ряд резонансных частот, соответствующих орбитам "электронов", и некоторое множество форм (мод) резонансов на каждой из этих частот, - т.е. типичные общие свойства объемных резонаторов. Конкретные же свойства предстояло вычислить, исходя из спектров излучений и устойчивых состояний атомов.

Подобные системы при достаточности степеней свободы колебаний способны самопроизвольно приходить к неизлучающему состоянию. Если модель атома излучает на частотах резонансов, то в колебательной системе ("ядре") возбуждаются колебания, которые тоже излучают. Различные формы (моды) колебаний излучают различно, их амплитуды и фазы подвижны, но развиваются лишь те из них и при таких фазах, которые, излучая, уменьшают общую мощность излучения из модели, т.е. поглощают энергию излучения, за счет которой и развиваются. Прочие колебания затухают, излучив энергию. Пока модель излучает, она питает энергией всё новые и новые колебательные процессы в "ядре". Так продолжается или до исчерпания степеней свободы колебаний, или, при их достаточности, до полного погашения излучений. Тогда "электроны" в модели движутся, не теряя энергию, т.к. излучения их и "ядра" взаимно погашаются. Так модель приходит к устойчивому состоянию. Спектры резонансов "ядра" дискретны - дискретны и устойчивые орбиты "электронов".

Описанное явление можно понимать как явление самоорганизации колебательно-волновых процессов, свойственное колебательным системам, достаточно для этого сложным. То же явление порождает общую тенденцию таких систем к неизлучающим или минимально излучающим состояниям, чем отчасти можно объяснять энергетическую устойчивость электромагнитных динамических систем в микромире вообще.

Принципиальная возможность неизлучающих систем, составленных из элементов и систем излучающих, вытекает из общего решения волнового уравнения для сферических координат, найденного Гамильтоном в 1903 году. К любому локальному источнику излучения найдётся бесконечное множество различных других источников, в том числе отдалённых и локальных, каждый из которых излучает в дальнее пространство точно такое же поле. Это может быть доказано математически. Пара таких источников, излучающих в противофазе, составит систему, в дальнее пространство не излучающую.

Вот эти способности колебательно-волновых систем сохранять энергию позволяли предложить физическую модель твердого тела, очевидную еще из опытов Герца в 1888 году, - в виде группы когерентных электромагнитных осцилляторов, предоставленной действию только внутренних сил. Осцилляторы, излучая общее когерентное поле, двигаясь в нем и поворачиваясь, занимают устойчивые положения на расстояниях друг от друга.
Образуется некое упругое тело.
В качестве осцилляторов пригодны простейшие генераторы колебаний с излучающими колебательными контурами из индуктивностей и емкостей или иными открытыми резонаторами. Если между ними действуют еще и статические силы притяжения, то генераторы "входят в синхронизм", занимают устойчивые положения в пучностях поля и образуют искусственное упругое тело, в некоторой степени упорядоченное по структуре.

Т.к. всё это происходит само собой, такие группы могут быть названы самоорганизующимися системами. С другой стороны - это рядовые объекты теоретической электротехники, электромагнитные автоколебательные системы, движущиеся в пространстве и по фазам к своим устойчивым состояниям.

Здесь также есть тенденция к минимально излучающим состояниям, и в случаях, когда в такой системе присутствуют достаточно сложные резонаторы и нет внутренних потерь энергии, она способна сохранять энергию. Энергия, необходимая для существования модели, может пополняться, поступая в виде внешних воздействий и тепловых движений. Любого рода умеренные воздействия на элементы модели выводят их из устойчивых положений, передавая свою энергию полям и процессам, удерживающим элементы в устойчивых положениях. Это обычное электромеханическое преобразование энергии и автогенерация колебаний здесь выступают как явление самоорганизации энергии с ее упорядочением. То же имеет место и в моделях атомов. Таким образом, энергетика и целостность естественных тел как сложных колебательных систем объясняются до конца, а их модели становятся полными.

Возможно, энергетика моделей будет понятнее физику по аналогии с лазерами - как такого же множества когерентных излучающих осцилляторов с теми же тенденциями к удержанию энергии в виде минимально излучающих мод и с тем же математическим описанием, хотя и с тепловой "накачкой". Можно бы поискать и аналогичное излучение. В отличие от лазера, здесь действует механизм преобразования энергии, общий для всех частот, поэтому конкуренция возможна и между модами разных частот.

Модели атомов могут таким же образом складываться в модели молекул и тел, образуя функционально законченные системы, способные существовать автономно в энергетическом равновесии с окружающей средой. Модели атомов, образуя модель молекулы, переходят в иные, излучающие состояния и образуют устойчивую неизлучающую группу излучающих атомов, в которой действуют те же энергетические процессы самоорганизации. Аналогично, модель твердого тела - это устойчивое неизлучающее множество излучающих элементов и частей.
Однако абсолютное отсутствие излучений не требуется.

Таким образом, микромир предстаёт как мир самоорганизующихся систем природной автоматики, действующих в строгом соответствии с классической теорией Фарадея-Максвелла. О научной несостоятельности этой теории или ее неприменимости к микромиру не может быть и речи.
К тому же, теория - лишь инструмент, в неудачах мастера не повинный.

Искусственные тела - группы автоколебательных устройств - объекты технические, что даёт автору основания говорить о них с точки зрения профессии. Однако они имеют определенные устойчивые размеры, способны двигаться, могут быть изготовлены и существовать как объекты физики и ее теорий. Естественно, точки зрения инженера и физика здесь не одинаковы.

Искусственные упругие тела необычайно удобны для объективного решения старого спора о размерах тел. Эти тела можно в реальности или мысленно приводить в движения вокруг наблюдателя и погружать в электромагнитные среды, замедляющие скорость электромагнитных волн, где явления, связанные с движением, четко отделяются от ошибок наблюдения. К их самосинхронизирующимся осцилляторам и генераторам можно подключить систему электронных часов - счетчиков числа и долей колебаний. Эти системы - электромагнитные, потому при изменениях скорости испытывают реорганизацию в соответствии с преобразованиями Лоренца в их инженерно-техническом понимании. Приводя среду в движение, можно бы наблюдать без ошибок, что размеры погруженных в нее тел зависят от скорости среды, а система электронных часов Лоренцева "местного времени" показала бы при этом как зависят от скорости временные интервалы (разности фаз колебаний).

Из таких же тел (или моделей) с подключенными к ним часами можно было построить систему координат специальной теории относительности (СТО) и тем же способом (сравнивая в движении сквозь среду размеры самоорганизующихся систем, процессы в них и ход часов) установить, что постулаты СТО и ее фактическое содержание объясняются свойствами ее системы координат как гибкой самоорганизующейся системы, принятой в качестве меры, заведомо постоянной. Так, начиная с 1911 года, СТО можно было рассматривать как первую классическую теорию самоорганизующихся систем природы, лишь с иной точки зрения изложенную. Не было оснований представлять СТО как альтернативу классической физике и направлять на ее ниспровержение, принеся в жертву этот научный потенциал СТО, так и оставшийся непонятым. Не было также оснований для осмеяния Лоренца и Фицджеральда.

Сказанного, наверное, достаточно для вывода о том, что перед классической физикой не было проблем, объективно неразрешимых.
Их решения просто не были найдены.
Изложенные решения не содержат существенных ошибок, иначе не сложилась бы так легко и просто цельная картина микромира.

Классическая физика по-прежнему способна и к новым открытиям. Исследования самоорганизующихся объектов, ранее физике не известных, - физических моделей тел или тел искусственных - открывают ряд явлений, ранее также неизвестных, в том числе относящихся к фундаменту классической физики.

/ А.А. Шляпников | "Самоорганизующиеся системы классической физики"/
Tags: Мнение, Наука, Технологии, Человеческий мир
Subscribe
promo evan_gcrm february 9, 22:43 76
Buy for 20 tokens
Жизнь - лукавое обольщение, желанная сладкая ложь, а смерть - неожиданная горькая правда, которой лучше вовсе не знать. А узнав, отменить усилием воли и забыть навсегда. Из всех искусств, которыми следует овладеть мудрому человеку, важнейшим является искусство самообмана: пока…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments